Электростанции: виды, характеристики

Электростанция – это крупный промышленный комплекс, где производится выработка электроэнергии. В качестве основного оборудования на электростанциях используются генераторы. Они предназначены для преобразования механической энергии в электрическую. Полученная электроэнергия подается в общую сеть, обеспечивающую нужды населения.

Для обеспечения электростанций первичной энергией используются различные виды топлива. Чаще всего для этой цели применяется каменный уголь или природный газ. Для получения атомной энергии требуется уран. Технология получения электроэнергии чаще всего предполагает, что основной поток первичной энергии – это гидроэлектроэнергия. При альтернативных способах получения электричества основными потоками становятся солнце, ветер, приливы или геотермальная энергия. Принцип работы солнечных электростанций существенно отличается. Для получения электричества на этих промышленных предприятиях вместо турбины применяются фотоэлектрические элементы.

Типы электростанций

К основным типам электростанций, которые эффективно вырабатывают электроэнергию в больших масштабах, относятся:

• атомные;
• дизельные;
• угольные;
• гидроэлектростанции;
• геотермальные;
• солнечные;
• газовые;
• ветряные;
• приливные.

Атомные электростанции

В качестве топлива на таких предприятиях используется уран. Процесс получения электроэнергии основан на реакции ядерного деления, благодаря чему удается получить большое количество электрической энергии на выходе.

Технология получения электроэнергии, которая применяется на атомных электростанциях считается наиболее экологичной, поскольку она основана на использовании низкоуглеводных источников энергии.

Производство электрической энергии на атомных электростанциях принято считать более надежным, чем то, где применяются возобновляемые источники (ветер, солнечная энергия и т.д.).

Несмотря на то, что для реализации атомной технологии требуются большие инвестиции, затраты на эксплуатацию оборудования для производства электроэнергии относительно небольшие. К тому же у источников атомной энергии плотность намного выше, чем других видов топлива. При их использовании энергии выделяется в несколько раз больше. Для работы таких предприятий требуются небольшие объемы топлива, поскольку их хватает для производства огромного количества электроэнергии. Ни одна из других электростанций не сравнится с ними по эффективности.

Дизельные электростанции

Эти электростанции предназначены для мелкосерийного производства. Основные производственные агрегаты на таких предприятиях работают на дизельном топливе. Их размещают в тех местах, где недоступны альтернативные источники. Они незаменимы в качестве резервного источника питания в случае возникновения аварийных ситуаций или при перебоях.

Для дизельной электростанции не требуется много места. При этом эффективность ее тоже невысокая по сравнению с предприятиями, работающими на угольном топливе. Невостребованность таких предприятий также объясняется высокой стоимостью дизельного топлива и большими расходами на обслуживание оборудования.

Плюсы и минусы дизельных электростанций

Дизельные электростанции многие годы пользуются большой популярностью в качестве автономного источника энергоснабжения благодаря своим преимуществам. Они обладают высокой мобильностью, а также простотой в установке. Тем не менее, у них также есть существенные недостатки, которые делают их менее привлекательными в сравнении с другими электростанциями.

Среди основных недостатков можно выделить следующие:

• Низкая надежность. Процент аварийности довольно высокий и они часто выходят из строя.
• Низкая экологическая безопасность. Дизельные электростанции являются одними из самых экологически вредных источников энергии. Поэтому все ДЭС должны соответствовать международным стандартам и нормам, иначе грозят большие штрафы.
• Необходимость в регулярном обслуживании. ДЭС требуют регулярного осмотра и обслуживания опытными специалистами, чтобы снизить вероятность аварий.

Угольные электростанции

В качестве топлива на угольных электростанциях применяется уголь, при сгорании которого в атмосферу попадает большое количество вредных газообразных веществ. Несмотря на это данную технологию очень часто применяют в мире для производства электроэнергии.

Некоторые развитые страны уже объявили о том, что планируют поэтапный переход от угольных электростанций к более экологичным предприятиям.

Гидроэлектростанции

Для выработки гидроэлектроэнергии используется сила гравитации текущей воды. При работе гидроэлектростанций образуется намного меньше вредных парниковых газов, чем на предприятиях, использующих ископаемое топливо. Единственным недостатком этой технологии является высокая стоимость строительства электростанции и возведения плотин.

Геотермальные электростанции

К геотермальным электростанциям относятся предприятия с бинарным циклом, мгновенным и сухим паром. Для производства электроэнергии в каждом из них используются паровые турбины.

Количество геотермальных производственных комплексов в мире постоянно растет. Это объясняется их экологичностью. При работе производственного оборудования выделяется небольшое количество вредных газов.

Солнечные электростанции

Принцип работы солнечных электростанций основан на преобразования энергии солнца в электроэнергию и тепло. Солнечная энергия считается самой доступной из всех возобновляемых источников. Производственные установки служат более 20 лет и не нуждаются в дорогостоящем обслуживании.

Единственный недостаток таких электростанций – это необходимость больших финансовых вложений на начальном этапе. Для размещения установок требуется большой участок земли.

Солнечно-термальная технология очень схожа с солнечной. Она предполагает использование зеркал гигантского размера, размещенных таким образом, чтобы на небольшой площади концентрировалось много солнечных лучей, способных создать большое количество тепловой энергии. Она в дальнейшем применяется для питания турбины, применяемой для выработки электричества.

Приливные электростанции

Производство электроэнергии, предполагающее использование энергии приливов считается более предсказуемым в отличие от энергии ветра и солнца. Однако данная технология не получила широкого распространения, хотя первый масштабный проект был запущен в середине 60-х годов прошлого века.

По мнению ученых количество приливных электростанций в мире в ближайшие годы может значительно увеличиться. Метод получения электроэнергии с использованием энергии приливов считается на данный момент недооцененным, но очень перспективным.

Газовые электростанции

Технология получения электричества при сжигании природного газа применяется часто, поскольку этот вид топлива считается самым быстрорастущим в мире. Природный газ также применяется на предприятиях с комбинированным циклом, где используются паровые и газовые турбины. Они характеризуются высокой эффективностью, поскольку производят большие объемы электроэнергии, работая на одном источнике топлива. При работе агрегатов, установленных в газовых электростанциях, в атмосферу выделяется большое количество вредных веществ.

Плюсы и минусы газовых агрегатов

Рассматривая газовые агрегаты, следует отметить, что у такого оборудования больше преимуществ, чем недостатков. Среди главных преимуществ газовых электростанций можно выделить следующие:

• Газовый выхлоп не содержит вредных примесей, что делает их более экологически безопасными.
• ГЭС обеспечивают высокую эффективность работы.
• Газовое топливо стоит намного дешевле, чем, к примеру, бензин или дизельное топливо.
• Газ полностью сгорает и не вызывает засорения карбюратора, что повышает общие эксплуатационные характеристики оборудования.
• Срок эксплуатации газовых электростанций довольно продолжительный.
• Газовые агрегаты могут работать надежно даже в самых сложных условиях эксплуатации.

Основным недостатком газовых электростанций является возможность утечки газа, которая может быть опасной и иметь негативные последствия.

Виды газовых электростанций

Существует три основных вида газовых электростанций на рынке, которые отличаются по принципу работы:

• Стандартные устройства, которые используются для выработки электроэнергии и работают на сжиженном или природном газе. Отработанные газы выводятся наружу через шланг.
• Когенерационные агрегаторы, которые вырабатывают и электрическую, и тепловую энергию при горении газа. Тепловая энергия применяется в подключенном теплообменнике для нагрева воды. Этот тип электростанций наиболее популярен на сегодняшний день.
• Тригенерационные устройства, которые производят холод, применяемый для работы холодильных установок. Они менее популярны, но их стоимость намного выше.

Газовые электростанции могут работать на различных типах топлива:

• Природный газ.
• Сжиженный газ (метан или пропан-бутан).

Промышленная газовая электростанция

ГЭС могут быть классифицированы по времени работы на постоянные и периодически используемые (аварийные). Те, которые применяются как резервный источник, работают только определенное количество часов, чтобы агрегатор успел остыть между использованиями, ибо эксплуатация сверх нормы может привести к поломке. Электростанции, которые используются постоянно, должны иметь жидкостную систему охлаждения.

По типу производимой энергии газовые электростанции делятся на однофазные и трехфазные. Для устройств с напряжением 220В достаточно одной фазы, а для 220-380В – необходимы три фазы. 

По конструкции генераторов электростанций можно выделить два типа: 

• газопоршневые: экологичны, надежны и имеют высокий КПД; 
• газотурбинные:  обладают значительно большей мощностью, чем их предшественники.