Экологическая безопасность и производство электроэнергии

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Июня 2013 в 13:30, реферат

Краткое описание

Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был источником оптимизма и вдохновения, оружием против животных и врагов, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д.

Содержание работы

Введение. 2
Производство электроэнергии. 4
Типы электростанций. 4
Альтернативные источники энергии. 5
Передача электроэнергии 8
Использование электроэнергии. 10
Обеспечение охраны окружающей среды 15

Содержимое работы - 1 файл

Экологическая безопасность и производство электроэнергии.docx

— 46.47 Кб (Скачать файл)

Оглавление

Введение. 2

Производство электроэнергии. 4

Типы электростанций. 4

Альтернативные источники энергии. 5

Передача электроэнергии 8

Использование электроэнергии. 10

Обеспечение охраны окружающей среды 15

 

 

Введение.

 

 

Рождение  энергетики произошло несколько  миллионов лет тому назад, когда  люди научились использовать огонь.  Огонь давал им тепло и свет, был источником оптимизма и вдохновения, оружием против животных и врагов, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д.

Долгие годы огонь поддерживался путем сжигания растительных энергоносителей (древесины, кустарников, камыша, травы, сухих водорослей и т.п.), а затем была обнаружена возможность использовать для поддержания огня ископаемые вещества: каменный уголь, нефть, сланцы, торф.

На сегодняшний  день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность  создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных  видов энергии человек не способен полноценно существовать.

 

На современном  этапе развития в стране наметилась интересная тенденция – крупные  промышленные предприятия, теоретически являющиеся главным источником вредных  выбросов в атмосферу, когда по собственной  инициативе, а когда и под прессингом природоохранных структур и экологических  организаций, постепенно внедряют малоотходные технологии. Предотвращают выбросы  загрязняющих веществ в атмосферу. Очищают сточные воды, предохраняя  от загрязнения земли и почвы. Гигантские химкомбинаты, металлургические заводы, тепловые и атомные электростанции выделяют из общей статьи расходов огромные суммы на природоохранные  мероприятия. Малые промышленные предприятия, зачастую, обладая меньшими финансовыми  возможностями, нередко игнорируют необходимость защиты окружающей среды от своей деятельности.

 

Производство  электроэнергии.

Типы  электростанций.

 

Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце 19 века и получили преимущественное распространение.  В середине 70-х годов 20 века ТЭС — основной вид электрической станций.

На тепловых электростанциях химическая энергия  топлива преобразуется сначала  в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут.

Тепловые  электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).

Гидроэлектрическая станция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования,   преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Напор ГЭС  создается концентрацией падения  реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно.

Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu). Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.)  существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического, топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе. Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относительному, увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.

 

Существуют  также альтернативные источники  энергии, которые в меньшей степени  наносят вред окружающей среде, но правда не достигли должного уровня развития для того что бы занимать в экономике  твердые позиции.

Альтернативные  источники энергии.

 

Энергия солнца.

В последнее  время интерес к проблеме использования  солнечной энергии резко возрос, ведь потенциальные возможности  энергетики, основанной на использование непосредственного солнечного излучения, чрезвычайно велики.

Простейший  коллектор  солнечного  излучения  представляет собой зачерненный  металлический (как правило,  алюминиевый)  лист, внутри которого располагаются  трубы с циркулирующей в ней  жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии,  поглощенной  коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования.

Солнечная энергетика относится к наиболее  материалоемким видам производства   энергии.  Крупномасштабное  использование солнечной энергии влечет за собой гигантское  увеличение  потребности в материалах,  а, следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья,  его обогащения, получения материалов, изготовления гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки.

Пока еще  электрическая энергия, рожденная  солнечными лучами,  обходится  намного  дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут  на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.

 

Ветровая энергия.

Огромна энергия  движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в  сто раз превышают запасы  гидроэнергии  всех рек планеты. Постоянно и  повсюду на земле дуют ветры. Климатические  условия позволяют  развивать  ветроэнергетику на огромной территории.

Но в наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии. Потому к созданию конструкций ветроколеса-сердца любой ветроэнергетической установки привлекаются специалисты-самолетостроители,  умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.

 

Энергия Земли.

Издавна люди знают  о  стихийных  проявлениях  гигантской энергии,  таящейся в  недрах земного шара.  Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле.  Мощность извержения  даже  сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека.  Правда,  о  непосредственном  использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится, нет пока у людей  возможностей  обуздать  эту  непокорную стихию.

Энергия Земли пригодна не только для отопления помещений, как  это происходит в Исландии, но и  для получения электроэнергии. Уже  давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники.  Первая такая электростанция,  совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском  городке Лардерелло.  Постепенно  мощность  электростанции росла,  в строй вступали все новые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в  наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч  киловатт.

 

Передача электроэнергии

 

Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливных и гидроресурсов. Поэтому возникает необходимость передачи электроэнергии на расстояния, достигающие иногда сотен километров.

Но передача электроэнергии на большие расстояния связана с  заметными потерями. Дело в том, что, протекая по линиям электропередачи, ток  нагревает их. В соответствии с  законом Джоуля — Ленца, энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

Q=I2Rt

где R — сопротивление линии. При большой длине линии передача энергии может стать вообще экономически невыгодной. Для уменьшения потерь можно, конечно, идти по пути уменьшения сопротивления R линии посредством увеличения площади поперечного сечения проводов. Но для уменьшения R, к примеру, в 100 раз нужно увеличить массу провода также в 100 раз. Ясно, что нельзя допустить такого большого расходования дорогостоящего цветного металла, не говоря уже о трудностях закрепления тяжелых проводов на высоких мачтах и т. п. Поэтому потери энергии в линии снижают другим путем: уменьшением тока в линии. Например, уменьшение тока в 10 раз уменьшает количество выделившегося в проводниках тепла в 100 раз, т. е. достигается тот же эффект, что и от стократного утяжеления провода.

Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Причем, чем длиннее линия передачи, тем  выгоднее использовать более высокое напряжение. Так, например, в высоковольтной линии передачи Волжская ГЭС — Москва используют напряжение в 500 кв. Между тем генераторы переменного тока строят на напряжения, не превышающие 16—20 кв., так как более высокое напряжение потребовало бы принятия более сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов.

Поэтому на крупных  электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Трансформатор увеличивает  напряжение в линии во столько же раз, во сколько уменьшает силу тока. Потери мощности при этом невелики.

Для непосредственного  использования электроэнергии в  двигателях электропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов. Причем обычно понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходит в несколько этапов. На каждом этапе напряжение становится все меньше, а территория, охватываемая электрической сетью, - все шире. Схема передачи и распределения электроэнергии приведена на рисунке.

 


 

Электрические станции  ряда областей страны соединены высоковольтными  линиями передач, образуя общую  электросеть, к которой присоединены потребители. Такое объединение  называется энергосистемой. Энергосистема  обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям не зависимо от их месторасположения.

Использование электроэнергии.

 

Использование электроэнергетики  в различных областях науки.

ХХ век  стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и  т.д. Естественно, что наука непосредственно  влияет на развитие энергетики и сферу  применения электроэнергии. С одной  стороны наука способствует расширению сферы применения электрической  энергии и тем самым увеличивает  ее потребление, но с другой стороны  в эпоху, когда неограниченное использование  невозобновляемых энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.

Рассмотрим  эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего  валового продукта) развитых стран  достигается за счет технических  инноваций, основная часть которых  связана с использованием электроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и быт приходит к  нам благодаря новым разработкам  в различных отраслях науки.

Большая часть  научных разработок начинается с  теоретических расчетов. Но если в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в век НТР (научно-технической революции) все теоретические расчеты, отбор и анализ научных данных и даже лингвистический разбор литературных произведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи ее на расстояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались для научных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь.

Сейчас они  используются во всех сферах деятельности человека: для записи и хранения информации, создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, автоматизации производства и сельского  хозяйства. Электронизация и автоматизация  производства - важнейшие последствия "второй промышленной" или "микроэлектронной" революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственно связано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этап которой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора - микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различные устройства для управления их работой.

Информация о работе Экологическая безопасность и производство электроэнергии