Електростанції. Класифікація електростанцій за видами первинної енергії.

Електростанції, які використовуються в народному господарстві країни, за видом первинної енергії поділяються на теплові, атомні, гідро-, вітро- та сонячні електростанції (мал. 18)

Слід визначити, що найбільшого розповсюдження у різних країнах набули теплові та атомні електростанції і значно меншого – гідроелектростанції. Так, на 2000 рік на долю ядерної енергетики в загальному виробництві електроенергії припадає в Україні біля 46%, США – 25%, Росії – 12%, Франції – 76%, Бельгії – 56%, Швеції та Болгарії – 47%, Словенії, Швейцарії, Кореї, Іспанії, Фінляндії та Германії – біля третини. На долю гідроенергетики припадає 5…20%, хоча є виключення. Так, в порівняно невеликих гірських країнах відсоток гідроелектростанцій може бути значно вищим (наприклад, в Норвегії близько 100%). Залишок, а це 25…90% - теплові електростанції.

Виробництво електроенергії в Україні в 2000 році розподілилось наступним чином: теплові електростанції – 43,6%, атомні електростанції – 46,3%, гідроелектростанції – 6,9%, теплоелектроцентралі – близько 2,9%.

Теплові електростанції.

Найбільшого розповсюдження в енергетиці України знайшли паротурбінні електростанції (конденсаційні та теплоелектроцентралі).

Решта ТЕС знайшли обмежене застосування.

Так, газотурбінні ТЕС використовуються, головним чином, як допоміжне джерело енергії для покриття її дефіциту в години пік або у випадках виникнення в енергомережі аварійної ситуації.

Дизельні ТЕС, як правило, малопотужні та використовуються або як пересувні у складі енергетичної установки транспортного засобу (судна – дизель-електрохід, дизель-електровоз), або як аварійні у складі АЕС.

Геотермальні ТЕС використовують глибинне тепло Землі. Нині практичного значення для України вони не мають.

Застосування ГеоТЕС має сенс у тих районах Землі, де внаслідок активної вулканічної діяльності функціонують природні джерела гарячої води.

Атомні електростанції.

Атомні електростанції, як і теплові, можуть бути конденсаційними та теплофікаційними.

Різниця між процесами, які проходять в ТЕС та АЕС, полягає лише в тому, що в першому випадку теплова енергія виділяється в процесі горіння органічного палива, а в другому – при розпаді ядер важких елементів (тобто ядерного палива). Тому основне електротехнічне обладнання АЕС практично таке, як на звичайних теплових електростанціях.

Основним робочим елементом АЕС є реактор, в якому здійснюється керована ланцюгова реакція поділу ядерного палива і визволена при цьому енергія перетворюється на теплоту (мал..)

В енергетичних ядерних установках використовується два типи реакцій:

- реакція поділу ядер ізотопів U²³³, U²³⁵ та Pu²³⁹ тепловими нейтронами, які мають енергію приблизно 0,025…0,03 еВ. Продуктами поділу цих реакцій є ядра елементів з масовими числами 80…160. При цьому визволяється енергія близько 200 МеВ на кожний атом;

- реакція радіаційного захвату ядрами ізотопів U²³⁸ та Th²³² нейтронів з енергією приблизно 1 МеВ, які називаються швидкими. Продуктами розпаду цих реакцій є власно ізотопи U²³³ та Pu²³⁹.

Гідроелектричні станції.

Гідроелектростанції складаються з послідовного ланцюга гідротехнічних споруд, які забезпечують необхідну концентрацію потоку води та утворення напору, і енергетичного обладнання, що перетворює енергію води, що рухається під напором, на механічну енергію обертання (у гідротурбіні), яка в свою чергу, перетворюється на електричну енергію (у гідрогенераторі), котра передається по лініях електропередач до споживачів.

Вітроелектричні станції.

До переваг вітрової енергії перш за все слід віднести доступність, розповсюдженість та практичну невичерпність ресурсів. Основний недолік на шляху використання вітру як енергетичного джерела – непостійність його швидкості, а отже і енергії в часі. Як відомо, вітер має не тільки багаторічну та сезонну змінність, але й змінює свою активність на протязі доби або навіть за короткий проміжок часу (миттєві пульсації швидкості та пориви вітру).

Сонячні електростанції.

Найпотужнішим і практично невичерпним джерелом енергії для людства є Сонце.

Перетворення енергії сонячної радіації в інші, більш зручні для використання, види енергії (електричну, теплову) відбувається у геліоустановках.

Безпосереднє перетворення сонячної енергії на електричну відбувається в напівпровідникових сонячних батареях. Така батарея складається з великої кількості напівпровідників різного типу, які попарно контактують. При попаданні сонячного променя на місце контакту з’являється електрична напруга. Нині вже існують фотоелементи, які здатні перетворити 20% сонячної енергії на електричний струм.