Плюсы и минусы тепловых электростанций: Преимущества и недостатки тепловых электростанций / Тепловые электростанции (ТЭС) / Статьи

Будущее тепловых электростанций на угольном топливе — Электроэнергетика и тепло

В1879 г., когда Томас Алва Эдисон изобрел лампу накаливания, началась эра электрификации. Для производства больших количеств электроэнергии требовалось дешевое и легкодоступное топливо. Этим требованиям удовлетворял каменный уголь, и первые электростанции (построенные в конце XIX в. самим Эдисоном) работали на угле.

В1879 г., когда Томас Алва Эдисон изобрел лампу накаливания, началась эра электрификации. Для производства больших количеств электроэнергии требовалось дешевое и легкодоступное топливо. Этим требованиям удовлетворял каменный уголь, и первые электростанции (построенные в конце XIX в. самим Эдисоном) работали на угле.

По мере того как в стране строилось все больше и больше станций, зависимость от угля возрастала. Начиная с первой мировой войны примерно половина ежегодного производства электроэнергии в США приходилась на тепловые электростанции, работающие на каменном угле. В 1986 г. общая установленная мощность таких электростанций составила 289000 МВт, и они потребляли 75% всего количества (900 млн. т) добываемого в стране угля. Учитывая существующие неопределенности в отношении перспектив развития ядерной энергетики и роста добычи нефти и природного газа, можно предположить, что к концу века тепловые станции на угольном топливе будут производить до 70% всей вырабатываемой в стране электроэнергии.

Однако, несмотря на то что уголь долгое время был и еще многие годы будет основным источником получения электроэнергии (в США на его долю приходится около 80% запасов всех видов природных топлив), он никогда не был оптимальным топливом для электростанций. Удельное содержание энергии на единицу веса (т. е. теплотворная способность) у угля ниже, чем у нефти или природного газа. Его труднее транспортировать, и, кроме того, сжигание угля вызывает целый ряд нежелательных экологических последствий, в частности выпадение кислотных дождей. С конца 60-х годов привлекательность тепловых станций на угле резко пошла на убыль в связи с ужесточением требований к загрязнению среды газообразными и твердыми выбросами в виде золы и шлаков. Расходы на решение этих экологических проблем наряду с возрастающей стоимостью строительства таких сложных объектов, какими являются тепловые электростанции, сделали менее благоприятными перспективы их развития с чисто экономической точки зрения.

Однако, если изменить технологическую базу тепловых станций на угольном топливе, их былая привлекательность может возродиться. Некоторые из этих изменений носят эволюционный характер и нацелены главным образом на увеличение мощности существующих установок. Вместе с тем разрабатываются совершенно новые процессы безотходного сжигания угля, т. е. с минимальным ущербом для окружающей среды. Внедрение новых технологических процессов направлено на то, чтобы будущие тепловые электростанции на угольном топливе поддавались эффективному контролю на степень загрязнения ими окружающей среды, обладали гибкостью с точки зрения возможности использования различных видов угля и не требовали больших сроков строительства.

Для того чтобы оценить значение достижений в технологии сжигания угля, рассмотрим кратко работу обычной тепловой электростанции на угольном топливе. Уголь сжигается в топке парового котла, представляющего собой огромную камеру с трубами внутри, в которых вода превращается в пар. Перед подачей в топку уголь измельчается в пыль, за счет чего достигается почти такая же полнота сгорания, как и при сжигании горючих газов. Крупный паровой котел потребляет ежечасно в среднем 500 т пылевидного угля и генерирует 2,9 млн. кг пара, что достаточно для производства 1 млн. квт-ч электрической энергии. За то же время котел выбрасывает в атмосферу около 100000 м3 газов.

Генерированный пар проходит через пароперегреватель, где его темпе¬ратура и давление увеличиваются, и затем поступает в турбину высокого давления. Механическая энергия вращения турбины преобразуется электрогенератором в электрическую энергию. Для того чтобы получить более высокий кпд преобразования энергии, пар из турбины обычно возвращается в котел для вторичного перегрева и затем приводит в движение одну или две турбины низкого давления и только после этого конденсируется путем охлаждения; конденсат возвращается в цикл котла.

Оборудование тепловой электростанции включает механизмы топливоподачи, котлы, турбины, генераторы, а также сложные системы охлаждения, очистки дымовых газов и удаления золы. Все эти основные и вспомогательные системы рассчитываются так, чтобы работать с высокой надежностью в течение 40 или более лет при нагрузках, которые могут меняться от 20% установленной мощности станции до максимальной. Капитальные затраты на оборудование типичной тепловой электростанции мощностью 1000 МВт, как правило, превышают 1 млрд. долл.

Эффективность, с которой тепло, освобожденное при сжигании угля, может быть превращено в электричество, до 1900 г. составляла лишь 5%, но к 1967 г. достигла 40%. Другими словами, за период около 70 лет удельное потребление угля на единицу производимой электрической энергии сократилось в восемь раз. Соответственно происходило и снижение стоимости 1 кВт установленной мощности тепловых электростанций: если в 1920 г. она составляла 350 долл. (в ценах 1967 г.), то в 1967 г. снизилась до 130 долл. Цена отпускаемой электроэнергии также упала за тот же период с 25 центов до 2 центов за 1 кВт-чае.

Однако начиная с 60-х годов темпы прогресса стали падать. Эта тенденция, по-видимому, объясняется тем, что традиционные тепловые электростанции достигли предела своего совершенства, определяемого законами термодинамики и свойствами материалов, из которых изготавливаются котлы и турбины. С начала 70-х годов эти технические факторы усугубились новыми экономическими и организационными причинами. В частности, резко возросли капитальные затраты, темпы роста спроса на электроэнергию замедлились, ужесточились требования к защите окружающей среды от вредных выбросов и удлинились сроки реализации проектов строительства электростанций. В результате стоимость производства электроэнергии из угля, имевшая многолетнюю тенденцию к снижению, резко возросла. Действительно, 1 кВт электроэнергии, производимой новыми тепловыми электростанциями, стоит теперь больше, чем в 1920 г. (в сопоставимых ценах).

В последние 20 лет на стоимость тепловых электростанций на угольном топливе наибольшее влияние оказывали ужесточившиеся требования к удалению газообразных,

жидких и твердых отходов. На системы газоочистки и золоудаления современных тепловых электростанций теперь приходится 40% капитальных затрат и 35% эксплуатационных расходов. С технической и экономической точек зрения наиболее значительным элементом системы контроля выбросов является установка для де-сульфуризации дымовых газов, часто называемая системой мокрого (скрубберного) пылеулавливания. Мокрый пылеуловитель (скруббер) задерживает окислы серы, являющиеся основным загрязняющим веществом, образующимся при сгорании угля.

Идея мокрого пылеулавливания проста, но на практике оказывается трудно осуществимой и дорогостоящей. Щелочное вещество, обычно известь или известняк, смешивается с водой, и раствор распыляется в потоке дымовых газов. Содержащиеся в дымовых газах окислы серы абсорбируются частицами щелочи и выпадают из раствора в виде инертного сульфита или сульфата кальция (гипса). Гипс может быть легко удален или, если он достаточно чист, может найти сбыт как строительный материал. В более сложных и дорогих скрубберных системах гипсовый осадок может превращаться в серную кислоту или элементарную серу — более ценные химические продукты. С 1978 г. установка скрубберов является обязательной на всех строящихся тепловых электростанциях на пылеугольном топливе. В результате этого в энерге¬тической промышленности США сейчас больше скрубберных установок, чем во всем остальном мире.

Стоимость скрубберной системы на новых станциях обычно составляет 150-200 долл. на 1 кВт установленной мощности. Установка скрубберов на действующих станциях, первоначально спроектированных без мокрой газоочистки, обходится на 10-40% дороже, чем на новых станциях. Эксплуатационные расходы на скрубберы довольно высоки независимо от того, установлены они на старых или новых станциях. В скрубберах образуется огромное количество гипсового шлама, который необходимо выдерживать в отстойных прудах или удалять в отвалы, что создает новую экологическую проблему. Например, тепловая электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на каменном угле, содержащем 3% серы, производит в год столько шлама, что им можно покрыть площадь в 1 км2 слоем толщиной около 1 м.

Кроме того, системы мокрой газоочистки потребляют много воды (на станции мощностью 1000 МВт расход воды составляет около 3800 л/мин), а их оборудование и трубопроводы часто подвержены засорению и коррозии. Эти факторы увеличивают эксплуатационные расходы и снижают общую надежность систем. Наконец, в скрубберных системах расходуется от 3 до 8% вырабатываемой станцией энергии на привод насосов и дымососов и на подогрев дымовых газов после газоочистки, что необходимо для предотвращения конденсации и коррозии в дымовых трубах.

Широкое распространение скрубберов в американской энергетике не было ни простым, ни дешевым. Первые скрубберные установки были значительно менее надежными, чем остальное оборудование станций, поэтому компоненты скрубберных систем проектировались с большим запасом прочности и надежности. Некоторые из трудностей, связанные с установкой и эксплуатацией скрубберов, могут быть объяснены тем фак том, что промышленное применение технологии скрубберной очистки было начато преждевременно. Только теперь, после 25-летнего опыта, надежность скрубберных систем достигла приемлемого уровня.

Стоимость тепловых станций на угольном топливе возросла не только из-за обязательного наличия систем контроля выбросов, но также и потому, что стоимость строительства сама по себе резко подскочила вверх. Даже с учетом инфляции удельная стоимость установленной мощности тепловых станций на угольном топливе сейчас в три раза выше, чем в 1970 г. За прошедшие 15 лет «эффект масштаба», т. е. выгода от строительства крупных электростанций, был сведен на нет значительным удорожанием строительства. Частично это удорожание отражает высокую стоимость финансирования долгосрочных объектов капитального строительства.

Какое влияние имеет задержка реализации проекта, можно видеть на примере японских энергетических компаний. Японские фирмы обычно более расторопны, чем их американские коллеги, в решении организационно-технических и финансовых проблем, которые часто задерживают ввод в эксплуатацию крупных строительных объектов. В Японии электростанция может быть построена и пущена в действие за 30-40 месяцев, тогда как в США для станции такой же мощности обычно требуется 50-60 месяцев. При таких больших сроках реализации проектов стоимость новой строящейся станции (и, следовательно, стоимость замороженного капитала) оказывается сравнимой с основным капиталом многих энергетических компаний США.

Поэтому энергетические компании ищут пути снижения стоимости строительства новых электрогенерирующих установок, в частности применяя модульные установки меньшей мощности, которые можно быстро транспортировать и устанавливать на существующей станции для удовлетворения растущей потребности. Такие установки могут быть пущены в эксплуатацию в более короткие сроки и поэтому окупаются быстрее, даже если коэффициент окупаемости капиталовложений остается постоянным. Установка новых модулей только в тех случаях, когда требуется увеличение мощности системы, может дать чистую экономию до 200 долл. на 1 кВт, несмотря на то что при применении маломощных установок теряются выгоды от «эффекта масштаба».

В качестве альтернативы строительству новых электрогенерирующих объектов энергетические компании также практиковали реконструкцию действующих старых электростанций для улучшения их рабочих характеристик и продления срока службы. Эта стратегия, естественно, требует меньших капитальных затрат, чем строительство новых станций. Такая тенденция оправдывает себя и потому, что электростанции, построенные около 30 лет назад, еще не устарели морально. В некоторых случаях они работают даже с более высоким кпд, так как не оснащены скрубберами. Старые электростанции приобретают все больший удельный вес в энергетике страны. В 1970 г. только 20 электрогенерирующих объектов в США имели возраст более 30 лет. К концу века 30 лет будет средним воз¬растом тепловых электростанций на угольном топливе.

Энергетические компании также ищут пути снижения эксплуатационных расходов на станциях. Для предотвращения потерь энергии необходимо обеспечить своевременное предупреждение об ухудшении рабочих характеристик наиболее важных участков объекта. Поэтому непрерывное наблюдение за состоянием узлов и систем становится важной составной частью эксплуатационной службы. Такой непрерывный контроль естественных процессов износа, коррозии и эрозии позволяет операторам станции принять своевременные меры и предупредить аварийный выход из строя энергетических установок. Значимость таких мер может быть правильно оценена, если учесть, например, что вынужденный простой станции на угольном топливе мощностью 1000 МВт может принести энергетической компании убытки в 1 млн. долл. в день, главным образом потому, что невыработанная энергия должна быть компенсирована путем энергоснабжения из более дорогих источников.

Рост удельных расходов на транспортировку и обработку угля и на шлакоудаление сделал важным фактором и качество угля (определяемое содержанием влаги, серы и других минералов), определяющее рабочие характеристики и экономику тепловых электростанций. Хотя низкосортный уголь может стоить дешевле высокосортного, его расход на производство того же количества электрической энергии значительно больше. Затраты на перевозку большего объема низкосортного угля могут перекрыть выгоду, обусловленную его более низкой ценой. Кроме того, низкосортный уголь дает обычно больше отходов, чем высокосортный, и, следовательно, необходимы большие затраты на шлакоудаление. Наконец, состав низкосортных углей подвержен большим колебаниям, что затрудняет «настройку» топливной системы станции на работу с максимально возможным кпд; в этом случае система должна быть отрегулирована так, чтобы она могла работать на угле наихудшего ожидаемого качества.

На действующих электростанциях качество угля может быть улучшено или по крайней мере стабилизировано путем удаления перед сжиганием некоторых примесей, например серосодержащих минералов. В очистных установках измельченный «грязный» уголь отделяется от примесей многими способами, использующими различия в удельном весе или других физических характеристиках угля и примесей.

Несмотря на указанные мероприятия по улучшению рабочих характеристик действующих тепловых электростанций на угольном топливе, в США к концу столетия нужно будет ввести в строй дополнительно 150000 МВт энергетических мощностей, если спрос на электроэнергию будет расти с ожидаемым темпом 2,3% в год. Для сохранения конкурентоспособности угля на постоянно расширяющемся энергетическом рынке энергетическим компаниям придется принять на вооружение новые прогрессивные способы сжигания угля, которые являются более эффективными, чем традиционные, в трех ключевых аспектах: меньшее загрязнение окружающей среды, сокращение сроков строительства электростанций и улучшение их рабочих и эксплуатационных характеристик.

СЖИГАНИЕ УГЛЯ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ уменьшает потребность во вспомогательных установках по очистке выбросов электростанции. Псевдоожиженныи слой смеси угля и известняка создается в топке котла воздушным потоком, в котором твердые частицы перемешиваются и находятся во взвешенном состоянии, т. е. ведут себя так же, как в кипящей жидкости. Турбулентное перемешивание обеспечивает полноту сгорания угля; при этом частицы известняка реагируют с окислами серы и улавливают около 90% этих окислов. Поскольку нагревательные грубы котла непосредственно касаются кипящего слоя топлива, генерация пара происходит с большей эффективностью, чем в обычных паровых котлах, работающих на измельченном угле. Кроме того, температура горящего угля в кипящем слое ниже, что предотвращает плавление котельного шлака и уменьшает образование окислов азота.

ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ может быть осуществлена нагреванием смеси угля и воды в атмосфере кислорода. Продуктом процесса является газ, состоящий в основном из окиси углерода и водорода. После того как газ будет охлажден, очищен от твердых частиц и освобожден от серы, его мож- но использовать как топливо для газовых турбин, а затем для производства водяного пара для паровой турбины (комбинированный цикл). Станция с комбинированным циклом выбрасывает в атмосферу меньше загрязняющих веществ, чем обычная тепловая станция на угле.

В настоящее время разрабатывается более десятка способов сжигания угля с повышенным кпд и меньшим ущербом для окружающей среды. Наиболее перспективными среди них являются сжигание в псевдоожиженном слое и газификация угля. Сжигание по первому способу производится в топке парового котла, которая устроена так, что измельченный уголь в смеси с частицами известняка поддерживается над решеткой топки во взвешенном («псевдо-ожиженном») состоянии мощным восходящим потоком воздуха. Взвешенные частицы ведут себя в сущности так же, как и в кипящей жидкости, т. е. находятся в турбулентном движении, что обеспечивает высокую эффективность процесса горения. Водяные трубы такого котла находятся в непосредственном контакте с «кипящим слоем» горящего топлива, в результате чего большая доля тепла передается теплопроводностью, что значительно более эффективно, чем радиационный и конвективный перенос тепла в обычном паровом котле.

Котел с топкой, где уголь сжигается в псевдоожиженном слое, имеет большую площадь теплопередающих поверхностей труб, чем обычный котел, работающий на измельченном в пыль угле, что позволяет снизить температуру в топке и тем самым уменьшить образование окислов азота. (Если температура в обычном котле может быть выше 1650 °С, то в котле с сжиганием в псевдоожиженном слое она находится в пределах 780-870 °С.) Более того, известняк, примешанный к углю, связывает 90 или более процентов серы, освободившейся из угля при горении, так как более низкая рабочая температура способствует прохождению реакции между серой и известняком с образованием сульфита или сульфата кальция. Таким образом вредные для окружающей среды вещества, образующиеся при сжигании угля, нейтрализуются на месте образования, т. е. в топке.

Кроме того, котел с сжиганием в псевдоожиженном слое по своему устройству и принципу работы менее чувствителен к колебаниям качества угля. В топке обычного котла, работающего на пылевидном угле, образуется огромное количество расплавленного шлака, который часто забивает теплопередающие поверхности и тем самым снижает кпд и надежность котла. В котле с сжиганием в псевдоожиженном слое уголь сгорает при температуре ниже точки плавления шлака и поэтому проблема засорения поверхностей нагрева шлаком даже не возникает. Такие котлы могут работать на угле более низкого качества, что в некоторых случаях позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы.

Способ сжигания в псевдоожиженном слое легко реализуется в котлах модульной конструкции с небольшой паропроизводительностью. По некоторым оценкам капиталовложения на тепловую электростанцию с компактными котлами, работающими по принципу псевдоожиженного слоя, могут быть на 10-20% ниже капиталовложений на тепловую станцию традиционного типа такой же мощности. Экономия достигается за счет сокращения времени строительства. Кроме того, мощность такой станции можно легко нарастить при увеличении электрической нагрузки, что важно для тех случаев, когда ее рост в будущем заранее неизвестен. Упрощается и проблема планирования, так как такие компактные установки можно быстро смонтировать, как только возникнет необходимость увеличения выработки электроэнергии.

Котлы со сжиганием в псевдоожиженном слое могут также включаться в схему существующих электростанций, когда необходимо быстро увеличить генерируемую мощность. Например, энергетическая компания Northern States Power переделала один из пылеугольных котлов на станции в шт. Миннесота в котел с псевдоожиженным слоем. Переделка осуществлялась с целью увеличения мощности электростанции на 40%, снижения требований к качеству топива (котел может работать даже на местных отходах), более тщательной очистки выбросов и удлинения срока службы станции до 40 лет.

За прошедшие 15 лет масштабы применения технологии, используемой на тепловых электростанциях, оснащенных исключительно котлами со сжиганием в псевдоожиженном слое, расширились от мелких экспериментальных и полупромышленных установок до крупных «демонстрационных» станций. Такая станция с общей мощностью 160 МВт строится совместно компаниями Tennessee Valley Authority, Duke Power и Commonwealth of Kentucky; фирма Colorado-Ute Electric Association, Inc. пустила в эксплуатацию электрогенерирующую установку мощностью 110 МВт с котлами со сжиганием в псевдоожиженном слое. В случае успеха этих двух проектов, а также проекта компании Northern States Power, совместного предприятия частного сектора с общим капиталом около 400 млн. долл., экономический риск, связанный с применением котлов со сжиганием в псевдоожиженном слое в энергетической промышленности будет значительно уменьшен.

Другим способом, который, правда, уже существовал в более простом виде еще в середине XIX в., является газификация каменного угля с получением «чисто горящего» газа. Такой газ пригоден для освещения и отопления и широко использовался в США до второй мировой войны, пока не был вытеснен природным газом.

Первоначально газификация угля привлекла внимание энергетических компаний, которые надеялись с помощью этого способа получить сгорающее без отходов топливо и за счет этого избавиться от скрубберной очистки. Теперь стало очевидно, что газификация угля имеет и более важное преимущество: горячие продукты сгорания генераторного газа можно непосредственно использовать для привода газовых турбин. В свою очередь отработанное тепло продуктов сгорания после газовой турбины может быть утилизировано с целью получения пара для привода паровой турбины. Такое совместное использование газовых и паровых турбин, называемое комбинированным циклом, является ныне одним из самых эффективных способов производства электрической энергии.

Газ, полученный газификацией каменного угля и освобожденный от серы и твердых частиц, является прекрасным топливом для газовых турбин и, как и природный газ, сгорает почти без отходов. Высокий кпд комбинированного цикла компенсирует неизбежные потери, связанные с превращением угля в газ. Более того, станция с комбинированным циклом потребляет значительно меньше воды, так как две трети мощности развивает газовая турбина, которая не нуждается в воде в отличие от паровой турбины.

Жизнеспособность электрических станций с комбинированным циклом, работающих на принципе газификации угля, была доказана опытом эксплуатации станции «Cool Water» фир¬мы Southern California Edison. Эта станция мощностью около 100 МВт была введена в эксплуатацию в мае 1984 г. Она может работать на разных сортах угля. Выбросы станции по чистоте не отличаются от выбросов соседней станции, работающей на природном газе. Содержание окислов серы в уходящих газах поддерживается на уровне значительно ниже установленной нормы с помощью вспомогательной системы улавливания серы, которая удаляет почти всю серу, содержащуюся в исходном топливе, и производит чистую серу, используемую в промышленных целях. Образование окислов азота предотвращается добавкой к газу воды перед сжиганием, что снижает температуру горения газа. Более того, остающийся в газогенераторе остаток несгоревшего угля подвергается переплавке и превращается в инертный стекловидный материал, который после охлаждения отвечает требованиям, предъявляемым в штате Калифорния к твердым отходам.

Помимо более высокого кпд и меньшего загрязнения окружающей среды станции с комбинированным циклом имеют еще одно преимущество: они могут сооружаться в несколько очередей, так что установленная мощность наращивается блоками. Такая гибкость строительства уменьшает риск чрезмерных или, наоборот, недостаточных капиталовложений, связанный с неопределенностью роста спроса на электроэнергию. Например, первая очередь установленной мощности может работать на газовых турбинах, а в качестве топлива использовать не уголь, а нефть или природный газ, если текущие цены на эти продукты низки. Затем, по мере роста спроса на электроэнергию, дополнительно вводятся в строй котел-утилизатор и паровая турбина, что увеличит не только мощность, но и кпд станции. Впоследствии, когда спрос на электроэнергию вновь увеличится, на станции можно будет построить установку для газификации угля.

Роль тепловых электростанций на угольном топливе является ключевой темой, когда речь идет о сохранности природных ресурсов, защите окружающей среды и путях развития экономики. Эти аспекты рассматриваемой проблемы не обязательно являются конфликтующими. Опыт применения новых технологических процессов сжигания угля показывает, что они могут успешно и одновременно решать проблемы и охраны окружающей среды, и снижения стоимости электроэнергии. Этот принцип был учтен в совместном американо-канадском докладе о кислотных дождях, опубликованном в прошлом году. Руководствуясь содержащимися в докладе предложениями, конгресс США в настоящее время рассматривает возможность учреждения генеральной национальной инициативы по демонстрации и применению «чистых» процессов сжигания угля. Эта инициатива, которая объединит частный капитал с федеральными капиталовложениями, нацелена на широкое промышленное применение в 90-е годы новых процессов сжигания угля, включая котлы с сжиганием топлива в кипящем слое и газогенераторы . Однако даже при широком применении новых процессов сжигания угля в ближайшем будущем растущий спрос на электроэнергию не сможет быть удовлетворен без целого комплекса согласованных мероприятий по консервации электроэнергии, регулированию ее потребления и повышению производительности существующих тепловых электростанций, работающих на традиционных принципах. Постоянно стоящие на повестке дня экономические и экологические проблемы, вероятно, приведут к появлению совершенно новых технологических разработок, принципиально отличающихся от тех, что были здесь описаны. В перспективе тепловые электростанции на угольном топливе могут превратиться в комплексные предприятия по переработке природных ресурсов. Такие предприятия будут перерабатывать местные виды топлива и другие природные ресурсы и производить электроэнергию, тепло и различные продукты с учетом потребностей местной экономики. Кроме котлов с сжиганием в кипящем слое и установок для газификации угля такие предприятия будут оснащены электронными системами технической диагностики и автоматизированными системами управления и, кроме того, полезно использовать большинство побочных продуктов сжигания угля.

Таким образом, возможности улучшения экономических и экологических факторов производства электроэнергии на базе каменного угля очень широкие. Своевременное использование этих возможностей зависит, однако, от того, сможет ли правительство проводить сбалансированную политику в отношении производства энергии и защиты окружающей среды, которая создала бы необходимые стимулы для электроэнергетической промышленности. Необходимо принять меры к тому, чтобы новые процессы сжигания угля развивались и внедрялись рационально, при сотрудничестве с энергетическими компаниями, а не так, как это было с внедрением скрубберной газоочистки. Все это можно обеспечить, если свести к минимуму затраты и риск путем хорошо продуманного проектирования, испытания и усовершенствования небольших опытных экспериментальных установок с последующим широким промышленным внедрением разрабатываемых систем.

Инжиниринг ветряной электростанции в России и за рубежом

• Нынешнее состояние и перспективы развития ветроэнергетики
• Развитие ветроэнергетики в Российской Федерации
• Ветряные электростанции: плюсы и минусы
• Основные проблемы при проектировании ветропарков
• Выбор места для строительства ветроэлектростанции
• Выбор ветрогенератора для электростанции
• Оценка инвестиционных затрат и финансирование проекта
• Наши услуги по инжинирингу ветряных электростанций

В последние годы крупнейшие страны мира столкнулись с энергетической дилеммой.

С одной стороны, спрос на электрическую энергию растет стремительными темпами, но с другой стороны, организации по защите окружающей среды требуют сокращения производства дешевой энергии ТЭС и АЭС.

Чтобы удовлетворить эти две потребности экономичным образом и оптимально использовать имеющиеся ресурсы, многие компании в России и за рубежом обратились к возобновляемым источникам энергии.

Услуги по инжинирингу ветряных электростанций сегодня способствуют снижения зависимости бизнеса от ископаемого топлива.

Ветроэнергетика становится полностью зрелой и великолепно отлаженной отраслью, привлекающей многомиллионные инвестиции в России, Европе, Северной Африке, Ближнем Востоке и других регионах мира.

Рынок профессиональных услуг по инжинирингу и строительству ветряных электростанций (ВЭС) растет со скоростью более 10% в год.

Мы предлагаем полный спектр инвестиционных и инжиниринговых услуг в энергетике, включая прединвестиционные исследования, финансирование, детальное проектирование, строительство, оптимизацию технологических процессов и модернизацию ветряных электростанций в любой точке мира.

Нынешнее состояние и перспективы развития ветроэнергетики

С начала своего широкого развития в 1980-х годах мировой рынок ветроэнергетики расширялся в геометрической прогрессии.

За два десятилетия, между 1990 и 2010 годами, установленная мощность ветроэлектростанций в мире увеличилась в 50 раз.

Прогнозы показывают, что в 2030 году установленная мощность в мире будет в 10 раз больше в 2010 году, а в 2050 году в 20 раз.

Это сопровождается ежегодным снижением стоимости электрической энергии от альтернативных источников, как это происходит и с фотоэлектрической энергией.

На сегодняшний день ветровая энергия является наиболее распространенной современной возобновляемой технологией.

На конец 2017 года суммарная мощность ветроэлектростанций в мире достигла 540 ГВт. Она является вторым источником получения энергии из возобновляемых источников после гидроэнергетики.

В конце того же 2017 года энергия ветра обеспечивала около 5% мирового спроса на электроэнергию, тогда как в конце 2006 года на ее долю приходилось лишь менее 1%.

Этот рост был достигнут за счет суммирования двух факторов:

• Государственная политика, которая стимулирует использование ветроэнергетики в основных промышленно развитых странах.

• Существенный прогресс в технологии производства ветряных турбин, сопровождающееся удешевлением оборудования.

Как и в случае других возобновляемых источников, уменьшение цены на электроэнергию ветра напрямую связано с ростом установленной мощности.

С увеличением установленной мощности ВЭС возникает экономия: чем выше установленная мощность, тем ниже стоимость произведенной энергии.

Одним из факторов, который, среди прочего, помог снизить стоимость энергии ветра, является продолжающееся увеличение размера ветряных турбин. Укрупнение оборудования способствует дальнейшему повышению конкурентоспособности по сравнению с электроэнергией, получаемой из ископаемого топлива.

Почему увеличивается размер ветряных турбин?

Мощность ветрогенераторов пропорциональна площади, охватываемой лопастями, поэтому увеличение диаметра ротора подразумевает увеличение мощности ВЭС. Чем меньше ветровых турбин используется для производства определенной энергии, тем ниже затраты на их содержание.

С другой стороны увеличение размеров турбин уменьшает расходы на строительство ветроэлектростанций. Это приводит к уменьшению затрат на МВт, поэтому компаниям выгоднее увеличивать размеры ветрогенераторов, а не их число.

Очевидно, что увеличение диаметра роторов и, следовательно, длины лопастей, влечет за собой материально-технические проблемы при транспортировке и установке компонентов.

Поэтому сложно сказать, смогут ли размеры турбин продолжать расти или, наоборот, они достигают предела из-за законов физики и из-за логистических проблем транспортировки таких огромных ветрогенераторов к местам установки и эксплуатации.

При этом морские ветровые электростанции имеют наибольший потенциал роста.

Оффшорная ветроэнергетика и наземная ветроэнергетика идут разными технологическими путями. На суше генераторы растут не так быстро, а на побережьях эксперты отмечают все большие и большие мощности.

Это связано с более упорядоченной логистикой транспортировки тяжелого оборудования в прибрежные районы.

Что ожидать инвесторам в ближайшем будущем?

Стремительное развитие технологий делает ВЭС важным источником возобновляемой энергии, наряду с фотоэлектрическими солнечными электростанциями.

Они становятся будущим мировой энергетики по мере истощения запасов ископаемого топлива.

Главные тенденции развития ветроэнергетики, которые должен учитывать бизнес, состоят в увеличении мощности ветрогенераторов и быстром расширении ветряных парков на морских побережьях, где ветры наиболее сильные и постоянные.

Основными факторами развития отрасли считаются:

• Сокращение запасов ископаемого топлива.

• Развитие и удешевление технологий производства энергии.

• Государственная поддержка возобновляемых технологий.

• Растущая социальная обеспокоенность по поводу выбросов парниковых газов.

• Необходимость отказа от ядерной энергии как потенциально опасной.

• Потребность в автономных источниках энергии для удаленных районов.

Ожидается, что в ближайшие годы возобновляемые технологии, особенно энергия ветра, станут более заметными на мировой арене производства электроэнергии.

Наша компания со своими надежными партнерами, предоставляющие услуги по финансированию и инжинирингу ветряных электростанций в России и за рубежом, готовы разработать надежный источник энергии для вашего бизнеса.

Развитие ветроэнергетики в Российской Федерации

Развитие ветроэнергетики в России имеет богатую историю.

Еще в 1930-х годах в стране был открыт первый в мире исследовательский центр ветроэнергетики.

Между 1914 и 1918 годами русский ученый Н.Е. Жуковский и другие разработали теорию ветряных мельниц и поведения лопастей в воздушном потоке.

Теория заложила основу для современной ветроэнергетики — предел Жуковского-Беца, определяющий максимальный коэффициент использования энергии ветра ветротурбиной.

В 1931 году около Балаклавы была построена пилотная ветровая турбина Д-30 с диаметром ротора 30 м и асинхронным генератором мощностью 400 кВт. В то время подобного проекта в мире не существовало. Не менее уникальным в мировом масштабе было создание более чем 40 тысяч ветрогенераторов мощностью 50-100 кВт в 1940-50-х годах, которые использовались в крупных сельских хозяйствах (колхозах и совхозах).

После энергетического кризиса 1973 года государственная программа развития ветроэнергетики привела к разработке новых мегаваттных ветрогенераторов и серийному производству ветрогенераторов мощностью 100-300 кВт.

В конце 1980-х годов была спроектирована и построена турбина «Радуга 1» мощностью 1000 кВт.

Из-за снижения цен на нефть и изменения социальной и политической ситуации 1990-х годов идея развития ветроэнергетики отошла на второй план, до настоящего времени тормозя целый сектор ветроэнергетической промышленности нашей страны.

В последнее время рынок ветроэнергетики в России получил импульс для динамичного роста.

Согласно постановлению правительства №449, власти создают реальный механизм стимулирования развития возобновляемых источников энергии. В планах создание дополнительных мощностей до 4,5 ГВт уже к 2030 году.

По оценкам экспертов, Россия располагает самыми большими в мире ветровыми ресурсами. Развитие отечественных технологий и активное сотрудничество с зарубежными партнерами позволяет надеяться на появление новых ветряных электростанций в Адыгее, Башкирии, Ростовской области, Краснодарском крае, Калининграде и других регионах.

Сегодня реализуются крупнейшие ветроэнергетические проекты во многих субъектах Российской Федерации, включая знаменитую Ейскую ВЭС и самую большую ветряную электростанцию за Полярным кругом — Кольскую ВЭС на 201 МВт.

С одной стороны, положительная динамика налицо.

С другой стороны, это капля в море на фоне «традиционных» источников энергии, которые доминируют на российском рынке. К сожалению, развитие ветроэнергетики в нашей стране сталкивается с целым рядом препятствий, которые еще предстоит устранить.

Основными проблемами эксперты называют:

• Общая нехватка инвестиций и инвесторов, что в первую очередь связано с непрозрачной схемой вознаграждения и небольшим объемом рынка.

• Значительное количество недостатков в нормативно-правовой базе, включая проблемы землепользования, экологической безопасности и др.

• Нестабильная макроэкономическая ситуация в стране.

• Проблемы с подключением к сети.

• Плохая инфраструктура.

Все эти препятствия необходимо преодолеть, прежде чем Россия сможет приблизиться к ведущим мировым рынкам ветроэнергетики.

Такие страны, как Китай, Германия, Индия и США, ежегодно добавляют до 30000 МВт установленной мощности.

Развитие рынка включает в себя задачу обновления существующих стандартов, внедрения государственной программы планирования участков для проектов ветроэнергетики, начало массового участия государства в пилотных проектах в отдаленных регионах.

Существуют перспективные проекты по производству водорода на крупных ветряных электростанциях. По аналогии с нынешними газопроводами, Россия могла бы получать огромное количество водорода на своих удаленных территориях и поставлять его в Восточную Азию или страны Европейского Союза.

При таком подходе Россия могла бы закрепить свои позиции в качестве поставщика энергии и в долгосрочной перспективе — экспортируя «ветровой газ» вместо ископаемого газа.

Будь то автономные или же более крупные ветряные электростанции, если России удастся запустить ветроэнергетику в ближайшие несколько лет, оживив свой ветроэнергетический сектор на основе имеющихся технических и промышленных ресурсов, это будет способствовать благосостоянию и процветанию страны.

Ветряные электростанции: плюсы и минусы

Экономический кризис 1970-х годов, вызванный ростом цен на нефть, подтолкнул правительства и компании к развитию альтернативных источников энергии.

Впоследствии возникли новые экологические требования, связанные с ухудшением состояния экологии.

Энергия ветра является одним из лучших решений не только для отдельного бизнеса, но и всего населения планеты. Ветряные электростанции не загрязняют окружающую среду, они дают неисчерпаемый источник энергии и замедляют климатические изменения.

Это один из самых дешевых источников энергии, который может конкурировать с другими традиционными источниками энергии, такими как угольные тепловые электростанции или даже с ядерной энергией, если учитывать потенциальные экологические последствия.

Выработка электрической энергии без термического превращения подразумевает отсутствие проблем загрязнения и является исключительно благоприятной с экологической точки зрения.

Современные ВЭС полностью исключают негативные воздействия, связанные с добычей топлива, его преобразованием, транспортировкой и сжиганием.

Использование энергии ветра не влияет на физико-химические характеристики почвы и не вызывает ее эрозии, поскольку не образуются загрязняющие вещества, которые влияют на эту среду, а также не предполагает взрывов или крупных земляных работ.

В отличие от других энергетических объектов, ВЭС не вызывают никаких изменений в водоносных горизонтах ни в плане потребления, ни в плане загрязнения захороненными отходами. Выработка электричества от ветра не производит токсичных газов и не способствует парниковому эффекту или кислотным дождям.

Предлагаем подытожить преимущества и недостатки ветряных электростанций.

Плюсы

Из всех возобновляемых источников энергии энергия ветра имеет наибольшее количество ощутимых практических преимуществ, и вот лишь некоторые из них.

Неисчерпаемый источник энергии

Энергия ветра неисчерпаема, потому что это возобновляемая энергия. Данное направление энергетики развивается независимо от запасов угля, нефти и газа или цены на них. Бизнес может рассчитывать на этот источник в долгосрочной перспективе.

Безопасность для здоровья человека

Поскольку технологический процесс исключает использование ядерного топлива или токсичных химикатов, ветроэлектростанции считаются безопасными для людей.

Возможные последствия аварий на этих объектах несоизмеримы с авариями на ТЭС или тем более АЭС.

С другой стороны, шумовое загрязнение окружающей среды может представлять проблему для жителей близлежащих населенных пунктов. Чем больше ветряных турбин установлено на ограниченной территории, тем больше шума они будут вызывать.

Сокращение влияния на экологию

Ветроэлектростанции являются экологически чистыми объектами, поскольку не производят токсичных отходов, таких как шлам, отработанное ядерное топливо и химические реагенты. Ветроэнергетика сохраняет почву и водоносные горизонты.

Отсутствие выбросов углекислого газа является важным преимуществом в борьбе с глобальными климатическими изменениями.

Тем не менее ветровые электростанции оказывают определенное негативное воздействие на окружающую среду. Эти объекты обычно занимают большие пространства и располагаются в естественных зонах, таким образом изменяя природный ландшафт.

Следует понимать, что в процессе производства ветряных турбин образуются отходы и используются синтетические материалы, влияющие на окружающую среду.

Одним из последствий эксплуатации ВЭС является сокращение популяции местных и перелетных птиц. Ветровые турбины истребляют множество птиц, поэтому они должны располагаться вдали от путей их миграции.

Простота строительства ветропарков

Важным преимуществом для инвестора является простота монтажа и демонтажа оборудования.

Если строительство занимает много времени, это обычно связано с получением разрешений и другими бюрократическими проблемами.

Экономические преимущества

Высокоэффективные современные ветрогенераторы производят электрическую энергию, которая может конкурировать с другими источниками. Это также экономически выгодное решение для мелких хозяйств, расположенных у изолированных районах.

Строительство ветроэлектростанции создает дополнительные рабочие места для местных жителей, одновременно обеспечивая надежное энергоснабжение.

Установка на море

Возможность установки ветрогенераторов в море позволяет использовать более сильные потоки ветра, не занимая ценной земли и не оказывая визуального воздействия на пейзаж. Это является дальнейшим стимулом для развития ветроэнергетики.

В настоящее время значительные денежные ресурсы выделяются на исследования и повышение эффективности плавающих ветрогенераторов.

Минусы

Несмотря на то, что ветроэнергетика имеет много преимуществ и положительных аспектов для окружающей среды, эксперты подчеркивают некоторые недостатки.

Нестабильность ветра

Хотя ветер представляет собой неисчерпаемый ресурс, он также непредсказуем и его трудно контролировать. Будучи малопредсказуемой, ветровая энергия не может быть использована в качестве единственного источника производства электроэнергии.

Чтобы обеспечить потребителей электричеством в безветренную погоду, электростанции должны будут накапливать энергию, используя крайне дорогостоящие технологии.

Слишком сильный ветер может повредить лопасти ветрогенераторов, поэтому владельцы должны отключать оборудование в неблагоприятных погодных условиях. Все это ведет к падению производства электроэнергии и требует сложных решений.

Высокая стоимость установки и обслуживания

Основным фактором, который играет против энергии ветра, является высокая стоимость ветряных турбин. Это может ограничить возможности правительств инвестировать в эту технологию, несмотря на все ее преимущества.

Аналогичным образом, проведение профилактического и корректирующего обслуживания ветряных турбин также требует больших денег и квалифицированных специалистов.

Основные проблемы при проектировании ветропарков

Проектирование ветропарка — это задача с высокой степенью сложности.

Она включает такие разные области знаний, как инжиниринг, экономика, экология или юриспруденция.

В ходе инжиниринговых работ специалисты учитывают многочисленные факторы, влияющие на технико-экономическую целесообразность проекта:

Ветровые условия на площадке

Этот фактор оказывает наибольшее влияние на экономические показатели ветроэнергетического проекта.

Средние значения интенсивности ветра должны быть достаточно высокими, чтобы обеспечить экономическую жизнеспособность ветропарка. С другой стороны, орография местности и наличие препятствий оказывают большое влияние на уровень турбулентности, что напрямую влияет на надежность турбин.

Площадь и конфигурация земельного участка

На площадке для строительства ветряной электростанции должно быть достаточно места для обеспечения работы ветрогенераторов. При этом расстояние между ветряными турбинами не должно быть очень большим, поскольку это увеличивает затраты на электромонтаж, электрические потери в системе и расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Факторы окружающей среды

Воздействие ветряной электростанции на окружающую среду должно быть минимальным.

Поэтому инженерам необходимо учитывать разные факторы, такие как маршрут миграции перелетных птиц, наличие близлежащих населенных пунктов и др.

С другой стороны, при выборе участка для строительства необходимо учитывать климатические условия, состояние грунта и его несущую способность. Уделяется повышенное внимание оценке вероятности стихийных бедствий.

Доступ к сети передачи и распределения электроэнергии

Подключение ветряной электростанции к национальной электросети является ключевым фактором, от которого зависит успешная реализация проекта.

С одной стороны, расстояние до точки подключения будет сильно влиять на первоначальные инвестиции. С другой стороны, придется оценить техническую осуществимость указанного соединения с точки зрения предела мощности и стабильности системы.

Специалисты решают эти и другие проблемы, связанные с инжиниринговых ветряных электростанций. Эксперты отвечают за успешную и безопасную работу многомиллионого оборудования в самых труднодоступных уголках планеты.

Выбор места для строительства ветроэлектростанции

Первым шагом при строительстве ветропарка является определение места, где он будет располагаться.

Выбор участка для строительства ВЭС будет обусловлено техническими, экономическими и экологическими критериями.

Для этого анализа используются следующие критерии:

• Текущее и предлагаемое использование земли в выбранных областях.

• Топография местности, которая может рассматриваться как неблагоприятная.

• Близость к подъездным путям для подвоза оборудования и обслуживания.

• Расстояние до экологически чувствительных районов (флора, фауна).

• Близость к населенным пунктам, связанная с получением разрешений.

На этом этапе проекта специалисты, используя специальное программное обеспечение, собирают данные о ветре, которые позволяют оценить ветровой ресурс местности.

Как правило, эти данные содержат преобладающие направления ветра и значения скорости, частоты и мощности на определенной высоте для каждого из сезонов года. Дополнительные параметры включают распределение плотности воздуха, атмосферного давления, температуры, топографии или рельефа местности.

После изучения ветрового атласа выбирается оптимальный район, где будут установлены ветровые турбины.

Чтобы оптимизировать конечную производительность ветропарка, мы должны выбирать районы с самым высоким значением скорости ветра.

Правильное расположение ветрогенераторов и вспомогательного оборудования является необходимым условием для достижения максимальной мощности, минимизации потерь и обеспечения безопасности ветропарка.

Поскольку параметры ветра в каждом участке уникальны, планировка ветропарка разрабатывается строго индивидуально. С этой целью используются специальные программы, которые учитывают рельеф местности и ветровые ресурсы.

Выбор ветрогенератора для электростанции

После выбора участка для строительства и оценки ветрового ресурса инженеры должны подобрать оптимальные ветрогенераторы и вспомогательное оборудование, максимально адаптированное к конкретным условиям и требованиям проекта.

Выбор ветрогенераторов считается одним из ключевых моментов, поскольку их стоимость может составлять от 60 до 80% от общего объема инвестиций. Вот почему предварительное изучение характеристик ветряных турбин является важным аспектом для успешной реализации ветроэнергетического проекта.

Все ветровые турбины классифицируются в соответствии с условиями их эксплуатации.

Соответственно, область может быть отнесена к тому или иному классу в зависимости от скорости ветра и допустимых значений турбулентности.

Инженеры имеют богатый опыт в проектировании и строительстве ветроэлектростанций, в том числе в сложных климатических условиях. Мы можем найти идеальный баланс между производительностью, надежностью и стоимостью установок.

Оценка инвестиционных затрат и финансирование проекта

Так называемые инвестиционные затраты фактически являются теми расходами, которые возникают при выполнении проекта строительства.

Они состоят из нескольких групп.

Стоимость ветровых турбин и электрооборудования

Эта статья расходов будет включать стоимость поставки ветровых турбин, а также работы по их установке, такие как транспортировка или сборка компонентов на площадке.

Она может варьировать, поскольку сфера ответственности между поставщиком турбин и производителем будет определена ранее.

Таким образом, цена, указанная производителем, является субъективной, поскольку она может включать только поставку турбин или же учитывать полный объем работ, которые должны быть выполнены для установки под ключ.

Вспомогательное оборудование, такое как электрическая подстанция, трансформатор и компоненты для подключения, представляют собой важную часть инвестиционных затрат.

Стоимость строительных работ

Это все работы, которые необходимо выполнить для строительства ветропарка и адаптации земельного участка. Основные расходы определяются фундаментами, на которых опираются ветряные турбины, подъездными путями к парку и траншеями для прокладки кабелей.

Стоимость прокладки линий электропередач

Важной статьей расхода является прокладка линий среднего напряжения, которые соединяют ветрогенераторы с национальной электросетью, а также оптоволоконные кабели связи.

Прочие расходы

В этом разделе мы сгруппируем расходы, связанные с проектированием, исследованиями на местах, управлением проектом, контролем качества работ и их воздействием на экологию.

Благодаря системному подходу, а также использованию инновационных технологий и партнерству с ведущими производителями оборудования и спецтехники инжиниринговая компания гарантирует реализацию проекта при минимальных инвестиционных затратах и рисках.

Наша компания готова предоставить заказчику финансирование для проекта, в том числе путем получения кредита на строительство в крупнейших банках.

Ветряная электростанция: услуги инжиниринга

Проектирование ВЭС начинается с оценки ветрового потенциала исследуемой области (средние скорости ветра, распределения Вейбулла и многие другие показатели).

Оценка характеристик выбранного района определяет целесообразность строительства.

С учетом параметров доступных ветряных турбин и их расположения инженеры рассчитывают общее время работы и коэффициент нагрузки, количество вырабатываемой электроэнергии. Вся эта информация ложится в основу детального ТЭО (технико-экономического обоснования) для изучения рентабельности проекта.

Также целью этой работы является проведение исследования воздействия на окружающую среду, чтобы оценить последствия строительства для флоры, фауны и для здоровья человека.

Реализация проекта ветроэлектростанции включает три этапа:

Этап строительства:

• Земляные работы, выравнивание и подготовка строительной площадки.

• Строительство и расширение подъездных путей для доступа тяжелой техники.

• Строительство высоковольтных линий электропередач для экспорта энергии.

• Заливка фундаментов для строительства зданий и сооружений.

• Закупка, поставка и сборка ветрогенераторов и другого оборудования.

• Испытания оборудования и ввод в эксплуатацию.

Этап эксплуатации:

• Эксплуатация ветроэлектростанции в штатном режиме.

• Техническое обслуживание и мониторинг состояния оборудования.

• Оптимизация технологических процессов и модернизация объекта.

Этап закрытия проекта:

• Профессиональный демонтаж оборудования.

• Снос зданий и сооружений ветроэлектростанции.

• Восстановление территории.

Специалисты нашей компании готовы оказать вам помощь на любом этапе жизни энергетического проекта.

Мы с партнерами занимаемся международным финансированием и инжинирингом ветряных электростанций по ЕРС-контрактам в разных странах мира.

Предлагаем следующие услуги:

• Изучение ветрового ресурса площадки.

• Поиск потенциально интересных мест для установки ветрогенераторов.

• Технико-экономическое обоснование и помощь с финансированием проекта.

• Получение всех необходимых разрешений на строительство и эксплуатацию.

• Выбор моделей ветряных турбин, подходящих под характеристики объекта.

• Оптимизация конструкции ветроэлектростанции с учетом различных критериев.

• Детальная оценка неопределенностей и рисков, связанной с проектом.

Чтобы узнать больше, свяжитесь с нами.

Плюсы и минусы тепловой энергии

Тепловые электростанции предназначены для преобразования нагретой воды в пар с помощью первичных двигателей. Основной метод преобразования воды в пар будет включать сжигание ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и дизельное топливо. Первичные двигатели, необходимые для этого процесса, приводятся в действие турбинами или электрическими генераторами. Уголь и другие ископаемые виды топлива являются одним из самых простых и наиболее важных видов энергии для человечества. Тепловые электростанции конденсируют пар и преобразуют его в тепловую энергию, которая приводит в действие турбины и вырабатывает электроэнергию. Назначение этих тепловых электростанций – поставка тепловой энергии для промышленных целей, опреснение воды и обеспечение электроэнергией целых районов. Тепловая энергия, получаемая из ископаемого топлива, считается традиционной энергией и является наиболее распространенной формой энергии на Земле. Хотя это считается вредным для окружающей среды в целом, такие преимущества, как простота транспортировки и доступность источников, делают тепловую энергию мгновенным хитом среди людей. Читайте дальше, чтобы узнать больше о плюсах и минусах различных источников тепловой энергии.

Тепловые электростанции
 

Энергия из ископаемого топлива

Поскольку спрос на электроэнергию и мощность во всем мире стремительно растет, ископаемое топливо и выбор источников энергии являются одним из самых простых источников энергии. Ископаемое топливо, один из наиболее важных и широко используемых источников энергии, сокращается в поставках, и его также обсуждают различные экологические группы.

Плюсы

• Ископаемое топливо, возможно, является самым простым источником энергии, который можно найти под земной корой. Являясь популярными источниками энергии, ископаемые виды топлива генерируют энергию с высокой степенью полезности для промышленных и бытовых целей и доступны для всего мира. Несмотря на такие высокие требования, ископаемое топливо чрезвычайно стабильно по сравнению с другими источниками энергии.

• Ископаемое топливо также можно легко транспортировать из одного места в другое. Одним из таких примеров является уголь, хотя необходимо, чтобы тепловые станции располагались рядом с угольными шахтами; нефть и газ также легко транспортируются по современным трубопроводам.

• Энергетика, работающая на ископаемом топливе, помогает создавать множество рабочих мест для всех слоев общества. Это, пожалуй, одно из основных преимуществ, которое нельзя игнорировать.

• Технология, используемая для использования энергии ископаемого топлива, обычно хорошо разработана и соответствует современным требованиям. Основная причина в том, что ископаемое топливо является наиболее распространенным источником энергии, используемым человечеством на протяжении веков.

• При изобилии этих источников и их регулярном использовании уголь, нефть и газ относительно дешевле, чем другие источники топлива, и их также относительно легче получить по сравнению с другими источниками энергии.  

Минусы

• Загрязнение. Одной из самых больших проблем, связанных с использованием ископаемого топлива для производства электроэнергии, является тот факт, что это чрезвычайно опасно для окружающей среды. Мало того, что естественные экосистемы и ландшафты разрушаются при строительстве электростанций, земная атмосфера также наполнена опасными химическими веществами и парниковыми газами, которые выбрасываются при производстве электроэнергии с использованием ископаемого топлива.

• Помимо опасности для окружающей среды, тепловые электростанции, предназначенные для выработки электроэнергии с использованием ископаемого топлива, чрезвычайно дороги.

• Невозобновляемые источники, такие как уголь и нефть, быстро истощаются, и грядущим поколениям их почти не останется.

• На ископаемое топливо нельзя полагаться. С увеличением темпов истощения во всем мире ископаемое топливо не является единственным источником энергии, к которому люди должны прибегать. При регулярном использовании они становятся опасными источниками энергии, а также становятся чрезвычайно дорогими и редкими.

• Заводы по производству ископаемого топлива обсуждаются из-за их опасной атмосферы. На предприятиях, требующих глубокой выемки и/или обработки невозобновляемых месторождений, таких как уголь и нефть, всегда существует риск для жизни. Те, кто работает на этих заводах, должны быть особенно осторожны и должны быть обеспечены адекватными мерами безопасности. Взрывы, утечка масла, возгорание и выброс токсичных газов могут быть фатальными для тех, кто работает на этих заводах, а также могут, в некоторых случаях, замедлять рост и жизнь.

• Утилизация отходов на заводах, использующих ископаемое топливо для производства энергии, растет значительными темпами. Некоторые из этих элементов отходов сбрасываются в океан или на сушу и могут быть чрезвычайно токсичными для морских и других живых существ, препятствуя естественному течению экосистем.

Чрезвычайно важное значение имеет выработка электроэнергии тепловыми установками, без которых невозможно ведение промышленных процессов и жизни в целом. Не бывает хороших или плохих источников энергии или теплоэнергетических процессов. Энергия, выделяемая ископаемым топливом, имеет свои плюсы и минусы, которые существуют и неизбежны в реальности. Хотя экологические проблемы, связанные с производством тепловой энергии, возросли, они по-прежнему остаются основным источником электроэнергии и производства энергии.

Как цитировать

Примечания о преимуществах и недостатках тепловых электростанций

Огромная электроэнергия вырабатывается электростанциями, также известными как электростанции. Генераторная станция, которая преобразует тепловую энергию, произведенную при сжигании угля, в электрическую энергию, называется тепловой электростанцией. Эта электростанция, кроме того, именуется паровой электростанцией. Эта электростанция в основном работает по циклу Ренкина. Говоря об этой электростанции, пар вырабатывается в котле за счет использования тепла, вырабатываемого при сжигании угля в отсеке. Образовавшийся пар затем надувается в первичном двигателе. Этот пар сжимается в конденсаторе и снова подается в котел.

Генератор установлен на паровой турбине. Этот генератор преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию. Тепловая электростанция уместна в месте, где уголь и вода легко доступны для производства большого количества электроэнергии.

Проект тепловых электростанций зависит от запланированного источника энергии: используется солнечная энергия, ископаемое топливо, ядерная и геотермальная энергия, биотопливо и сжигание отходов. Кроме того, определенные тепловые электростанции предназначены для выработки тепла для промышленных целей, для опреснения воды или для централизованного теплоснабжения, а также для производства электроэнергии.

Тепловая энергия почти тысячи лет использовалась в качестве естественной формы энергии для обогрева и приготовления пищи. Горячие источники являются лишь одним из примеров этой природной кольцевой тепловой энергии. При нынешнем растущем спросе на электроэнергию такие электростанции являются поразительным выбором из-за их недорогого и экологически чистого производства энергии.

Теперь перейдем к достоинствам и недостаткам ТЭС.

Преимущества ТЭЦ

• Финансовые затраты

Одним из основных преимуществ тепловых электростанций является чрезвычайно низкая стоимость производства. Разные компоненты получают заряды, от которых зависит единица единицы радиоактивного элемента. Они в основном основаны на 1. прибыль на собственный капитал, проценты на капитальный заем и снижение процентов на оборотный капитал, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, стоимость вторичной нефти.

• Создание рабочих мест 

Теплоэнергетические объекты создают несколько рабочих мест для местного населения. Ученые, исследователи и буровики входят в число специалистов, необходимых для безопасной и эффективной работы.

В регионах, где существует долгосрочная выработка пара, тепловые электростанции могут процветать и генерировать многочисленные мегаватты свежей энергии. В таких условиях заводы быстро окупают предварительные затраты.

Недостатки ТЭЦ

Основным финансовым недостатком геотермальной схемы является высокая стоимость предварительного оборудования. Чем дольше оборудован завод, тем больше он компенсирует себя в расширенном цикле.

Единственным экологическим недостатком является редкое выделение вредных газов. Поскольку тепловая энергия проникает в мантию Земли, может выделяться несколько ядовитых газов. Эти газы могут быть опасны для рабочих станции, которые должны носить защитное снаряжение, но при попадании в атмосферу оказывают незначительное воздействие.

• Опасности

Недостатки в этой области связаны с частичными опасностями на рабочем месте, например, пылью кристаллического кремнезема и контактом с огромными водопроводами и горячим паром. Судя по провидению, эти угрозы ничтожны, особенно по сравнению с различными энергетическими отраслями, такими как ископаемое топливо.

• Местоположение

Основным недостатком тепловых электростанций является то, что их можно строить только в регионах, где температура под поверхностью земли позволяет производить пар в течение длительного периода времени. Скала в этом районе также должна быть простой для бурения. Чтобы найти эти основные районы, требуются широкомасштабные исследования, и из-за их редкости растения вынуждены иногда функционировать в сравнительно отдаленных районах. Оба эти аспекта увеличивают предварительную стоимость создания геотермальной установки.

• Риски

Основными опасностями, которые, таким образом, связаны с этими тепловыми электростанциями, являются пожар и взрыв. Предположим, котел не прошел надлежащее техническое обслуживание или произошло какое-либо отклонение от первоначального процесса, тогда всегда остается риск взрыва

Заключение

В настоящее время тепловая электростанция производит 70% всей электроэнергии.