Энергетика

Всем привет! Любой более-менее технически подкованный человек далекий от энергетики может назвать несколько видов выработки электроэнергии, а точнее мест где ее производят - это ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС, ветряные и солнечные электростанции. Меньше людей знают о существовании геотермальных (используется тепло гейзеров, геотермальных источников для выработки электроэнергии)  электростанций. Но еще меньше людей слышали о приливных электростанциях. Они относятся к гидроэлектростанциям, но в качестве источника энергии - используется энергия приливов морей, которые образуются, как известно, за счет сил притяжения солнца и луны.

На данный момент в мире порядка 10 ПЭС - в России, Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах.

Первая приливная электростанция была построена в 1966 г. в Ла Ранс, Франция. Она имеет установленную мощность 240 МВт.

ПЭС на озере Шива в Южной Корее является крупнейшей приливной энергетической установкой в мире, мощность – 254 МВт. Строительство было завершено в 2011 году.

В России c 1968 года действует экспериментальная Кислогубская ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. Электрическая мощность составляет 1,7 МВт.С 2007 года начала работать Малая Мезенская ПЭС Расположена в Мезенском заливе Белого моря, в Архангельской области. Электрическая мощность составляет 1,5 МВт.

ПЭС имеет несколько видов:

Приливные плотины. В чем-то работа такой станции схожа с традиционной ГЭС. Данные станции работают по принципу применения потенциальной энергии при разности высот воды в период прохождения отливов и приливов. Они захватывают водные массы при прохождении прилива с целью ее удержания. Когда наступает время отлива, то вода идет обратно в океан, что заставляет вращаться турбины генераторов, заставляя их вырабатывать электрическую энергию.

Генераторы приливного потока. Это отдельные установки, работающие по извлечению кинетической энергии водных масс при приливах. Часто подобные генераторные установки встраиваются в мостовые опоры.

Динамическая приливная электростанция. Данная технология предполагает одновременное использование кинетической и потенциальной энергии наступающей волны. Но для создания подобных электростанций требуется возводить плотины непосредственно в море. Эффективность такой станции напрямую зависит от длины плотины. Теоретически, мощность крупномасштабных динамических приливных электростанций с плотинами длиной 70-100 км может достигать 22 ГВт.

К плюсам ПЭС обычно относят конечно же ее экологичность и низкую себестоимость электроэнергии.

Минусы - дороговизна и специфика строительства, неравномерность выработки электроэнергии. Они и сказываются на низкой популярности таких станций. Но не смотря на это во многих странах ведутся разработки по строительству новых ПЭС. В России это, например, Мезенская ПЭС, которая будет иметь мощность 8 ГВт.

МОСКВА, 31 мая /ПРАЙМ/. Пуск новой уникальной российской термоядерной установки токамак Т-15МД, строящейся в Национальном исследовательском центре "Курчатовский институт" и необходимой для развития отечественных проектов по управляемому термоядерному синтезу, планируется на декабрь 2020 года, сообщается в статье в журнале "Вопросы атомной науки и техники. Серия "Термоядерный синтез".
"Физический пуск Т-15МД намечен на декабрь 2020 года",

Токамак Т-15МД станет не просто первой за последние 20 лет новой термоядерной установкой, построенной в России, но и "центром исследований по программе управляемого термоядерного синтеза, объединяющим научный и технический потенциал различных коллективов страны", отмечается в статье. На установке Т-15МД будут проводится эксперименты и для проекта международного термоядерного энергетического реактора ИТЭР, строящегося во Франции.
Также указывается, что токамак Т-15МД будет иметь рекордные по мировым меркам характеристики, благодаря которым он станет новым инструментом для научных исследований, с помощью которых станет возможным решение широкого спектра физических проблем и дальнейшее развитие технологий термоядерной энергетики. Одной из важнейших составляющих проекта Т-15МД станет получение данных, необходимых для создания термоядерного источника нейтронов на основе токамака.
В последние годы специалисты многих стран, включая Россию, предлагают использовать термоядерные источники нейтронов не только для производства энергии, но и для наработки ядерного "горючего", а также "выжигания" опасных радиоактивных изотопов, накопившихся в отработавшем ядерном топливе (ОЯТ) атомных электростанций. Перечисленные задачи могут решаться с применением так называемых гибридных систем "синтез-деление". Работы по ним в России ведутся совместно Национальным исследовательским центром "Курчатовский институт", предприятиями госкорпорации "Росатом", Российской академией наук и рядом университетов. Токамак Т-15МД станет прототипом большой установки такого типа.
Кроме того, исследования на Т-15МД обеспечат подготовку научных и инженерных кадров для реализации проектов по созданию в России термоядерных реакторов и перспективных гибридных систем на основе токамаков.
Проект токамака Т-15МД реализуется Курчатовским институтом совместно с предприятием "Росатома" "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Ефремова" (Санкт-Петербург) и при участии НПО "Группа компаний машиностроения и приборостроения" (Брянск).

http://integral-russia.ru/2018/08/14/v-rossii-sozdayut-gibri...

https://1prime.ru/energy/20190531/830026643.html

Токамак Т-15 — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы. Разработана Васмилием Андреевичем Глухих (ныне академик РАН)https://www.pvsm.ru/budushhee-zdes/280162

Международный олимпийский комитет заявил, что все места где будут проходить зимние игры в Пекине будут питаться от экологически чистой электроэнергии. Игры 2022 года станут первым олимпийским событием, посвященным возобновляемой энергии.

Олимпиада в Пекине станет второй за 14 лет. У МОК есть план устойчивого управления этими играми. Частью этих усилий является повторное использование восьми из предыдущих мест проведения летних Олимпийских игр 2008 года, в том числе Пекинского национального стадиона, также известного как «Птичье гнездо». Многие наблюдатели считают Олимпийские игры «раздутыми», поэтому любые усилия по использованию возобновляемой энергии или сокращения будет плюсом.

В следующем году Летние Олимпийские игры состоятся в Токио. Будущие подтвержденные олимпийские события включают Париж 2024 и Лос-Анджелес 2028. Посмотрим, будут ли инициативы по применению экологически чистой энергии в этих играх.

Немного отходя от основной темы, хочется добавить.

В настоящее время, компания Florida Power & Light, которая располагается в США, штат Флорида построила новое солнечное устройство мощностью 74,5 мегаватт. Компания не останавливается на достигнутом и до 2030 года планирует создать более 100 объектов, которые смогут выдавать 10 000 мегаватт энергии.

Браунский университет в Провиденсе, штат Род-Айленд также, заявил, что заменит все свое использование электроэнергии солнечной и ветровой. Запланированный 50-мегаваттный солнечный проект в Род-Айленде будет составлять большую часть производства возобновляемой энергии, а ветряная электростанция в Техасе компенсирует остальную часть электричества, которая используется университетом.

Объекты на Олимпийских играх в Пекине, скорее всего будут использовать солнечную и ветряную энергию, но пока это только догадки. До начала игр еще есть время, поэтому ждем информацию, как все будет реализовываться на самом деле.

Всем причастным к большой энергетике очень рекомендую книжку Салихова Азата Ахсановича Неоцененная и непризнанная "малая" энергетика.

Все знают что универсальным показателем эффективности машины, механизма или установки является его КПД. В случае с различными ТЭЦ, ПГУ и прочими аналогичный показатель называется коэффициентом использования энергии топлива (КИЭТ).

Так вот беда современной энергетики на газовом топливе в том что КИЭТ в основной массе своей менее 40-50%, а местами не более 30%. А тарифы ЖКХ растут...

Ответом на вопрос: "Что же делать?" будет опыт модернизации Казанской ТЭЦ-1, описанный в даной книге. Ниже собственно цитата из книги.

Принимая во внимание, что в структуре затрат энергосистемы основную долю имеет топливная составляющая, а также учитывая моральный и физический износ существующего оборудования электростанций и сетей, ОАО «Татэнерго» взяло курс на его коренную модернизацию.
В рамках принятой руководством компании В 2003 г, программы перспективного развития и технического перевооружения, на Казанской ТЭЦ-1 построен первый в Татарстане комплекс ГТУ-ТЭЦ мощностью 50 МВт на базе современных газотурбинных технологий.

...

Победителем тендера было признано ОАО «Моторостроитель» (г. Самара), предложившее наиболее оптимальное решение на базе конвертированного авиационного двигателя типа НК-37. В реализации этого проекта, осуществляемого в непростых условиях действующего предприятия, также участвовали и другие российские предприятия:
□ ОАО «СНТК им, Н,Д, Кузнецова» (г, Самара);
□ ОАО «Казанькомпрессормаш»;
□ ОАО «Привод» (г, Лысьва),
Генеральным проектировщиком являлся РУП «БелНИПИ-энергопром» (г, Минск),
Проект ГТУ-ТЭЦ Казанской ТЭЦ-1 предусматривал установку двух газотурбинных двигателей НК-37 авиационного типа мощностью по 25 МВт каждый, с утилизацией тепла уходящих газов в котлах-утилизаторах.

Двигатель НК-37 разработан на базе серийного двигателя НК-321 для стратегического бомбардировщика ТУ-160, Выбор конкурсной комиссии остановился на этом двигателе благодаря сочетанию в нем высоких термодинамических и газодинамических параметров с большим ресурсом, изначально заложенным в его конструкцию. Двигатели и генераторы смонтированы в контейнерах.

Основные характеристики ГТУ НК-37

Мощность, МВт... 25

КПД эффективный, % ... 36,4

Степень повышения давления... 23,12

Температура газов перед турбиной, °С... 1200

Частота вращения свободной турбины... 3000

Температура уходящих газов, °С... 470

Расход воздуха через компрессор, кг/с... 98,1

Расход топлива, кг/ч... 5186

Использование подобных двигателей на электростанциях обусловлено целым рядом достоинств:
1. Высокий уровень термодинамических и газодинамических параметров, базирующийся на теории и практике создания авиадвигателей.
2. Высокий технический уровень конструирования, обеспечивающий создание ГТД большой мощности высокой надежности и долговечности при малой массе и габаритах узлов.
3. Возможность использования в качестве газогенераторов ГТУ авиационных двигателей, прошедших доводку в стендовых условиях и на крыле.
4. Простота эксплуатации, возможность управления и обслуживания минимальным количеством персонала.
5. Короткое время запуска, останова, выхода на номинальную нагрузку.

...

Утилизация тепла уходящих газов от ГТУ производится в котлах-утилизаторах ТКУ-13 Таганрогского котельного завода, размещаемых в главном корпусе первой очереди Казанской ТЭЦ-1, что позволило «вдохнуть» в это старое здание новую жизнь.

Тепловая схема ГТУ-ТЭЦ предусматривает возможность параллельной работы двух ГТУ с выполнением технологических трубопроводов связи с очередью среднего давления Казанской ТЭЦ-1 по пару 3 МПа и 0,12 МПа, по питательной, сетевой и химочищенной воде, а также ряду других коммуникаций.

Эксплуатация ГТУ-ТЭЦ в базовом режиме позволяет получить удельные расходы топлива на выработку электрической и тепловой энергии порядка 220 г/кВт-ч и 144 кг/Гкал, коэффициент использования топлива — около 80%.

Всем спасибо за внимание. Читайте хорошие книжки и применяйте полученные знания на практике.