Воздействие тепловых и атомных электростанций на окружающую среду.

Влияние ТЭС. Отрицательное влияние ТЭС на окружающую среду связано с расходованием большого количества кислорода на горение топлива и выбросом в ат­мосферу углекислого газа, а также с повышением температуры окружающего воздуха.

Эксплуатация АЭС позволяет снизить уровень загрязнения окружающей сре­ды компонентами, характерными для работы ТЭС: СО_Х, SO₂, NO_X и т.д. Радиаци­онное загрязнение окружающей среды происходит за счет пылевидных частиц, нахо­дившихся под воздействием излучения и вынесенных через вентиляционные каналы за пределы станции. Кроме того, имеет место проникающая радиация через корпус реактора. Однако суммарная доля загрязнения, вносимого АЭС, естественного фона, как правило, превышает уровень радиации от АЭС.

Тепловое воздействие АЭС - одна из проблем ядерной энергетики. В расчете на единицу производимой энергии АЭС сбрасывает в окружающую среду больше тепла, чем ТЭС при аналогичных условиях. Это связано с низким КПД АЭС. Более высо­кий КПД реакторов на БН (40-42%) по сравнению с реакторами ВВЭР и РБМК (32-34%) позволяет примерно на 1/3 сократить сброс теплоты в окружающую среду.

Важной особенностью АЭС является необходимость демонтажа и захоронения элементов оборудования, обладающего радиоактивностью.

Гидроэнергетика

Типы гидроэнергетических установок.

Гидроэнергетические установки (ГЭУ) представляют собой совокупность гидротехнических сооружений, энергетического и механического оборудования; на них происходит преобразование механической энергии водного потока в электрическую или, наоборот, электрическая энергия превращается в механическую энергию воды.

Гидроэлектростанции.

Особенности ГЭС:

· использование возобновляемых природных источников энергии рек;

· высокий КПД преобразования гидроэнергии в электроэнергию (>90%);

· полная автоматизация процессов производства электроэнергии;

· долговечность сооружений гидроузлов, простота и надежность их оборудования;

· большая маневренность (способность мгновенно и без потерь производить смены режимов работы, принимать и сбрасывать нагрузки и т.п.).

Насосные станции.

ГЭУ, предназначенная для перекачки воды с низких отметок на высокие и для перемещения воды в удаленные пункты, называется насосной станцией. На насосных станциях устанавливаются насосные агрегаты, у которых на одном валу находится насос и электрический двигатель.

Гидроаккумулирующие электростанции.

Гидроэнергетические станции (ГАЭС) выполняют функции насосной станции и ГЭС, требуют постройки двух водохранилищ на разных уровнях и предназначены для снятия пиковых нагрузок. В часы пониженных нагрузок энергосистемы ГАЭС потребляет электрическую энергию и перекачивает воду из нижнего бассейна в верхний. При пиках нагрузки вода из верхнего бассейна пропускается через турбины в нижний бассейн.

Приливные электростанции.

Морские приливные электростанции (ПЭС) используют приливные колебания уровня моря. Залив моря перегораживается плотиной, и во время отлива в море создается перепад, достаточный для вращения турбин ПЭС.

Основные характеристики гидроэнергетических установок.

Напор.

В водноэнергетических расчетах учитывают потери напора. Напор ГЭС:

H ≈ H ₀ -∆ h =▼ВБ-▼НБ-∆ h,

где ∆ h – потери напора при движении воды от водозабора до турбинной камеры.

В расчетах, требующих высокой точности, учитывается также кинетическая энергия потока.

Полный напор (брутто, H_G) называется напором гидротурбинного блока и определяется по разности удельных энергий потока воды во входном и конечном сечении.

Удельная энергия потока воды E, Дж/Н, в каждом сечении:

,

где Z – высота расположения центра тяжести данного живого сечения потока над плоскостью, м;  – избыточное давление, Па;  – вес единицы объема воды, Н/м²;  – пьезометрическая высота, равная глубине погружений центра тяжести данного живого сечения под уровень воды, м; v – средняя скорость течения воды в данном живом сечении, м/с;  – коэффициент, равный отношению кинетической энергии потока при действительном распределении скорости по сечению к кинетической энергии потока, посчитанной по средней скорости v.

Расход воды.

Расход воды Q, м³/с, используемый ГЭС для выработки ЭЭ, зависит от притока воды к верхнему бьефу ГЭС, от наличия запасов воды в водохранилище и от потребности энергетической системы в данный момент в ЭЭ.

Мощность, энергия.

Мощность P – работа, производимая в единицу времени. Если напор составляет H, м, расход воды равен Q, м³/с, то работа, которую может совершить вода в 1 секунду, т.е. потенциальная мощность водотока в кВт:

где p – плотность воды, кг/м³; g – ускорение свободного падения тела, м/с².

Мощность на валу турбины:

 или         (1.27)

где  – мощность турбины.

Электрическая мощность агрегата P_a на выходах генератора меньше мощности турбины на величину потерь в генераторе:

           (1.28)

где  – КПД генератора;  – КПД агрегата.

Обозначив , получим формулу:

                                  (1.29)

Для насосных агрегатов и при работе обратимой гидромашины (насосо-турбины) в насосном режиме мощность, потребляемая электродвигателем:

где P_H – напор насоса;  – КПД насоса;  – КПД двигателя.

Объем воды V, м³ при напоре H, м дает количество энергии:

 [кДж] или  [кВт⋅ч].           (1.30)

Гидростанция при напоре H и КПД  расходует на 1 кВт⋅ч выработанной энергии объем воды q в м³, т.е.

.                              (1.31)

Насосная станция на 1 м³ воды расходует энергию в кВт⋅ч:

                           (1.32)