Преобразование первичной энергии во вторичную, в частно-сти в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем названии содержат указание на то, какой вид первичной энергии в какой вид вторичной преобразуется на них: • ТЭС – тепловая электрическая станция преобразует тепловую энергию в электрическую; • ГЭС – гидроэлектростанция преобразует механическую энергию движения воды в электрическую; • ГАЭС – гидроаккумулирующая электростанция пре-образует механическую энергию движения предварительно нако-пленной в искусственном водоеме воды в электрическую; • АЭС – атомная электростанция преобразует атомную энергию ядерного топлива в электрическую; • ПЭС – приливная электростанция преобразует энергию океанических приливов и отливов в электрическую; • ВЭС – ветряная электростанция преобразует энергию ветра в электрическую; • СЭС – солнечная электростанция преобразует энергию солнечного света в электрическую, и т.д. В Беларуси более 95% энергии вырабатывается на ТЭС. По-этому рассмотрим процесс преобразования энергии на ТЭС. По назначению ТЭС делятся на два типа: • КЭС – конденсационные тепловые электростанции, вырабатывающие только электрическую энергию; • ТЭЦ – теплоэлектроцентрали, на которых осуществ-ляется совместное производство электрической и тепловой энергии. ТЭС могут работать как на органическом (газ, мазут, уголь), так и на ядерном топливе. Основное оборудование ТЭС (рис. 2.3) состоит из котла-парогенератора ПГ, турбины Т и генератора Г. В котле при сжи-гании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразу-ется в энергию водяного пара. В турбине Т водяной пар превра-щается в механическую энергию вращения – турбина со скоростью 3000 оборотов в минуту (50 Герц) вращает электрогенератор Г, который превращает энергию вращения в электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины или котла. На рисунке, кроме основного обору-дования ТЭС, показаны конденсатор пара К, где отработанный пар охлаждается внешней водой и конденсируется (при этом от пара отводится некоторое количество теплоты и выбрасывается в окружающую среду) и циркуляционный насос Н, который подает конденсат снова в котел. Таким образом, цикл замыкается. Схема ТЭЦ отличается тем, что взамен конденсатора устанавливается теплообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, подаваемую в главные тепловые магистрали. Рассмотренная схема ТЭС является основной, в ней исполь-зуется парогенератор, в котором водяной пар служит носителем энергии. Имеются тепловые станции с газотурбинными установ-ками. Носитель энергии в таких установках в таких установках – газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топ-лива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоздушная смесь при температуре 750–770о С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, чем паротурбинная: легко пускается, останавливается и регу-лируется; пока мощности таких турбин в 5–8 раз меньше, чем па-ровых, и они должны работать на высокосортном топливе. Сочетание паротурбинной и газотурбинной установок обра-зует парогазовые установки, в них используются два энергоноси-теля – пар и газ. Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разде-лить на три цикла: химический – процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механический – тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический – механическая энергия вращения превращается в электрическую. Общий коэффициент полезного действия ТЭС состоит из произведения коэффициентов полезного действия всех перечис-ленных циклов: ?тэс = ?х • ?м • ?э КПД ТЭС теоретически равен: ?тэс = 0,9 • 0,63 • 0,9 = 0,5. Практически с учетом потерь КПД ТЭС находится в пределах 36–39%. Это означает, что 64–61% топлива используется «впустую», загрязняя окружающую среду в виде тепловых вы-бросов в атмосферу. КПД ТЭЦ примерно в 2 раза выше, чем КПД ТЭС. Поэтому использование ТЭЦ является существенным фак-тором энергосбережения. Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции использу-ется для получения пара. Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колоссаль-ной кинетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется ре-актором. Через активную зону реактора проходит вещество теплоно-ситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регули-рование мощности реактора производится с помощью специаль-ных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции. Природное ядерное горючее атомной электрической станции – уран. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной. При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт•ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабаты-вается 23 млн. кВт•ч электроэнергии. Более 2000 лет человечество использует водную энергию Земли. Теперь энергия воды используется на гидроэнергетических установках (ГЭУ) трех видов: 1) гидравлические электростанции (ГЭС), использующие энергию рек; 2) приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов; 3) гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливаю-щие и использующие энергию водоемов и озер. Гидроэнергетические ресурсы в турбине ГЭУ преобразуются в механическую энергию, которая в генераторе превращается в электрическую. Таким образом, основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.
