З-тарау. ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН ӨНДІРУДІҢ ҚАЛЫПТЫ ТӘСІЛДЕРІ
Электр станцияларының түрлері
Электр энергиясын өндіру
Мемлекеттік ауданаралық электр станциялары
Жылу электр орталығы
Газ турбиналы электр станциялары
Бу-газ электр станциялары
Су электр станциялары
3.8. Су қорын жинайтын электр станциялары 3.9. Атом электр станциялары
3.1. Электр станцияларының түрлер1
Электр станцияларының негізгі мақсаты — өндіріс орындарын, халық шаруашылығының барлық салалары мен халықтың үй-жайын электр энергиясымен және көпшілік жағдайда жылу энергиясымен сенімді қамтамасыз ету. Энергия түрлерінің технологиялық процесінің ерекшелігіне және қолданылатын табиғи энергия көзіне (қатты, сұйық, газ немесе ядролық отын, су немесе эиергиянын басқа түрлері) қарай электр станциялары бірнеше түрге бөлінеді:
— жылу электр станциялары (ЖЭС), олар жұмыс жасау ерекшелігіне қарай мемлекеттік ауданаралық электр станциялары (МАЭС) немесе конденсациялы электр станциялары (КЭС), жылу электр орталығы (ЖЭО), газ турбиналы электр станциялары (ГТЭС) және бу-газ электр станциялары (БГЭС);
су электр станциялары (СуЭС) жәнс су қорын жинайтын электр станциялары (СуҚЖЭС);
атом электр станциялары (АЭС), олар конденциялы немесе атом жылу электр орталығы (АЖЭО), жылумен қамтамасыз ететін атом станциялары және өндірісті жылумен қамтамасыз ететін атом станциялары;
күн немесе гелий электр станциялары (КүнЭС);
жер асты жылуымен жұмыс жасайтын электр станциялары (ЖЖЭС);
дизель электр станциялары (ДЭС);
тасқын электр станциялары (ТасқынЭС);
жел электр станциялары (ЖелЭС);
магнитті гидродинамикалық генераторы (МГД) бар электр станциялары.
Бүкіл дүние жүзінде бүгінгі күндері өндірілетін электр энергиясының негізгі бөлігі ЖЭС, СуЭС және АЭС-ларда өндіріледі. Салынатын электр станциясының қуаты оның тиімді жұмыс жасауына қажетті отын мен су қорларының орналасуына, қажетті отынды жеткізуге жұмсалатын шығынға, электр және жылу энергиясын тұтынатын тұтынушылардың орналасуына электр станцияларының қоршаған ортаға тигізер әсеріне байланысты анықталады.
Мемлекеттік ауданаралық электр станциялары (МАЭС) электр энергиясын өндіру үшін отынмен бірге көп мөлшерде су қажет етеді. Егер де сумен қамтамасыз ету мүмкіндігі тиімді шешілетін болса, онда олар пайдаланылатын отын қорына жақын салынады да, өндірілген электр энергиясы тұтынушыларға электр энергиясын жеткізу желілері арқылы жеткізіледі.
Қуатты конденсациялы электр станциялары да өзінің тарихи даму жолында МАЭС деп аталып кетті. Сол себепті олардың бір-бірінен ешқандай айырмашылығы жоқ, көптеген окулықтарда осы екі атау да бірден қолданыла береді.
МАЭС-ларға қуаты 200-ден 1200 МВт-қа дейін жететін бірнеше энергетикалық блок (қазан-турбиналы генератор— трансформатор) орнатылады. Бұл агрегаттар маневрлі емес, себебі оларды жұмысқа косу үшін, яғни оттықта кажетті көлемде температурасы жоғары бу дайындап, турбина білігі мен оған бекітілген генератордың роторын кажетті жылдамдықпен айналдырып, оны электр желісіне қосып және кажетті куат мөлшерін өндіру үшін 3—6 сағат уақыт қажет. МАЭС-лардың пайдалы әсер коэффициенті (п.э.к.) 32—40% шамасында болады. МАЭС-лар су көздерінің температурасын арттыру арқылы жылу балансына әсер етіп, қорғаған ортаны ластайды.
Жылу электр орталығы (ЖЭО) жылу энергиясын (технологиялық бу мен ыстық су) пайдаланатын тұтынушыларға жақын салынады жәнс олар негізінен тасымалды отынмен жұмыс жасайды. Жеке агрегаттардың куаты 30—250 МВт шамасында болады. Қуаты 60 МВт- қа дейін жететін агрегаттар орнатылған ЖЭО агрегаттарының бу және су жолдары тығыз байланыста болады, ал қуаты 100—250 МВт агрегаттар блок принципімен салынады. ЖЭО-тар МАЭС-ларға қарағанда тиімді жұмыс жасайды, олардың п.ә.к-ті 60...70%-ке жетеді.
Газ турбиналы электр станциялары (ГТЭС) газ немесе дизель отынымен жұмыс жасайды. Қуаты 25—100 МВт газ турбиналы қондырғылардың п.ә.к - ті 21 34%. Олар небәрі 1—2 мин уақыт ішінде жұмысқа қосылатын өте маневрлі станция болуына байланысты, көбіне қордағы энергия көзі есебінде немесе тәулік ішінде электр энергиясын тұтыну мөлшері ұлғайған уақытта пайдаланылады.
Атом электр станцияларын (АЭС), өте қарапайым алғанда, жылу электр станциялары есебінде қарастыруға болады, тек мұнда ядролық реакция кезінде бөлінетін жылу энергиясы пайдаланылады. АЭС-ларды қай жерге болса да салуға болады, тек станцияның қалыпты жұмыс жасауына қажетті су көзі болуы керек. Олар ЖЭС-лар сияқты блокты тәсілмен салынады.
Қазіргі уақыттарда АЭС-ларға қуаты 1000—1500 МВт болатын блоктар қойылды. Олардың п.ә.к.-і 35—38%.
Су электр станциялары (СуЭС) мол су коры бар (өзендер, сарқырама және т.б.) жерлерге салынады. СуЭС-лар салынған уақытта электр энергиясын өндіру, кеме жүрісін жақсарту, жер суландыру сияқты мәселелерді шешу кешенді ойластырылады. Су генераторы өте маневрлі агрегат болып есептелінеді, себебі, оған кажетті су жіберіліп, оның білігінің қажетті жылдамдықпен айналып, белгіленген мөлшерде электр энергиясын өндіруіне небәрі 1—5 мин уақыт кетеді. СуЭС-ның п.ә.к-і өте жоғары (85—87%) және су қоршаған орта тұрғысынан өте таза энергия көзі.
Су қорын жинайтын электр станцияларын (СуҚЖЭС) салу кезінде екі су қоймасы жасалады. Себебі СуҚЖЭС-ларға қайтымды агрегаттар орнатылады. Халық шаруашылығы, яғни энергия жүйесі электр энергиясына тапшылық сезінген уакытта СуҚЖЭС-лар су электр станциясы сияқты электр энергиясын өндіреді. Ағын су станция бегетінің алдындағы су қоймасынан төменгі су коймасына өтеді, ал бұл уакытта ағын су су турбинасын айналдырып, су генераторында электр энергиясы өндіріледі. Ал энергия жүйесіне қосылған электр стапцияларында өндірілген электр энергия мөлшері оны тұтынушыларға кажетті мөлшерден артық болған уакытта, СуҚЖЭС-ның қайтымды агрегаты қозғалтқыш режиміне көшіп, яғни оның өзі электр энергиясын тұтынып жұмыс жасайды да, су турбинасы сорғы ретінде жұмыс жасап, бөгеттен кейінгі су қоймасынан бөгет алдындағы су коймасына су көтереді, сөйтіп электр энергиясын өндіруге қажетті су энергиясын жинайды (аккумуляция).
СуҚЖЭС — өте маневрлі станция, ол жылдам генератор режимінен сорғы режиміне, немесе керісінше ауыса алады, п.ә.к-і 70—75%. Бұл арада СуҚЖЭС-ның энергия жүйесі тәулік ішінде электр энергиясына тапшылығы сезілген уақытта жұмыс жасайтынын және ол СуЭС сияқты қоршаған орта тұрғысынан таза электр станциясы екенін ескерген жөн.
Күн электр станциялары (КүнЭС) күн шуағы мол елдерде қолданыла бастады. Күн қоршаған орта тұрғысынан өте таза және келешегінен көп үміт күттіретін энергия көзі. Күн энергиясынан электр энергиясын өндірудің бірнеше тәсілдері бар. Олар — жылу техникалық, фотоэлектрлік, биологиялық және химиялық тәсілдер, бірақ күн энергиясы жер бетіне өте шашыраңқы түсуіне байланысты, олардың п.ә.к-ін арттыру күрделі мәселеге айналып отыр.
Жер асты жылуымен жұмыс жасайтын геотермалды (ЖЖЭС) электр станциялар — жер қойнауының табиғи булары, ыстық сулар мен газдар түріндегі жылу көздерін электр энергиясын өндіруге пайдаланатын қондырғылары бар электр станциялар. Мұндай электр станциялар Исландия, АҚШ, Жаңа Зеландия, Италия және т.б. елдерде жұмыс жасауда. Камчаткада алғашқы Паужетск геотермальды ЭС-ы салынды, ал алдағы уақытта осындай станцияларды Дағыстан, Ставрополь өлкесі мен Камчаткада салу көзделіп отыр.
Дизель электр станциялары (ДЭС) жинақы әрі дара жұмыс жасау кабілетінің болуына байланысты шалғайдағы аудандар мен ауыл шаруашылығы тұтынушыларын электр энергиясымен қамтамасыз етуге пайдаланылады.
Тасқын электр станциялары (ТасқынЭС)—теңіз суының тасуы мен қайту энергиясын пайдалану арқылы электр энергиясын өндіретін станция. Ол үнемі жеткілікті мөлшерде тасқын энергиясы болатын және орналасуы жағынан қолайлы жерлерде салынады. Қуатты Тасқын ЭС-лар Францияда, АҚШ-та, ал Ресейде Баренцев теңізінің жағалауына салынды.
Жел электр станциялары (ЖелЭС) күн және су электр станциялары сияқты қоршаған орта тұрғысынан өте таза энергия көзі болып табылады. Күн энергиясы сияқты жел энергиясының да жер бетінде өте шашыраңкы болуы, оны пайдалануда көптеген қиындықтар туғызады. Әйтсе де, дүние жүзі ғалымдары оны игеру жолында қыруар істер аткаруда. ТМД-да қуаты 100—400 кВт болатын жел кондырғылары жасалған.
Магнитті гидродинамикалық генератор (МГЦ) орнатылған электр станциялары келешегінен көп үміт күттіреді. Бұл станциялардың ерекшелігі — жылу станциялары қосымша МГД генераторларымен жабдықталады. Станция оттығында өндірілген жану өнімі алдымен МГД генераторына беріледі де, одан әрі жылу электр станциясында электр энергиясын өндіруге пайдаланылады.
3.1-к е с т е
МГД генераторлары ЖЭС-лардың п.ә.к-ін 10— 20%-ке арттыруға мүмкіндік туғызады. Қазіргі уақытта ТМД-да қуаты 500 МВт болатын МГД электр станциясының жобасы жасалуда.
Тәуелсіз Мемлекеттердегі электр станцияларының үлес салмағы мен оларда өндірілген электр энергия мөлшері 3.1 және 3.2 кестелерде көрсетілген.
ТМД-да 1985 жылға дейін өндірілген барлық электр энергиясының шамамен 80% -і жылу электр станцияларында өндірілген.
3.2 к е с т е
Өндірілген электр энергиясы
