тест по географии, энергетика
1.Группа электростанций, объединенных линиями электропередачи, образуют …
2.К неисчерпаемым источникам энергии относятся:
а) энергия ветра; в) природный газ;
б) энергия солнца; г) нефть.
3.Крупнейшие ГЕС России построены на реке:
а) Волге; в) Енисее;
б) Ангара; г) Оби.
4.На этой электростанции вырабатывают электроэнергию и тепло:
а) ТЭС; в) ТЕЦ;
б) ГЕС; г) АЭС.
4.Наибольшая доля электроэнергии вырабатывается на:
а)ТЕС;
б) ГЕС;
в) АЭС.
6. Укажите правильное утверждение.
а) В Западной Сибири добывают 90% нефти России;
б) Россия занимает 1 место по производству энергии на душу населения;
в) Доля газа в топливно-энергитическом балансе России возрастает, а доля нефти снижается.
7.Укажите город-центр Печорского угольного бассейна:
а) Ухта; в) Воркута;
б) Сыктывкар; г) Нарьян-Мар.
8. АЭС на Урале называется:
а) Обнинска; в) Билибинская;
б) Белоярская; г) Балаковская.
9. При строительстве ГЕС учитывают наличие:
а) природных условий;
б) топлива;
в) транспортной магистрали.
10 Самая дешевая энергия производится на:
а) АЭС;
б) ТЭС;
в) ГЭС.
11 Экологически самый чистый вид топлива:
а) торф; б) газ;
в) уголь; г) дрова.
Принцип работы и устройство тепловой электростанции (ТЭС/ТЭЦ)
Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.
Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.
И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.
Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.
Принцип работы
Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.
Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.
Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.
Теплоснабжение
Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.
Как работают ТЭС на газе
По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.
Новые технологии сжигания угля
КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.
Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.
Чистое сжигание угля (Clean Coal)
Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.
Метод «oxyfuel capture»
Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.
Метод «pre-combustion»
Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.
Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира
Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.
Сургутская ГРЭС-2
Понравился пост? Есть что сказать? Присоединяйтесь:
Да и ядерные электростанции тоже на паровых турбинах,просто там котел не угольный,ядерный.И солнечные электростанции тоже на пару,это те что в жарких пустынных местах.Казалось бы что солнечные батареи это просто фигня по сравнению с гигантскими ТЭС или ГЭС не говоря уже о АЭС?Ведь эффективными солнечные электростанции могут быть только в Австралии или Сахаре . Как маломощная солнечная батарея может хоть в чем то создавать конкуренцию этим Титанам?Неужели"зеленые" этого не понимают?Но всё дело в подходе к электроснабжению.В природе нет центральных станций хлорофилла снабжающих целый лес,каждое растение это солнечная министанция.Если каждый дом будет оснащён солнечной батареей и ветряком то электроэнергия будет поставляться только тогда когда когда будет нехватка энергии от батареи.А если еще и будет большой повербанк то еще лучше.Но при таком раскладе теряют деньги владельцы больших электростанций?И они запускают свое влияние на то чтобы ставить палки в колеса этим идеям.
Если на свой дом вы поставите ветряк вас линчуют соседи. В Новосибирске есть фанат альтернативной энергии, на участке собрал все варианты. Вот от ветряка ему пришлось отказаться по выше указанной причине.
Только вы забыли, что "большой повербанк", требует для своего создания лития, который в процессе добычи и производства сильно загрязняет окружающую среду.
Авто могут работать на воздухе и на воде. Но владельцы нефти. Считают что это не так.
Короче,владельцы электростанций хают во всю зеленые технологии.Ведь столько денег которые собирают с населения они не дополучат.Но вместо того чтобы сделать по уму как некоторые когда владельцы электростанций которые вкладывают свои средства в производство этих самых солнечных батарей и тем самым отбывают свои доходы.У нас как обычно все по другому.Что например мешает у нас господину Ахматову чтобы вложить деньги в производство и обслуживание солнечных батарей или ветряков вместо того чтобы употреблять свое влияние на противоположные действия. Ведь иностранное оборудование стоит еще очень дорого,а возвращение экономики ВВП Украины к довоенному уровню прогнозируют только через 3-4 года.И то того не факт.
Стоимость киловатта энергии от солнечной панели в 4-5 раз дороже чем из розетки даже с учетом эксплуатации в течении 15 лет. Поэтому ее экономично использовать на удаленных объектах, так как электроэнергия от дизеля будет еще дороже.
Ну да.Только немцы,голландцы и другие этого не знают.И порой половину энергии получают из альтернативной энергетики.Но обычно четверть -треть.Откуда им это знать?Вот и строят на полях ветряки,смотришь из туристического автобуса ровная дорога,подстриженные,аккуратные поля и ветряки.Один за другим.Ни хрена короче немцы не понимают.Зачем столько настроили?
Ключевое слово — в полях. Подальше от жилья. У меня сосед чуть по морде не получил из-за вертушки на флюгере. Вы не представляете, как бесит это жужжание в любой час суток.
Видел в на некоторых ресурсах что российские чиновники хотят отделить российский интернет от мирового,да и границу прикрыть.Так что возможно вам и не будет с кем спорить.Избавитесь от моей прямоты,которая как луч фонарика светит прямо в глаза.Что бывает неудобно.Короче не будет кому высвечивать,светить.
Ну вряд ли такой такой идиотизм воплотится в жизнь. Любая думка — самый большой цирк в стране. А там есть и белые и рыжие клоуны. профессионалы и любители. Для ваших соотечественников запрет яндекса и прочего не сильно помешал.
Превращение России в Северную Корею уже не за горами, чтобы сохранить свой образ жизни политические проститутки пойдут на многое, предполагаю, в случае массовых возмущений приказы на расстрелы отдатут без малейших сожалений, им есть что терять в отличии от тех, кому уже почти нет.
Что касается зеленой энергетики, кто считает во сколько обходятся последствия Чернобыля, а заражение тихого океана Фукусимой, а во что обходятся устранение выбросов ТЭЦ.
Говорят, что при производство солнечных панелей грязное, однако, прогресс в технологическом развитии панелей не стоит на месте и КПД растет, поиски более перспективных технологий идут.
Электромобили вполне могут технологически двинуть развитие ветряных генераторов и батарей, странно, что предпочли зарядку батарей, а не замену на станции.
"политические проститутки пойдут на многое" полностью согласен, просить санкций к собственному народу, до этого надо еще додуматься.
" в случае массовых возмущений приказы на расстрелы" в любом обществе порядка 2% неадекватных людей, чтобы создать массовость придется долго их свозить в Москву. Хотя 2% от населения и гостей Москвы это уже много.
Мантры зеленых мошейников почему то не озвучивают откуда берутся аккумуляторы и куда они потом пропадают. Также не говорят стоимость аккумуляторов и срок их жизни. 70% стоимости солнечной энергии это стоимость аккумуляторов.
Интересная особенность природы. Порядка 2% от населения нервно нестабильные люди. Даже если их устранить (вспомните, уничтожение психбольных при Гитлере) очень скоро этот процент восстанавливается. Съежают с катушек еще вчера нормальные люди. Так что, как бы вы не хотели, уважаемый "иксперт" массовых расстрелов не будет, а вот с свободным местом в дурдоме будут проблемы.
Да все это хорошо конечно но вся соль этих технологий заключается в аккумуляторах точнее в их внутриностях консервационной жидкости чтобы как дольше держать в себе электроны и отдавать их без деградации того самого консерванта
,,Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю."
Автор в курсе,сколько углекислого газа выделяется на ТЭС,работающей на угле?По весу это 48/14=3.42 во столько раз больше,чем вес сожжённого угля.Это не большая ТЭС,мощностью 10000 квт будет производить за год около 30 тысяч тонн углекислоты,которую необходимо сжать и захоронить.И сколько ж будет стоить энергия,полученная таким способом?Автор может привести,хоть один пример ТЭС,работающей подобным образом?
Ни одна ТЭС, так не работает,100% — вранье. Как 100%- вранье и о том, что тепловые сети вырабатывают тепловую энергию для подогрева воды, получая от ТЭЦ- уже готовую подогретую воду после выработки ЭЭ, то есть ТЭЦ отработанный пар не выводит весь в конденсат, в градильны,а направляет в специальные подогреватели холодной воды,и подогрев зимой до 120° ,а летом до 70°, направляет насосами в тепловые сети, а задачатепловых сетей доставить горячую воду до потребитея,то есть в тепловые узлы домов, где эта подогретая вода будет направлена в стояки отопления и в стояки подачи горячей воды. А ТЕПЛОВЫЕ сети нам всем потребителям страны выставляет в квитанциях за отопление в Гкал, это обозначает затраты на получения тепловой энергии путем сжигания угля в топке котлаТЭЦ,,получения пара,который под.большим давлением и температурой попадая,на лопатки турбины вращает вал соединенный с валомгенератора,получая,ЭЭ,пройдя через турбину давление и температура снижается,пар напрвляется на подогрев воды, а тепловые сети несут затраты только на процесс доставки,но ни как на подогрев,это значит ,что тепловые сети затрат на подогрев не несут,а оплату с нас берут.со всего населения страны,кто пользуется услугами ТЭЦ,а не котельных,которые действительно несут затраты на подогрев воды,потому что это их основная деятельность выработать пар,подгреть воду и доставить ее потребителю, котельная ЭЭ не вырабатывает,ее основная деятельность обеспечить население теплом, а ТЭЦ обеспечить потребителя ЭЭ, и дополнительно неся затраты только на передачу подогретой воды в трубопроводы тепловой сети.Принимая закон о Теплоснабжении даже не удосужились проверить что им впаяло министерство ЖКХ, есть ли хоть один инденерв лепутатах гос.думы
Согласен полностью с Вами! Видимо многие бывшие партийцы "присосались" к доставке тепла и воды в дома, коль 1 км тепломагистрали могут обслуживать 2 компании, а магистраль. не сосчитать сколько. Если просчитать, то можно попросту отказаться от ЦО и обогревать дома электричеством — будет дешевле. В Европейских странах около 30% домов подключены к центральному отоплению. Интересно, куда продают вторичную тепловую энергию тамошние ТЭЦ?)))) А у нас много новоиспеченных олигархов сидят на продаже вторичного тепла от ТЭЦ глупому народу, да еще и по баснословным ценам.)
Да, совсем забыл упомянуть, в Питере вроде вроде (в новостях показывали) ребята нашли очень дешовый способ перевода тепловой энергии напрямую в электрическую энергию и абсолютно без всякого вреда для экологии. Только, думаю "замылят" эту тему надолго, а не то спекулянты обанкротятся, а люди вдруг станут жить лучше, разве можно такое допустить!)
Вот нашел, совсем свежее решение с высоким КПД, дешево и безопасно. https://media.spbstu.ru/news/research/307/
Жил недалеко от такой ТЭЦ. Давно подозреваю что ТЭЦ работают на ядерных таблетках Уран-235 (обогащение 3,3%). Одна такая эквивалентна 400кг каменного угля. Ни черного дыма в больших количествах от ТЭЦ ни длинных процессий грузовиков или вагонов к|от никогда не наблюдал.
Не надо рассказывать сказки про дороговизну солнечной энергии. да каждый отдельный элемент солнечной электростанции дорог: инвертор контролер аккумулятор и сама панель кстати сами солнечные панели относительно дёшевы да всё враз это стоит дорого но это разовые затраты после установки солнечная станция начинает давать халявное электричество. остаётся лишь менять аккумуляторы но их срок службы несколько лет так что от смены до смены оных мы получаем даровую энергию я у себя дома установил такую да на покупку всего оборудования пришлось расеошелиться особенно на инвертор но теперь она не требует вложений и работает исключетельно на халяву. зелёные не правы только в одном да сами по себе солнечные панели маломощные и без наворотов не способны питать мощные потребители и полностью заменить тэц
когда спорят зелёные и не зелёные на самом деле правы и те и другие:зелёные правы когда говорят что дороговизна солнечноветровой энергии сильно преувеличена они правы что солнце и ветер бесплатные единожды заплатив мы далее начинаем получать даровое электричество но вот наступает долгая зимняя безветренная ночь и вот тут правота зелёных заканчивантся и наступает правота не зелёных ибо поступление энергии от солнца и ветра заканчивается и нагрузка ложится на хрупкие плечи аккумуляторов но это главная загвоздка сохранить энергию до наступления условий когда выработка энергии от солнца и ветра возобновиться что весьма проблематично всилу несовершества современных аккумуляторов☝️ и тут наступет пора тэц☝️так что вывод прост: солнечно ветровая энергетика не может полностью заменить традиционную однако сильно подсобить сократить расходы на горючее и уменьшить вредные выбросы в атмосферу очень даже может. поэтому однозначно солнечно ветровой энергетике БЫТЬ. ☀️
Уже существует и работает установка работающая на воде и отходов углеводородов в пропорции 90 и 10 процентов соответственно. Получаемый водородсодержащих газ с температурой более 2000 гр.С революционное решение автора изобретения, запатентованная в ведущих странах мира. К сожалению держатели всех денег на планете, пока не уничтожат жизнь на земле, не допустят чтобы вода стала бы новым видом источником энергии. Смотрите Ютуб, 1канал ТВ РФ, тик ток и другие научные публикации об этом феномене,где вода при температуре 900 гр. превращается в водород работщтй сам на себя. Патенты прото так не выдают. Место использование нового вида альтернативного дешёвого в разы топлива г.Ставрополь, предприятие НПСС ,Грант,. Осталось дождаться когда власть в мире поймет,что планета в опасности, о чем говорил ген.секретарь ООН Гутерреш на 74 сессии ООН.
Централизованные системы энергоснабжения до сегодняшнего дня требовались для контроля над денежными потоками и толпой людей!
Современные технологии позволяют контролировать и финансы и людей через автоматизированные системы управления на базе ИИ.
Поэтому в ближайшие 5 лет, после окончательного разрушения старого технологического и финансового укладов, будет разрешено рассекретить все технологии и патенты по альтернативным и портативным источникам энергии.
Не скажу, что будет счастье для всех, но точно перейдем от стим-панка к кибер-панку))
ТЭС и ТЭЦ: как тепловые станции помогают согревать наши дома и превращать энергию ископаемого топлива в электричество
Когда туристы в лесу у костра поют под гитару песню про севшую у любви батарейку, то используют тепловую энергию от сжигания дров напрямую — чтобы согреться. Такие посиделки могут наполнить туристов энергией человеческого общения, но вот аккумулятор смартфона от костра не зарядить и лампочку не включить. Чтобы получить электрическую энергию с помощью сжигания органического топлива, люди строят тепловые электростанции. Рассказываем, как они работают, и почему ТЭС, ГРЭС, КЭС, ТЭЦ только звучат как волшебные слова, но ими не являются.
Тепловые электростанции (ТЭС) работают на ископаемом топливе. Оно сгорает в топке, и энергия химических связей переходит в тепловую энергию продуктов сгорания — воды и углекислого газа. Тепло нагревает воду в паровом котле и превращает ее в горячий пар, который под огромным давлением устремляется в турбину. На ее лопатках тепловая энергия пара превращается в механическую. Пар остывает и расширяется, а турбина раскручивается и вращает ротор электрогенератора, который преобразует механическую энергию вращения в электрическую.
Пройдя линии электропередач и трансформаторные подстанции, электрическая энергия попадает в дома, школы, магазины и заводы. Описанная схема работы тепловой электростанции считается классической, а ТЭС, работающие по ней, называют конденсационными, или КЭС.
Словно офисный клерк в пятницу, водяной пар в КЭС после тяжелой работы в турбине «расслабляется и отдыхает» в конденсаторе. Там он превращается в воду и отправляется обратно в котел, где «в понедельник», то есть в новом рабочем цикле, его снова подогреют продукты сгорания топлива. Конденсация пара облегчает перекачку воды между турбинами и котлом, так как требуемая мощность насоса для перекачки пропорциональна расходу перекачиваемой среды, то есть объему, протекающему через насос в единицу времени.
Объем воды намного меньше, чем у пара, и конденсация позволяет снизить затраты энергии на перекачку.
В турбинах тепловой электростанции, наоборот, конденсации пара стремятся избегать, для чего на выходе из котла его дополнительно подогревают. Если этого не делать, образуются капли воды, которые могли бы ударяться о лопатки турбины с огромной скоростью и «подточить» даже суперсплавы, быстро разрушив турбину.
Паровые котлы тепловой электростанции можно «топить» чем угодно, но очистка топлива облегчает обслуживание и чистку оборудования, повышает надежность электростанции. Мазут — продукт нефтепереработки — очищают от серы, растворенных металлоорганических соединений и твердых примесей и подогревают до температуры текучести . Газ почти не нужно готовить — достаточно отделить от него сероводород. Уголь дробят, сушат и обжигают, а затем превращают в тонкую пыль, смешиваемую с воздухом.
инженер на Московском нефтеперерабатывающем заводе
Сегодня в России мазут на ТЭС используется только как резервное топливо. Он содержит много серы, которая при сгорании дает вредные выбросы, поэтому от сжигания мазута стараются уйти.
«Меняются технологии, и оборудование станций совершенствуется, поэтому ТЭС перешли на природный газ, что значительно экологичнее, — пояснил Антолий. — А мазут мы, вместо сжигания, с помощью современных технологий перерабатываем в светлые нефтепродукты: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо».
Если электростанция производит только электричество, ее можно разместить в любом удобном месте, — линии электропередач доставят энергию за сотни и тысячи километров. Самые крупные электростанции снабжают электричеством целые регионы — их называют государственными районными электростанциями, или ГРЭС. По сути, ГРЭС — это просто очень большая КЭС.
Первые тепловые электростанции в России и мире появились в конце XIX века, однако они значительно отличались от современных. Вместо турбин использовались поршни и цилиндры , а отработанный пар выпускался в атмосферу. Мощность и надежность этих установок намного уступали современным. Первая ТЭС в России появилась в 1883 году в Санкт-Петербурге и представляла собой паровой локомотив, соединенный с электрогенератором мощностью 35 киловатт. Теперь типичная ТЭС вырабатывает сотни, а ГРЭС — тысячи мегаватт. Самая крупная российская тепловая электростанция, Сургутская ГРЭС-2, работает на газе и генерирует 5660 мегаватт электрической мощности.
Полезное тепло
На КЭС в электричество можно перевести до 30–40% энергии топлива. Увеличить этот показатель не позволяют законы термодинамики, а ограничения описывает теорема Карно. Но оставшиеся 60–70% можно использовать, — это тепловая энергия.
Теорема Карно определяет предельно достижимый КПД тепловой машины — установки, проводящей тепловую энергию в электрическую, механическую и другие виды. Предельный КПД зависит от температур рабочего тела на входе (Т1) и выходе (Т2) машины: КПДмакс = 1 – T2/T1. Чем больше отношение температур — тем выше предельный КПД. Но если нагреть пар выше 540 градусов Цельсия, начинается коррозия стальных паропроводов. Поэтому предельный КПД тепловой станции — примерно 62%. Реальный КПД (около 40%) составляет почти две трети от предельного, и это можно считать довольно высоким показателем в энергетической отрасли.
Передавать тепло потребителям помогают теплоэлектроцентрали, или ТЭЦ. Они отличаются от ТЭС тем, что водяной пар, отработав в турбине, направляется не в конденсатор и обратно в котел, а в теплообменник, и превращает холодную воду в кипяток. По магистральным трубопроводам горячая вода попадает в котельные и оттуда — в наши водопроводы и системы отопления.
Общая эффективность использования энергии топлива — электрическая плюс тепловая — на ТЭЦ может достигать внушительных 70 и даже 85%. ТЭЦ — «городские жители»: законы физики не дают эффективно передавать тепло на те же расстояния, что и электричество. По этой же причине не строят атомные теплоэлектроцентрали: по дороге через санитарную зону шириной десятки километров горячая вода остынет.
Сократить потери тепла из трубы с горячей водой очень сложно. Ускорить поток воды в трубах нельзя — потребуется слишком высокое давление перекачки, качественно улучшить теплоизоляцию тоже не получится. Теплопроводность обычных материалов не может быть ниже теплопроводности воздуха в порах и между волокнами материала. Выйти за этот предел способны только экзотические и дорогие материалы и конструкции. Длина магистральных трубопроводов горячей воды обычно не превышает десятка километров.
Не котлами едиными
Турбину можно вращать и напрямую продуктами сгорания топлива, температура которых превышает тысячу градусов. Для этого строят газотурбинные электростанции, или ГТЭС. Они работают только на очищенном газе, сравнительно просты в конструкции и могут быть возведены менее, чем за год. Продукты сгорания, выходящие из турбины, нагревают воду в паровом котле парогазовой ТЭС, и пар вращает отдельную турбину, как в классической конденсационной электростанции. КПД такого «тандема» из газовой и паровой турбины может достигать 60%.
Современная теплоэлектростанция сочетает в себе множество высоких технологий, но суть проста и универсальна: тепло топлива превращает воду в пар, пар вращает турбину, а турбина вращает электрогенератор, пар из турбины затем можно использовать для получения тепла. На долю ТЭС на ископаемом топливе приходится около 75% мировой выработки электроэнергии и две трети электроэнергии, вырабатываемой в России.
Ликбез №34: Чем отличается ТЭЦ от ГРЭС?
Первая вырабатывает и тепловую, и электрическую энергию, а вторая – только электроэнергию. В обоих случаях речь идет о тепловых электростанциях, различия между которыми существенны, но не принципиальны – в ЕЭС России есть ТЭЦ, работающие в конденсационном режиме, и ГРЭС, «разжалованные» в теплоцентрали.
Любая электростанция представляет собой комплекс из оборудования, с помощью которого организуется преобразование энергии определенного источника (как правило, природного) в электрическую и тепловую энергию. В гидроэнергетике таким источником выступает вода, в атомной – уран, а на тепловых электростанциях (ТЭС) применимо большое разнообразие элементов (от газа, угля и нефтепродуктов до биотоплива, торфа и геотермальных скважин). В России порядка 70% электрогенерации обеспечивают именно ТЭС – в основном работающие на природном газе.
В качестве расхожих обозначений ТЭС используется две аббревиатуры – ГРЭС и ТЭЦ. Для обывателей они зачастую малопонятны, причем первую еще и путают с ГЭС, при том что это вообще разные виды генерации. Гидроэлектростанция работает за счет водяного потока, а ее плотины для этого перегораживают реки (но есть исключения), а ГРЭС – за счет пара, хотя и такая станция может располагать собственным водохранилищем. Однако ТЭС, которым также, как и ГЭС, жизненно необходима вода, способны эффективно функционировать и вдали от рек и водоемов – в таком случае на них обычно строят градирни, один из самых монументальных и заметных (после дымовых труб) технических элементов в тепловой энергетике. Особенно в зимнее время.
Главное – электричество
Обозначение «ГРЭС» – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция». Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС. Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС компании «Юнипро» в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.
В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года). Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва».
Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей компании» (СГК). «Изначально, в 1930-е годы, она вырабатывала только электроэнергию. Тем более что энергодефицит тогда был большой. Но когда вокруг станции вырос город Кемерово, на первый план вышел другой вопрос – как отапливать жилые кварталы? Тогда станцию перепрофилировали в классическую теплоэлектроцентраль, оставив лишь историческое название – ГРЭС. Для того, чтобы работник с гордостью мог сказать: «Я работаю на ГРЭС!». Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», — объясняет «Кислород.ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев.
В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС. «В советское время ГРЭС обеспечивали электроэнергией населенные пункты, и, несмотря на то, что там присутствует пар, ни о какой когенерации (одновременной выработки электроэнергии и тепла) речи не шло. Для горячей воды и батарей в небольших городах строили котельные. Количество тепла, которое вырабатывает ГРЭС, ограничивается турбоагрегатами, которые входят в ее состав. Поэтому, например, на Беловской ГРЭС к турбоагрегатам присоединяется микро-бойлерная, где есть вода, и она уже направляется на обогрев небольшого поселка. Для любой ГРЭС это побочная продукция. По заявкам, так сказать, трудящихся», — объясняет Кутырев.
Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2 (входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2017 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии. Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская — она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области. В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь. Собственник станции «Энел Россия» пока что безуспешно пытается продать этот объект.
В приоритете – тепло
Теплоэнергоцентрали (ТЭЦ) – это еще один тип ТЭС, но это не конденсационная, а теплофикационная станция. ТЭЦ, главным образом, производят тепло – в виде технологического пара и горячей воды (в том числе для горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Поэтому ТЭЦ являются ключевым элементом в централизованных системах теплоснабжения в городах, по уровню проникновения которых Россия является одним из мировых лидеров. Средние и малые ТЭЦ являются также незаменимыми спутниками крупных промышленных предприятий. Ключевая черта ТЭЦ – когенерация: одновременное производство тепла и электричества. Это и эффективнее, и выгоднее выработки, например, только электроэнергии (как на ГРЭС) или только тепла (как на котельных). Поэтому в СССР в свое время и сделали ставку на повсеместное развитие теплофицикации.
Принципиальное отличие ТЭЦ от ГРЭС, при том что все это котлотурбинные и паротурбинные электростанции – разные типы турбин. На теплоэлектроцентралях ставят теплофикационные турбины марки «Т», отличие которых от конденсационных турбин типа «К» (которые работают на ГРЭС) – наличие регулируемых отборов пара. В дальнейшем он направляется, например, к подогревателям сетевой воды, откуда она идет в батареи квартир или в краны с горячей водой. Наибольшее распространение в нашей стране исторически получили турбины Т-100, так называемые «сотки». Но работают на ТЭЦ и противодавленческие турбины типа «Р», которые производят технологический пар (у них нет конденсатора и пар, после того, как выработал электроэнергию в проточной части, идет напрямую промышленному потребителю). Бывают и турбины типа «ПТ», которые могут работать и на промышленность, и на теплофикацию.
В турбинах типа «К» процесс расширения пара в проточной части заканчивается его кондесацией (что позволяет получать на одной установке большую мощность – до 1,6 ГВт и более). «Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно», — говорит Алексей Кутырев.
В отопительный сезон ТЭЦ работают по так называемому «тепловому графику» – поддерживают температуру сетевой воды в магистрали в зависимости от температуры наружного воздуха. В этом режиме ТЭЦ могут нести и базовую нагрузку по электроэнергии, демонстрируя, кстати, очень высокие коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ). По электрическому графику ТЭЦ обычно работают в теплые месяцы года, когда отборы на теплофикацию с турбин отключаются. ГРЭС же работают исключительно по электрическому графику.
Нетрудно догадаться, что ТЭЦ в России гораздо больше ГРЭС – и все они, как правило, сильно различаются по мощности. Вариантов их работы также великое множество. Некоторые ТЭЦ, например, работают как ГРЭС — такова, к примеру, ТЭЦ-10 компании «Иркутскэнерго». Другие функционируют в тесной спайке с промышленными предприятиями – и потому не снижают свою мощность даже в летний период. Например, Казанская ТЭЦ-3 ТГК-16 снабжает паром гигант химиндустрии – «Казаньоргсинтез» (обе компании входят в Группу ТАИФ). А Ново-Кемеровская ТЭЦ СГК генерирует пар для нужд КАО «Азот». Некоторые станции обеспечивают теплом и горячей водой преимущественно население – например, все четыре ТЭЦ в Новосибирске с 1990-х практически прекратили производство технологического пара.
Случается, что теплоэлектроцентрали вообще не производят электрической энергии – хотя таких сейчас и меньшинство. Связано это с тем, что в отличие от гигакалорий, стоимость которых жестко регулируются государством, киловатты в России являются рыночным товаром. В этих условиях даже те ТЭЦ, что ранее не работали на оптовый рынок электроэнергии и мощности, постарались на него выйти. В структуре СГК, например, такой путь прошла Красноярская ТЭЦ-3, до марта 2012 года вырабатывавшая только тепловую энергию. Но с 1 марта того года на ней ввели в строй первый угольный энергоблок в России на 208 МВт, построенный в рамках ДПМ. С тех пор эта станция вообще стала образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности.
Крупнейшие ТЭЦ в России работают на газе и находятся под крылом «Мосэнерго». Самой мощной, вероятно, можно считать ТЭЦ-26, расположенную в московском районе Бирюлево Западное – по крайней мере, по показателю электрической мощности 1841 МВт она опережает все другие ТЭЦ страны. Эта электростанция обеспечивает централизованное теплоснабжение промышленных предприятий, общественных и жилых зданий с населением более 2 млн человек в районах Чертаново, Ясенево, Бирюлево и Марьино. Тепловая мощность у этой ТЭЦ хоть и высока (4214 Гкал/час), но не является рекордной. У ТЭЦ-21 того же «Мосэнерго» мощность по теплу выше – 4918 Гкал/час, хотя по электроэнергии она немногим уступает «коллеге» (1,76 ГВт).
Водяной пар вращает турбину, к валу которой присоединен ротор генератора. На выходе получается электроэнергия. Процесс выглядит просто, но это только кажется. Наши коллеги из «Сибирского энергетика» изучили тонкости работы угольной электростанции на примере ТЭЦ-10 «Иркутскэнерго».
Водохранилища могут создаваться не только для ГЭС, но также для атомных и тепловых станций. В таком случае они обеспечивают охлаждение оборудования, то есть участвуют в выработке энергии, но опосредовано. Объясняем на примере Березовской ГРЭС компании «Юнипро».