38. Електроенергетика

Значення. Електроенергетика – галузь промисловості, яка забезпечує електрифікацію господарства та побутові потреби населення на основі виробництва й розподілу електроенергії. Електроенергетика посідає провідне місце в енергетиці країни. Вона є матеріальною основою науково-технічного прогресу, зростання продуктивності праці в усіх галузях суспільного виробництва. На сучасному етапі роль паливно-енергетичного комплексу неухильно зростає. Його розвиток значною мірою обумовлює темпи, масштаби і економічні показники зростання продуктивних сил та їх розміщення, створює необхідні умови для подальшого покращання умов праці і підвищення рівня життя людей.

Електроенергетика – основа розвитку економіки країни. Розвиток електроенергетики, будівництво потужних електростанцій сприяють створенню нових промислових вузлів.

Структура. Нині в Україні експлуатуються три типи генеруючих потужностей: теплові (паротурбінні та дизельні), гідравлічні (гідроелектростанції, гідроакумулюючі станції) та атомні.

Тес – 47.6% в-ва електроенергії У.

ГЕС – до 5 %

АЕС – 47. 1%

Великі теплоелектроцентралі (ТЕЦ), на яких, крім електроенергії, виробляється теплова енергія, необхідна для комунальних потреб чи в технологічному процесі. розміщені в найбільших містах країни: Києві, Одесі, Харкові та ін.

П’ять атомних станцій розміщені в Запорізькій, Київській, Миколаївській, Хмельницькій, Рівненській областях (Запорізька, Південно-Українська, Рівненська, Хмельницька, Чорнобильська).

Основні гідроелектростанції знаходяться на Дніпрі (Київська ГЕС і ГАЕС) — в Київській області, Канівська ГЕС — в Черкаській, Кременчуцька — в Полтавській, Дніпродзержинська — в Дніпропетровській, Каховська — в Херсонській області та Дніпрогес — в Запорізькій області.

Споживання. Останнім часом відбулися значні зміни в структурі споживання електроенергії: особливо зменшилась частка споживання галузями промисловості та будівельним комплексом.

Практично не змінилась у структурі споживання частка транспорту. У зв’язку з низькою якістю спожитого палива значно зросли витрати електроенергії на власні потреби електростанцій та технологічні втрати електроенергії в електромережах. У загальному обсязі споживання електроенергії зросла частка комунально-побутового сектора економіки.

Вихід з кризи. Одним з перспективних шляхів вирішення проблеми виходу з енергетичної кризи є залучення до паливно-енергетичного балансу України нетрадиційних поновлюваних джерел енергії (енергія сонця, вітру та ін.). Географічне положення України дозволяє розвивати усі напрями нетрадиційної енергетики, і особливо використання енергії вітру, сонця, геотермальної, біомаси

39.ТЕС

Місце у в-ві. Теплова енергетика становить основу електроенергетики України. На ТЕС припадає близько 47% в-ва електроенергії в Україні. Основну частину електроенергії в тепловій електроенергетиці дають великі теплові електростанції – державні районні електростанції (ДРЕС).

Основні ТЕС. Найпотужніші ТЕС розташовані в Донбасі (Старобешівська, Курахівська, Вуглегірська), у Харківській (Зміївська), Київській (Трипільська, Київська ТЕЦ-5 та ТЕЦ-6), Запорізькій (Запорізька), Івано-Франківській (Бурштинська) і Вінницькій (Ладиженська) областях. ТЕС, які поряд з електроенергією виробляють і тепло для опалення міст, нагрівають води для комунального господарства називають теплоелектроцентралями (ТЕЦ).

З роботою ТЕС пов’язане значне забруднення навколишнього середовища.

Розміщення. Район розміщення теплової електростанції і її потужність повинні визначатися з урахуванням розвитку електроспоживання, наявності паливних ресурсів та відомостей щодо гідрології районів.

Площадки для розміщення ТЕС необхідно вибирати з урахуванням таких вимог:

• електростанції повинні бути максимально наближені до джерел палива і водопостачання, споживача енергії і під’їзних шляхів;

• рівень ґрунтових вод має бути нижче глибини підвалів, останні не повинні затоплюватися паводковими водами;

• не можна розташовувати станції над заляганням корисних копалин, а також на зсувних ділянках;

• електростанції повинні розміщатися поблизу населеного пункту з урахуванням санітарної зони;

• шлако- і золовідвали повинні розміщатися на негожих земельних ділянках, якомога ближче до площадки електростанції.

Теплові електростанції розміщуються, як правило, з орієнтацією на наявність великих запасів дешевих паливно-енергетичних ресурсів та потужного споживача

40.АЕС

Значення. Електроенергетика – галузь промисловості, яка забезпечує електрифікацію господарства та побутові потреби населення на основі виробництва й розподілу електроенергії. Електроенергетика посідає провідне місце в енергетиці країни. Вона є матеріальною основою науково-технічного прогресу, зростання продуктивності праці в усіх галузях суспільного виробництва.

На сучасному етапі роль паливно-енергетичного комплексу неухильно зростає. Його розвиток значною мірою обумовлює темпи, масштаби і економічні показники зростання продуктивних сил та їх розміщення, створює необхідні умови для подальшого покращання умов праці і підвищення рівня життя людей.

АЕС будуються у районах із дефіцитом паливних ресурсів. АЕС виробляють близько 48 % усієї електроенергії. Україна належить до країн з високим рівнем р-ку атомної енергетики. За цим показником її випереджають лише декілька країн. Серед них Франція, Швеція, Бельгія.

На території України працюють Запорізька, Південноукраїнська, Рівненська та Хмельницька електростанції. Чорнобильська АЕС зазнала аварії 26 квітня 1986 року, зараз на ній встановлений саркофаг, щоб зменшити рівень радіації.

Основним завданням на перспективу є реконструкція діючих АЕС з метою посилення їх надійності та безпеки, введення в експлуатацію нових енергоблоків.

Велике значення для подальшого розвитку атомної енергетики в Україні має створення в країні ядерно-паливного циклу, що забезпечить гарантовану незалежність її АЕС від імпорту ядерного палива.

Атомні станції повинні будуватися на значній відстані від великих міст.

Аварія на ЧАЕС показала небезпеку атомної електроенергетики. У наш час все більшої гостроти набуває проблема захоронення відходів атомної енергетики. Проте більшість країн визнала, що альтернативи атомній енергетиці не існує. Тому зараз значна увага приділяється активним науковим дослідженням і розвитку ядерної енергетики.

41.ГЕС

В енергетичному комплексі України гідроелектростанції посідають третє місце після теплових та атомних. Сумарна встановлена потужність ГЕС України нині становить 8% від загальної потужності об’єднаної енергетичної системи країни. Середньорічний виробіток електроенергії гідроелектростанціями дорівнює 10,8 млрд. кВт•год. Встановлено, що економічні та технічні можливості використання гідроенергоресурсів України дорівнюють близько 20 млрд. кВт•год., а нині використовується не більше 50%. Основний використовуваний потенціал зосереджений на ГЕС Дніпровського каскаду (потужність – 3,8 ГВт, виробіток – 9,9 ГВт•год): Дніпровська ГЕС, Київська ГАЕС (гідроакумулююча), Ташлицька ГАЕС.

Окрім ГЕС і ГАЕС, в Україні нині експлуатуються 49 так званих малих ГЕС, які виробляють понад 200 млн. кВт•год електроенергії. Але вони мають недоліки: швидке зношення обладнання, пошкодження споруд напірного фонтана, замулення водосховищ, недостатнє використання засобів автоматики та контролю.

Подальший розвиток гідроенергетики потребує реконструкції і технічного вдосконалення гідровузлів. Заміну фізично застарілого обладнання слід здійснювати на сучасному рівні (з використанням засобів автоматизації та комп’ютеризації).

Основні каскади гідроелектростанцій - Дніпровський каскад і Дністровський каскад.

Гідроелектроста́нція (ГЕС) — електростанція, яка за допомогою гідротурбіни перетворює кінетичну енергію води в електроенергію.

Різновиди ГЕС

ГЕС, будівля якої є частиною греблі, називається русловою (наприклад, Кременчуцька, Київська ГЕС).

Якщо будівля розташована окремо, біля основи греблі на протилежному від водосховища боці, то така ГЕС називається пригреблевою (наприклад, ДніпроГЕС).

ГЕС, до якої вода подається трубами, називається дериваційною (наприклад, Інгурський каскад на Кавказі).

Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) з оборотними гідроагрегатами (що працюють як генератори струму або водяні помпи) в години малого споживання електроенергії перекачують воду з водосховища у верхній басейн, а в години пікових навантажень виробляють енергію як звичайні ГЕС (наприклад, Київська ГЕС, Дністровська ГАЕС).

ГЕС з використанням енергії припливів називають припливними (наприклад, ГЕС у Франції на ріці Ранс).

Принцип роботи

Принцип роботи ГЕС досить простий. Ланцюг гідротехнічних споруд забезпечує необхідний напір води, що надходить на лопаті гідротурбіни, яка приводить в дію генератори, що виробляють електроенергію.

Необхідний напір води утворюється за допомогою будівництва греблі, і як наслідок концентрації річки в певному місці, або деривації - природним струмом води. У деяких випадках для отримання необхідного напору води використовують спільно і греблю, і деривації.

Безпосередньо в самій будівлі гідроелектростанції розташовується все енергетичне обладнання. У залежності від призначення, воно має свій певне поділ. У машинному залі розташовані гідроагрегати, які безпосередньо перетворюють енергію струму води в електричну енергію. Є ще всіляке додаткове обладнання, пристрої керування й контролю над роботою ГЕС, трансформаторна станція, розподільні пристрої та багато іншого.

Гідроелектричним станції поділяються в залежності від вироблюваної потужності:

потужні - виробляють від 25 МВт до 250 МВт і вище;

середні - до 25 МВт;

малі гідроелектростанції - до 5 МВт (в деяких країнах (в тому числі і Україні) малими визнаються гідроелектростанції із потужністю до 10 МВт. (примітка: встановлено Законом України "Про електроенергетику"))

Потужність ГЕС безпосередньо залежить від натиску води, а також від ККД використовуваного генератора. Через те, що за природними законами рівень води постійно змінюється, в залежності від сезону, а також ще від низки причин, в якості вираження потужності гідроелектричної станції прийнято брати циклічну потужність. Наприклад, розрізняють річний, місячний, тижневий або добовий цикли роботи гідроелектростанції.

Типова для гірських районів Китаю мала ГЕС (ГЕС Хоуцзибао, повіт Сіншань округу Ічан, пров. Хубей). Вода надходить з гори по чорному трубопроводу

Гідроелектростанції також діляться в залежності від максимального використання напору води:

високонапірні - понад 60 м;

середньонапірні - від 25 м;

низьконапірні - від 3 до 25 м.

Залежно від натиску води, в гідроелектростанціях застосовуються різні види турбін. Для високонапірних — ковшові і радіально-осьові турбіни з металевими спіральними камерами. На середньонапірних ГЕС встановлюються поворотнолопатні і радіально-осьові турбіни, на низьконапірних — поворотнолопастні турбіни в залізобетонних камерах. Принцип роботи всіх видів турбін схожий — вода, що подається під тиском (напір води), надходить на лопаті турбіни, які починають обертатися. Механічна енергія, таким чином, передається на гідрогенератор, який і виробляє електроенергію. Турбіни розрізняються деякими технічними характеристиками, а також камерами — залізними або залізобетонними, і розраховані на різний тиск води.

Гідроелектричним станції також розділяються в залежності від принципу використання природних ресурсів, і відповідно створення концентрації води. Тут можна виділити такі ГЕС:

руслові і пригреблеві ГЕС.

Це найпоширеніші види гідроелектричних станцій. Натиск води в них створюється за допомогою установки мостом, повністю перегородка річку, або що піднімає рівень води в ній на необхідну позначку. Такі гідроелектростанції будують на багатоводних рівнинних річках, а також на гірських річках, у місцях, де русло річки вужче, стиснуте.

греблеві ГЕС.

Будуються при більших напорах води. У цьому випадку річка повністю перегороджуються греблею, а сама будівля ГЕС розташовується за греблею, у нижній її частині. Вода, в цьому випадку, підводиться до турбін через спеціальні напірні тунелі, а не безпосередньо, як у руслових ГЕС.

дериваційні гідроелектростанції.

Такі електростанції будують у тих місцях, де великий ухил річки. Необхідна концентрація води в ГЕС такого типу створюється за допомогою деривації. Вода відводиться з річкового русла через спеціальні водовідведення. Водоводи спрямлени, і їхній ухил значно менший, ніж середній ухил річки. У підсумку вода підводиться безпосередньо до будівлі ГЕС. Дериваційні ГЕС можуть бути різного виду - безнапірні або з напірної деривації. У випадку напірної деривації, прокладається водовід з великим подовжнім ухилом. В іншому випадку на початку деривації на річці створюється вища гребля, і створюється водосховище — така схема ще називається змішаної деривації, тому що використовуються обидва методи створення необхідної концентрації води.

гідроакумулюючі електростанції.

Такі ГАЕС здатні акумулювати вироблювану електроенергію, і пускати її в хід у моменти пікових навантажень. Принцип роботи таких електростанцій наступний: в певні моменти (часи не пікового навантаження), агрегати ГАЕС працюють як насоси, і закачують воду в спеціально обладнані верхні басейни. Коли виникає потреба, вода з них поступає в напірний трубопровід і, відповідно, приводить в дію додаткові турбіни.

У гідроелектричних станціях, в залежності від їхнього призначення, також можуть входити додаткові споруди, такі як шлюзи або суднопідйомники, що сприяють навігації по водоймі, рибопропускні, водозабірні споруди, що використовуються для іригації і багато іншого.

Цінність гідроелектричної станції полягає в тому, що для виробництва електричної енергії вони використовують поновлювані джерела енергії. З огляду на те, що потреби в додатковому паливі для ГЕС немає, кінцева вартість одержуваної електроенергії значно нижче, ніж при використанні інших видів електростанцій.