История электрификации горной промышленности

ГЭС имеют очень высокий КПД и по данному показателю являются самыми экономичными электростанциями. КПД ГЭС составляет 93 % (у ТЭС не более 40 %). Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на ГЭС, в 5–6 раз ниже, чем на тепловых и атомных станциях (АЭС). ГЭС являются мобильными установками и свободно меняют свою мощность. На них несравненно легче, чем на ТЭС и АЭС, запускаются и останавливаются агрегаты, отсутствуют ограничения по скорости изменения мощности, высока надежность.

Общий вид Саяно-Шушенской ГЭС приведен на рис. 2.7.

В советские годы страна занимала лидирующее положение в мировой гидроэнергетике. В свое время Красноярская и Саяно-Шушенская ГЭС были самыми мощными в мире. После распада СССР лидирующие позиции России и других стран СНГ были утрачены.

К недостаткам ГЭС следует отнести чрезвычайно высокие капитальные затраты на сооружение, длительные сроки строительства, зависимость работы от природных условий, ущерб от затопления земель и лесов.

Приливные электростанции - ПЭС (рис. 2.8.) вырабатывают электрическую энергию за счет использования потенциальной энергии приливов и отливов моря. Величина прилива (в результате притяжения Луны) в различных местах Земли неодинакова: у берегов Америки она составляет 21 м, у берегов Франции и Англии порядка 15 м, у берегов России– 8–11 м на Белом и Охотском морях. Установлено, что использовать энергию приливов целесообразно при 3–4 м высоты прилива.

Приливный энергетический потенциал на побережьях страны оценивается в 200 млрд кВт ч, что примерно равно выработке электроэнергии на всех ГЭС. Однако использование приливной анергии ведется пока еще в незначительных масштабах. Главный недостаток ПЭС - их вынужденный режим; они дают свою мощность не тогда, когдаэтого требует потребитель, а в зависимости от приливов и отливов волн. Велика также стоимость сооружения подобных станций. Вместе с тем ПЭС дают существенную экономию топлива, поэтому в будущем область их применения будет расширяться.

Гидроаккумулирующие электростанции - ГАЭС (рис. 2.9) используют гидравлическую энергию, которая ими специально накоплена. Они объединяют две установки - турбинную и насосную. Насосная установка позволяет накачать воду из реки в специальный бассейн, расположенный выше реки и здания ГАЭС. Естественно, на это затрачивается энергия. В нужное время вода из бассейна может быть пропущена через турбины, которые стоят на станции под напором, тем самым будет получена определенная электрическая мощность. Следовательно, гидравлическая энергия сначала аккумулируется, а затем используется. КПД ГАЭС составляет 70–80 %. Обычно на . ГАЭС устанавливают машины, которые могут работать попеременно в турбинном и насосном режимах.

Создание ГАЭС позволяет частично решить проблему пиковой энергии. В течение суток электроэнергия потребляется неравномерно. Больше всего ее требуется либо в утренние часы, когда включаются электробытовые приборы, начинают работать предприятия и электротранспорт, либо в вечерние, когда включаются освещение и электроприборы. В ночные же часы потребление электроэнергии наименьшее - чем более свободно пользуются электроэнергией в быту и промышленности, тем более неравномерно она потребляется. Для покрытия пиков нагрузки нужны специальные станции, и в их числе прекрасными возможностями обладают ГАЭС - ночью, потребляя энергию ГАЭС, они накачивают воду в бассейн и создают запас энергии. В часы пика нагрузки накопленная энергия используется, отдавая кратковременную пиковую мощность потребителям.

В настоящее время в России ГАЭС находятся на начальной стадии развития. В будущем пиковая нагрузка энергосистем будет увеличиваться и число ГАЭС возрастет.

Атомные электростанции. В районах, где природные энергетические ресурсы ограничены или отсутствуют, сооружают атомные электростанции (рис. 2.10). На долю АЭС сегодня приходится примерно 4,5 % вырабатываемой в стране электроэнергии. АЭС для получения электроэнергии и тепла используют ядерное горючее. Вместо котельного агрегата на АЭС находится реактор, т.е. специальные парогенераторы.

В качестве топлива на АЭС применяют тяжелые элементы: уран-235, уран-233, плутоний-239. Расщепление ядер урана-235 происходит под действием нейтронов по цепной реакции, при этом выделяется большое количество тепловой энергии (83 %) и ядерного излучения.