Ниже представлена схема, в которой наглядно показано, как происходит получение, передача, распределение и использование электрической энергии.

Рисунок 2-Схема распределения электроэнергии потребителям

Перспективы развития энергетики.

Различают возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. К возобновляемым относятся Солнце, ветер, геотермальные источники, приливы и отливы, реки. Невозобновляемыми источни­ками энергии являются уголь, нефть и газ.

1.Специалисты видят выход в создании космических солнеч­ных электростанций (КЭС). Дело в том, что в космосе нет восходов и закатов Солнца, нет облаков, препятствующих прохождению лучей. Поэтому на единицу поверхности космической площадки поступает в 10 раз больше энергии, чем на такую же площадь земной поверхнос­ти. Уже сегодня разработаны проекты КЭС массой до 60000 т с площадью солнечных батарей до 50 км2. Поднятая над поверхностью Земли на 36000 км такая станция будет иметь мощность 5 млн. кВт, т.е. на 1 млн. кВт больше, чем самая крупная в Европе Ленинградская АЭС. Станция, выведенная на стационарную орбиту «повиснет» над одной точкой земной поверхности. Передавать полученную энергию на Землю предполагается с помощью лазерного или сверхвысокочас­тотного излучения.Реализация данного проекта сдерживается тем, что добытая в космосе энергия окупит сгоревшее при запусках ракет (с элементами для монтажа КЭС) топлива только через 30 лет безаварийной работы станции.

2.Перспективным может стать совмещение ветровых и небольших по мощности гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). В этом случае часть энергии, полученной при сильном ветре, используют для того, чтобы закачать воду в верхний бассейн ГАЭС. Возврат накоплен­ной энергии во время штиля осуществляется благодаря вращению специальной турбины при перепуске воды из верхнего бассейна ГАЭС в нижний.                      В ближайшей перспективе установленная мощность ветроагрегатов в нашей стране может быть доведена до 850 тыс. кВт с выработкой электроэнергии в количестве 2...3 млрд. кВтч в год.

3. Существует два качественно различных источника геотермальной энергии:                                                 1) гидротермальные (паротермальные) источники тепла, представляющие собой подземные запасы горячей воды и пара с тем­пературой 100...350 "С;                                                                                                   2) петротермальные источники, представляющие собой тепло сухих горных пород.

На Камчатке и Курилах, в Японии, Повой Зеландии, Ислан­дии горячая вода и пар выходят на поверхность в виде гейзеров и горячих источников. На Камчатке построено две гидротермальные элек­тростанции - Паужетская и Паратунская мощностью 11000 и 700 кВт соответственно. В других районах воспользоваться теплом подземных вод значительно сложнее, поскольку горячая вода залегает на глубине до 2 км, что требует дополнительных затрат на бурение скважин.

Для извлечения петротермального тепла предполагается с по­верхности Земли пробурить две скважины глубиной несколько километров, чтобы достигнуть горных пород с требуемой температу­рой. Затем с помощью местного взрыва скважины соединяют. Далее останется только закачивать в одну скважину холодную воду, а из дру­гой получать воду, нагретую подземным теплом.

Чтобы нагреть воду таким путем скважины должны быть сверх­глубокими. Это дорого и пока невыгодно. Поэтому специалисты ищут так называемые термоаномальные площади, где температура пород че­рез каждые 100 м повышается на 30...40 вС.

По оценкам ученых, к концу XXвека геотермальные станции смогут давать 5 % от общего количества электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране.

4.С давних пор люди использовали энергию приливов и отливов, сооружая мельницы и лесопилки, приводимые в движение водой. В XXвеке родилась идея приливных электростанций (ПЭС). В 1966 г. во Франции на берегу Ла-Манша была построена ПЭС «Ране» мощностью 240 тыс. кВт. Конструктивно она представ­ляла собой бассейн, отделенный от моря плотиной, в теле которой установлен горизонтально расположенный гидрогенератор. Вода вращала его турбину, перетекая во время прилива из моря в бассейн, а во время отлива - обратно.

По аналогичному принципу в 1968 г. на Баренцевом море была построена Кислогубская ПЭС мощностью 800 кВт. Но в отличие от ПЭС «Раис» она подключена к общей энергосистеме вместе с тради­ционными электростанциями, что позволило устранить неравномерность подачи электроэнергии потребителям.

К сожалению, стоимость строительства ПЭС значительно выше, чем обычной гидроэлектростанции такой же мощности. Кроме того, на земном шаре очень мало (менее 30) мест, где строить ПЭС технически целесообразно (перепад высот во время прилива и отлива должен быть не менее 10м).

Поэтому ПЭС не могут решить проблемы энергетики карди­нально. Но в экономическое развитие регионов и стран, чье побережье омывают моря, они способны внести определенный вклад. Это отно­сится, в частности, к северным и дальневосточным районам России. Так, ПЭС мощностью 40 тыс. кВт планируется построить на Кольском полуострове. Предполагается, что плотинами с ПЭС будут перекрыты большие заливы - Мезенский в Белом море и Пенжинский - в Охотском.

5. Принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС) хорошо известен: вода с верхнего бьефа по каналам в теле плотины подается к лопастям гидравлических турбин; при этом потенциальная энергия положения преобразуется сначала в кинетическую энергию струи воды, затем в механическую энергию вращения турбин и далее - в электроэнергию.

Возобновляемое^ гидроэнергии обусловлена тем, что она так­же имеет солнечное происхождение, поскольку вода совершает свой круговорот в природе благодаря Солнцу.

Общие запасы гидроэнергии на Земле составляют около 10 млрд. т условного топлива в год, т.е. приблизительно равны мирово­му энергопотреблению.

Ресурсы гидроэнергии в России эквивалентны 1 млрд. т ус­ловного топлива в год и составляют около 10 % мировых. В нашей стране находятся крупнейшие в мире ГЭС: Братская на р. Ангаре (мощ­ность 4,5 млн. кВт), Красноярская (6 млн. кВт) и^Саяно-Шушенская (6,4 млн. кВт) на р. Енисее.

Однако строительство ГЭС приводит к отрицательным по­следствиям экологического характера - затоплению сельскохозяйственных земель и лесных угодий, резкому изменению условий существования ихтиофауны и даже изменению климата при­легающих территорий.

6. Освобождение и использование ядерной энергии - одно из наиболее крупных событий XXвека. К сожалению, первоначально это открытие было использовано в военных целях.

Первая в мире атомная электростанция (АЭС) мощностью 5 тыс. кВт была построена в 1954 г. в г. Обнинске Московской области. В 1960 г. в мире было 7 АЭС, а в 1976 г. их число достигло 130. В 1975 г. на атом­ных электростанциях было выработано 5 % мирового производства электроэнергии.

Привлекательность ядерной энергетики связана с тем, что обо­гащенный природный уран и искусственно получаемый плутоний заменяют огромное количество традиционного топлива: 1 г ядерного топ­лива эквивалентен примерно 2,7 т условного топлива.

До последнего времени атомная энергетика развивалась высо­кими темпами. Установленная мощность АЭС в мире составляла: в 1975 г. - 71,3 млн. кВт, в 1980 г. - 130,0 млн. кВт, в 1985 г. - 245,1 млн. кВт. Однако авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. серьезно подо­рвала веру в безопасность ядерной энергетики и, соответственно, привела к частичному свертыванию программ строительства новых АЭС.

7. Большая часть всех ресурсов угля на Земле сосредоточена севернее 30 градусов северной широты, причем 75 % мировых ресурсов находятся в недрах трех государств - России, США и Китая.

Уголь широко применялся в энергетике вплоть до второй по­ловины XXвека. О динамике роста его потребления говорят следующие цифры. В XIXстолетии в мире было добыто 17,8 млрд. т угля, а за последующие 70 лет - 103,5 млрд. т. Существенно расширилась и география добычи этого энергоносителя. Если в период с 1801 по 1810 гг. уголь добывали лишь в пяти странах мира, а с 1841 по 1951 гг. - в восьми, то с 1961 по 1970 гг. - в 54-х. Только с 50-х годов XXв. в энергетическом балансе почти всех стран мира началось сокраще­ние доли угля. Освобождающуюся нишу заняли нефть и газ - более дешевые и эффективные энергоносители.

Вместе с тем, по данным Американской Национальной Ассоциации по углю при сохранении нынешних темпов потребления к 2020 г. будет израсходовано лишь 2 % мировых ресурсов угля. Таким образом, уголь можно назвать топливом XXIвека.

Перспективы использования угля связаны с его открытой (бесшахтной) добычей, применением газификации углей, получением из угля жидких синтетических топлив. Однако пока энергия угля обходится дороже, чем энергия нефти и газа.

8. Преимущества нефти и газа перед другими источниками энергии заключаются в относительно высокой теплоте сгорания и в простоте использования с технологической точки зрения.

9. Применение газа вместо угля дает большую экономию времени и средств, улучшает условия труда, а также санитарное состояние городов, жилых домов и предприятий. Поэтому в настоящее время почти все тепловые станции Урала и Европейской части России переведены на газ. проводится большая работа по газификации малых городов и сел.

Пик добычи нефти (4,06 млрд. т/год) ожидается в 2020 г., после чего ожидается период ее стабилизации. Ресурсы газа значительно более велики. Их хватит на несколько сот лет.   

Таким образом, нефть и газ в ближайшей перспективе останутся основными источниками энергии для человечества.

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электротехника

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=nrIZMTpYf6U&feature=emb_logo