Зачем вода электростанциям

Зачем вода электростанциям

Зачем нужна вода.

А зачем нужна вода? — спросишь ты. У воды много предназначений. Каких, ты сейчас узнаешь из нашей статьи.

Вода — это самое важное, и используемое вещество из всех существующих на нашей планете.Она нужна обсалютно всем живым существам — людям, животным, насекомым, растениям.

Животные не только пьют воду и плавают в ней, некоторые из них живут в воде постоянно.Растениям тоже необходима вода для жизни и роста, иначе они бы просто засохли.

Но больше всех используем воду мы — люди.Если все другие существа в основном только утоляют водой жажду и плавают в ней, то мы используем воду во многих целях: не только для гигиены и приготовления пищи, но и для изготовления лекарств, производства различных вещей необходимых человеку. Без воды невозможно обойтись ни на одном предприятии — фабрике или заводе.

От воды также зависит погода на Земле. Вода испаряется с поверхности водоемов и превращается в водяной пар, из которого потом образуются облака. Ветер переносит облака на сушу. Собираясь и накапливаясь в облаках, вода превращается в дождь.

Кроме того, вода поступая в почву с дождиком или при таянии снега, просачивается вглубь и образует полезное ископаемое – подземные воды.

Без воды у нас никогда небыло бы урожая, а значит небыло бы хлеба и многих необходимых продуктов — овощей, фруктов.Растения не могли бы расти и существовать без воды.

Вода – это еще и удобная дорога: там где невозможно проехать по суше, по морям и океанам плавают корабли. Электростанции, дающие нам свет — тоже используют воду, вернее силу, энергию большого количества воды для выработки электричества.

Как видите без воды жизнь была бы невозможна. Поэтому ее нужно беречь и не тратить попусту — например закрывать кран когда не пользуешься.

ДЛЯ ГЭС НУЖЕН НАПОР

«Люди давно научились использовать энергию движущейся воды. Если до половины погрузить в реку колесо с лопастями на ободе, то оно начнет вращаться, потому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса. Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мельницы. Водяное колесо в них насажено на вал жернова. Вращает вода колесо — вращается и жернов, мелет зерно.

Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель — гидравлическая турбина (сокращенно — гидротурбина). Появились генераторы, превращающие механическую работу в электрическую энергию. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций — ГЭС .

Прямо в русле реки, даже с быстрым течением, ставить большие турбины нельзя: у реки не хватает силы проворачивать тяжелую турбину. Другое дело на водопадах: там вода стремительно летит вниз, у нее большой напор.

Но водопадов не так много, да и не очень удобно ставить возле них турбины. Поэтому придуманы искусственные водяные «ступеньки» — плотины.

Напор создается разностью уровней воды. Поэтому говорят, что водяное колесо вращается под напором в столько-то метров.

Если перегородить реку прочной плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, что есть в реке, должна будет протекать через это отверстие. Значит, перед плотиной река поднимется и разольется, а за плотиной останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину — и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором— его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Заметьте: напор перед плотиной сохраняется круглый год, потому что вода запасается в водохранилище, искусственном море, и стекает равномерно, хотя зимой и летом река несет меньше воды, а осенью и весной — больше.

Впрочем, есть и гидроэлектростанции без плотин. Например, на горных реках плотины получаются очень высокими и дорогими. В этих случаях воду из реки подводят к электростанциям каналом или тоннелем, называемыми деривационными. В конце деривационного отвода строят здание ГЭС и соединяют трубами канал и гидроэлектростанцию. Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут: канал — трубы — турбины ГЭС — русло. Конечно, все это самотеком, потому что канал начинается гораздо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже».

ЛЮБОЙ ГИДРОУЗЕЛ — СЛОЖНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Принцип работы любой ГЭС прост. Но устройство ее, конечно, не простое. Современная ГЭС — сложное предприятие, насыщенное разнообразными автоматами. Недаром здание машинного зала, плотину, шлюзы, трансформаторные станции, рыбоподъемники называют общим словом гидроузел.

Плотину строят из грунта или бетона. Очень часто грунт и бетон работают рука об руку: там, где надо просто удержать воду, можно применить землю, а для водосливов, турбинных камер и вообще «активных» участков плотины нужен железобетон. В теле плотины на заранее рассчитанной высоте делают окна для пропуска воды во время паводка, иначе вода прорвала бы плотину. В остальное время окна закрыты стальными щитами.

Иногда, если нет надобности строить плотину очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время паводка. И тогда каждую весну излишняя вода просто-напросто переливается через водосливный участок гребня плотины.

В подводной части плотины проложены трубы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. В трубах устроены затворы.

Нажим кнопки — и путь воде закрыт. Это нужно при остановках турбины.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. А в центре камеры — колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» — крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом). Каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Повернутся лопатки так, что плотно сомкнутся одна с другой,— и вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть — воды пойдет немного. А станут по движению воды — она почти беспрепятственно будет проникать в турбину. Это, как говорят энергетики, режим полной нагрузки».

ВОДА ВРАЩАЕТ ТУРБИНУ

«Но вот вода прошла сквозь направляющий аппарат. На ее пути — лопасти рабочего колеса турбины. Понятно, что вода заставит лопасти двигаться, отдаст им свою энергию. А этого нам только и надо. Вода вращает турбину!

Теперь воде нужно уйти. Куда ? Опять в трубу, но только в другую — отсасывающую. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Не всегда турбины находятся в теле плотины или поблизости от нее. Иногда воду под напором подают из водохранилища к турбинам по длинным трубам или тоннелям. Так, например, сделано на ГЭС при высотной Асуанской плотине на р. Ниле».

С ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНСФОРМАТОР И ДАЛЬШЕ ПО ПРОВОДАМ

«Итак, рабочее колесо турбины вращается. С ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины — генератора переменного тока.

Генератор вырабатывает переменный ток напряжением от 10 до 18 тыс. вольт.

Но, оказывается, электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10 — 15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их. Станет меньше потерь, не понадобятся толстые и тяжелые провода.

Напряжение повышают на электростанции простые приборы — трансформаторы. Это стержни-сердечники, собранные из тонких листов мягкой стали. На каждом — две обмотки: одна с небольшим числом витков толстой медной проволоки, вторая с немногочисленными витками более тонкого провода. Мы подаем напряжение, скажем, в 10 тыс. вольт на первичную обмотку, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс. вольт — во столько раз больше, во сколько больше витков на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе, их погружают в баки с жидким маслом, хорошо отводящим тепло. Итак, чем выше напряжение (и, значит, меньше сила тока), тем выгоднее передавать энергию».

Источник: «Техника и производство». Том 5 (Детская энциклопедия 1965 г.в.) — Афанасенко Е.И., и др.

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Читайте также  Поликарбонат для беседки: какой лучше

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Источник:
http://globussport.ru/zachem-voda-jelektrostancijam/

Электричество в кармане или как получить энергию из воды и воздуха

Сила водяного потока для выработки электроэнергии верой и правдой служит человечеству вот уже более 100 лет. Но что первое может придти на ум пользователям FORUMHOUSE когда речь заходит о гидроэнергетике? Обычно, воображение рисует циклопическое сооружение в виде гидроэлектростанции перегородившей реку.

А теперь представьте себе небольшую водяную турбину, изготовленную из современных композитных материалов, которую силами двух человек можно установить в водяной поток и мощности которой хватит на то чтобы запитать холодильник, телевизор и ноутбук. Звучит как фантастика, не правда ли? Но японские инженеры из компании Ibasei так не считают, анонсировав в прошлом году свою самую последнюю разработку — миниатюрную гидротурбину под названием Cappa.

Турбина не требует проведения земляных работ и может быть установлена в водяной поток на специальных креплениях. А при скорости потока в 2,0 м/сек, эта система может вырабатывать 250 Вт мощности.

По заявлениям представителей компании — в основе турбины используется диффузор особой формы, благодаря чему даже небольшой поток воды ускоряется, и вращает лопасти турбины, вырабатывая электрический ток.

Выработанная энергия преобразуется в электричество с помощью генератора. Затем, с помощью контроллера, постоянный ток преобразовывается в переменный, частотой в 50/60 Гц, который может быть использован в домашних условиях.

В этом разделе нашего форума вы сможете узнать все особенности использования инверторов.

Как надеются инженеры компании, при цене около 10000$ эта турбина станет незаменимой помощницей для частных домов. При необходимости, можно установить несколько таких турбин последовательно друг за другом, что существенно увеличит выработку электрического тока. Главное только, чтобы рядом с вашим домом протекала река.

Ловец ветра

Но что делать, если реки нет? Обратиться за помощью к ловцу ветра или, как его чаще всего называют ветрогенератору, но не к простому.

Все мы привыкли, что ветрогенератор вырабатывает электричество при помощи вращения лопастей. И, несмотря на то, что энергия ветра распространена практически повсеместно, её, зачастую не хватает для выработки электричества необходимой мощности.

Причина проста — эффективность лопастной установки практически достигла потолка. Но современные технологии не стоят на месте, и одной из новейших разработок компании из жаркого Туниса, Saphon Energy, стал ветрогенератор Saphonian. Отказавшись от лопастей, инженеры разработали ветрогенератор больше напоминающий спутниковую тарелку. Так в чём же заключается принцип работы этого устройства?

Поменяв турбину на парус, который имеет высокий коэффициент аэродинамического сопротивления, инженеры компании добились того, что парус, под действием потока ветра, совершает колебательные движения и, захватывая в два раза больше кинетической энергии, передаёт свои движения с помощью системы поршней — гидравлической системе, которая, вращая вал генератора, преобразовывает энергию в электрический ток.

Благодаря такому подходу, как заявляют представители компании, достигается практически бесшумная работа установки, степень выработки тока по сравнению с аналогичными по размеру установками вырастает в 2.5 раза, а стоимость ветрогенератора Saphonian почти в два раза меньше.

О самостоятельном строительстве установки для альтернативных источников электроснабжения дома подробно рассказано в этой статье.

Как показали предварительные испытания ветрогенератор, с диаметром паруса в 120 см, вырабатывает электроэнергию мощностью от 400 до 600 Ватт. И в данный момент инженеры компании работают над усовершенствованием конструкции установки.

Таким образом, с помощью современных технологий выбор источника альтернативной энергии существенно расширяется, что позволяет дать вашему загородному дому большую автономию и независимость от поставщиков энергоносителей.

Узнать больше об альтернативной энергии пользователи FORUMHOUSE могут из соответствующей ветки форума. В этой теме раскрывается вопрос использования ветрогенератора. Применение тепловых насосов обсуждается здесь.

А ознакомившись с этим видео вы увидите, как геотермальный насос обеспечивает теплом дом в случае отсутствия магистрального газа.

Источник:
http://www.forumhouse.ru/journal/articles/5256-elektrichestvo-v-karmane-ili-kak-poluchit-energiyu-iz-vody-i-vozduha

. Электроэнергия без вреда экологии: миф или реальность?

Развитая энергетика – это фундамент для будущего прогресса цивилизации. Если на заре мировой и отечественной энергетической отрасли ставку делали на получение максимума электроэнергии для промышленности, то сегодня на первый план вышел вопрос о влиянии электростанций на окружающую среду и человека. Современная энергетика наносит значимый вред природе, и странам приходится делать непростой выбор между тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

Тепловые электростанции – «привет» из прошлого

В начале 20 века в нашей стране ставку сделали именно на тепловые электростанции. На тот момент плюсов у них было достаточно, а о влиянии такого вида производства энергии на окружающую среду задумывались мало. ТЭС работают на дешевом топливе, которым богата Россия, да и их сооружение стоит не так дорого по сравнению со строительством ГЭС или АЭС. ТЭС не требуют больших площадей и их можно строить в любой местности. Последствия технологических аварий на тепловых станциях не так разрушительны, как на других электростанциях.

Доля ТЭС в отечественной энергосистеме самая большая: в 2011 году на тепловых станциях России было выработано 67,8% (это 691 млрд. кВт*ч) от всей энергии в стране. Между тем, тепловые электростанции наносят самый значимый ущерб окружающей среде по сравнению с другими электростанциями.

Ежегодно тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу огромное количество отходов. Согласно госдокладу «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2010 году», самыми крупными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух стали именно ГРЭС – крупные тепловые электростанции. Только за 2010 год 4 ГРЭС, принадлежащие ОАО «Энел ОГК-5», – Рефтинская, Среднеуральская, Невинномысская и Конаковская ГРЭС – выбросили в атмосферу 410 360 тонн загрязняющих веществ.

При сжигании ископаемого топлива образуются продукты сгорания, содержащие оксид азота, серный и сернистый ангидрид, частички несгоревшего пылевидного топлива, летучую золу и газообразные продукты неполного сгорания. При сжигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи, а в выбросах угольных ТЭС присутствуют окислы алюминия и кремния. И все тепловые электростанции, независимо от используемого топлива, выбрасывают колоссальные количества углекислого газа, вызывающего глобальное потепление.

Газ значительно удорожает стоимость электроэнергии, но при его сжигании не образуется зола. Правда в атмосферу также попадают окись серы и оксиды азота, как и при сжигании мазута. А ТЭС нашей страны, в отличие от зарубежных, не оснащены эффективными системами очистки уходящих газов. В последние годы в этом направлении ведется серьезная работа: реконструируются котлоагрегаты и золоулавливающие установки, электрофильтры, внедряются автоматизированные системы экологического мониторинга выбросов.

Достаточно остро стоит вопрос нехватки качественного топлива для ТЭС. Многие станции вынуждены работать на топливе низкого качества, при сгорании которого в атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ.

Главная проблема угольных ТЭС – это золоотвалы. Они не только занимают значительные территории, но и являются очагами скопления тяжелых металлов и обладают повышенной радиоактивностью.

Более того, тепловые электростанции сбрасывают в водоемы тёплую воду и этим загрязняют их. Как следствие, нарушение кислородного баланса и зарастание водорослями, что несет угрозу ихтиофауне. Загрязняют водоемы и сточные производственные воды ТЭС, которые содержат нефтепродукты. При том на ТЭС, работающих на жидком топливе, сбросы производственных вод выше.

Несмотря на относительную дешевизну ископаемого топлива, оно все же является невосполнимым природным ресурсом. Основными энергетическими ресурсами в мире являются уголь (40%), нефть (27%) и газ (21%) и по некоторым оценкам, при нынешних темпах потребления мировых запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно.

ГЭС – «укрощенная» стихия

Укрощать водную стихию начали еще в конце 19 века, а масштабная стройка ГЭС по всей стране совпала с развитием промышленности и освоением новых территорий. Строительство ГЭС не только решало вопрос обеспечения электроэнергией новых производств, но и улучшало условия судоходства и мелиорации.

Маневренные возможности ГЭС помогают оптимизировать работу энергосистемы, позволяя тепловым электростанциям работать в оптимальном режиме с минимальными затратами топлива и минимальными выбросами на каждый произведенный киловатт-час электроэнергии.

Одно из главных преимуществ гидроэнергетики в том, что она наносит меньший ущерб окружающий среде по сравнению с другими электростанциями. ГЭС не используют топливо, значит, вырабатываемая ими электроэнергия стоит значительно дешевле, ее стоимость не зависит от колебаний цен на нефть или уголь, а производство энергии не сопровождается загрязнением атмосферы и вод. Выработка электроэнергии на ГЭС обеспечивает ежегодную экономию 50 млн. тонн условного топлива. Потенциал экономии составляет 250 млн. тонн.

Вода – это возобновляемый источник электроэнергии и в отличие от ископаемого топлива, ее можно использовать несчитанное количество раз. Гидроэнергетика – самый развитый вид возобновляемых источников энергии, она способна обеспечивать энергией целые регионы. Еще один плюс, так как ГЭС не сжигают топливо, нет дополнительных затрат по утилизации и захоронению отходов.

В то же время ГЭС имеет и ряд недостатков с точки зрения экологии. При строительстве ГЭС на равнинных реках приходится затапливать большие территории пахотных земель. Создание водохранилищ существенно меняет экосистему, что отражается не только на ихтиофауне, но и на животном мире. Правда, как отмечают некоторые экологи, при реализации комплекса природоохранных мероприятий через несколько десятилетий возможно восстановление экосистемы.

АЭС – энергия будущего?

Ядерная энергия была открыта сравнительно недавно, а первая в мире атомная станция заработала в 1954 году в Обнинске. Сегодня атомная промышленность развивается активными темпами, однако трагедия на Фукусиме заставила многие страны пересмотреть свои взгляды на будущее АЭС.

Читайте также  Ремонт и замена кран буксы в смесителе за 5 шагов

В отечественной энергосистеме на долю АЭС приходится небольшая часть производимой энергии. В 2011 году на АЭС страны произвели 172,9 млрд. кВт*ч, что составляет всего 16,9%. Тем не менее у госкорпорации «Росатом» серьезные планы по развитию атомной промышленности в России и за ее пределами.

Атомные станции, несмотря на высокую стоимость строительства, экономически выгодны: производимая ими электроэнергия относительно дешевая. Да и с точки экологии у АЭС есть ряд преимуществ.

АЭС не выбрасывают в атмосферу золу и другие опасные вещества, образующиеся в результате сжигания топлива. Основная доля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходится на пускорезервные котельные, котельные профилакториев и периодически включаемые резервные дизельгенераторные станции. По данным госдоклада, в 2010 году все атомные станции страны выбросили в атмосферу всего 1559 тонн загрязняющих веществ (для сравнения, приведенные выше 4 ГРЭС выбросили 410 360 тонн). Доля АЭС в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух всеми предприятиями страны уже на протяжении многих лет – менее 0,012%.

Запасов ядерного топлива – урана – значительно больше, чем других видов топлива. Россия обладает 8,9% от разведанных резервов урана в мире, находясь в общем списке на четвёртом месте.

Но, несмотря на очевидные плюсы, такие страны как Германия, Швейцария, Италия, Япония и ряд других отказались от атомной энергетики. В Германии доля АЭС в энергосистеме – 32%, но к 2022 году будет отключена последняя станция в стране. Главная причина – это безопасность АЭС для окружающей среды и населения. Мирный атом в одно мгновение может стать виновником гибели и тяжелых болезней миллионов людей и животных, и нанести непоправимый ущерб окружающей среде. Катастрофические последствия аварий на АЭС сразу перечеркивают все указанные преимущества.

Более того, при эксплуатации ядерных реакторов образуются радиоактивные отходы, которые необходимо хранить сотни тысяч лет, пока они не станут более-менее безопасными для окружающей среды. И в мире еще не найдено решение, как сделать их хранение безопасным. Часть ядерных отходов направляется на переработку (регенерацию) с частичным извлечением урана и плутония для последующего использования (но в результате переработки образуются новые отходы, по объему превышающие изначальное количество отходов в тысячи раз), или на захоронение в земле. Небезупречен с экологической точки зрения и процесс добычи урана, а также его превращения в ядерное топливо.

Стоит отметить, что даже на исправно работающих АЭС часть радиоактивного материала попадает в воздух и воду. И пусть это небольшие дозы, но какое влияние они окажут на окружающую среду в долгосрочной перспективе, предугадать сложно.

Прогресс не стоит на месте и сложно точно сказать, какой будет энергетика будущего. Но надо понимать, что энергетика, равно как и любая другая деятельность человека, оказывает в определенной мере негативное влияние на окружающую среду. И избежать его полностью, к сожалению, невозможно. Но вполне реально приложить все усилия, чтобы минимизировать ущерб, наносимый природе. Например, выбирать те технологии (пусть и дорогостоящие), которые наиболее безопасны для окружающей среды. Так, гидроэнергетика, которая единственная в таких масштабах использует возобновляемый источник энергии – воду – несмотря на ряд недостатков с точки зрения экологии, приносит все же минимальный ущерб окружающей среде по сравнению с другими электроэнергетическими объектами.

Источник:
http://aif.ru/dontknows/1236254

Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям!

ДЛЯ ГЭС НУЖЕН НАПОР

«Люди давно научились использовать энергию движущейся воды. Если до половины погрузить в реку колесо с лопастями на ободе, то оно начнет вращаться, потому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса. Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мельницы. Водяное колесо в них насажено на вал жернова. Вращает вода колесо — вращается и жернов, мелет зерно.

Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель — гидравлическая турбина (сокращенно — гидротурбина). Появились генераторы, превращающие механическую работу в электрическую энергию. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций — ГЭС.

Прямо в русле реки, даже с быстрым течением, ставить большие турбины нельзя: у реки не хватает силы проворачивать тяжелую турбину. Другое дело на водопадах: там вода стремительно летит вниз, у нее большой напор.

Но водопадов не так много, да и не очень удобно ставить возле них турбины. Поэтому придуманы искусственные водяные «ступеньки» — плотины.

Напор создается разностью уровней воды. Поэтому говорят, что водяное колесо вращается под напором в столько-то метров.

Если перегородить реку прочной плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, что есть в реке, должна будет протекать через это отверстие. Значит, перед плотиной река поднимется и разольется, а за плотиной останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину — и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором— его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Заметьте: напор перед плотиной сохраняется круглый год, потому что вода запасается в водохранилище, искусственном море, и стекает равномерно, хотя зимой и летом река несет меньше воды, а осенью и весной — больше.

Впрочем, есть и гидроэлектростанции без плотин. Например, на горных реках плотины получаются очень высокими и дорогими. В этих случаях воду из реки подводят к электростанциям каналом или тоннелем, называемыми деривационными. В конце деривационного отвода строят здание ГЭС и соединяют трубами канал и гидроэлектростанцию. Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут: канал — трубы — турбины ГЭС — русло. Конечно, все это самотеком, потому что канал начинается гораздо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже».

ЛЮБОЙ ГИДРОУЗЕЛ — СЛОЖНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Принцип работы любой ГЭС прост. Но устройство ее, конечно, не простое. Современная ГЭС — сложное предприятие, насыщенное разнообразными автоматами. Недаром здание машинного зала, плотину, шлюзы, трансформаторные станции, рыбоподъемники называют общим словом гидроузел.

Плотину строят из грунта или бетона. Очень часто грунт и бетон работают рука об руку: там, где надо просто удержать воду, можно применить землю, а для водосливов, турбинных камер и вообще «активных» участков плотины нужен железобетон. В теле плотины на заранее рассчитанной высоте делают окна для пропуска воды во время паводка, иначе вода прорвала бы плотину. В остальное время окна закрыты стальными щитами.

Иногда, если нет надобности строить плотину очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время паводка. И тогда каждую весну излишняя вода просто-напросто переливается через водосливный участок гребня плотины.

В подводной части плотины проложены трубы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. В трубах устроены затворы.

Нажим кнопки — и путь воде закрыт. Это нужно при остановках турбины.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. А в центре камеры — колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» — крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом). Каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Повернутся лопатки так, что плотно сомкнутся одна с другой,— и вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть — воды пойдет немного. А станут по движению воды — она почти беспрепятственно будет проникать в турбину. Это, как говорят энергетики, режим полной нагрузки».

ВОДА ВРАЩАЕТ ТУРБИНУ

«Но вот вода прошла сквозь направляющий аппарат. На ее пути — лопасти рабочего колеса турбины. Понятно, что вода заставит лопасти двигаться, отдаст им свою энергию. А этого нам только и надо. Вода вращает турбину!

Теперь воде нужно уйти. Куда? Опять в трубу, но только в другую — отсасывающую. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Не всегда турбины находятся в теле плотины или поблизости от нее. Иногда воду под напором подают из водохранилища к турбинам по длинным трубам или тоннелям. Так, например, сделано на ГЭС при высотной Асуанской плотине на р. Ниле».

С ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНСФОРМАТОР И ДАЛЬШЕ ПО ПРОВОДАМ

«Итак, рабочее колесо турбины вращается. С ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины — генератора переменного тока.

Генератор вырабатывает переменный ток напряжением от 10 до 18 тыс. вольт.

Но, оказывается, электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10 — 15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их. Станет меньше потерь, не понадобятся толстые и тяжелые провода.

Напряжение повышают на электростанции простые приборы — трансформаторы. Это стержни-сердечники, собранные из тонких листов мягкой стали. На каждом — две обмотки: одна с небольшим числом витков толстой медной проволоки, вторая с немногочисленными витками более тонкого провода. Мы подаем напряжение, скажем, в 10 тыс. вольт на первичную обмотку, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс. вольт — во столько раз больше, во сколько больше витков на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе, их погружают в баки с жидким маслом, хорошо отводящим тепло. Итак, чем выше напряжение (и, значит, меньше сила тока), тем выгоднее передавать энергию».

Источник: «Техника и производство». Том 5 (Детская энциклопедия 1965 г.в.) — Афанасенко Е.И., и др.

Источник:
http://www.kp.ru/daily/25972/2908539/

Откуда берется горячая вода?

Пожалуй, всем известно, что огромные котлы-градирни и испускающие дым полосатые трубы, что видны с любой точки города, принадлежат ТЭЦ. Более того, многие знают, что эти махины обеспечивают наши дома светом, отоплением и горячим водоснабжением. Но что именно представляет собой процесс образования тепла и как в нем задействованы колонны градирен – вопрос довольно запутанный.

Расходные материалы

Весь процесс работы ТЭЦ начинается с подготовки воды. Поскольку она используется здесь в качестве основного теплоносителя, то перед попаданием в паровой котел, где с ней будут происходить основные метаморфозы, требует предварительной очистки. Чтобы предупредить накипь на стенках котлов, воду сначала смягчают – ее жесткость порой необходимо уменьшить в 4000 раз, также ее нужно избавить от различных примесей и взвесей.

В качестве топлива для подогрева котлов с водой на различных электростанциях используют, как правило, газ, уголь или торф. Сгорание этих материалов выделяет тепловую энергию, которую на станции и используют для работы всего энергоблока. Уголь перед использованием перемалывают, а поступающий газ очищают от механических примесей, сероводорода и углекислого газа.

Производство пара

Огромный паровой котел в машинном зале – высота с 9-этажный дом не предел – можно назвать сердцем ТЭЦ. Его питает подготовленное топливо, выделяя при этом огромное количество энергии. Под ее силой вода в котле превращается в пар с температурой на выходе почти в 600 градусов. Под давлением этого пара вращаются лопасти генератора, в результате чего создается электричество.

Читайте также  Как ставят мусорные баки: расстояние до дома по СНиПУ и СанПину

ТЭЦ вырабатывает также тепловую энергию, предназначенную для отопления и горячего водоснабжения района и города. Для этого на турбине существуют отборы, которые выводят часть нагретого пара, пока тот еще не дошел до конденсатора. Выведенный пар передается в сетевой подогреватель, выступающий в качестве теплообменника.

Тепловые сети

Попав в трубки сетевых подогревателей, вода нагревается и передается по подземным трубопроводам дальше в тепловую сеть за счет насосов, гоняющих воду по трубам. Теплосети, как правило, несут воду 70-150 градусов – все зависит от температуры снаружи: чем ниже градус на улице, тем горячее теплоноситель.

Перевалочным пунктом для теплоносителя становится центральный тепловой пункт ( ЦТП). Он обслуживает сразу целую систему зданий, предприятие или микрорайон. Это своеобразный посредник между объектом, создающим тепло и непосредственным потребителем. Если в котельной вода нагревается благодаря сгоранию топлива, то ЦТП работает с уже нагретым теплоносителем.

Рецепт горячей воды

Поставка теплоносителя заканчивается на входе в ЦТП или ИТП ( индивидуальный ТП) – так, теплоноситель передается для дальнейших действий в руки ТСЖ или другой управляющей компании. Именно в тепловом пункте создается та горячая вода, с которой мы привыкли иметь дело – поступающая сюда с ТЭЦ вода греет в теплообменнике чистую холодную воду из водозаборников и превращает ее в ту самую горячую, что течет в наших кранах.

Обогрев здания и комнаты, эта вода постепенно остывает, ее температура падает до 40-70 градусов. Часть такой воды идет на смешение с теплоносителем и подается в наши краны с горячей водой. Дорога же другой части – снова на станцию, здесь остывшую воду согреют сетевые теплообменники.

Для чего же нужны градирни?

Величественные и массивные башни, называемые градирнями, не являются реакторами и центрами событий на ТЭЦ и на самом деле играют вспомогательную роль. Как это ни удивительно, но они применяются на теплостанции для охлаждения воды. Но зачем давать остывать той воде, которую постоянно нагревают?

В градирнях используется вторая часть « обратки», прошедшей цикл нагревания-охлаждения. Но ее температура еще довольно велика: 50 градусов для дальнейшего применения – слишком высокий показатель. Используют же побывавшую в градирнях воду для охлаждения конденсаторов паровых турбин. Это необходимо для того, чтобы пар, прошедший через паровую турбину, смог попасть в конденсатор и на холодных трубах внутри него сконденсироваться. Эти трубы как раз и охлаждаются водой, прошедшей градирни, температура которой теперь около 20 градусов. Если их не остудить, то не будет и потока пара через турбину, тогда и работать она не сможет. Конденсатор же снова превратит пар в воду, которая будет вновь пущена по циклу.

Так, круг за кругом вода будет нагреваться и остывать, превращаться в пар и снова в воду. За счет того, что трубы, котёл и радиаторы образуют замкнутую систему, вода будет двигаться по кругу цикл за циклом, постоянно и непрерывно.

Возможно, Вас заинтересуют:

тепло в доме, теория тепла, полезно знать

Источник:
http://zavodtriumph.ru/articles/382/

Польза воды с электролитами

Независимо от того – пьете ли вы бутилированную воду или водопроводную, она, скорее всего, содержит следовые количества электролитов, таких как натрий, калий, магний и кальций.

Однако концентрация электролитов в напитках может сильно различаться. Некоторые бренды добавляют значительное количество минералов наряду с углеводами и продают свою воду в качестве спортивного напитка, в то время как другие добавляют лишь незначительное количество на вкус.

В этой статье мы рассмотрим потенциальные преимущества воды с электролитами, а также развенчаем мифы с ней связанные.

Вода с электролитами — для чего нужна

Что такое вода с электролитами

Электролиты — это минералы, которые проводят электричество при растворении в воде. Они распределяются через жидкость в вашем теле и используют их электрическую энергию для облегчения важных функций организма.

Электролиты необходимы для:

  • контроля баланса жидкости.
  • регулирования кровяного давления.
  • помощи вашим мышцам во время сокращения, включая сердечную мышцу.
  • поддержания правильной кислотности крови (pH).

Обычные электролиты включают натрий, хлор, калий, магний и кальций. Вода с электролитами усилена этими заряженными минералами, но концентрации меняются от вида воды.

Если это не обозначено как «дистиллированная», то ваша обычная вода в бутылках обеспечивает, по крайней мере, небольшое количество электролитов.

Водопроводная вода также имеет электролиты. В среднем 1 литр водопроводной воды содержит 2-3% нормы суточного потребления для натрия, кальция и магния, но мало калия.

Напротив, такое же количество популярных спортивных напитков, обогащенных электролитом, содержит до 18% от нормы для натрия и 3% для калия, но содержит мало магния или кальция.

Электролиты являются заряженными минералами, важными для поддержания оптимальных функций организма. Обычно напитками с электролитами считаются вода и спортивные напитки.

Полезные свойства воды с электролитами

Может улучшить производительность физических упражнений

Вода, обогащенная электролитом, особенно спортивные напитки, может принести пользу спортсменам, помогая пополнять воду, электролиты и энергию, теряемую во время физических упражнений.

Во время физической активности вам нужны дополнительные жидкости, чтобы заменить воду, которая выходит с потом. Фактически, потеря воды всего на 1-2% от веса вашего тела может привести к снижению силы, скорости и фокуса.

Пот также содержит электролиты, в том числе значительное количество натрия, а также небольшое количество калия, кальция и магния. В среднем вы теряете около 1 грамма натрия с каждым литром пота.

Спортивные напитки рекомендуются на простой воде для восполнения жидкости и электролитов, если вы склонны много потеть, тренируетесь дольше одного часа или в жаркой обстановке.

Статьи по теме:

Следует отметить, что спортивные напитки предназначены для спортсменов, а не для обычных людей с сидячим образом жизни. Наряду с электролитами они содержат калории из добавленного сахара. К примеру, бутылка Gatorade объемом 591 мл содержит колоссальные 30 граммов сахара.

Спортивные напитки предназначены для спортсменов и содержат электролиты вместе с углеводами для пополнения питательных веществ, потерянных при потоотделении. Они рекомендуются для длительных физических упражнений и в жаркую погоду.

Может спасти от обезвоживания во время болезни

В краткосрочной перспективе рвота и диарея обычно не являются серьезными условиями. Однако серьезные или постоянные симптомы могут быстро привести к обезвоживанию, если жидкости и электролиты не будут заменены.

Младенцы и дети особенно уязвимы к обезвоживанию от сильной рвоты и диареи. Американская академия педиатрии рекомендует использовать раствор для пероральной регидратации при первых признаках болезни для предотвращения обезвоживания.

Растворы для пероральной регидратации содержат воду, углеводы и электролиты в определенных пропорциях, которые легко усваиваются. Популярным примером является Pedialyte.

Спортивные напитки похожи, но содержат большее количество сахара. Они не рекомендуются для детей грудного и раннего возраста, поскольку они могут ухудшить диарею.

Спортивные напитки могут допускаться для более старших детей, если их разбавлять 1:1 с водой. Взрослые обычно могут пить как растворы для пероральной регидратации, так и спортивные напитки без проблем.

Важно отметить, что воды с электролитами может быть недостаточно для лечения тяжелого обезвоживания. Если диарея длится более 24 часов или если вы не можете поддерживать необходимый уровень питья, обратитесь за медицинской помощью.

Болезни, такие как рвота и диарея, могут привести к быстрой потере жидкости и электролитов. Для пополнения рекомендуется использовать пероральные регидратационные растворы.

Может помочь предотвратить тепловой удар

Горячие среды ставят вас под угрозу для различных заболеваний, связанных с теплом, которые варьируются от легкой тепловой сыпи до опасного для здоровья теплового удара.

Как правило, ваше тело управляет теплом, выделяя его через кожу и потение. Тем не менее, эта система охлаждения может начать сбой в жаркую погоду, в результате чего температура тела повысится до опасно высоких уровней.

Ключом к предотвращению заболеваний, связанных с теплом, является ограничение пребывания в тепле. Однако получение большого количества жидкости и электролитов также чрезвычайно важно, чтобы помочь телу оставаться прохладным.

В жарких условиях рекомендуется использовать водные и спортивные напитки для гидратации по сравнению с другими напитками. Напитки, содержащие кофеин, такие как газировка, кофе и чай, могут ухудшить обезвоживание, а также алкоголь.

Длительное воздействие тепла ставит вас под угрозу теплового удара. Рекомендуется использовать достаточное количество жидкости и электролитов, чтобы помочь телу оставаться прохладным.

Электролит против обычной воды

Адекватная гидратация необходима для общего состояния здоровья. Вода необходима практически для всех функций организма, включая транспортировку питательных веществ, регулирование температуры тела и промывку отходов и токсинов.

Как обычная, так и вода с электролитами, регулярно расходуется в соответствии с вашими ежедневными потребностями в жидкости, наряду с другими напитками, такими как кофе, чай, фруктовые соки и молоко.

Это распространенное неправильное представление о том, что вода с электролитами превосходит обычную воду для гидратации. В действительности это зависит от обстоятельств.

Более конкретно, вода с электролитами может быть полезной, если вы рискуете быстро потерять полезные нутриенты. Возможно, вам захочется рассмотреть напиток с улучшенным электролитом, если:

  • Вы тренируетесь более одного часа.
  • Вы сильно потеете во время тренировки.
  • У вас рвота или диарея.
  • Вы будете подвергаться воздействию тепла в течение длительного времени.

Вне спортивных состязаний, жаркой погоды и болезней обычная вода работает отлично, чтобы удовлетворить ваши ежедневные потребности в гидратации.

Хотя вода с электролитами может приносить определенные выгоды при определенных обстоятельствах, обычной воды достаточно для удовлетворения общих потребностей в гидратации.

Электролитную воду легко приготовить

Приготовление воды с электролитами является экономически эффективным и здоровым способом замены жидкости и электролитов, когда это необходимо.

Вот простой рецепт спортивного напитка из лимонного лимона, чтобы попробовать дома:

На выходе: 4 стакана (1 л)

Размер порции: 1 стакан (250 мл)

  • 1/4 ч.л. соли
  • 1/4 стакана (60 мл) лимонного сока
  • 1/4 стакана (60 мл) сока лайма
  • 1 1/2 чашки (360 мл) несладкой кокосовой воды
  • 2 стакана (480 мл) холодной воды

В отличие от купленных в магазине версий, этот рецепт обеспечивает освежающий рост электролитов без добавления сахара или каких-либо искусственных красителей или ароматизаторов.

Заключительные мысли

Вода с электролитами усилена минералами, которые необходимо поддерживать организму, например, натрий, калий, магний и хлор.

В то время как нет необходимости пить напитки с добавлением электролитов все время, они могут быть полезны во время длительных упражнений, в жарких условиях или если у вас рвота или диарея.

Спортивные напитки и другие электролитные воды могут быть дорогими, поэтому вы можете рассмотреть домашнюю версию. Мало того, что ингредиенты доступны и дешевы, такая вода с электролитами является более полезным вариантом в отличие от промышленных продуктов.

Источник:
http://blisswoman.ru/zdorove/voda-s-elektrolitami-chto-eto-takoe-i-v-chem-ee-polza/