Проблеми сучасної електроенергетики і охорона навколишнього середовища

Розвиток цивілізації супроводжується швидким зро­станням споживання енергії і насамперед електричної. Без розвитку електроенергетики неможливий науково-технічний прогрес. Для підвищення продуктивності праці першочергове значення має механізація і автоматизація виробничих процесів, заміна людської праці (особливо важкої або монотонної) машинною. Переважна більшість технічних засобів механізації і автоматизації (обладнання, прилади, ЕОМ) мають електричну основу.

Сучасне виробництво електроенергії супроводжується забрудненням навколишнього середовища, масштаби якого в майбутньому можуть стати загрозливими. Іноді для розв'язання цієї проблеми пропонують скоротити або обмежити виробництво електроенергії. Таке розв'язання проблеми суперечить потребам людини, а тому нереальне. Однак сама проблема забруднення навколишнього середо­вища вимагає серйозної уваги.

Так, ГЕС перетворюють в електричну енергію мотен-ціальну енергію води, яка на відміну від органічного пали­ва практично невичерпна. Електроенергія, яку виробляють на ГЕС, найбільш дешева порівняно з електроенергією, яку виробляють електростанції інших типів. Однак споруджен­ня ГЕС на рівнинних річках веде до затоплення великих територій. Значна частина площі водойм, що утворю­ються,— мілководдя. В літній час за рахунок сонячної радіації в них активно розвивається рослинність, відбу­вається так зване цвітіння води. Зміна рівня води, яка нерідко на мілководді доходить до повного висушування, веде до загибелі рослинності.

Основними виробниками електричної енергії в най­ближчому майбутньому будуть теплові електростанції — зараз на них виробляється понад 80 % усієї електроенер­гії. Перевага ТЕС полягає в тому, що їх можна розмістити на будь-якій території, працюють вони практично на всіх видах мінерального палива-і виробляють не лише елект­ричну, а й внутрішню енергію (гарячу воду для опалення і водозабезпечення, пару для технічних потреб). Таке комплексне вироблення електричної і внутрішньої енергії сприяє підвищенню коефіцієнта використання енергії палива до 60—70 %.

Подальший розвиток теплоенергетики стримується тим, що ТЕС є одним з головних забруднювачів навко­лишнього середовища продуктами згоряння енергетичних установок.

Навіть при спалюванні природного газу, що не містить шкідливих речовин, в продуктах горіння є окис азоту, який в атмосфері перетворюється в шкідливий двоокис азоту. Сучасні ТЕС конденсаційного типу обладнуються дуже високими трубами (250—350 м) для розсіювання шкідли­вих домішок в атмосфері: сірчистого ангідриду, сірчаного ангідриду, окису азоту, частинок золи та ін. Для вловлю­вання золи використовуються мокрі скрубери та електро­фільтри. Щоб уникнути викидів сполук сірки, паливо попередньо очищають від неї, здійснюють газифікацію палива та очистку димових газів від окисів сірки.

Крім того, турбіни ТЕС і водяну відпрацьовану пару треба охолоджувати проточною водою. З цієї причини ТЕС доводиться будувати недалеко від великих водойм. Спускання підігрітої води у водойми негативно впливає на їх екологічний стан.

До недавніх серйозних аварій на АЕС, і насамперед на Чорнобильській АЕС в 1986 p., яка привела до радіоак-

тивного забруднення значної частини території України, атомна енергетика розвивалася швидкими темпами і на Україні споруджувалися одна за одною атомні електро­станції. Аналіз ряду аварій на АЕС показав, що вжиті раніше заходи безпеки недостатні і мають бути посилені. Безпечність роботи АЕС має бути забезпечена навіть у ви­падку таких аварій, причини яких не можна передбачити.

Атомна енергетика виробляє потенціально дуже не­безпечні радіоактивні відходи, які необхідно екологічно надійно ізолювати, Така ізоляція їх від навколишнього середовища має продовжуватися багато століть. Це по­яснюється великим періодом піврозпаду багатьох радіо­активних елементів, що входять до складу відходів.

Серйозним недоліком атомної енергетики є радіо­активність використовуваного палива і продуктів його поділу. Це вимагає захисту від різного типу радіоактивних випромінювань, що значно підвищує вартість енергії, яку виробляють атомні електростанції.

Другим недоліком атомних електростанцій є так зване теплове забруднення води, інакше кажучи, її нагрівання. Коефіцієнт корисної дії атомних електростанцій зараз становить близько ЗО %. Він значно нижчий від коефі­цієнта корисної дії ТЕС. Під час роботи АЕС відбувається передача певної кількості теплоти навколишньому середо­вищу. Ця кількість теплоти передається воді, нагріваючи її. Таке нагрівання може змінити рослинність і тваринний світ в річках.

Зростання масштабів споживання електричної енергії, загострення проблем охорони навколишнього середовища значно активізували пошуки більш «чистих* в екологіч­ному відношенні способів одержання електричної енергії. Широким фронтом ведуться у всьому світі дослідження способів освоєння термоядерної енергії, прямого безма-шинного перетворення внутрішньої і хімічної енергії в електричну: магнітогідродинамічні, термоелектричні і термоелектронні генератори, паливні елементи тощо. Інтенсивно розробляються способи використання непалив-ної відновлюваної енергії — сонячної, вітряної, геотер­мальної, енергії хвиль, припливів та відпливів тощо.

КОРОТКІ ПІДСУМКИ Я ВИСНОВКИ

1. Електричний струм виробляють переважно електро­механічні індукційні генератори змінного струму, які перетворюють механічну енергію в енергію електричного

струму. їх дія грунтується на явищі електромагнітної індукції. За допомогою колектора генератор змінного струму можна перетворити в генератор постійного струму.

2. Основними частинами індукційного генератора стру­
му є: 1) індуктор для створення магнітного поля, яке
індукує ЕРС і струм; 2) якір — обмотка, в якій інду­
кується ЕРС; 3) колектор із щітками для відведення від
обертових частин або підведення до них струму.

3. Три синусоїдальні змінні струми, між якими існує
постійна різниця фаз, називають трифазним струмом або
трифазною системою змінного струму. Навантаження
в трифазну систему вмикають зіркою і трикутником.

4. Трифазна система струмів дає можливість створити
обертове магнітне поле, на використанні якого грунтується
дія простих за конструкцією асинхронних двигунів.

5. Змінний електричний струм перетворюють за допо­
могою трансформаторів. їх призначення — підвищувати
або знижувати напругу при найменших втратах енергії.
Зміна напруги за допомогою трансформатора визначає­
ться відношенням числа витків у первинній обмотці

до числа витків у вторинній:

Електричну енергію вигідно передавати проводами при високій напрузі і малій силі струму. Перш ніж передати енергію на велику відстань, трансформатори на електро-' станціях підвищують напругу, а в кінці лінії електро­передачі напругу знижують теж за допомогою транс­форматорів, після цього електричний струм надходить до споживачів.