4. Солнечная электростанция (сэс).

Для получения водяного пара на СЭС воду нагревают энергией солнца. Первая СЭС была построена в Крыму. Ее мощность - 5 МВт. Высота мачты с парогенератором - 89 м. На высоте 78 м размещена емкость (котел) с водой, на которую подают солнечную энергию зеркальные гелиостаты, площадь которых составляет 40000 . Пар, получаемый в емкости при нагревании воды, имеет температуру С и давление 2,6 Мпа. Этих параметров достаточно для вращения турбины, связанной с электрогенератором. При использовании солнечной энергии для отопления дома объемом 418 достигнута годовая экономия в 65% по сравнению с электрической системой отопления. В США в 1981 году было введено в эксплуатацию более 100 тыс. установок для горячего водоснабжения и отопления домов, в Японии - до 115 тысяч.

Существует также прямое преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью термо- и фитогенераторов. Все космические корабли работают на таких солнечных батареях, мощность которых составляет 20-25 кВт.

6. Геотермальная электростанция работает по тому же принципу, что и тепловая. Источником тепла является пар, поднимающийся из недр земли (рис. 24).

7. Термальные воды можно использовать для теплоснабжения. Оно применяется в Исландии с 1930 г. Прогнозные оценки в СНГ составляют 20-22 млн /сутки с температурой С.

Эксплуатация месторождений с поддержанием пластового давления может дать экономию 140-150 млн. т условного топлива.

3 4

2 5

4

1

Рис. 24. Схема работы геотермальной электростанции

1-источник, 2 - испаритель - парогенератор, 3 - турбина,

4 - генератор, 5 - конденсатор

6. Электростанции с использованием энергии океана.

Для этой цели существуют следующие электростанции: приливные (ПЭС); волновые (волнЭС); морских течений (ЭСМТ); гидротермальные (ГиТЭС).

Особенности использования этих видов энергии:

1. Она неисчерпаема и не зависит от капризов природы. Чередование приливов и отливов происходит ежесуточно через 6 часов 12 минут. Первую энергию в 1967 г. дала ПЭС "Ранс" во Франции.

2. Средняя волна высотой 3 м несет примерно 90 кВт на 1 побережья.

3. Стоимость электроэнергии на таких станциях ожидается в 1,8 раза ниже, чем на тепловых и в 1,4 раза, - чем на атомных станциях.

4. Принцип гидротермальных установок базируется на использовании температурного градиента различных слоев вод по глубине в морях и океанах.

7. Атомная электростанция (АЭС).

Если атомы урана бомбардировать нейтронами, то из каждого ядра получится два осколка и несколько нейтронов. Последние, ударившись о другие ядра, создают цепную реакцию деления новых ядер. При этом образуется много тепловой энергии, которую можно использовать для нагревания воды или пара, которые приводят в движение турбину. Для функционирования АЭС необходимо иметь топливо (уран, плутоний), замедлитель нейтронов (легкая или тяжелая вода, графит, бериллий), теплоноситель для отвода тепла, конструкционные материалы. Во Франции и Японии около 40% электроэнергии получают на АЭС. Кроме меньшей себестоимости энергии, они приносят меньший вред окружающей среде по сравнению с другими станциями. Если все станции сделать атомными, то загрязнение атмосферы уменьшится в 10 раз, а если тепловыми, то увеличится в 100 раз.

Принцип работы АЭС.

Теплоту от ядерного реактора отводят с помощью теплоносителя (вода, расплавленный натрий и др.) перегоняют насосом через активную зону (пространство, в котором находится ядерное топливо). Эта замкнутая система называется первым контуром. В теплообменнике теплоноситель первого контура отдает теплоту воде, которая перегоняется в другой контур, где, нагревшись до кипения, превращается в пар. Последний направляется в турбину или для обогрева зданий или промышленных сооружений.

Недостаток двухконтурной системы отведения теплоты от зоны реакции - близкое соседство теплоносителей (натрия и воды) в случае разрушения второго контура. Вода и натрий взаимодействуют при этом с выделением водорода и дают большое количество теплоты, поэтому неизбежна аварийная остановка реактора. В некоторых странах работают АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (РБН). Топливом в них используется уран -238. Теплоту в них отбирают с помощью трех циркуляционных систем (трех контуров) (рис. 25).

1 контур натрий 2 контур 3 контур

П

Т

евлит пар

аргон

вода

1 Б Н

Н Б

Рис. 25. Схема трехконтурной системы передачи теплоты от реактора на быстрых нейтронах, который используется на АЭС:

1 - реактор, Н - насосы, для циркуляции теплосистемы, Б - блоки-отстойники для теплоносителей, Т - теплообменник 2-го контура, П - парогенератор 3-го контура

Первый и второй контур заполнены натрием, а третий - водой. Третий контур представляет собой парогенератор, состоящий из 20 тысяч трубок, в некоторых под давлением циркулирует вода (перегретый пар). Навстречу воде между трубками течет расплавленный натрий, который через стенки трубок отдает тепло воде, которая, превращаясь в пар, направляется в турбину. Нарушение герметичности хотя бы в одной турбине ведет к выходу воды из контура и взаимодействию ее с натрием и выходу из строя парогенератора. Натрий является лучшим теплоносителем в реакторах на быстрых нейтронах и поэтому он незаменим в 1-м контуре. Чтобы избавиться от соседства натрия и воды вместо натрия используют сплавы, которые называют эвлитом. Использование эвлита упрощает конструкцию парогенератора во 2-м контуре, делает его более дешевым и безопасным, облегчает ремонтные работы.

Что касается Украины, то деятельность указанных выше источников получения энергии свидетельствует о том, что ядерная энергетика в настоящее время стала столь же привычной и обеспечивает выработку такого же количества электроэнергии, сколько и тепловые электростанции. При этом функционирование ТЭС порождает массу проблем в сопряженных отраслях, особенно в угольной промышленности, которая с трудом обеспечивает энергетиков углем невысокого качества, но очень дорогого. Гидроэлектростанции, работающие на возобновляемом источнике энергии, дают электроэнергии немного, их оборудование и основные сооружения изношены и внушают опасения. Так сложилось, что источники энергии, которые человечество начало использовать раннее прочих – энергия Солнца, ветра, гидроэнергия – в настоящее время являются для Украины экзотическими, примеры их применения немногочисленны, а польза от них незначительна. Разработаны и разрабатываются программы на государственном и региональном уровнях, при этом за образец принята практика развития нетрадиционной энергетики а развитых странах, достигших в этом больших успехов. Однако, сравнение нашей действительности с положением в развитых странах некорректно. Основная причина этого – низкая платежеспособность украинских потребителей, у большинства из которых практически нет выбора: выплатить зарплату или установить ветряк. Можно говорить только о целесообразности отдельных проектов. При этом необходимо сравнение разных вариантов удовлетворения потребностей в энергии, например, сравнение удельных затрат на получение электроэнергии при помощи солнечных электростанций или за счет обеспечения топливом законсервированных блоков ТЭС.