Produkcja energii elektrycznej w Rosji. Produkcja, przesył i wykorzystanie energii elektrycznej

Produkcja elektryczności na świecie odgrywa dziś ogromną rolę. Jest to rdzeń gospodarki państwowej każdego kraju. Ogromne sumy pieniędzy są inwestowane corocznie w produkcję i wykorzystanie energii elektrycznej oraz związanych z tym badań naukowych. W codziennym życiu nieustannie mamy do czynienia z jego działaniem współczesny człowiek powinien mieć wyobrażenie o głównych procesach produkcji i konsumpcji.

Jak zdobyć energię elektryczną

Produkcja energii elektrycznej odbywa się z innych jej form za pomocą specjalnych urządzeń. Na przykład z kinetyki. Aby to zrobić, użyj generatora - urządzenia, które przekształca pracę mechaniczną w energię elektryczną.

Inne istniejące metody jego wytwarzania to na przykład konwersja promieniowania w zakresie światła za pomocą fotokomórek lub baterii słonecznej. Lub produkcji energii elektrycznej w wyniku reakcji chemicznej. Lub wykorzystanie potencjału rozpadu promieniotwórczego lub chłodziwa.

Jest produkowany w elektrowniach hydraulicznych, jądrowych, termicznych, słonecznych, wiatrowych, geotermalnych i tak dalej. Zasadniczo wszystkie działają zgodnie z tym samym schematem - dzięki energii pierwotnego nośnika pewne urządzenie wytwarza energię mechaniczną (energię obrotową), która następnie jest przesyłana do specjalnego generatora, w którym wytwarzany jest prąd elektryczny.

Główne typy elektrowni

Produkcja i dystrybucja energii elektrycznej w większości krajów odbywa się poprzez budowę i eksploatację elektrociepłowni - elektrociepłowni. Ich działanie wymaga dużej podaży paliw kopalnych, których warunki produkcji stają się coraz bardziej skomplikowane z roku na rok, a koszty rosną. Współczynnik użytecznego oddziaływania paliwa w elektrociepłowniach nie jest zbyt wysoki (w granicach 40%), a liczba odpadów zanieczyszczonych środowisku jest duża.

Wszystkie te czynniki zmniejszają perspektywy tej metody produkcji.

Najbardziej ekonomiczna jest produkcja energii elektrycznej przez elektrownie wodne (HPP). Ich sprawność sięga 93%, koszt 1 kW / h jest pięć razy tańszy od innych metod. Naturalne źródło energii takich stacji jest praktycznie niewyczerpane, liczba pracowników jest minimalna, łatwo nimi zarządzać. Dla rozwoju tej branży nasz kraj jest uznanym liderem.

Niestety, tempo rozwoju jest ograniczone poważnymi kosztami i długimi okresami budowy elektrowni wodnych, ze względu na ich oddalenie od dużych miast i autostrad, sezonowy reżim rzek i trudne warunki pracy.

Ponadto ogromne rezerwuary pogarszają sytuację ekologiczną - zalewają cenne tereny wokół zbiorników wodnych.

Wykorzystanie energii atomowej

Obecnie produkcja, przesył i wykorzystanie energii elektrycznej są wytwarzane przez elektrownie jądrowe - elektrownie jądrowe. Są one ułożone niemal na tej samej zasadzie, co termiczne.

Ich głównym plusem jest niewielka ilość wymaganego paliwa. Kilogram wzbogaconego uranu odpowiada wydajności 2,5 tysiąca ton węgla. Właśnie dlatego elektrownie jądrowe mogą być teoretycznie budowane w dowolnym regionie, niezależnie od dostępności pobliskich zasobów paliwa.

Obecnie zasoby uranu na planecie są znacznie większe niż paliwa mineralne, a wpływ elektrowni jądrowych na środowisko jest minimalny przy bezawaryjnej pracy.

Ogromny i poważny brak elektrowni jądrowych to prawdopodobieństwo strasznego wypadku z nieprzewidywalnymi konsekwencjami, co oznacza, że ​​ich nieprzerwane działanie wymaga bardzo poważnych środków bezpieczeństwa. Ponadto produkcja energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych jest trudna do uregulowania - jej uruchomienie i zatrzymanie potrwa kilka tygodni. I praktycznie nie istnieją technologie usuwania odpadów niebezpiecznych.

Co to jest generator elektryczny

Produkcja i przesył energii elektrycznej są możliwe dzięki generatorowi elektrycznemu. To urządzenie przekształca wszystkie rodzaje energii (termiczne, mechaniczne, chemiczne) w elektryczne. Zasada działania opiera się na procesie. indukcja elektromagnetyczna. EMF indukowany jest w przewodniku, który porusza się w polu magnetycznym, przecina linie sił magnetycznych. W ten sposób przewodnik może służyć jako źródło energii elektrycznej.

Podstawą każdego generatora jest układ elektromagnesów, które tworzą pole magnetyczne i przewody, które przechodzą przez niego. Przede wszystkim alternatory w oparciu o zastosowanie wirującego pola magnetycznego. Jego stała część nazywana jest stojanem, część ruchoma - wirnikiem.

Koncepcja transformatora

Transformator to elektromagnetyczne urządzenie statyczne przeznaczone do przekształcania jednego systemu prądu w inny (wtórny) za pomocą indukcji elektromagnetycznej.

Pierwsze transformatory w 1876 r. Zaproponował P. N. Jabłochow. W 1885 roku węgierscy naukowcy opracowali przemysłowe urządzenia jednofazowe. W latach 1889-1891. Wynaleziony transformator trójfazowy.

Najprostszy transformator jednofazowy składa się ze stalowego rdzenia i pary uzwojeń. Są one wykorzystywane do dystrybucji i przesyłu energii elektrycznej, ponieważ generatory elektrowni wytwarzają ją pod napięciem od 6 do 24 kW. Korzystne jest przekazywanie jej przy dużych wartościach (od 110 do 750 kW). W tym celu transformatory krokowe instalowane są w elektrowniach.

Jak wykorzystywana jest energia elektryczna

Jego lwia część przeznaczona jest na dostarczanie energii elektrycznej do przedsiębiorstw przemysłowych. Produkcja zużywa do 70% całej energii elektrycznej wytworzonej w kraju. Liczba ta różni się znacznie w poszczególnych regionach w zależności od warunków klimatycznych i poziomu rozwoju przemysłowego.

Kolejna pozycja wydatków - dostawa energii elektrycznej. Podstacje miejskiego, międzymiastowego, przemysłowego transportu elektrycznego, wykorzystujące prąd stały, działają z sieci elektroenergetycznych EES. Do transportu prądu przemiennego stosowane są podstacje stacyjne, które również pobierają energię z elektrowni.

Kolejnym sektorem zużycia energii elektrycznej są dostawy krajowe. Konsumentami są tu budynki obszarów mieszkalnych wszelkich osiedli. Są to domy i mieszkania, budynki administracyjne, sklepy, instytucje oświatowe, nauka, kultura, służba zdrowia, gastronomia itp.

Jak przekazuje energię elektryczną

Produkcja, przesył i wykorzystanie energii elektrycznej - trzy wieloryby w branży. Co więcej, przekazanie odebranej mocy konsumentom jest najtrudniejszym zadaniem.

"Podróżuje" głównie za pomocą linii energetycznych - napowietrznych linii energetycznych. Chociaż coraz częściej zaczynają korzystać z linii kablowych.

Energia elektryczna wytwarzana jest przez potężne agregaty gigantycznych elektrowni, a jej odbiorcy są stosunkowo małymi odbiornikami rozproszonymi na rozległym terytorium.

Istnieje tendencja koncentracji mocy ze względu na fakt, że wraz z ich wzrostem zmniejszają się względne koszty elektrowni budowlanych, a co za tym idzie koszt uzyskanej kilowatogodziny.

Zunifikowany kompleks energetyczny

Na decyzję o umieszczeniu dużej elektrowni ma wpływ wiele czynników. Jest to rodzaj i ilość dostępnych zasobów, dostępność transportu, warunki klimatyczne, włączenie do ujednoliconej sieci energetycznej itp. Najczęściej elektrownie są budowane z dala od dużych źródeł energii. Skuteczność jego transmisji na znaczne odległości wpływa na pomyślne działanie pojedynczego kompleksu energetycznego dużego terytorium.

Produkcja i przesył energii elektrycznej muszą następować przy minimalnych stratach, których główną przyczyną jest przewody grzejne tj. wzrost wewnętrznej energii przewodnika. Aby utrzymać moc przesyłaną na duże odległości, konieczne jest proporcjonalne zwiększenie napięcia i zmniejszenie natężenia prądu w przewodach.

Co to są linie energetyczne

Obliczenia matematyczne pokazują, że ilość strat w drutach do ogrzewania jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu napięcia. Dlatego energia elektryczna na duże odległości jest przesyłana za pomocą linii energetycznych - linii wysokiego napięcia. Między drutami napięcie wynosi kilkadziesiąt, a czasem setki tysięcy woltów.

Elektrownie położone blisko siebie są połączone w jeden system energetyczny za pomocą linii energetycznych. Produkcja energii elektrycznej w Rosji i jej przesył jest prowadzona za pośrednictwem scentralizowanej sieci energetycznej, która obejmuje ogromną liczbę elektrowni. Jednolite zarządzanie systemem gwarantuje stałe dostawy energii elektrycznej do odbiorców.

Trochę historii

Jak powstała zunifikowana sieć elektryczna w naszym kraju? Spróbujmy spojrzeć w przeszłość.

Do 1917 r. Produkcja energii elektrycznej w Rosji była prowadzona w niewystarczającym tempie. Kraj pozostawał w tyle za rozwiniętymi sąsiadami, co niekorzystnie wpłynęło na gospodarkę i obronność.

Po rewolucji październikowej projekt elektryfikacji Rosji został opracowany przez Państwową Komisję ds. Elektryfikacji Rosji (w skrócie GOELRO), kierowaną przez G. M. Krzhizhanovsky'ego. Współpracowało z nią ponad 200 naukowców i inżynierów. Kontrola została przeprowadzona osobiście przez V. I. Lenina.

W 1920 r. Przygotowano plan elektryfikacji RSFSR, obliczany na 10-15 lat. Obejmował on przywrócenie starego systemu energetycznego i budowę 30 nowych elektrowni wyposażonych w nowoczesne turbiny i kotły. Główną ideą planu jest wykorzystanie gigantycznych krajowych zasobów energii wodnej. Zaplanowano elektryfikację i radykalną rekonstrukcję całej gospodarki narodowej. Nacisk położono na wzrost i rozwój. przemysł ciężki kraje

Słynny plan GOERLO

Od 1947 r. ZSRR stał się pierwszym w Europie i drugim na świecie producentem elektryczności. To dzięki planowi GOELRO cała krajowa gospodarka powstała w najkrótszym możliwym czasie. Produkcja i zużycie energii elektrycznej w kraju osiągnęła jakościowo nowy poziom.

Realizacja planu stała się możliwa dzięki połączeniu kilku ważnych czynników: wysokiego poziomu kadry naukowej kraju, potencjału materialnego Rosji, który pozostał od czasów przedrewolucyjnych, centralizacji władzy politycznej i gospodarczej, zdolności narodu rosyjskiego do uwierzenia w "szczyty" i realizacji ogłoszonych idei.

Plan udowodnił skuteczność radzieckiego systemu scentralizowanej władzy i rządu.

Zaplanuj wyniki

W 1935 r. Przyjęty program został wdrożony i przekroczony. Zbudowano 40 elektrowni zamiast planowanych 30, przewidziano prawie trzykrotnie więcej mocy niż planowano. Stworzono 13 elektrowni o mocy 100 tys. KW każda. Całkowita moc rosyjskich elektrowni wodnych wynosiła około 700 000 kW.

W ciągu tych lat zbudowano największe obiekty o znaczeniu strategicznym, takie jak światowej sławy elektrownia wodna Dniepr. Pod względem wskaźników całkowitych Zunifikowany ZSRR pokonał analogiczne systemy najbardziej rozwiniętych krajów Nowego i Starego Świata. Produkcja energii elektrycznej w Europie w tamtych latach znacznie wyprzedziła wskaźniki ZSRR.

Rozwój obszarów wiejskich

Jeśli przed rewolucją w wioskach Rosji prawie nie było elektryczności (małe elektrownie zainstalowane przez wielkich właścicieli gruntów się nie liczą), to wraz z realizacją planu GOELRO, dzięki wykorzystaniu energii elektrycznej, rolnictwo zyskało nowy bodziec do rozwoju. W młynach, tartakach, maszynach do czyszczenia ziarna pojawiły się silniki elektryczne, które przyczyniły się do modernizacji przemysłu.

Ponadto energia elektryczna stała się mocno ugruntowana w życiu obywateli i mieszkańców wsi, dosłownie wyrywając "ciemną Rosję" z ciemności.