Электричество – наиболее востребованный и широко эксплуатируемый человечеством вид энергии. Потребителями электроэнергии является и многочисленный парк технологического оборудования всех промышленных предприятий и целая армия бытовой техники, населяющая ныне любое жилище. Под воздействием электрического тока вращаются электродвигатели электрического транспорта, дают свет осветительные приборы, работают все виды коммуникаций. Словом выработку электричества сегодня можно считать основной потребностью современного человечества, а производится электроэнергия посредством специального оборудования, именуемого электростанциями.
Термин электростанция в одинаковой степени касается и региональных атомных станций и передвижных дизельных генераторов. В упрощенном понимании это установка, обеспечивающая преобразование одного вида энергии в электрическую:
- примером преобразования механической энергии дизельных двигателей, может служить упомянутый выше дизель-генератор;
- для преобразования солнечной энергии используется фотоэлектрическое преобразование солнечных батарей.
В большинстве случаев требуется целая цепочка преобразований, реализованных, к примеру, на тепловых электростанциях. Там в результате преобразования тепловой энергии сжигаемого топлива в механическую энергию разогретого пара вращается турбина, передавая механическую энергию ротору генератора. Разумеется, в электрическом генераторе, как заключительном звене всех преобразований нуждается электростанция любого типа.
Типы и краткий принцип работы электростанций
Наиболее короткая схема преобразований наблюдается в дизельных электростанциях, мощность которых колеблется в широких пределах (от единиц до тысяч киловатт). Механическая энергия вращающегося двигателя передается ротору генератора, вырабатывающего электроэнергию. Аналогично работают бензиновые генераторы, да и у ветровых турбин количество преобразований минимально.
Сегодня в России львиная доля выработки электрической энергии, примерно три четверти, приходится на тепловые электростанции (ТЭС) или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Такие электростанции вырабатывают электрическую энергию благодаря сжиганию топлива, экономически выгодного для данного региона. Каменный уголь обеспечивает работу угольных электростанций, многие ТЭС приводятся в действие газовым топливом. Другими видами топлива могут выступать торф, мазут, нефть: объединяет их одно, все они стоят у истоков первого преобразования – получения тепловой энергии.
Примерная структура тепловых схем приведена выше, поэтому возвращаться к ней не будем, но следует подчеркнуть, что ТЭС бывают двух видов:
- на конденсационных электростанциях, отвечающих только за выработку электроэнергии, пар после вращения турбины поступает на конденсационную установку, превращаясь обратно в воду, обновляя рабочий цикл;
- теплоэлектроцентрали не только вырабатывают электричество, но и поставляют энергию (пар, горячую воду) для тепловых нагрузок, осуществляя теплоснабжение потребителей.
На атомных электростанциях используется тот же принцип, только в качестве топлива выступает уран-235, а тепловая энергия рождается благодаря управляемой ядерной реакции в специальном реакторе. Естественно ядерная установка имеет высокую степень защищенности атомных реакторов, а сами АЭС по сравнению с тепловыми станциями безопасны с точки зрения экологии. Полное отсутствие выбросов, в частности углекислого газа безопасны для планеты, правда, если исключить вероятность аварийных ситуаций. Как и ТЭЦ, атомные теплоэлектроцентрали вырабатывают электроэнергию и тепло, обеспечивая основными энергоносителями ближайшие населенные пункты.
Сегодня человечество все чаще обращает свой взор в сторону восполняемых источников электроэнергии:
- на солнечных электростанциях реализовано использование неиссякаемой бесплатной энергии ближайшей звезды;
- в ветряных электростанциях электричество «добывается» путем укрощения энергии ветра;
- в геотермальных электростанциях в качестве тепловой энергии используется тепло подземных источников;
- на приливных электростанциях вращение генераторов производится за счет энергии приливов/отливов.
В любом случае электростанция, какая бы она не была, это основополагающее звено на пути превращения любого вида энергии в электричество.