Лекция по "Электроэнергетике"

_{ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА} 

ВВЕДЕНИЕ 
 

Основные определения 

      Под энергетикой, или энергетической системой, следует понимать совокупность больших естественных (природных) и искусственных (соз- данных человеком) систем, предназначенных для получения, преобразо- вания, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов *.

* Под энергетическими ресурсами понимаются материальные объек-

ты, являющиеся носителями того или иного вида энергии, которая может быть использована человеком. 

_{Известные формы энергии}

- Тепло

- Механическая работа

- Лучистая энергия

- Химическая энергия

_{- Электрическая энергия}

_{- Вещество: E = mc}²

В пространстве вещество постоянно и непреклонно разрушается, превраща-

ясь в тепло. 
 

Энергетические потребности человечества:

- Приготовление пищи

      - Климатизация (отопление, охлаждение – зависит от климатических условий)

- Освещение

- Транспорт (люди и грузы)

- Механицация работ в промышленности и сельском

- Энергообеспечение технологических процессов производства (химия,

металлургия и т.п.)

- Обработка информации

- Прочее 

_{Физиологическая потребность в энергии: 2,4 кВт*ч в день на чело-}века 

На 1 россиянина в 2005 году вырабатывалось 18,27 кВт*ч в день… (население 142,8 млн. чел, выработано около 952 ТВт*ч Эл.эн.)

1 француз потребляет: 120 кВт*ч в день

1 американец потребляет: 250 кВт*ч в день

«примитивные» Источники

- ОГОНЬ (в качестве топлива дрова или масло): служил для всего.

Ископаемые топлива:

- до нашей эры, Китай: нефтяные скважины,

- XIII век: уголь,

- начало 1800 : масляный газ ???,

- 1930: природный газ 
 

- МУСКУЛЬНАЯ СИЛА ЖИВОТНЫХ (быки, лошади, собаки, верб-

люды...)

- ВОДА реки и приливы (мельницы, кузницы, лесопилки...)

_{- ВЕТЕР (транспорт, насосы, мельницы...)}

_{«современные» Источники 20}^го _века

Первичные источники:

Ископаемые топлива уголь, нефть, природный газ

Энергия атома 

Современные направления энергетики: электричество

Может быть скоро ВОДОРОД 

      Под энергетической наукой понимается система знаний о свой- ствах и взаимодействиях энергетических потоков и их влиянии на ок- ружающую среду и на человеческое общество в экономическом, научно- техническом и социальном планах. 

      Энергетическая наука, понимаемая в широком смысле, развивается в трех основных направлениях:

      1) изучение закономерностей развития и оптимальных пропорций энергетики и электрификации, а также изучение природы и свойств боль- ших развивающихся систем в энергетике.

      2) совершенствование способов  получения, преобразования, пе- редачи, распределения и использования энергоресурсов и энергии различ- ных видов; повышение коэффициента полезного действия всех энергоуста-

новок, уменьшение их экологического влияния (неблагоприятного воздейст-

вия на природу и живые организмы, т. е. на биосферу);

3) создание новых методов и средств получения энергии и пре-

образования различных видов энергии в электрическую; разработка новых способов передачи электрической энергии и се использование в стационар- ных и подвижных установках.

Следует отметить, что бурный прогресс техники и тот уровень, ко-

торого она сейчас достигла, был бы невозможен без использования качест- венно новых видов энергии, в первую очередь электрической энергии. Элек- трическая энергия по праву может считаться основой современной цивили- зации.

      Именно электрическая энергия явилась той движущей силой, которая привела к созданию крупного машинного производства, обеспечившего не-

 

виданное развитие производительных сил.

      Электроэнергетика (Electric power industry или Technique des courants forts) - ведущая отрасль энергетики, производящая электро- энергию из тепловой, механической и иной энергии. Обычно электро- энергия используется человеком преобразованной в механическую, теп- ловую, световую и другие виды энергии. 
 

      Основные отличительные свойства электрической энергии состоят в том, что она может легко передаваться на большие расстояния и отно- сительно просто с малыми потерями преобразовываться в другие виды энергии.

В последнее время более заметной становится связь энергетики с био-

сферой, т. е. тем пространством, в котором существует все живое. Это проис- ходит потому, что мощности и энергии, которые человек научился получать искусственным путем, стали соизмеримыми с мощностями и энергиями при- роды, действующими в естественном порядке на нашу планету.

      Таким образом, понятие энергетики нельзя ограничить только рамками искусственных систем — систем, создаваемых человеком, необходимо учи-

тывать теснейшее взаимодействие искусственных систем с естественными системами природы. 
 

      Данные для сравнения: мировое энергопотребление в 2003: 140×10¹² кВт·ч (в том числе 15·10¹² кВт·ч электрической – 11%), а для производства этого количества электроэнергии нужно потратить около 30% первичной энергии. 

 

В течение 20^го века, все на планете осознали:

-наши ресурсы ограничены, а именно в энергетике

-мы загрязняем окружающую среду

Технологические процессы получения электроэнергии классифициру-

ются как по способам получения, так и по видам первичных носителей 
 

      Традиционные технологии преобразования энергии первичных источников в электрическую энергию:

- топливо (энергия хим. связей) → тепло → механическая энергия →

электрическая энергия (тепловые ЭС);

- топливо (энергия атома) → тепло → механическая энергия → элек-

трическая энергия (атомные станции);

- энергия воды (потенциальная и кинетическая) → механическая энер-

гия → электрическая энергия (ГЭС);

- вещество (энергия химических связей) → электроэнергия (химиче-

ские источники электроэнергии) 
 

      Нетрадиционные технологии преобразования энергии первичных источников в электрическую энергию:

- солнечное излучение → тепло → механическая энергия → электриче-

ская энергия (гелиотермодинамический цикл);

      - солнечное излучение → электрическая энергия (полупроводниковые фотопреобразователи);

- топливо (энергия химических связей) → электрическая энергия (топ-

ливные элементы);

- топливо (энергия химических связей) → тепло → электрическая энер-

гия (полупроводниковые ТЭГ, металлические ТЭГ);

- топливо (энергия хим. связей) → тепло → электрическая энергия

(МГД-генераторы)

      - тепло (тепло ядра Земли) → механическая энергия → электрическая энергия 
 

Невозобновляемые источники:

- ископаемые топлива (нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы,

ядерное горючее).

Возобновляемые источники:

- солнечное излучение;

- ветер;

- волны;

- тепло ядра Земли;

- приливы и отливы (взаимодействие планет);

- биомасса;

- тепло мирового океана;

- вода (круговорот воды в природе).

 
 

      Таким образом мы видим, что 97,8% электроэнергии в мире произво- дится на тепловых (66,4%) , гидро- (16,2%) и атомных (15,2%) электростан- циях.

По России