История электрификации горной промышленности

Они состоят из двигателя внутреннего сгорания (дизельного или бензинового) и синхронного генератора, соединенного с двигателем.

На горных работах они используются в качестве резервных независимых источников при наличии потребителей первой категории.

2.4. Возобновляемые источники энергии

К возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относятся солнечная энергия, энергия ветра, энергия рек и водотоков, приливов, волн, энергия биомассы (дрова, бытовые и сельскохозяйственные отходы, отходы животноводства, птицеводства, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности), геотермальная энергия, а также рассеянная тепловая энергия воздуха, воды, океанов, морей, водоемов.

ВИЭ сводятся к трем глобальным видам источников: энергии Солнца; тепла Земли; энергии орбитального движения планет.

Повсеместный переход на ВИЭ не происходит лишь потому, что промышленность, машины, оборудование и быт людей на Земле сориентированы в основном на органическое топливо. Кроме того, некоторые виды ВИЭ непостоянны и имеют небольшую плотность энергии.

Основные преимущества ВИЭ по сравнению с невозобновляемыми источниками энергии (газ, нефть, уголь и т. п.) – неисчерпаемость и экологическая чистота, использование ВИЭ не изменяет энергетического баланса планеты. Кроме того, они играют значительную роль в решении трех основных задач, стоящих перед человечеством: энергетика, экология, экономика.

Рассмотрим динамику использования ВИЭ в мире на рубеже ХХ – ХХI вв.

Ветроэнергетика (ВЭС). Установленная мощность в мире: 1996 г. – 6172 МВт; 2000 г. – 17 824 МВт; 2006 г. – 36 000 МВт. Лидирующие страны в этом направлении: Германия (6025 МВт), США (2495 МВт), Дания (2364 МВт), Испания (2538 МВт), Индия (1214 МВт). Россия – 7,5 МВт.

Геотермальная энергетика (ГТЭС). Установленная мощность в мире: 1970 г. – 678 МВт; 2000 г. – 8000 МВт. Страны-лидеры: США (2228 МВт), Филиппины (1908 МВт), Италия (785 МВт), Индонезия (589 МВт). Россия – 23 МВт.

Солнечная энергетика (ГЛЭС). Установленная мощность в мире на 2000 г. – 260 МВт. Страны-лидеры: Япония (80 МВт), США (60 МВт), Германия (50 МВт). Россия – 0,5 МВт.

Энергия биомассы (БЭ). Использование энергии биомассы идет по нескольким направлениям: производство биогаза и биомассы на малых установках (Китай, Индия – 6 млн установок); на больших установках по переработке городских сточных вод (10 000 установок) и на комбинированных установках сбраживания городских и промышленных сточных вод (более 100 новейших установок); на мощных комбинированных установках (фабриках) по переработке отходов продукции сельского хозяйства, животноводства и пр. (в Дании находится 18 таких установок из 50 во всей Европе).

Биогаз используется в быту, в водонагревателях, паровых котлах, дизель-генераторах, производящих электроэнергию, и др.

Широкое распространение получили электростанции, на которых сжигаются твердые бытовые производственные отходы (ТБО) городов (США, Дания), а также электростанции, работающие на биогазе свалок (Италия, Франция).

Начинают внедряться электростанции, в топках которых сжигается древесина, отходы лесопереработки (страны Скандинавии) как при прямом сжигании этих отходов, так и через их газификацию с последующим сжиганием полученного газа.

2.5. Невозобновляемые источники энергии

К нетрадиционным невозобновляемым источникам энергии в первую очередь относят термоядерную энергетику и магнитогидродинамические генераторы.

Термоядерная энергетика. В процессе исследования ядерных реакций было обнаружено, что целесообразно не только делить атомное ядро урана или плутония, но также и соединять тяжелые атомы водорода (дейтерий, тритий). При этом образуется благородный газ – гелий. При слиянии (синтезе) тяжелых ядер водорода высвобождается громадная тепловая энергия, превышающая энергию деления атомного ядра в расчете на 1 кг атомов.

На рис. 2.16 показана схема основных технологических контуров термоядерного реактора, работающего на смеси дейтерия (D) и трития (Т).

Энергия термоядерных реакций, происходящих в плазме, выделяется в виде энергичных нейтронов (14,1 МэВ) и энергичных ионов гелия – альфа-частиц (3,5 МэВ), поглощается специальным устройством, окружающим плазму, – бланкетом, снимается теплоносителем первого контура охлаждения и используется для получения электроэнергии. Реактор требует снабжения дейтерием и литием. Тритий нарабатывается из лития в процессе работы реактора.

Магнитогидродинамические генераторы. Область науки, изучающая взаимодействие между магнитным полем и токопроводящими жидкостями и газами, называется магнитной гидродинамикой. Поэтому генераторы, работающие на плазменном проводнике, получили название магнитогидродинамических генераторов – МГД-генераторов (рис. 2.17).