Контрольные вопросы

1. Дайте определение угольной промышленности.

2. Какова динамика добычи угля в России, в Кузбассе в 2001-2010 гг?

3. Какие в России разведанные запасы угля (в млрд т)?

4. Какая угольная компания в России больше всех добыла угля в 2009 г.?

5. Что такое уголь и какие виды углей различают?

6. Изложите гипотезу происхождения угля.

7. Перечислите способы добычи угля.

8. Назовите технологические процессы при подземном способе добычи угля.

9. Какие бывают схемы вскрытия шахтного поля?

10. Какими способами осуществляют проведение горных выработок?

11. Что такое очистные работы, очистная выемка?

12. Перечислите способы проведения очистной выемки.

13. Изложите технологию проведения очистной выемки при помощи очистного комбайна.

14. Перечислите способы управления кровлей при очистной выемке и раскройте их суть.

15. В чем суть гидравлической очистной выемки?

16. Изложите технологию добычи угля открытым способом.

17. Изложите технологию обогащения угля гравитационным способом.

18. Изложите технологию обогащения угля флотационным способом.

19. Изложите технологию производства кокса.

20. Перечислите и раскройте опасные факторы, связанные с добычей угля.

21. В каком документе сформулированы перспективы развития угольной промышленности России до 2030 года?

22. Какие перспективы развития Менчерепского угольного месторождения в Кузбассе?

4.4. Электроэнергетика россии

4.4.1. Общая характеристика

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Электроэнергетика  отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей ее потребителям, является также одной из базовых отраслей тяжелой промышленности.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Значение электроэнергетики в экономике России трудно переоценить  это основа всей современной жизни.

Выработка электроэнергии в России в 2010 году составила 1025,0 млрд кВт•ч, что на 4,4 % больше, чем в 2009 г. (рис. 4.49).

Основную нагрузку по обеспечению спроса на электроэнергию в ЕЭС России в 2010 г. несли (рис. 4.50) тепловые электростанции (ТЭС), выработка которых составила 633,5 млрд кВт•ч, что на 7,6 % больше, чем в 2009 году. Выработка ГЭС за 2010 г. уменьшилась на 4,8 % по сравнению с 2009 г. и составила 161,1 млрд кВт•ч. Атомными электростанциями в 2010 г. выработано 174,3 млрд кВт•ч, что на 4,2 % больше объема электроэнергии, выработанной в 2009 году. Электростанции промышленных предприятий (ЭПП) за 2010 г. выработали 56,1 млрд кВт•ч (на 2,2 % больше, чем в 2009 г.).

Рис. 4.49. Динамика выработки электроэнергии в России

в 2001-2010 гг., млрд квт•ч

Рис. 4.50. Выработка электроэнергии в России в 2010 году (млрд. квт.*ч)

Атомные электростанции

В 1954 г. в г. Обнинске Калужской области состоялся пуск первой в мире атомной электростанции. Обнинская АЭС была совсем неболь­шой  ее мощность не превышала 5 МВт, однако это был настоящий прорыв в ми­ровой науке и технике.

Ныне атомные электростанции вно­сят значительный вклад в энергобаланс как России, так и всего мира. В частности, во Франции (абсолютном лидере среди развитых стран) на них вы­рабатывается почти 78 % всей производимой в стране электроэнергии, в США  17,4 %, в Германии  30,3 %, в Вели­кобритании  27,3 %, а общая доля АЭС в энергобалансе мира составляет око­ло 16 % (данные на 2007 г.). Несмотря на дороговизну строительства объектов атомной энерге­тики (так, затраты на возведение одной АЭС ныне составляют 2-3 млрд долларов), в перспективе производство на них электроэнергии является достаточно коммерчески выгодным, тем более что вырабатываемое на них электричество явля­ется наиболее дешевым.

После чернобыльской катастрофы во всех странах мира, об­ладавших атомными электростанциями, развитие соответствующих программ было заморожено. Показательно, однако, что многие государства, на тот момент обладающие атомной энергетикой (за ис­ключением Италии, где, впрочем, в насто­ящее время от этой политики отказались, и в Германии, где в 2000 г. было приня­то решение о ликвидации к 2025 г. всех существующих в стране АЭС), не реши­лись свернуть уже существующие объекты. Прекратился ввод в строй новых мощнос­тей, начатое строительство было приоста­новлено, а первостепенное внимание ста­ло уделяться проблеме безопасности АЭС, но полностью ликвидировать атомную отрасль все же не решились. К середине второй половине 1990-х годов падение цен на углеводороды пре­кратилось, и начался их постепенный рост.

Советский атомпром работал стабильно. Однако в 1990-е гг. ситуация резко из­менилась. К счастью, безответственная прива­тизация, отделяя элементы, приносящие наиболее быстрый и гарантированный доход, не коснулась собственно АЭС. Однако она в полной мере затронула атомное энергети­ческое машиностроение. Так, к 2003 г. компания «Силовые машины», объеди­нявшая такие гиганты советской индуст­рии, как Ленинградский металлический завод, завод «Электросила», Калужский турбинный завод, завод «Реостат» и др., была поделена между двумя основными акционерами  немецкой фирмой «Си­менс» и «Бурбот Лимитед», оффшорной структурой, за которой стоял «Интеррос». В 2004 г. последний был уже совсем го­тов продать свою долю акций немецкому партнеру (он же один из основных кон­курентов), что могло иметь драматичес­кие последствия, и лишь вмешательство государства предотвратило реализацию этих планов. В настоящее вре­мя крупнейшим акционером компании является кипрская «Хайстат Лимитед».

Еще более трагичной оказалась судьба знаменитого «Атоммаша»  уникального предприятия, в 1993 г. распроданного по частям. В 1995 г. оно было признано банкротом, и новый владелец перепрофилировал его на выпуск про­дукции для металлургии и нефтегазового комплекса. Правда, ныне частично завод вернулся к прежней номенклатуре изде­лий  реакторам и комплектному обо­рудованию для АЭС. Но полностью про­блема не решена до сих пор, что создает существенные трудности для отрасли: один реактор получается изготовить не быстрее, чем за три года (да и то с ис­пользованием импортного оборудования и комплектующих), что в корне противо­речит стратегически важной задаче стро­ительства 40 энергоблоков за ближайшие 20 лет (впрочем, и эта программа является минимальной: на самом деле ежегодно не­обходимо вводить в строй по 3-4 энерго­блока).

В то время как в России 1990-х гг. атомная энергетика стремительно «рас­таскивалась», за рубежом, пережив фазу вынужденного затишья после Чернобыля, она стала быстро и успешно развиваться. Ныне в развитых странах реализуются масштабные программы строительства АЭС. Так, в Финляндии воз­водится пятый (и крупнейший) реактор, который должен быть сдан в эксплуата­цию в 2012 г., во Франции  третий энергоблок АЭС «Фламанвилль», в Япо­нии  энергоблоки № 3 АЭС «Томари» и № 3 АЭС «Симане». Великобритания и США идут по пути наращивания мощностей уже существующих реакторов и разраба­тывают программы строительства новых.

Но особую активность проявляют новые индустриальные державы Азии  в Китае, Индии и Южной Корее в настоящее время строятся 20 новых реакторов.

Отрасль находится в со­стоянии постоянных изменений, в том числе в России. В дополнение к 31 существующему ре­актору разных типов в настоящее время сооружаются новые энергоблоки: № 2 Волгодонской АЭС, № 4 Белоярской, № 4 Калининской, № 5 Курской, № 5 Балаковской АЭС и др.

Что же касается проблемы обеспе­чения безопасности, столь актуальной после Чернобыля, то в этом направлении сдела­но очень много, в том числе в России. АЭС проектируются с учетом всех возможных внешних воздействий  метеорологических, сейсмических, гидрологи­ческих и др., вплоть до террористических угроз. Тща­тельно подбирается персонал объектов, жестко контролируется производственная дисциплина, принципы которой четко соответствуют рекомендациям Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). Сегодня уже ясно: в обозримой пер­спективе АЭС заменить нечем, остается только привыкать жить в мире, где все большая доля электроэнергии произво­дится мирным атомом.

Гидроэлектростанции

В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны  ГОЭЛРО (государственный план электрификации России), который был утвержден 22 де-кабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником  Днем энергетика.

На ближайшие годы (до 1930-х гг.) намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт.

Первой гидроэлектростанцией в России была Березовская (Зыряновская) ГЭС, построенная в Рудном Алтае на реке Березовка (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырехтурбинной общей мощностью 200 кВт и предназначалась для обеспечения электричеством шахтного водоотлива из Зыряновского рудника.

На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трехфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски. Это были первые в России высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП). Одну линию (длиной 9 км) проложили через гольцы к прииску Негаданному, другую (14 км)  вверх по долине Ныгри до устья ключа Сухой Лог, где в те годы действовал прииск Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС, в шахтах установили электрические подъемники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.

Гидроэнергетика в мире

На 2006 г. гидроэнергетика обеспечивает производство до 88 % возобновляемой и до 20 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 777 ГВт.

Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме нее, этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке 98 %), Канаде и Швеции. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.

Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведет Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» (табл. 4.10) на р. Янцзы и строящийся крупнейший по мощности каскад ГЭС. Еще более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39 ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на р. Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир).

Таблица 4.10

Крупнейшие ГЭС в мире

Наименование	Мощность, ГВт	Среднегодовая выработка, млрд кВт•ч	География
«Три ущелья»	22,4	100,0	р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай
Итайпу	14,0	100,0	р. Парана, г. Фос-ду-Игуаси, Бразилия/Парагвай
Гури	10,3	40,0	р. Карони, Венесуэла
Саяно-Шушенская ГЭС	6,4	35,5	р. Енисей, Россия
Черчилл-Фолс	5,43	35,0	р. Черчилл, Канада
Тукуруи	8,3	21,0	р. Токантинс, Бразилия

Преимущества: использование возобновляемой энергии; очень дешевая электроэнергия; работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу; быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.

Недостатки: затопление пахотных земель; строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды; на горных реках есть опасность из-за высокой сейсмичности районов.

Крупнейшие аварии и происшествия

Крупнейшей аварией за всю историю ГЭС является прорыв плотины китайского водохранилища Банкяо в 1975 году. Число погибших более 170 тыс. человек, пострадало 11 млн человек.

17 мая 1943 г.  подрыв британскими войсками плотин на реках Мёне (водохранилище Мёнезее) и Эдер (водохранилище Эдерзее), повлекшие за собой гибель 1268 человек, в том числе около 700 советских военнопленных.

9 октября 1963 г.  одна из крупнейших гидротехнических аварий на плотине Вайонт в северной Италии.

В ночь на 11 февраля 2005 г. в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у г. Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.

5 октября 2007 г. на р. Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС Кыадат. В зоне затопления оказалось около 5 тыс. домов, 35 человек погибли.

17 августа 2009 г.  крупная авария на Саяно-Шушенской ГЭС (Саяно-Шушенская ГЭС  самая мощная электростанция России). В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции был нанесен серьезный ущерб.

Теплоэлектростанции

Теплоэлектростанции применяются как основные источники тепла и электроэнергии. В мощных теплоэлектростанциях используются турбины  турбогенераторы, работающие на тяжелом топливе или газе. Теплоэлектростанции малой и средней мощности создаются на основе газопоршневых или газотурбинных силовых установок. Во всем мире растет популярность теплолоэлектростанций, использующих биотопливо.

Силовые агрегаты теплоэлектростанции выделяют большое количество тепла, и для их охлаждения используются различные жидкости. В теплоэлектростанциях на пути охлаждающей жидкости устанавливается теплообменник, в котором охлаждающая двигатель жидкость отдает большую часть своего тепла другой жидкости  теплоносителю. В качестве теплоносителя обычно используется вода, принудительное перемещение которой по отопительной системе обеспечивают циркуляционные насосы.

Установка теплообменников более чем, в два раза повышает общий КПД теплоэлектростанции по сравнению с обычной электростанцией такой же мощности  коэффициент использования энергии достигает 90 %. Без использования тепла на производство электричества идет лишь 22-43 % энергии, остальное составляют потери.