§ 9.1. Електричні станції

Електрична енергія виробляється на електростанціях, де в електричну енергію перетворюються інші види енергії. Залежно від виду використовуваних енергоресурсів та особливостей ос­новного технологічного процесу перетворення енергії електрос­танції поділяються на теплові, гідравлічні, атомні, сонячні, вітряні, геотермальні та ін.

Промислового значення набули в основному теплові (ТЕС), атомні (АЕС) та гідроелектростанції (ГЕС). Вони працюють за такою схемою: енергія первинного енергоносія за допомогою спеціальних пристроїв перетворюється спочатку в механічну енер­гію обертаючого руху, яка передається в генератор, де виробля­ється електричний струм.

Найпоширеніші теплові електростанції. На них хімічна енергія палива перетворюється в механічну енергію обертання турбіни, яка в свою чергу в генераторі, з'єднаному з турбіною, перетво­рюється в електричну.

За типом первинного двигуна теплові електростанції поділя­ються на паротурбінні, газотурбінні, парогазотурбінні і дизельні.

Паливом для теплових електростанцій можуть служити газ, торф, вугілля, мазут.

Теплові електростанції, призначені для вироблення тільки елек­тричної енергії, називаються конденційними, а електростанції, які, крім електричної, виробляють теплову енергію у вигляді гарячої води і пари, називають теплоелектроцентралями.

Коефіцієнт корисної дії конденсаційних електростанцій досягає не більше 30—40%, оскільки значна частина енергії втрачається в охолоджувальних агрегатах.

Коефіцієнт корисної дії теплоелектроцентралей досягає 60— 70%, оскільки частина теплової енергії використовується для теплопостачання.

Найекономічніші гідроенергетичні установки, коефіцієнт ко­рисної дії яких досягає 93%.

Гідроелектростанція виробляє електричну енергію за допомо­гою падаючого на гідротурбіну потоку води. Колесо гідротурбіни, обертаючись, обертає ротор генератора, який виробляє електричну енергію.

Потужність гідроелектростанцій залежить від витрат і напору води. Це передбачає будівництво греблі для накопичення у во­досховищі необхідної кількості води.

Для покриття «пікових» навантажень та заповнення «провалів» у графіках споживання електроенергії призначені гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС). Вони оснащені оборотними агрегатами і можуть працювати у зміні двох різних за часом режимів. Під час найменшого споживання електроенергії гідроакумулююча електро­станція перекачує воду в спеціальний басейн (акумулює гідроенергію і працює в режимі двигуна), а в потрібний час перетворює цю енергію в електричну (працює в режимі генератора).

На атомних електростанціях теплова енергія виділяється в реакторах, де відбувається процес розщеплення ядер атомного палива.

Основні напрями розвитку атомної енергетики — це винахід та застосування таких технічних засобів, які б забезпечили повніше використання й відновлення атомного палива, забезпечуючи при цьому безпеку та екологічну чистоту.

В умовах вичерпання паливних ресурсів, а також для вирішення екологічних проблем усе більшої ваги набувають відновлювальні джерела енергії (сонячні, вітрові, геотермальні та ін.).

Сонячні електростанції поділяються на машинні (генераторні) та безмашинні. При машинному способі одержання електроенергії використовують сонячний парогенератор, який через турбіну при­водить в дію генератор електричного струму.

При безмашинному способі електрична енергія на сонячних електростанціях виробляється за допомогою фотоелектричних пе­ретворювачів.

Широкі перспективи відкривають можливості використання енергії вітру. її можна використовувати тоді, коли швидкість вітру перевищує 3 м/сек.

Вітрові агрегати — це електричні генератори з пропелером (горизонтальна вісь) або генератори з лопатями, встановленими на вертикальній осі.

Геотермальне джерело енергії можна одержати в геотермальних районах, де є природний вихід на поверхню Землі гарячої води або пари. У таких районах можна встановлювати парогідротермальні електростанції (ГеоТЕС).

Використання відновлювальних джерел енергії для виробництва електроенергії зводить до мінімуму шкідливий вплив на навко­лишнє середовище. Ці енергії народжуються неперервними про­цесами природи і постійно відновлюються, тому і є невичерпними.