energía tradicional. Los principales tipos de centrales eléctricas.

Industria de energía eléctrica tradicional

La industria de energía eléctrica tradicional ha sido bien dominada y probada en el campo durante varios cientos de años. varias condiciones operación. La mayor parte de la electricidad mundial se produce en centrales térmicas tradicionales (TPP).

En la industria de la energía térmica, la producción energía eléctrica Se produce en centrales térmicas utilizando la conversión constante de la energía natural del combustible orgánico en calor y electricidad. Los TPP se dividen en:

Turbina de vapor;

turbina de gas;

ciclo combinado.

La ingeniería de energía térmica en el mundo ocupa un papel destacado entre otros tipos. El 39% de toda la electricidad del mundo se produce a partir del petróleo, el 27% del carbón y el 24% del gas.

En Polonia y Sudáfrica, la energía se basa principalmente en la combustión del carbón, mientras que en los Países Bajos se basa en el gas. Una gran parte de la energía térmica en países como China, Australia y México.

El equipo fundamental de una central térmica son componentes tales como una caldera, una turbina y un generador. Cuando se quema combustible en una caldera, se libera energía térmica, que se convierte en vapor de agua. La energía del vapor de agua, a su vez, ingresa a la turbina, que, al girar, se convierte en energía mecánica. El generador convierte esta energía de rotación en energía eléctrica. La energía térmica también se puede utilizar para las necesidades del consumidor.

Las centrales térmicas tienen sus pros y sus contras.
Factores positivos:
- ubicación relativamente libre asociada con la ubicación de los recursos de combustible;
- la capacidad de producir electricidad independientemente de las fluctuaciones estacionales.
Factores negativos:
- TPP tiene una baja eficiencia, para ser más precisos, solo alrededor del 32% de la energía de los recursos naturales se convierte en electricidad;
- los recursos de combustible - son limitados.
- Influencia negativa en el medio ambiente.

Poder hidráulico

En la energía hidráulica, la electricidad se produce en centrales hidroeléctricas (HPP), que convierten la energía del flujo de agua en energía eléctrica.

Las centrales hidroeléctricas producen uno de los tipos de electricidad más baratos, pero tienen un costo de construcción bastante alto. Fueron las centrales hidroeléctricas las que permitieron a la URSS dar un gran salto en la industria en los primeros 10 años de su formación.

La principal desventaja de las HPP es la estacionalidad de su trabajo, lo cual es muy inconveniente para la industria.

Existen tres tipos de centrales hidroeléctricas:
- Centrales hidroeléctricas. La construcción de estructuras hidráulicas permitió transformar los recursos hídricos naturales del río en recursos hídricos artificiales, los cuales, al ser convertidos en una turbina, luego se convierten en energía mecánica, que a su vez es aprovechada en un generador, convirtiéndose en electricidad.

Estaciones de mareas. Aquí se utiliza agua de mar. Debido a las mareas, el nivel de los mares cambia. En este caso, la ola a veces alcanza los 13 metros. Entre estos niveles, se crea una diferencia y esto crea una presión de agua. Pero el maremoto a menudo cambia, como resultado de lo cual cambian tanto la presión como la potencia de las estaciones. Su principal desventaja es el modo forzado: tales estaciones proporcionan energía no cuando es necesaria para el consumidor, sino dependiendo de condiciones naturales, a saber: del flujo y reflujo del nivel del agua. También vale la pena señalar el alto costo de construir tales estaciones.

Centrales hidroeléctricas de almacenamiento. Construido utilizando el movimiento cíclico de la misma cantidad de agua entre los diferentes niveles de las piscinas. Cuando hay poca demanda de electricidad por la noche, el agua circula desde la piscina inferior a la superior, mientras se utiliza el exceso de energía producida durante la noche. EN tiempo de día, cuando el consumo de electricidad aumenta considerablemente, el agua se descarga desde el depósito superior hacia abajo a través de las turbinas, mientras se convierte en electricidad. En base a este enfoque, las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo permiten reducir los picos de carga.

Cabe señalar que las HPP son muy eficientes, ya que utilizan recursos renovables y son relativamente fáciles de gestionar, y su eficiencia alcanza más del 80%. Por lo tanto, su electricidad es la más barata. Sin embargo, la construcción de una central hidroeléctrica es a largo plazo y requiere una infusión de grandes inversiones de capital y, lo que es más importante, daña la fauna de los cuerpos de agua.

En la energía nuclear, la electricidad se produce en las centrales nucleares (NPP). Este tipo de central utiliza una reacción nuclear en cadena del uranio para generar energía.

Ventajas de las centrales nucleares frente a otro tipo de centrales:
- no contaminar el medio ambiente (salvo caso de fuerza mayor)
- no requieren apego a la fuente de materias primas
- Ubicado en casi todas partes.

Desventajas de las centrales nucleares frente a otros tipos de centrales eléctricas:
- la peligrosidad de las centrales nucleares en todo tipo de circunstancias de fuerza mayor: accidentes como consecuencia de terremotos, huracanes, etc.
- Los modelos antiguos de bloques son potencialmente peligrosos para la contaminación por radiación de los territorios debido al sobrecalentamiento del reactor.
- dificultades en la eliminación de residuos radiactivos.

En términos de generación de electricidad en centrales nucleares, Francia ocupa una posición de liderazgo (80%). En EE. UU., Bélgica, Japón y la República de Corea, su participación también es alta.

Industria energética no tradicional

Las reservas de petróleo, gas, carbón no son infinitas. Le tomó a la naturaleza millones de años crear estas reservas, y se agotarán en solo cientos de años.

¿Qué sucede cuando se agotan los depósitos de combustible (petróleo y gas)?

Principales fuentes de energía alternativa:
- energía de pequeños ríos;
- energía de flujos y reflujos;
- energía del sol;
- energía eólica;
- energía geotérmica;
- energía de residuos combustibles y emisiones;
- energía de fuentes de calor secundarias o residuales y otras.

Factores positivos que influyen en el desarrollo de estas centrales eléctricas:
- menor costo de la electricidad;
- posibilidad de tener centrales eléctricas locales;
- Renovabilidad de las fuentes de energía no tradicionales;
- mejorar la fiabilidad de los sistemas energéticos existentes.

Los rasgos característicos de la energía alternativa son:
- limpieza ambiental,
- inversiones muy grandes en su construcción,
- baja potencia de la unidad.

Las principales direcciones de la energía no tradicional:
pequeñas centrales hidroeléctricas;
Energía eólica;
Energía geotérmica;;

Instalaciones de bioenergía (instalaciones de biocombustibles);
Energía del Sol;

Instalaciones de pilas de combustible

energía del hidrógeno;

Energía termonuclear.

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Energía Tradicional es un conjunto de dispositivos técnicos que utilizan fuentes de energía y métodos tecnológicamente bien desarrollados para convertir la energía recibida de ellos, principalmente energía eléctrica.

Dando un día a la energía tradicional: carbón, gas, petróleo y termonuclear (que ya estamos cerca de dominar), el énfasis debe estar en tecnologías respetuosas con el medio ambiente y de ahorro de energía y fuentes renovables: el sol, el viento, el agua.

Fuentes alternativas de energía, Energía tradicional, Energía ecológica.

Agreguemos a esto el envejecimiento de los equipos de la energía tradicional, la falta de la flexibilidad y movilidad necesarias en el suministro de energía de un negocio de petróleo y gas dinámico, bajo desempeño ambiental y no siempre alta calidad electricidad. Todo esto en conjunto hace que las empresas de petróleo y gas busquen una alternativa y la encuentren en la creación de sus propias fuentes de energía locales.

Al mismo tiempo, los accidentes en energía tradicional, en instalaciones del ciclo del combustible (desde la extracción de materias primas hasta la gestión de residuos), así como en instalaciones con tecnologías químicas, también son motivo de gran preocupación.

EN Últimamente Debido a las dificultades encontradas para financiar grandes instalaciones de energía convencional, aumentó el número de pedidos de GTU-CHPP de pequeña y mediana capacidad. Los datos presentados en la tabla se refieren únicamente a la parte de la turbina de gas de la central eléctrica.

El deseo de resolver estos y otros problemas se ha observado casi desde el inicio de la formación de la energía tradicional. Este deseo se materializa, en primer lugar, en la búsqueda de otras fuentes de energía primaria y, en segundo lugar, en el desarrollo de otras formas de convertir la energía de las fuentes primarias en energía eléctrica. A menudo, estas dos direcciones se combinan.

La energía moderna no tradicional es la reserva que da motivos para esperar que los problemas antes mencionados de la energía tradicional puedan resolverse en un futuro previsible y que el desarrollo de la energía continúe con máximo beneficio para la humanidad

Los cargos anuales de depreciación en las centrales nucleares se calculan, como en las TPP, de acuerdo con tasas de depreciación que son iguales para elementos de activos fijos similares en diseño, funcionalidad y condiciones de operación. Junto a esto, las centrales nucleares utilizan dispositivos que no tienen análogos en la energía tradicional. Para ellos, a medida que se acumula experiencia operativa, se debe especificar la vida útil y las tasas de depreciación. Las tasas de depreciación de las centrales nucleares deben reflejar condiciones especiales reacondicionamiento de equipos. Debido a la alta radiactividad de algunos equipos y elementos, su reparación es imposible (no se reparan, sino que se reemplazan por otros nuevos), o se asocian con medidas especiales costosas. En consecuencia, en las tasas de depreciación de las centrales nucleares, el componente de renovación de HP debería aumentar con una disminución del componente de revisión y modernización de NK-R.

La energía nuclear es aún más respetuosa con el medio ambiente si funciona sin problemas, pero también contamina el aire con sustancias tóxicas como yodo radiactivo, gases inertes radiactivos y aerosoles. Al mismo tiempo, las plantas de energía nuclear representan un peligro potencial mucho mayor en comparación con las empresas de energía tradicionales.

La colección incluye trabajos de investigación en el campo de la física térmica de los estados extremos y la física altas densidades energía. están siendo considerados varios modelos ecuaciones de estado de la materia en condiciones extremas, algunos problemas en la física de ondas de choque y detonación, métodos para generar flujos de energía pulsada intensos, los efectos de la interacción de potentes haces de iones y electrones, láser, rayos X y radiación de microondas con la materia , métodos experimentales de diagnóstico procesos rápidos, física de plasmas de baja temperatura, problemas de fusión termonuclear controlada y energía tradicional, así como diversos aspectos tecnológicos. La publicación está dirigida a especialistas en el campo de los problemas físicos y técnicos de la energía.

La seguridad de la generación actual de reactores está garantizada por un aumento en el número varios sistemas sistemas de seguridad y limitación de actividad, requisitos más estrictos para equipos y personal. Como resultado, las plantas de energía nuclear se están volviendo más complejas y, por lo tanto, más costosas. La industria de la energía nuclear está cerca de su nivel económicamente limitante: una mayor construcción de sistemas de seguridad conduce a una disminución de la competitividad actual de la ingeniería de energía nuclear en comparación con la ingeniería de energía tradicional.

Dispositivos técnicos, que componen la energía tradicional, son, en primer lugar, las centrales térmicas(TPP) que operan con combustibles orgánicos minerales - sólidos, líquidos y gaseosos (carbón, petróleo, gas, etc.); centrales nucleares (NPP) que funcionan con combustibles nucleares (uranio, plutonio) obtenidos a partir de minerales en bruto; centrales hidráulicas (HPP) que utilizan recursos renovables de energía hidráulica. Estas centrales eléctricas son la base energía moderna, constituyen la llamada gran energía. Sus características distintivas son: capacidad unitaria significativa, operación en una red eléctrica común (también es posible trabajar en una red de calor), un estándar único para la calidad de la electricidad generada. En segundo lugar, la energía tradicional incluye turbinas de gas autónomas, diesel y otras instalaciones que utilizan combustibles fósiles e instalaciones hidráulicas autónomas. Estas instalaciones constituyen una pequeña generación de energía.

Energía: el área de producción social, que abarca los recursos energéticos, la generación, la transformación, la transferencia y el uso. varios tipos energía. La industria energética de cada estado opera en el marco de los correspondientes sistemas energéticos creados.

Sistemas de energía - un conjunto de recursos energéticos de todo tipo, métodos y medios de su producción, transformación, distribución y uso, asegurando el suministro de los consumidores con todo tipo de energía.

Los sistemas de energía incluyen:

Sistema de energía eléctrica;

Sistema de suministro de petróleo y gas;

Sistema de minería del carbón;

Energía nuclear;

Energía no convencional.

De todos los anteriores, el sistema de energía eléctrica es el más representado en la República de Bielorrusia.

Un sistema de energía eléctrica es una asociación de centrales eléctricas conectadas por líneas de transmisión eléctrica (TL) y que suministran electricidad a los consumidores de manera conjunta.

La energía es una de las formas de gestión de la naturaleza. En el futuro, desde el punto de vista de la tecnología, la cantidad técnicamente posible de energía recibida es prácticamente ilimitada, pero la energía tiene limitaciones importantes en términos de límites termodinámicos (térmicos) de la biosfera. Las dimensiones de estas restricciones son aparentemente cercanas a la cantidad de energía asimilada por los organismos vivos de la biosfera en conjunto con otros procesos energéticos que ocurren en la superficie de la Tierra. Un aumento de estas cantidades de energía es probable que sea catastrófico o, en todo caso, una crisis afectará a la biosfera.

La mayoría de las veces, en la energía moderna, se distinguen la energía tradicional y la no tradicional.

Energía Tradicional

El sector energético tradicional se divide principalmente en la industria de la energía eléctrica y la industria de la energía térmica.

El tipo de energía más conveniente es la eléctrica, que puede considerarse la base de la civilización. La conversión de energía primaria en energía eléctrica se lleva a cabo en centrales eléctricas: centrales térmicas, centrales hidroeléctricas, centrales nucleares.

Aproximadamente el 70% de la electricidad se genera en centrales térmicas. Se dividen en centrales térmicas de condensación (CPP), que producen solo electricidad, y centrales combinadas de calor y electricidad (CHP), que producen electricidad y calor.

El equipo principal de la TPP es una caldera-generador de vapor, una turbina, un generador, un condensador de vapor, una bomba de circulación.

En la caldera del generador de vapor, cuando se quema el combustible, se libera energía térmica, que se convierte en energía de vapor de agua. En la turbina, la energía del vapor de agua se convierte en energía mecánica de rotación. El generador convierte la energía mecánica de rotación en energía eléctrica. El esquema CHP es diferente en que, además de la energía eléctrica, también genera calor extrayendo parte del vapor y calentando con él el agua suministrada a la red de calor.

Hay centrales térmicas con turbinas de gas. El fluido de trabajo y ellos - gas con aire. El gas se libera durante la combustión del combustible orgánico y se mezcla con aire caliente. La mezcla de gas y aire a 750 - 770 °C se alimenta a la turbina, que hace girar el generador. Las centrales térmicas con turbinas de gas son más maniobrables, fáciles de arrancar, parar y regular. Pero su poder es 5 - 8 veces menor que el de vapor.

El proceso de generación de electricidad en las centrales térmicas se puede dividir en tres ciclos: químico: el proceso de combustión, como resultado del cual el calor se convierte en vapor; mecánico: la energía térmica del vapor se convierte en energía de rotación; La energía eléctrica - mecánica se convierte en energía eléctrica.

La eficiencia global de un TPP consiste en el producto de la eficiencia (h) de los ciclos:

La eficiencia de un ciclo mecánico ideal está determinada por el llamado ciclo de Carnot:

donde T 1 y T 2 - temperatura del vapor en la entrada y salida de la turbina de vapor.

En TPP modernas T 1 = 550 °C (823 °K), T 2 = 23 °C (296 °K).

Prácticamente teniendo en cuenta las pérdidas = 36 - 39%. Debido al uso más completo de la energía térmica, la eficiencia CHP = 60 - 65%.

Una central nuclear se diferencia de una central térmica en que la caldera se sustituye por un reactor nuclear. El calor de la reacción nuclear se utiliza para producir vapor.

La energía primaria en las centrales nucleares es la energía nuclear interna, que se libera durante la fisión nuclear en forma de energía cinética colosal que, a su vez, se convierte en calor. La instalación donde tienen lugar estas transformaciones se denomina reactor.

A través de centro el reactor pasa a través de la sustancia refrigerante, que sirve para eliminar el calor (agua, gases inertes, etc.). El portador de calor lleva el calor al generador de vapor, dándoselo al agua. El vapor de agua resultante entra en la turbina. La potencia del reactor se controla mediante varillas especiales. Se introducen en el núcleo y modifican el flujo de neutrones y, por tanto, la intensidad de la reacción nuclear.

El combustible nuclear natural de una central nuclear es el uranio. Para la protección biológica contra las radiaciones se utiliza una capa de hormigón de varios metros de espesor.

Al quemar 1 kg de carbón se pueden obtener 8 kWh de electricidad, y con el consumo de 1 kg de combustible nuclear se generan 23 millones de kWh de electricidad.

Durante más de 2000 años, la humanidad ha estado utilizando la energía del agua de la Tierra. Ahora la energía del agua se utiliza en centrales hidroeléctricas (HPP) de tres tipos:

1) centrales hidráulicas (HPP);

2) centrales mareomotrices (TPP) que utilizan la energía de las mareas de los mares y océanos;

3) estaciones de almacenamiento por bombeo (PSPP), que acumulan y utilizan la energía de embalses y lagos.

Los recursos hidroeléctricos en la turbina de la central eléctrica se convierten en energía mecánica, que se convierte en energía eléctrica en el generador.

Así, las principales fuentes de energía son los combustibles sólidos, el petróleo, el gas, el agua, la energía de la descomposición de los núcleos de uranio y otras sustancias radiactivas.

Los campos petroleros explorados en el territorio de Bielorrusia se concentran en la región de petróleo y gas, la depresión de Pripyat, cuya superficie es de unos 30 mil metros cuadrados. kilómetros Los recursos petroleros recuperables iniciales se estimaron en 355,56 millones de toneladas, de los cuales el 46 por ciento se transfirieron a rubros industriales. Entre 1965 y 2002 se descubrieron 185 campos con yacimientos petrolíferos, de los cuales 64 tienen reservas totales de 168 millones de toneladas, por lo que los recursos petroleros no explorados se estiman en 187,56 millones de toneladas.

Desde el inicio del desarrollo se han producido 109.784 millones de toneladas de petróleo y 11.300 millones de metros cúbicos. m de gas asociado, las reservas de petróleo residual de categorías industriales ascienden a 58 millones de toneladas, gas asociado - 3,43 mil millones de metros cúbicos. m) La mayor parte del petróleo (96 por ciento) se extrae (recientemente más de 1,8 millones de toneladas por año) de reservas residuales activas, que ascienden a 26 millones de toneladas (41 por ciento), su período de disponibilidad es de 15 años, y junto con duro- a recuperar (yacimientos de baja permeabilidad, corte de agua superior al 80 por ciento y alta viscosidad) - 31 años.

Se espera que para 2012 el nivel de producción anual de petróleo disminuya en 320 mil toneladas, o 11,3 por ciento, y ascienda a 1.500 mil toneladas. m en 2003 a 208 millones de metros cúbicos. m en 2012.

Con base en el análisis de la dinámica de la producción petrolera tanto en la práctica mundial como en la república luego de lo logrado Nivel maximo su producción está marcada por una fuerte caída. Esto se debe a que los principales yacimientos petrolíferos más grandes, que aseguraban los niveles de producción alcanzados, se fueron agotando gradualmente, y las reservas de pequeños yacimientos recién descubiertos no repusieron el volumen de petróleo recuperado. Además, la disminución se ve exacerbada por un aumento en la proporción de petróleo de difícil recuperación en el volumen total de producción, cuya extracción del subsuelo requiere el uso de nuevas tecnologías costosas. Al mismo tiempo, la eficiencia económica de su producción se reduce significativamente.

Para estabilizar la producción de petróleo y crear los requisitos previos para su crecimiento, es necesario aumentar considerablemente la base de recursos y materias primas mediante el descubrimiento de nuevos campos con reservas que excedan el volumen de recuperación de petróleo.

En la República de Bielorrusia, además de la depresión de Pripyat, las depresiones de Orsha y Podlyassko-Brest son prometedoras en términos de petróleo y gas. Sin embargo, el contenido de aceite comercial se ha establecido solo en la depresión de Pripyat. Las perspectivas para las depresiones de Orsha y Podlasie-Brest son muy problemáticas y aún no se han determinado de manera inequívoca. Por lo tanto, la estrategia mayor desarrollo de la industria petrolera de la república se basa en el conocimiento moderno de la estructura geológica de Bielorrusia, la experiencia de prospección, exploración y desarrollo de campos petroleros y se calcula en base a la base de recursos del canal de Pripyat únicamente. Dado que ya se han descubierto y se están explotando grandes yacimientos de petróleo en la depresión, y actualmente no existen requisitos previos objetivos para aumentar la producción, el cálculo de los indicadores de producción previstos se basa en el principio de la máxima desaceleración posible en la tasa de disminución del petróleo. producción y su estabilización.

Para resolver las tareas planteadas, es necesario descubrir y poner rápidamente en desarrollo nuevos campos petroleros y producir una extracción intensiva y más completa de petróleo desde las entrañas con base en herramientas tecnológicas modernas y avanzadas para la prospección, exploración y producción de petróleo, que tienen como objetivo :

1) aumentar el grado de confiabilidad de las estructuras (objetos) que se preparan para la perforación mediante exploración sísmica (ampliando el uso de estudios sísmicos espaciales, mejorando los métodos de procesamiento e interpretación de materiales);

2) mejora de la perforación, revestimiento y prueba de pozos, asegurando la preservación de las propiedades del yacimiento de las formaciones productivas durante la apertura primaria y secundaria (reequipamiento de las plataformas de perforación, la introducción de herramientas modernas de corte de roca y líquido de lavado);

3) aumentar la eficiencia de los estudios geofísicos y geoquímicos de los pozos para identificar los yacimientos y su contenido de petróleo y gas (reequipamiento técnico de los estudios geofísicos de campo y sísmicos de pozo);

4) intensificación de la producción de petróleo y aumento de la recuperación de petróleo de los yacimientos (adquisición de instalaciones para la perforación de segundos pozos, aplicación de métodos físicos y químicos para influir en la formación, introducción de un sistema de control para la operación de instalaciones eléctricas sumergibles, adquisición de alta- instalaciones a presión, etc.);

5) producción de aceite de alta viscosidad (prueba de varias tecnologías).

Se han explorado más de 9.000 yacimientos de turba en la república con un área total dentro de los límites de la profundidad industrial del yacimiento de 2,54 millones de hectáreas y con reservas iniciales de turba de 5,650 millones de toneladas A la fecha, las reservas geológicas restantes se estiman en 4 mil millones de toneladas, que es el 70 por ciento del inicial.

Las principales reservas se encuentran en depósitos utilizados por la agricultura (1.700 millones de toneladas, o el 39 por ciento de las reservas restantes) o clasificados como objetos de protección de la naturaleza (1.600 millones de toneladas, o el 37 por ciento).

Los recursos de turba incluidos en el fondo desarrollado se estiman en 250 millones de toneladas, lo que representa el 5,5 por ciento de las reservas restantes. Las reservas recuperables durante el desarrollo de los yacimientos se estiman en 100-130 millones de toneladas.

Los datos dados dan testimonio de las importantes reservas de turba disponibles en la república. Sin embargo, en la actualidad, su consumidor es principalmente el sector doméstico, lo que frena el crecimiento de su consumo. Es posible un aumento adicional significativo en el uso de turba como combustible debido al reequipamiento de las salas de calderas existentes o la creación de nuevas y mini-CHP diseñadas para operar con este tipo de combustible.

Un aumento en la extracción de turba del grupo combustible requiere la preparación de 8.000 hectáreas de nuevas áreas de depósitos de turba y la compra de equipos tecnológicos adicionales. Se prevé un aumento adicional en la producción de turba de césped. A largo plazo, es posible construir plantas móviles con una capacidad de 5 a 10 mil toneladas.

Para aumentar la tasa de utilización de los depósitos de turba y, por lo tanto, aumentar sus reservas recuperables, es necesario introducir ampliamente nuevas áreas para el uso de depósitos de turba agotados: el desarrollo de reservas de turba dejando 0,2-0,3 metros de una capa protectora, y el re- Humectación de depósitos agotados.

A partir del 1 de enero de 2003, se conocen 3 depósitos de lignito en los depósitos de Neógeno: Zhitkovichskoe, Brinevskoe y Tonezhskoe con reservas totales de 151,6 millones de toneladas Severnaya (23,5 millones de toneladas) y Naydinskaya (23,1 millones de toneladas) depósitos de carbón del depósito Zhitkovichsky , los otros dos: Yuzhnaya (13,8 millones de toneladas) y Kolmenskaya (8,6 millones de toneladas) fueron explorados previamente.

Sobre la base del depósito de Zhitkovichi, teniendo en cuenta las reservas previamente exploradas, es posible construir un rajo abierto de lignito con una capacidad anual de 2 millones de toneladas (0,37 millones de toneladas de combustible equivalente). Costo estimado la construcción de la primera etapa de la mina a cielo abierto con una capacidad de 1,2 millones de toneladas por año (0,22 millones de toneladas de combustible equivalente) ascenderá a 57 millones de dólares estadounidenses, con un aumento de capacidad a 2-2,4 millones de toneladas, una 25,7 millones de dólares estadounidenses adicionales. Carbones bajos en calorías: el valor calorífico inferior del combustible de trabajo es 1500-1700 kcal / kg, humedad: 56-60 por ciento, contenido promedio de cenizas: 17-23 por ciento, adecuado para usar como combustible municipal después de formar briquetas junto con turba.

El desarrollo de los yacimientos de carbón es posible de manera abierta, pero a corto plazo no es recomendado por la comisión ambiental republicana, ya que como resultado de una fuerte disminución forzada de las aguas subterráneas, posibles daños ambientales por la pérdida de tierras forestales, estanques de peces, una disminución en la productividad de la tierra agrícola y la polvorienta de los territorios excederán significativamente los beneficios recibidos.

Las reservas previstas de esquisto bituminoso (depósitos de Lubanskoye y Turovskoye) se estiman en 11 mil millones de toneladas, industriales: 3 mil millones de toneladas. El más estudiado es el yacimiento de Turovskoye, dentro del cual se ha explorado previamente el primer campo minado con reservas de 475-697 millones de toneladas (1 millón de toneladas de este tipo de esquisto equivale a unas 220 mil toneladas de combustible equivalente). El calor de combustión es de 1000-1510 kcal/kg, el contenido de cenizas es del 75 por ciento, el rendimiento de resinas es del 6-9,2 por ciento, el contenido de azufre es del 2,6 por ciento.

En términos de sus indicadores de calidad, el esquisto bituminoso bielorruso no es un combustible eficiente debido a su alto contenido de cenizas y su bajo poder calorífico de combustión. No son adecuados para la combustión directa, pero requieren un procesamiento térmico preliminar con la liberación de combustibles líquidos y gaseosos. El costo de los productos resultantes (gas de horno de coque y petróleo de esquisto) es un 30 por ciento superior a los precios mundiales del petróleo, teniendo en cuenta su entrega al territorio de la república.

Además de lo anterior, cabe señalar que la ceniza negra obtenida tras el tratamiento térmico no es apta para uso posterior en la agricultura y la construcción, y debido a la extracción incompleta de la materia orgánica, se rastrea en las cenizas el contenido de sustancias cancerígenas.

Todo direcciones existentes La energía se puede dividir en madura, en desarrollo y en etapa de estudio teórico. Algunas tecnologías están disponibles para su implementación incluso en una economía privada, mientras que otras solo pueden usarse en el marco del apoyo industrial. Revisar y evaluar vistas modernas La industria eléctrica es posible desde diferentes posiciones, pero los criterios universales de viabilidad económica y eficiencia productiva son de fundamental importancia. En muchos aspectos, los conceptos de uso de tecnologías de generación de energía tradicionales y alternativas divergen hoy en día en estos parámetros.

Energía Tradicional

Esta es una amplia capa de sectores establecidos de la industria del calor y la energía, que proporciona alrededor del 95% de los consumidores de energía del mundo. El recurso se genera en estaciones especiales: estas son centrales térmicas, centrales hidroeléctricas, centrales nucleares, etc. Trabajan con una base de materia prima preparada, en el proceso de procesamiento en el que se genera la energía objetivo. Existen las siguientes etapas de producción de energía:

• Producción, preparación y entrega de materia prima a la instalación para la producción de uno u otro tipo de energía. Estos pueden ser los procesos de extracción y enriquecimiento de combustible, la combustión de derivados del petróleo, etc.
• Transferencia de materias primas a unidades y conjuntos que convierten directamente la energía.
• Procesos de primario a secundario. Estos ciclos no están presentes en todas las estaciones, pero, por ejemplo, para la conveniencia de la entrega y posterior distribución de energía, se pueden usar varias formas, principalmente calor y electricidad.
• Mantenimiento de energía terminada convertida, su transmisión y distribución.

En la etapa final, el recurso se envía a los consumidores finales, que pueden ser tanto ramas de la economía nacional como propietarios comunes de viviendas.

industria de la energía térmica

El sector energético más común en el país produce más de 1000 MW, utilizando carbón, gas, productos derivados del petróleo, depósitos de esquisto y turba como materias primas procesadas. La energía primaria generada se convierte posteriormente en electricidad. Tecnológicamente, tales estaciones tienen muchas ventajas que determinan su popularidad. Estos incluyen condiciones de funcionamiento poco exigentes y facilidad de organización técnica del flujo de trabajo.

Las instalaciones de energía térmica en forma de instalaciones de condensación y plantas combinadas de calor y electricidad pueden construirse directamente en las áreas donde se extrae el recurso consumible o donde se encuentra el consumidor. Las fluctuaciones estacionales no afectan la estabilidad de las estaciones, lo que hace que estas fuentes de energía sean confiables. Pero también hay desventajas de las centrales térmicas, que incluyen el uso de recursos de combustible agotables, la contaminación ambiental, la necesidad de conectar grandes volúmenes recursos laborales, etc

energía hidroeléctrica

Las estructuras hidráulicas en forma de subestaciones de energía están diseñadas para generar electricidad como resultado de convertir la energía del flujo de agua. Es decir, el proceso tecnológico de generación lo proporciona una combinación de fenómenos artificiales y naturales. Durante el funcionamiento, la estación crea una presión de agua suficiente, que luego se dirige a las palas de la turbina y activa los generadores eléctricos. Los tipos de energía hidrológica difieren en el tipo de unidades utilizadas, la configuración de la interacción de los equipos con los flujos naturales de agua, etc. Según los indicadores de desempeño, se pueden distinguir los siguientes tipos de centrales hidroeléctricas:

• Pequeño: produce hasta 5 MW.
• Medio - hasta 25 MW.
• Potente - más de 25 MW.

También se aplica una clasificación en función de la fuerza de presión del agua:

• Estaciones de baja presión - hasta 25 m.
• Media presión - desde 25 m.
• Alta presión - por encima de 60 m.

Las ventajas de las centrales hidroeléctricas incluyen la limpieza ambiental, la disponibilidad económica (energía gratuita), la inagotabilidad del recurso de trabajo. Al mismo tiempo, las estructuras hidráulicas requieren grandes costos iniciales para la organización técnica de la infraestructura de almacenamiento y también tienen restricciones en la ubicación geográfica de las estaciones, solo donde los ríos proporcionan suficiente presión de agua.

En cierto sentido, esta es una subespecie de la energía térmica, pero en la práctica, los indicadores de rendimiento de las centrales nucleares son un orden de magnitud superior a los de las centrales térmicas. Rusia utiliza ciclos completos de generación de energía nuclear, lo que permite generar grandes cantidades de recursos energéticos, pero también existen grandes riesgos al utilizar tecnologías de procesamiento de mineral de uranio. La discusión de los problemas de seguridad y la divulgación de las tareas de esta industria, en particular, la lleva a cabo el "Centro de Información para la Energía Nuclear" de ANO, que tiene oficinas de representación en 17 regiones de Rusia.

El reactor juega un papel clave en la ejecución de los procesos de generación de energía nuclear. Se trata de una unidad diseñada para soportar las reacciones de fisión de los átomos, que, a su vez, van acompañadas de la liberación de energía térmica. Existir diferentes tipos reactores que difieren en el tipo de combustible y refrigerante utilizado. La configuración más utilizada es con un reactor de agua ligera que utiliza como refrigerante agua corriente. El mineral de uranio es el principal recurso de procesamiento en el sector energético. Por esta razón, las centrales nucleares suelen diseñarse para ubicar los reactores cerca de los depósitos de uranio. En la actualidad, hay 37 reactores en funcionamiento en Rusia, cuya capacidad de generación total es de unos 190 000 millones de kWh/año.

Características de la energía alternativa

Casi todas las fuentes de energía alternativa se comparan favorablemente con la disponibilidad financiera y el respeto al medio ambiente. De hecho, en este caso, el recurso procesado (petróleo, gas, carbón, etc.) se reemplaza por energia natural. Ésta puede ser la luz solar, las corrientes de viento, el calor de la tierra y otras fuentes naturales de energía, con excepción de los recursos hídricos, que ahora se consideran tradicionales. Los conceptos de energía alternativa han existido durante mucho tiempo, pero hasta el día de hoy ocupan una pequeña parte del suministro total de energía mundial. Los retrasos en el desarrollo de estas industrias están asociados a problemas en la organización tecnológica de los procesos de generación de electricidad.

Pero lo que causó desarrollo activo energía alternativa hoy? En gran medida, la necesidad de reducir la tasa de contaminación ambiental y los problemas ambientales en general. Además, en un futuro cercano, la humanidad puede enfrentar el agotamiento de los recursos tradicionales utilizados en la producción de energía. Por lo tanto, incluso a pesar de los obstáculos organizativos y económicos, cada vez se presta más atención a los proyectos para el desarrollo de formas alternativas de energía.

energía geotérmica

Uno de los más comunes en condiciones de vida. La energía geotérmica se genera en el proceso de acumulación, transferencia y transformación del calor interno de la Tierra. A escala industrial, las rocas subterráneas reciben servicios a profundidades de hasta 2-3 km, donde la temperatura puede superar los 100 °C. En cuanto al uso individual de los sistemas geotérmicos, los acumuladores de superficie se usan con mayor frecuencia, ubicados no en pozos profundos, sino horizontales. A diferencia de otros enfoques para generar energía alternativa, casi todas las fuentes de energía geotérmica en el ciclo de producción prescinden de un paso de conversión. Es decir, se suministra energía térmica primaria en la misma forma al consumidor final. Por lo tanto, se utiliza un concepto como los sistemas de calefacción geotérmica.

energía solar

Uno de los conceptos de energía alternativa más antiguos, utilizando sistemas fotovoltaicos y termodinámicos como equipos de almacenamiento. Para implementar el método de generación fotoeléctrica se utilizan convertidores de la energía de los fotones de luz (cuantos) en electricidad. Las instalaciones termodinámicas son más funcionales y, debido a los flujos solares, pueden generar tanto calor con electricidad como energía mecánica para crear una fuerza motriz.

Los esquemas son bastante simples, pero existen muchos problemas en el funcionamiento de dichos equipos. Esto se debe al hecho de que la energía solar, en principio, se caracteriza por una serie de características: inestabilidad debido a las fluctuaciones diarias y estacionales, dependencia del clima, baja densidad de flujos de luz. Por lo tanto, en la etapa de diseño de paneles solares y baterías, se presta mucha atención al estudio de factores meteorológicos.

Energía de olas

El proceso de generación de electricidad a partir de las olas se produce como consecuencia de la transformación de la energía de la marea. En el corazón de la mayoría de las centrales eléctricas de este tipo hay una piscina, que se organiza separando la desembocadura del río o bloqueando la bahía con una presa. En la barrera formada se disponen alcantarillas con turbinas hidráulicas. A medida que cambia el nivel del agua durante las mareas altas, las palas de la turbina giran, lo que contribuye a la generación de electricidad. En parte, este tipo de energía es similar pero la mecánica misma de interacción con fuente de agua tiene diferencias significativas. Las estaciones de olas se pueden utilizar en las costas de los mares y océanos, donde el nivel del agua sube hasta los 4 m, lo que permite generar una potencia de hasta 80 kW/m. La desventaja de tales estructuras se debe al hecho de que las alcantarillas interrumpen el intercambio de agua fresca y agua de mar, y esto afecta negativamente la vida de los organismos marinos.

Otro método de generación de electricidad disponible para uso en hogares privados, caracterizado por la simplicidad tecnológica y la disponibilidad económica. El recurso procesado es energía cinética masas de aire, y el papel de la batería lo realiza un motor con palas giratorias. Los generadores se utilizan comúnmente en la energía eólica. corriente eléctrica, que se activan como resultado de la rotación de rotores verticales u horizontales con hélices. Una estación doméstica promedio de este tipo es capaz de generar 2-3 kW.

Tecnologías energéticas del futuro

Según los expertos, para el año 2100 la participación combinada del carbón y el petróleo en el balance mundial será de alrededor del 3%, lo que debería trasladar la energía termonuclear al papel de fuente secundaria de recursos energéticos. Las estaciones solares y los nuevos conceptos de transformación deberían ocupar el primer lugar energía espacial basado en canales de transmisión inalámbrica. Los procesos de formación deberían comenzar ya en 2030, cuando llegará el período de abandono de las fuentes de combustibles de hidrocarburos y la transición a recursos “limpios” y renovables.

Perspectivas para la energía rusa

El futuro de la industria energética nacional está asociado principalmente al desarrollo formas tradicionales transformación de los recursos naturales. El lugar clave en la industria deberá ser ocupado por la energía nuclear, pero en una versión combinada. La infraestructura de las centrales nucleares deberá complementarse con elementos de ingeniería hidráulica y medios de procesamiento de biocombustibles ecológicos. No se da el último lugar en las posibles perspectivas de desarrollo a las baterías solares. En Rusia, incluso hoy en día, este segmento ofrece muchas ideas atractivas, en particular, paneles que pueden funcionar incluso en horario de invierno. Las baterías convierten la energía de la luz como tal, incluso sin carga térmica.

Conclusión

software moderno poner a los estados más grandes ante una elección entre la capacidad y la limpieza ambiental de la generación de calor y electricidad. más desarrollado fuentes alternativas La energía, con todas sus ventajas, no es capaz de reemplazar por completo los recursos tradicionales, que, a su vez, pueden utilizarse durante varias décadas más. Por ello, muchos expertos presentan la energía del futuro como una especie de simbiosis de varios conceptos de generación de energía. Además, se esperan nuevas tecnologías no solo a nivel industrial, sino también en tareas del hogar. En este sentido, se pueden observar los principios de gradiente de temperatura y biomasa de producción de energía.

El sector energético tradicional se divide principalmente en la industria de la energía eléctrica y la industria de la energía térmica.

El tipo de energía más conveniente es la eléctrica, que puede considerarse la base de la civilización. La conversión de energía primaria en energía eléctrica se lleva a cabo en centrales eléctricas: centrales térmicas, centrales hidroeléctricas, centrales nucleares.

La producción de energía del tipo requerido y el suministro de la misma a los consumidores se produce en el proceso. producción de energía, en el que se puede distinguir cinco etapas:

1. Obtención y concentración de recursos energéticos : extracción y enriquecimiento de combustible, concentración de agua a presión con ayuda de estructuras hidráulicas, etc.;

2. Transferencia de recursos energéticos a plantas de conversión de energía ; se realiza por transporte terrestre y acuático o por bombeo a través de ductos de agua, petróleo, gas, etc.;

3. Conversión de energía primaria en secundaria , que tiene la forma más conveniente de distribución y consumo en determinadas condiciones (generalmente en energía eléctrica y térmica);

4. Transmisión y distribución de energía convertida ;

5. El consumo de energía , realizado tanto en la forma en que se entrega al consumidor, como en la forma transformada.

Los consumidores de energía son: industria, transporte, agricultura, vivienda y servicios comunales, hogar y sectores de servicios.

Si energía total de los recursos energéticos primarios utilizados se toma como 100%, entonces la energía útil será solo 35-40%, el resto se pierde, y La mayoría de en forma de calor.

Los principales tipos de centrales eléctricas y sus características.

La conversión de energía primaria en secundaria, en particular en eléctrica, se lleva a cabo en estaciones, que en su nombre contienen una indicación de qué tipo de energía primaria se convierte en qué tipo de energía secundaria en ellas:

TPP - central térmica transforma energía térmica en eléctrico;

planta de energía hidroeléctrica convierte la energía mecánica del movimiento del agua en energía eléctrica;

PSPP - planta de almacenamiento de energía por bombeo convierte la energía mecánica del movimiento del agua previamente acumulada en un reservorio artificial en energía eléctrica;

CN - central nuclear convierte la energía atómica del combustible nuclear en energía eléctrica;

TPP - planta de energía mareomotriz convierte la energía de las mareas oceánicas en energía eléctrica;

WPP - planta de energía eólica convierte la energía eólica en energía eléctrica;

SES - planta de energía solar convierte la energía de la luz solar en energía eléctrica, etc.

En Bielorrusia, más del 95% de la energía se genera en centrales térmicas. Por lo tanto, consideremos el proceso de conversión de energía en centrales térmicas. Según la finalidad, los TPP se dividen en dos tipos:

IES - centrales térmicas de condensación que producen sólo energía eléctrica;

CHP - plantas combinadas de calor y energía, que llevan a cabo la producción conjunta de energía eléctrica y térmica.

Las centrales térmicas pueden operar tanto con combustible orgánico (gas, fuel oil, carbón) como con combustible nuclear.

El equipo principal de la TPP (Fig. 2.3) consta de un generador de vapor SG, una turbina T y un generador G. En la caldera, cuando se quema el combustible, se libera energía térmica, que se convierte en energía de vapor de agua. En la turbina T, el vapor de agua se convierte en energía rotacional mecánica: la turbina hace girar el generador eléctrico G a una velocidad de 3000 revoluciones por minuto (50 Hertz), que convierte la energía rotacional en energía eléctrica. La energía térmica para las necesidades de consumo puede tomarse en forma de vapor de una turbina o caldera. La figura, además del equipo principal del TPP, muestra el condensador de vapor K, donde el vapor de escape se enfría con agua externa y se condensa (en este caso, se extrae una cierta cantidad de calor del vapor y se libera al medio ambiente). ) y la bomba de circulación H, que devuelve el condensado a la caldera. Así, el ciclo se cierra. El esquema CHP es diferente en el sentido de que, en lugar del condensador, se instala un intercambiador de calor, donde el vapor a una presión significativa calienta el agua suministrada a la red principal de calor.

El esquema TPP considerado es el principal, utiliza un generador de vapor en el que el vapor de agua sirve como portador de energía. Hay centrales térmicas con turbinas de gas. El portador de energía en tales instalaciones en tales instalaciones es gas con aire. El gas se libera durante la combustión del combustible orgánico y se mezcla con aire caliente. La mezcla de gas y aire a una temperatura de 750–770 o C se alimenta a la turbina, que hace girar el generador. Las centrales térmicas con turbinas de gas son más maniobrables que las de vapor: son fáciles de arrancar, parar y regular; hasta ahora, la potencia de tales turbinas es de 5 a 8 veces menor que la de las turbinas de vapor, y deben operar con combustible de alta calidad.

La combinación de plantas de turbinas de vapor y turbinas de gas forma plantas de ciclo combinado, utilizan dos vectores de energía: vapor y gas.

El proceso de generación de electricidad en las centrales térmicas se puede dividir en tres ciclos: químico: el proceso de combustión, como resultado del cual el calor se convierte en vapor; mecánico: la energía térmica del vapor se convierte en energía de rotación; eléctrica - la energía mecánica de rotación se convierte en energía eléctrica.

La eficiencia global de un TPP consiste en el producto de la eficiencia de todos los ciclos enumerados:

η pruebas = η X · η metro · η oh

La eficiencia de una central térmica es teóricamente igual a:

η pruebas = 0,9 0,63 0,9 = 0,5.

En la práctica, teniendo en cuenta las pérdidas, la eficiencia de TPP está en el rango de 36 a 39%. Esto significa que se desperdicia entre el 64% y el 61% del combustible, lo que contamina el medio ambiente en forma de emisiones térmicas a la atmósfera. La eficiencia de una planta CHP es aproximadamente 2 veces mayor que la de una central térmica. Por lo tanto, el uso de CHP es un factor esencial en el ahorro de energía.

Una central nuclear se diferencia de una central térmica en que la caldera se sustituye por un reactor nuclear. El calor de la reacción nuclear se utiliza para producir vapor.

Arroz. 2.4. Diagrama esquemático de una planta de energía nuclear.

1 - reactor; 2 - generador de vapor; 3- turbina;

4 - generador; 5 - transformador; b - líneas eléctricas

La energía primaria en las centrales nucleares es la energía nuclear interna, que se libera durante la fisión nuclear en forma de energía cinética colosal que, a su vez, se convierte en calor. La instalación donde tienen lugar estas transformaciones se denomina reactor.

Por el núcleo del reactor pasa un refrigerante que sirve para eliminar el calor (agua, gases inertes, etc.). El portador de calor lleva el calor al generador de vapor, dándoselo al agua. El vapor de agua resultante entra en la turbina. La potencia del reactor se controla mediante varillas especiales. Se introducen en el núcleo y modifican el flujo de neutrones y, por tanto, la intensidad de la reacción nuclear.

El combustible nuclear natural de una central nuclear es el uranio. Para la protección biológica contra las radiaciones se utiliza una capa de hormigón de varios metros de espesor.

Al quemar 1 kg de carbón se pueden obtener 8 kWh de electricidad, y con el consumo de 1 kg de combustible nuclear se generan 23 millones de kWh de electricidad.

Durante más de 2000 años, la humanidad ha estado utilizando la energía del agua de la Tierra. Ahora la energía del agua se utiliza en centrales hidroeléctricas (HPP) de tres tipos:

centrales hidráulicas (HPP) que utilizan la energía de los ríos;

centrales mareomotrices (TPP) que utilizan la energía de las mareas de los mares y océanos;

estaciones de almacenamiento por bombeo (PSPP) que acumulan y utilizan la energía de embalses y lagos.

Los recursos hidroeléctricos en la turbina de la central eléctrica se convierten en energía mecánica, que se convierte en energía eléctrica en el generador.

Así, las principales fuentes de energía son los combustibles sólidos, el petróleo, el gas, el agua, la energía de la descomposición de los núcleos de uranio y otras sustancias radiactivas.