2 Дәріс конспектісі.

Дәріс тақырыбы: Электрэнергияның ерекшеліктері, тауар ретінде және оны өндіруге байланысты көкейкесті мәселелері. Электрэнергияны алудың негізгі тәсілдері, электрстанциялардың типі және электр станциялардың электр энергиясын өндіру үрдісінің технологиялық ерекшеліктері.

Электрлік станциялар түрлері және олардың жұмыс режимдері.

Электрлік станциялар деп электрэнергиясын өндіруге арналған кәсіпорындарды немесе қондырғыларды айтады. Отын ретінде торф, су, жел, атомдық энергия, күн және т.б. қолданылады. Бірінші ретті қозғалтқыш (бу машиналары, іштен жану қозғалтқыштары және т.б.) тұтынатын энергия түріне байланысты электрлік станциялар келесідей бөлінеді: жылулық, атомдық, гидроэлектрлік станциялар, гидроаккумуляциялаушы, газқұбырлы, сонымен қатар жергілікті қолданылатын аз қуатты электрлік станциялар: жел, күн электрстанциялары, теңіздің приливі мен отливінің электрстанциялары, дизельдік және т.б.

Қуаты үлкен электрстанцияларын жоғары вольтты электр берілісі желілерімен бір энергетикалық жүйеге біріктіреді, бұл арқылы электрмен жабдықтау сенімді және халықщаруашылығына үнемді болады.

Жылу электрстанциясының жұмыс істеу принципі, құрылысы.

Жылу электрстанциясында электрэнергиясын алу процесі келесідей: жанатын отынның энергиясын су буының жылулық энергиясына түрлендіреді, бұдан турбогенератор айналады да механикалық энергияны электрлік энергияға түрлендіреді.

Жылу электрстанциялары аудандық (ГРЭС), конденсаторлық (КЭС), жылу электр орталықтары (ТЭЦ) болып бөлінеді.

ГРЭС тек электрэнергиямен энергетикалық қорлар (көмір, торф, газ) ауданында орналасқан тұтынушыларды қамтамасыз етеді.

КЭС тұтынушыларды тек электрэнергиямен қамтамасыз етеді, бірақ электрэнергия тұтынушыларынан алыс орналасады. Өндірілетін қуатты жоғары және аса жоғары кернеумен таратады.

ТЭЦ тұтынушыларды электрлік және жылулық энергиямен қамтамасыз етеді, энергияны тұтыну аумағында орналасады. Жылу және электрэнергиясын көп тұтынатын аудандарда (қалаларда) кеңінен таралған.

Жылу электрстанцияның энергетикалық сипаттамалары, ПӘК, электрэнергиясын өндіру.

ГРЭС және КЭС-ның ПӘК-і аз. Отын энергиясының тек 40-42% электрлік энергияға айналады, ал қалғаны құбыр арқылы лақтырылатын шығатын газдармен жоғалады. ТЭЦ-тың үнемді жұмысы кезінде, яғни тұтынушыларға біруақытта электрэнергиясының және жылудың тиімді мөлшерін жібергенде, ПӘК 60-70%-ға жетеді. Жылуды тұтыну толығымен тоқтаған уақытта станцияның ПӘК азаяды. Жылу электрстанцияда электрэнергиясын 80%-ға дейін өндіреді.

ГЭУ – гидроэнергетикалық қондырғылар (жұмыс істеу принципі, энергетикалық сипаттамалар).

ГЭУ келесідей бөлінеді:

1. ГЭС - өнеркәсіп үшін арналған.

2. ПЭС.

3. ГАЭС – гидроаккумуляциялы электрстанциялар.

ГЭС-да су энергиясы электрлік энергияға гидравликалық турбиналар және олармен жалғанған генераторлардың көмегімен түрлендіреді. Жоғары ПӘК және өндірілген электрэнергияның төменгі өзіндік құны гидростанциялардың артықшылықтары болып табылады. ГЭС-сын салуға капиталды шығынның үлкен құны мен салу уақытының елеулі ұзақтығы өзін-өзі өтеу мерзімінің ұзақтығын анықтайды. ПӘК 85-90%. Ең басты энергетикалық көрсеткіштердің бірі арын – жоғарғы және төменгі бьефтердің деңгейлерінің айырымы, екіншісі – бірлік уақытта турбина арқылы өтетін су мөлшері.

АЭС – құрылысы, жұмыс істей принципі, ПӘК, электрэнергияны өндіру.

АЭС-сы жылу электрстанциясы сияқты, бірақ бірінші ретті шикізаты – ядерлік реактор. Энергия көзі ретінде уран, плутоний, торий және т.б. ядроларының ыдырау процесі қолданылады. Бұл материалдардың арнайы құрылғыларда (реакторларда) шашырауынан жылулық энергияның үлкен мөлшері бөлінеді.

Реакцияның өтуінің жылдамдығын реттеуіші ретінде реакторда вертикаль орналасқан графиттен жасалған стержендер қолданылады, ал жылутасымалдағыш ретінде – ауыр су немесе сұйық гелий (-190⁰С). Қазіргі кезде бұрыңғы КСРО-ның европа бөлігінде орналасқан АЭС-да 1 кВт∙сағ электрэнергиясын өндірудің өзіндік құны органикалық отындағы жылу электр орталығына қарағанда арзан.

1 млн кВт∙сағ өндіруге шамамен 400г уран жұмсалады.

Бірінші АЭС Облекскте 3 жылда салынды. Судың температурасы кірісінде 463⁰С, ал шығысында 553⁰С құраған.

АЭС Францияда 70%, АҚШ-та - 20%, Бельгияда - 65%, Венгрияда - 49% электрэнергиясын өндірді.

Сурет-2.1. ЖКЭС блогының принципиалды схемасы

Жылу конденсациялы электрстанциялар-ЖКЭС. Атомдық энерго жүйелерде жылу конденсациялы электрстанция үлесіне барлық өңделініп шығарылатын энергияның шамамен төрттен үш бөлігі келеді. Бұл типтегі жеке электрстанция қуаты 6000 МВт және 8000 МВт-қа жеткізу тенденциясына ие. Жаңа КЭС-ке бу параметрлі 24 Мпа және қуаты 300,500,800 бен 1200МВт аралық бу қызуы 560/5650С тиімді буқұбырлы агрегаттар орнатады, ал пайдалану ұзақтығы және одан жоғары орнатылған қуатты энерго жүйе жүктемесінің тәуліктік графигінің басты бөлігінде жұмыс істеуге есептелген.

Сурет-2.1: 1 — бугенераторы; 2 —буқыздырғыш; 3 — құбырдың жоғары қысым бөлігі; 4 — құбырдың төменгі қысым бөлігі; 5 — аралық буқыздырғыш; 6 — конденсатор; 7 — конденсаттық сорап (насос); 8 – буқоздырғыштың қоректену сорабы; 9 - генератор; 10 — жоғарлату трансформаторы; 11 — блокты өшіргіш; 12 — станцияның құрама дөңгелектері; 13 – жеке мұқтаждық трансформаторы.

Конденсациялық электрстанцияларды едәуір қашықтыққа тасымалдау экономикалық жағынана мақсаттқа сай емес отынды қазып алу орнына жақын соғады. Өңделіп шыққан электрэнергиясы орындароына отынды беру желілері бойынша беріледі.бірақ жергілікті отынды пайдалану конденсациялы станцияның міндетті қасиеті емес. Соңғы жылдары газқұбырымен едәуір қашықтыққа тасымалданатын табиғи газды газды пайдаланатын бірқатар күшті КЭС-р құрылды. Қуатты КЭС-ті құру орнын анықтайтын маңызды шарт су жабдықталудың бар болуы болып табылады. КЭС-тің жеке мұқтаждық энергия шығынын есептегендегі пайдалы әсер коэффициенті 0,32—0,40-тан аспайды. Органикалық отын түрлерін (көмір, мұнай, газ) пайдаланатын жылу станциялары атмосфераға күкіртпен азот қышқылдарын, сонымен қатар атмосфераның жоғарғы қабатында жиналып қалатын көмірқышқыл газын жібереді. Нәтижеде уақыт өткен сайын жерде жылулық туу мүмкін ("бу эффектісі"), ол дүние жүзілік мұхиттың деңгейін жоғарлатып, жағаға жақын континенттер аймағы барлық неготивті салдарымен су басып кету қаупін тудырады. Сондықтан органикалық отынды (көміртек жағуды доғару қажет).

Гидроэлектрлі станция, су ағынының энергиясы электр энергияға түрленетін ғимараттар мен жабдықтар кешенін –гидроэлектростанция деп атайды (ГЭС). ГЭС су ағыны мен ағынды тудырудың қажетті концентрациясын қамтамасыз ететін гидротехникалық ғимаратпен, су ағынымен қозғалатын энергияны механикалық энергияға түрлендіретін және өз кезегінде оның айналымы электр энергияға түрленетін энергетикалық жабдықтардың тізбектелген тізбегінен тұрады.

Арналы және плотиналы ГЭС-те су тегеуріні өзенді қоршаған және су деңгейін жоғарғы белорта көтеретін платина арқылы туады. Бұл кезде өзен алқабының біршама су алып кетуінен қашып құтылуға болады. Екі плотинаны өзеннің сол аймағына құрған кезде су алып кету аланы азаяды. Тегіс өзендерде судың алып кетуінің ең үлкен экономикалық жіберген ауданы платина биіктігін шектейді. Арналы және платиналы ГЭС-ті тегіс су көп өзендерде де, таулы өзендерде де және тар қысқа алқаптарда да құрылады.

ГЭС-тің ішіндегі ең ерекше орында гидроаккумулияциялаушы электростанция (ГАЭС) мен қуатты станциялар алады. ГАЭС ғимараты ірі энергетикалық жүйелердегі шыңды қуатты мұқтаждықтың өсуі мен дәлдігімен, ол шыңды жүктемені жабу үшін талап етілетін генераторлы қуаты анықтайды. ГЭАС-ң энергияны аккумулирлеу қабілеті энергия жүйесіндегі еркін энергиясы біршама уақыт ішінде (тұтыну графигінің бұзылуы) сорап режимінді жұмыс істей отырып, су қоймасындағы суды жоғары аккумулирлеуші бассейнге тығындайтын ГЭАС агрегаттарын пайдалануға негізделген. Аккумулирлеу жүктемелеу шың кезеңінде энергия энергия жүйеге қайта оралады (жоғары бассейннен су су тегеурінді құбырға келіп түсіп, ток генератор режимінде жұмыс істейтін агрегаттарды айналдырады).

Атомдық электростанциясы (АЭС), атомдық энергиясы электр энергияға түрленетін электр станциясы. АЭС-гі энергия генераторы атомдық реактор болып табылады. Реакторда бөлініп шығатын жылу кейбір ауыр элемент ядроларының тізбекті бөліну реакциясының нәтижесінде, кейін жай жылу электр станцияларындағы электр энергияға түрленеді. Органикалық отынмен жұмыс істейтін ТЭС-тен айырмашылығы АЭС ядролы жанармаймен (негізіне 233U, 235U, 239Pu) жұмыс істейді. 1 г уран немесе плутоний изотоптарын бөлген кезде 22 500 квт • сағ энергия бөлініп шығады, ал 2800 кг шартты отынннан құралған энергияға эквмвалентті. Ядролы жанармайдың әлемдік энергетикалық қорлары (уран, плутоний және т.б.) органикалық отынның (мұнай, көмір, табиғи газ және т.б.) табиғи энергетика қорларын едәуір жоғарлатады. Бұл отынды деген жылдам өсетін тұтыну көмегін қанағаттандыру үшін үлкен перспективалар ашады. Одан бөлек жылу станцияның күрделі бақталастығы болып келе жатқан химия өнеркәсіп саласының технологиялық мақсаты үшін көмір мен мұнайді\ы барлық жоғарылап келе жатқан пайдалану көмегін ескерген жөн.

Негізгі әдебиеттер 5 [19-24]

Қосымша әдебиеттер 2 [19-32]

Бақылау сұрақтары:

1. Турбина конструкциясы ГЭС-ң ПӘК-не қалай әсер етеді?

2. ГЭС қандай артықшылықтар мен кемшіліктерге ие?

3. ГАЭС қандай артықшылықтар мен кемшіліктерге ие?

4. АЭС-те қандай энергияны электрге түрлендіреді?

5. Атом энергиясының электрге түрлендірудің қандай түрлерін білесіз?

6. АЭС қызметкерін қорғаудың қандай шаралары жүргізіледі?

7. ЖЭО қандай артықшылықтары мен кемшіліктерін білесіз?

8. АЭС, ЖЭС қоршаған ортаға әсері қандай?

9. Жаңартылмайтынға қандай қорлар жатады?

10. Жаңартылмайтын қордың қандай түрлерін білесіз?

11. Қандай қорла жаңартылмайтын энергия көздеріне ие?

12.Электр энергиясын геотермилық қореккөзіне қалай түрлендіреді?

13. Энергияның қандай қореккөздері болашақта қолданылады?