Электростанции: типы, преимущества и недостатки

Производство электроэнергии - важнейший показатель, по которому судят об уровне развития страны.

Электроэнергетика - отрасль промышленности, объединяющая производство электроэнергии на станциях разных типов и передачу ее потребителям.

В этой статье разберем различные типы электростанций, их плюсы, минусы и особенности работы.

Тепловые электростанции (ТЭС)

ТЭС вырабатывают электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, которая получается из-за горения топлива. Какое может быть топливо?

• Природный газ;
• Уголь;
• Мазут;
• Торф;
• Горючие сланцы.

Преимущества ТЭС:

• высокая скорость строительства;
• стабильная работа все зависимости от сезона;
• доступное сырье;
• высокий КПД.

Недостатки ТЭС:

• использование исчерпаемых и невозобновимых ресурсов;
• сильное загрязнение окружающей среды сернистыми, азотистыми соединениями и углекислым газом (усиливает парниковый эффект, кислотные дожди);
• высокая стоимость электроэнергии.

А на ТЭЦ (теплоэнергоцентрали) получают не только электроэнергию, но и тепловую энергию (горячая вода и пар).

Гидроэлектростанции (ГЭС)

Гидроэлектроэнергия вырабатывается за счет преобразования энергии движущейся и падающей воды в электрическую энергию. Ей, конечно, помогает гравитация. Искусственная дамба на реке помогает создать большой перепад уровня воды.

Преимущества ГЭС:

• нет выбросов в окружающую среду;
• очень низкая стоимость электроэнергии;
• длительная эксплуатация;
• использование возобновляемого ресурса.

Недостатки ГЭС:

• нарушение экосистем в реках;
• заболачивание и подтапливание местности;
• формирование микроклимата;
• сезонные колебания мощностей.

ГАЭС - гидроаккумулирующая электростанция. В ночное время, когда нагрузки мало, она перекачивает воду обратно наверх в специальный бассейн, а в часы, когда нагрузка слишком большая, увеличивает поток падающей воды. Таким образов увеличивается и количество получаемой энергии.

Атомные электростанции (АЭС)

Получение электроэнергии в АЭС происходит за счет работы ядерного реактора. В качестве топлива на таких предприятиях используется уран. АЭС не требуют такого большого количества топлива, как ТЭС, поэтому их размещают:

• в районах, где требуется много электроэнергии, а топливноэнергетических ресурсов недостаточно (прим. Европейская часть РФ);
• в труднодоступных районах, где строительство других типов электростанций невозможно или нецелесообразно (прим. Дальний Восток РФ).

Преимущества АЭС:

• потребляет мало топлива;
• более экологически чистая;
• не зависит от дополнительного источника энергии;
• низкая стоимость электроэнергии;
• высокая мощность.

Недостатки АЭС:

• тепловое загрязнение окружающей среды;
• проблема переработки и захоронения отходов;
• возможность аварии на ядерных реакторах;
• небольшой срок эксплуатации при высокой стоимости монтажа и обслуживания.

Для новых реакторов установлен срок службы в 60 лет.

Альтернативная электроэнергетика

Это отрасль электроэнергетики, которая включает способы производств энергии из возобновляемых ресурсов и природных явлений (ветер, энергия Солнца, геотермальные воды и др.).

Солнечные электростанции (СЭС)

Принцип работы солнечных электростанций основан на преобразования энергии солнца в электроэнергию и тепло. Солнечная энергия считается самой доступной из всех возобновляемых источников.

Преимущества СЭС:

• отсутствуют выбросов в атмосферу;
• использование неисчерпаемого источника энергии;
• работа станции не образует шума.

Недостатки СЭС:

• оборудование гелиоустановок стоит дорого;
• зависимость от времени суток и сезона;
• для строительства станции нужна обширная территория;
• токсичные вещества в фотоэлементах создают проблемы утилизации.

Ветровые электростанции (ВЭС)

Чтобы получить механическую энергию из кинетической энергии воздушных масс применяют элементарные ветряные мельницы. Однако, для дальнейшего преобразования полученной механической энергии в электрическую необходимо использование ветрогенератора.

Преимущества ВЭС:

• использует практически неисчерпаемый энергетический ресурс;
• не наносится вред природе.

Недостатки ВЭС:

• у генератора малая мощность;
• колебания мощности при изменении силы ветра;
• мешают перелетам насекомых и птиц;
• создают помехи в работе радиостанций.

Существует возможность накопления полученной электроэнергии при помощи аккумуляторных батарей и использования только при необходимости.

Приливные электростанции (ПЭС)

Производство электроэнергии, предполагающее использование энергии приливов считается более предсказуемым в отличие от энергии ветра и солнца. Однако данная технология не получила широкого распространения, хотя первый масштабный проект был запущен в середине 60-х годов прошлого века.

Преимущества ПЭС:

• довольно низкая себестоимость энергии;
• высокая экологичность;

Недостатки ПЭС:

• дорогое строительство специальных установок;
• мощность установки зависит от времени суток.

По мнению ученых количество приливных электростанций в мире в ближайшие годы может значительно увеличиться. Метод получения электроэнергии с использованием энергии приливов считается на данный момент недооцененным, но очень перспективным.

Геотермальные электростанции (ГэоЭС или ГеоТЭС)

Геотермальные электростанции используют энергию земных недр. Они расположены в зонах, где есть естественные выходы на поверхность горячей воды и пара (гейзеры). Для производства электроэнергии используются паровые турбины.

Преимущества ГеоТЭС:

• постоянный источник энергии;
• круглосуточная работа установок.

Недостатки ГеоТЭС:

• после переработки необходимо закачивать воду обратно под землю;
• риск создания землетрясений.

Количество геотермальных производственных комплексов в мире постоянно растет. Это объясняется их экологичностью. При работе производственного оборудования выделяется небольшое количество вредных газов.

Биоэнергетика

Биоэнергетика подразумевает производство электроэнергии из биотоплива различных видов:

• твердые (щепа, пеллеты, древесина, солома);
• жидкие (биоэтанол, биометанол, биодизель);
• газообразные (биогаз, биоводород).

Из них путем термохимических (пиролиз, сжигание), физико-химических (биоконверсия), либо биохимических (анаэробное брожение биомассы) методов преобразования получают тепловую или электрическую энергию.

Преимущества биоэнергетики:

• возможность утилизации органического мусора;
• возможность возобновления ресурсов;
• для биотоплива можно выращивать специальные культуры;
• удобство в транспортировке;
• обладает высокой энергоплотностью.

Недостатки биоэнергетики:

• необходимы территории с определёнными климатическими условиями;
• может угрожать продовольственной безопасности;
• применение пестицидов для выращивания биокультур.

В настоящее время технологии переработки биологического сырья нашли широкое применение для решения проблемы экологически безопасной утилизации органических отходов, уменьшения загрязнения окружающей среды, а также получения альтернативной энергии.

Водородная энергетика

Водородная энергетика - это технология производства энергии с помощью водорода. Водород может быть использован для получения электричества или как топливо для различных видов транспорта.

В отличие от кислорода водород практически не встречается на земле в чистом виде и поэтому извлекается из других соединений с помощью различных химических методов:

• Зеленый — методом электролиза воды. Для этого необходимо большое снабжение электроэнергией.
• Голубой — из природного газа, а вредные отходы улавливаются для вторичного использования. Тем не менее идеально чистым этот метод не назовешь.
• Розовый или красный — произведенный при помощи атомной энергии.
• Серый — водород получают путем конверсии метана. При его производстве вредные отходы выбрасываются в атмосферу.
• Коричневый — водород получают в результате газификации угля. Этот метод также после себя оставляет парниковые газы.

Водород затем может быть использован в топливных элементах, которые конвертируют химическую энергию в электрическую.

Преимущества водородной энергетики:

• отсутствие выбросов углекислого газа при производстве электроэнергии;
• возможность хранения водорода в больших количествах и его транспортировки на большие расстояния;
• высокая применимость;
• высокая энергоэффективность;
• использование водородной энергии может снизить зависимость от нефтепродуктов и угля.

Недостатки водородной энергетики:

• высокая стоимость инфраструктуры;
• высокая стоимость добычи чистого водорода;
• водород опасен при соединении с кислородом.

Любая из этих тем (особенно по альтернативной энергетике) может встретиться во второй части ЕГЭ по географии. Мы можем готовиться вместе!

Для связи со мной, переходите на мой ТГ-канал:

Geostudy_nate