Откуда берется электричество? | ТГК-1

Наверное, каждому пользователю в душе интересно, откуда берутся эти самые электроны в электрической лампочке. Все знают — вырабатываются на ГЭС, ТЭЦ, с атомных станций. Меньше людей слышали о солнечных, ветряных, геотермальных, приливных станциях, ещё меньше — о ГРЭС (государственные районные электрические станции), и ГАЭС. И уж совсем мало кто знает, как это оказывается сложно — управлять электричеством.

В чём сложность? И вот тут в двух словах не объяснить — приходится лезть в дебри энергетики. А знать стоит, потому что именно из этих знаний складывается самая волнующая нас интрига — цена за киловатт.

Первая хитрость — электричество нельзя запасти «на завтра», и приходится ориентироваться на текущую выработку, а потери при транспортировке высоки — поэтому энергетики вынуждены приспосабливаться буквально на каждом шагу: использовать низкий ток, менять сечения проводов, использовать повышающие и понижающие трансформаторы, дозировать электроэнергию дополнительными станциями.

Мало того, трудности возникают и в частном порядке — есть пики и провалы в энергопотреблении, а тяжесть проводов может не выдержать погодных условий — например, снегопада. Вот почему земля буквально опутана проводами разных сортов — электричество нужно всем и каждому, желательно — бесплатно, а подать его в нужной мощности и за деньги не легко.

Вот пример. Генератор может выдавать только столько мощности, сколько может потребить потребитель. Если даже генератор имеет установленную мощность на 100 МВт, то он не сможет ее набрать, если нет соотвестствующей нагрузки. Как частный случай – выдаст, но с отклонением от принятой частоты в 50Гц, что сделает невозможным использовать такую электроэнергию, а это — невосполнимые затраты.

Всё начинается именно с генератора — это чудесное устройство невообразимым, но легко объяснимым физикой способом вырабатывает с помощью силы воды поток электронов, которые начинают своё экстравагантное путешествие по проводам — к чайнику.

ГЭС преобразует механическую энергию воды в электрическую — в этом она, кстати, самая экологичная. Вода «давит» на лопасти рабочего колеса, которое на одном валу с генератором. Чем больше напор – тем больше давление. Генератор представляет из себя ротор и статор. Статор – неподвижная часть с обмоткой. Ротор вращается в электрическом поле статора, возникает Электродвижущая сила (ЭДС). С выводных устройств идет съем электроэнергии — это описание принципа работы любого генератора.

Но вот в чём чудо — в этом «пахтании океана» появляются электроны, и они не одиноки. Есть ещё электрически заряженные частицы, квази частицы. Электроны в проводах можно сравнить с рыбами в воде: проводники для них — среда обитания. В диэлектриках жизни нет)

Трансформаторами мощность и понижают, и повышают, и что там происходит с частицами — можно представить. И через поля проходят — правда, магнитные; притягиваются и отталкиваются, исчезают — и возникают! В путешествиях по подстанциям могут менять и вид энергии, и форму. Двигаются с небольшой скоростью, но по отношению с неподвижными собратьями находятся на границе, которая уже имеет скорость света… У электронов море приключений прежде, чем они постучатся в ваш дом.

Поздороваться с электронами нельзя, как и поговорить. По сути они — просто другая форма жизни, которую нам по счастливой случайности или глубокой закономерности удалось приручить — как оленей, кошек, окучить картошку. С этой точки зрения наше существование на планете явление столь же необычное и интересное, как и бег электронов.

Но вернёмся на Землю. Для нас важно – уровень напряжения, частота электрического тока в сети. Суточная неравномерность потребления регулируется автоматикой: у системного оператора стоит основной управляющий блок станциями, которые в этой системе состоят. Генераторы например работают в системе ГРАМ – «групповое регулирование активной мощности». Система распределяет нагрузку оптимально для каждого генератора. Естественно, стараются применять типовые генераторы. Тогда случае изменения нагрузки потребителем система ГРАМ загружает или разгружает генераторы за секунды.

Есть еще система АРЧМ – «автоматическое регулирование частоты и мощности». Это специальная программа, которая воздействует на управление регуляторами скоростей. Ее задача – держать заданные показатели в норме. Допустим, задано держать переток из Кольской энергосистемы в Карельскую мощность в 500 МВт. И вдруг «отваливается» какой-то крупный потребитель на 50 МВт. Значит, система АРЧМ должна воздействовать на некоторые управляющие элементы и где-то в энергосистеме снизить  их мощность.

Система действует в течении секунд. В пределах 10 секунд обычно устраняется возмущение. При очень крупных дисбалансах установка равновесия может занимать 1-2 минуты.

То есть ГРАМ управляет в масштабе одной станции, а АРЧМ управляет станциями. К сожалению, и это не всегда эффективно. Допустим, маленькая станция, 6 МВт. А потребитель в нашем примере «отвалился» на 50 МВт. Что там регулировать?

Потому АРЧМ стараются ставить на больших станциях, например, на Верхнетуломской ГЭС, на Серебрянских, на Териберке. На Княжегубской ГЭС. Каждая система управления это немалые расходы на монтаж и содержание, хоть процессы и автоматизированы. И всё это — только начальные дебри! 

КАК ПОЛУЧАЮТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

КАК ПОЛУЧАЮТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

Верходанов И.А. 1

---

1

Литвиновская Н.Ю. 1

---

1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Электричество имеет большое значение в нашей жизни. Почти все, что нас окружает, работает на электричестве. Например, бытовая техника у нас дома: телевизоры, стиральные машины, холодильники, компьютеры, лампочки для освещения. На улице за счет электрического тока ездят троллейбусы, трамваи, электрички, и, даже машины, используют электричество для управления и освещения дороги фарами. На заводах на электричестве работают станки, печи и другие сложные механизмы.

Так откуда же берется электричество, которое поступает к нам в дом по проводам?

В своей работе я изучу, как вырабатывается электричество на электростанциях: ТЭЦ, АЭС, гидроэлектростанция, ветроэлектростанция. Как по электрическим проводам, закрепленным на специальных опорах, электричество направляется в город, затем в каждый дом, в каждую квартиру.

В экспериментальной части докажу, как «маленький» генератор вырабатывает ток, которого будет достаточно для освещения домика.

Тема «Как получают электричество» мне особенно интересна, потому что, чтобы изготовить макеты, надо паять настоящие схемы.

Цель исследования: изучение возникновения электричества.

Задачи исследования:

1. Изучить, как появляется электричество за счет преобразования энергии воды, ветра, солнца и газа.

2. Понять, как устроен генератор, который вырабатывает электричество.

3. Рассмотреть, как устроена батарейка (переносной источник энергии).

4. Провести эксперименты: подключить игрушечный домик к генератору, который будет вырабатывать электрический ток, чтобы включить в домике освещение. Затем, таким же образом включить вентилятор.

5. Изготовить самодельную батарейку из соленой воды и металлических пластинок.

Содержание работы:

Первое, что необходимо сделать: проанализировать учебную литературу. Из нее я узнал следующее: Электричество вырабатывается на электростанциях, затем по электрическим проводам, закрепленным на специальных опорах, направляется в город, затем в каждый дом, в каждую квартиру.

Электростанции

Электричество вырабатывается на электростанциях за счет преобразования энергии воды, ветра, солнца и газа в электрическую энергию (рис.1).

а б

в г

Рис.1 Электростанции: а – теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), б — атомная электростанция, в – гидроэлектростанция, г – ветроэлектростанции.

Теплоэлектроцентраль (рис.1а), одна из самых распространенных станций, дает городу не только электричество, но и тепло для отопления домов зимой. Таких станций построено очень много. Как она работает? В большой печке сжигают газ, тот самый газ, на котором мы готовим еду в кухне, см. схему на рис.2. Газ нагревает котел с водой. Вода, нагреваясь, превращается в пар. Пар вращает турбину, а она в свою очередь вращает генератор, который и вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город. Дым от сгоревшего газа выходит в трубу, а пар охлаждаясь в градирне, превращаясь обратно в воду, возвращается в котел. Зимой эта горячая вода направляется в наши дома, для отопления квартир. Теперь мы видим, что механическая энергия вращения, превращается в электрическую энергию, в генераторе . [1, 4]

Рис.2. Схема работы ТЭЦ

Атомная электростанция (АЭС) сложнее предыдущей электростанции, см. рис.1б. Их меньше у нас в стране. Все дело в том, что в них не сжигают газ, а используют тепло от ядерной реакции (рис. 3). Получение такой ядерной энергии очень сложный процесс. На АЭС внутри реактора циркулирует обычная вода, очищенная от всех примесей. Реактор запускается, когда из его активной зоны извлекаются стержни, поглощающие нейтроны. Во время цепной реакции высвобождается большая тепловая энергия. Вода, циркулируя через активную зону, омывая топливные элементы, нагревается до 320 ⁰С. Проходя внутри теплообменных трубок парогенератора, вода первого контура отдает тепло воде второго контура, не соприкасаясь с ней, что исключает попадание радиоактивных веществ за пределы реакторного зала. В остальном схема точно такая же, как и предыдущая. Вода второго контура превращается в пар. Пар с бешеной скоростью вращает турбину, а турбина приводит в движение электрогенератор, который вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город [1, 4].

Рис. 3 Схема работы АЭС

Гидроэлектростанция есть у нас в Перми (рис.1-в). В таких электростанциях используют энергию падающей воды. Для этого — строят поперек реки плотину. С ее высоты вода падает вниз и вращает турбину, а турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. Схема работы гидроэлектростанции показана на рис.4 [1, 4].

Рис. 4 Схема работы гидроэлектростанции

Ветроэлектростанции используют энергию ветра (рис.1-г). Такие электростанции не очень мощные. Ветер вращает лопасти вентилятора, похожие на лопасти самолета, только очень большие. А они уже вращают генератор (рис.5) [4].

Рис. 5 Схема работы ветроэлектростанции

Есть и другие электростанции, в которых ничего не вращается, и в них нет генератора. Это солнечные электростанции [4]. Энергия солнечного света преобразуется в электрическую в солнечных панелях, изготовленных из специального материала, который под воздействием солнечной энергии начинает вырабатывать электрический ток (рис.6).

Рис. 6 Схема работы солнечной электростанции

Устройство генератора

Так как же устроен генератор, который вырабатывает электричество?

Все мы знаем, что такое магнит, любой с ним сталкивался и играл. Магнит притягивает к себе металлические предметы. Магниты бывают разные: большие и маленькие, сильные и слабые [1].

Если в магнитное поле поместить рамку, сделанную из электрического провода, закрепить ее так, чтобы можно было вращать за ручку, то получится простейший генератор [1, 3]. Если вращать рамку, в ней возникнет электрический ток. И, если ток будет достаточно мощный, то им можно будет зажечь электрическую лампочку (рис.7). В настоящих генераторах используют вместо рамки очень длинный провод, намотанный на специальные катушки и за счет этого, генераторы получаются очень мощные.

Рис.7 Схема устройства генератора

Но что будет, если к генератору подвести электрический ток?

Если к генератору подвести электрический ток, то рамка начнет сама вращаться, то есть произойдет обратный эффект (рис.8). Такие устройства называются электродвигатели [1, 3]. Они так же бываю большими и маленькими, мощными и слабыми.

Рис.8 Схема устройства двигателя

Что делать, если источник энергии нужен переносной, а не связанный с розеткой проводами? Для этого существуют, всем нам знакомые, батарейки.

Батарейки

Батарейка — это, емкость в которой происходит химическая реакция. Самая простая батарейка состоит из цинкового стаканчика, графитового стержня и электролита между ними (рис.9).

Рис.9 Устройство батарейки

В процессе использования батарейки, химическая реакция разрушает ее изнутри и батарейка «садится», то есть разряжается. Чем больше мы нагружаем батарейку, тем сильнее химическая реакция и тем быстрее она разрядится [1, 2].

Самую простую батарейку можно изготовить дома [2]. Для этого необходимо взять два разных «металла»: гвоздик и монетка — это будут электроды (рис.10), а в качестве электролита можно использовать лимон.

Рис.10 Самодельная батарейка

Но надо учесть, что такая батарейка будет очень слабая и ее не хватит даже для того, чтобы загорелась лампочка. То, что электричество появилось, мы видим только на приборе, который называется вольтметр.

Еще самодельную батарейку можно изготовить из соленой воды и металлических пластинок (рис.11). Ее устройство очень простое. Имеется три баночки, наполненные простой соленой водой. В каждую из них опускаем по два электрода, изготовленных из металлических пластинок. Одна пластинка покрыта медью, а вторая — цинком.

Рис. 11 Самодельная батарейка

Вот такую батарейку я и продемонстрирую в экспериментальной части моей работы. А также проведу другие эксперименты: подключу игрушечный домик к генератору, который будет вырабатывать электрический ток, чтобы включить в домике освещение. И докажу следующее: механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, в генераторе.

Экспериментальная часть:

В первом эксперименте я подключу игрушечный домик к маленькой электростанции (рис.12). Буду вращать ручку, и маленький генератор будет вырабатывать ток, которого хватит, чтобы в домике заработало освещение.

Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 90х170 мм, 70х165 мм, розетка, механизм от фонарика, провода, вилка, лампочки (5 шт.), клей.

Рис. 12 Первый эксперимент

Во втором эксперименте я подключу к электростанции вентилятор (рис.13). Мы увидим, как механическая энергии вращения в генераторе, преобразуется в электрическую, бежит по проводам к вентилятору, и в его двигателе, преобразуется обратно в энергию вращения.

Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 95х210 мм, 70х165 мм, розетка, провода, вилка, клей, вентилятор, электродвигатель.

Рис.13 Второй эксперимент

В третьем эксперименте я подключу к батарейкам, по-очереди, все тот же домик и вентилятор (рис.14-а,-б).

Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 95х210 мм, 70х165 мм, 90х170 мм, розетка, провода, вилка, клей, вентилятор, электродвигатель, лампочки (5 шт.), батарейки.

а б

Рис.14 Третий эксперимент

В следующем – четвертом эксперименте я продемонстрирую самодельную батарейку (рис.15-а). Берем баночки заполненные соленой водой. В каждую из них опускаем по два электрода, изготовленные из металлических пластинок. Одна пластинка покрыта медью, а вторая цинком.

Материалы для изготовления макета: картон Ø 20 мм, часовой механизм, лампочка (1 шт.), провода, три баночки с соленой водой, деревянная фанерка 75х330 мм для основания, медные и цинковые пластинки длиной 75 мм, клей.

а б

Рис.15 Четвертый эксперимент

Энергии этих трех батареек хватило, чтобы загорелась лампочка и пошли часы (рис.15-б).

Выводы

В своей работе я рассмотрел, как работают: ТЭЦ, АЭС, гидроэлектростанция, ветроэлектростанция. Схема работы ТЭЦ и АЭС в целом похожи: нагревается котел с водой, вода превращается в пар. Пар вращает турбину, а турбина вращает генератор, который и вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город. В одном случае сжигают газ, а, во втором — используют тепло от ядерной реакции. В гидроэлектростанциях используют энергию падающей воды для вращения турбины, а турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. В ветроэлектростанциях ветер вращает лопасти вентилятора, а они уже вращают генератор.

Во всех электростанциях реализуется следующее: механическая энергия вращения превращается в электрическую энергию, в генераторе. Но есть и другие электростанции, в которых ничего не вращается, и, в них нет генератора. Это — солнечные батареи. Они изготовлены из специального материала, и, под воздействием солнца вырабатывают электрический ток.

Далее в работе я рассмотрел устройство батарейки — переносного источника энергии. И как можно самую простую батарейку изготовить дома.

В практической части я провел несколько экспериментов. В первом эксперименте подключил игрушечный домик к «маленькой электростанции». «Маленький» генератор вырабатывает ток, которого достаточно для включения в доме электричества. Во втором — подключил к электростанции вентилятор. Механическая энергия вращения в генераторе, преобразуется в электрическую, бежит по проводам к вентилятору, и в его двигателе, преобразуется обратно в энергию вращения. В третьем эксперименте я подключил к батарейкам, по очереди, все тот же домик и вентилятор. В четвертом эксперименте я продемонстрировал самодельную батарейку. В каждую из трех баночек с соленой водой опустил по два электрода, изготовленные из металлических пластинок из меди и цинка.

В проведенных двух экспериментах, я подтвердил и наглядно продемонстрировал следующее: механическая энергия вращения в генераторе, преобразуется в электрическую. А также изготовил самодельную батарейку, энергии которой хватило, чтобы загорелась лампочка и пошли часы.

Но, у меня остались вопросы, на которые мне предстоит найти ответы:

Как протекает ядерная реакция? Какие АЭС есть у нас в стране? А еще мне интересно почему произошла авария в Чернобыле.

О, сколько нам открытий чудных

Готовит просвещенья дух,

И опыт – сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг.

А.С. Пушкин

Список литературы

1 Ю.И. Дик, В. А. Ильин, Д.А. Исаев и др. /Физика: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы / Издательство «Дрофа», 2000 год.

2 «Энциклопедия для детей от А до Я» / Издательство «Махаон», Москва, 2010.

3 А.А. Бахметьев/ Электронный конструктор «Знаток»/ Практические занятия по физике. 8, 9, 10, 11 классы.// Москва, 2005 год.

4 Получение и использование электрической энергии: [электронный ресурс] // Мир знаний. URL: http://mirznanii.com/info/id-9244

Просмотров работы: 9561

«Самодельное» электричество вытесняет с рынка энергокомпании

Доверие к системе централизованного снабжения электроэнергией падает в разных странах. И компании, и люди делают ставку на самообеспечение. Таким образом они надеются защититься от роста тарифов и возможных аварий в системе.

Американские компании защищают себя от роста тарифов

На одном из холмов Пенсильвании две большие ветряные турбины производят электричество для сети супермаркетов Kroger. В Калифорнии несколько цистерн, объединенных в одну систему, за один день превращают 150 т пищевых отходов в биогаз, используемый для производства 20% электричества распределительного центра компании. Эти два проекта, а также электричество, произведенное с помощью солнечных панелей в четырех супермаркетах сети, помогают Kroger сэкономить $160 млн в год на оплате электроэнергии.

Kroger — только один пример. По всей стране все больше компаний, от ритейлеров до промышленных производителей, идут по пути самообеспечения электроэнергией. Среди них — Wall-Mart, Google, Apple, BMW. Помимо ветряных турбин для производства электричества используются солнечные панели, топливные элементы, поршневые двигатели, работающие на природном газе, и т. д. Развитию тренда способствует снижение цен на природный газ и солнечные панели. Важную роль играет и обеспокоенность возможными перебоями в подаче электроэнергии.

«Самодельное» электричество составляет пока менее 5% от общего производства электроэнергии в США. Однако постоянно растущее число компаний, хотя бы частично переходящих на самообеспечение, вызывает серьезную тревогу у крупных игроков энергетической промышленности. Регуляторы отрасли также обеспокоены, что энергетические компании окажутся без клиентов и средств для содержания дорогостоящих линий электропередач и электростанций.

Японцы спасаются от атомной угрозы

Десятки тысяч домовладельцев в Японии переходят на самостоятельное снабжение электроэнергией, используя для этого водородные топливные элементы и солнечные батареи. Этот тренд отражает кризис доверия граждан к централизованной системе электроснабжения.

Два года назад катастрофа на АЭС «Фукусима» нанесла серьезный удар по основному способу производства электроэнергии в стране. Как утверждают в Sekisui House, крупнейшей японской компании по строительству домов на одну семью, более 80% ее домов оснащены сейчас технологиями производства солнечной энергии и топливными элементами.

Возможный отказ японцев от централизованной системы электроснабжения уже стал настоящим кошмаром для энергетиков. Ведущие энергетические компании Японии теряют миллионы долларов в год. Это происходит, по большей части, потому, что все 50 ядерных реакторов на атомных электростанциях закрылись в течение 14 месяцев после землетрясения и цунами в марте 2011 г. Два из них впоследствии были перезапущены, но затем снова закрыты на плановый ремонт.

С тех пор энергетикам, импортирующим дорогостоящее топливо, приходилось неоднократно поднимать цены на электричество.

Рост тарифов и проблемы с ликвидацией последствий аварии на АЭС «Фукусима» подогрели интерес к поиску новых источников энергии. Как показывают опросы, большинство японцев выступают за полный отказ от использования ядерных реакторов. «Так как Япония — страна землетрясений, мы не можем полагаться на атомную энергию. Это страшно», — говорит Томоко Хагихара, служащий из Осаки, который планирует построить дом, оснащенный технологиями производства солнечной энергии и топливными элементами.

Новый тренд привел к росту прибыли технологических компаний. У производителя электроники Kyocera она поднялась во II квартале более чем в три раза благодаря увеличению продаж подразделения солнечной энергетики на 44%.

По данным на конец марта, топливные элементы в своих домах установили примерно 40 000 японцев. Не так много, принимая во внимание размеры населения страны. Но спрос быстро растет. Крупнейший продавец топливных элементов Tokyo Gas заявляет, что получила 10 000 заказов в период с апреля по сентябрь.

Топливный элемент — устройство размером с небольшой холодильник. Оно устанавливается около дома и работает бесшумно. Устройство работает на обычном воздухе, в котором содержится и водород, и кислород. Оно не только производит электричество, но также используется для нагрева воды. Прибор не устаревает и может производить электричество до тех пор, пока в вашем распоряжении есть топливо и кислород.

Скептики утверждают, что тренд, который развивается благодаря субсидиям, а не рыночной экономике, не может быть стабильным. Они приводят в пример Германию, где субсидии на развитие солнечной энергии вынудили энергетические компании поднять тарифы. В Японии субсидии были введены сразу после цунами и покрывают примерно треть стоимости топливного элемента. Тарифы на солнечную энергию также субсидируются государством.

Субсидии частично перекладывают расходы на коммунальные услуги на налогоплательщиков. «Бремя увеличивается быстрыми темпами», — говорит профессор Токийского технологического института Такао Касиваги.

В период с апреля 2012 г. по март 2013 г. в Японии были установлены мощности по производству солнечной энергии на 4 ГВт. Это в три раза больше, чем годом ранее. Однако один ядерный реактор производит в год больше электроэнергии, чем все солнечные панели, взятые вместе, так как они работают только в темное время суток.

И все же тренд очевиден. «Разные силы стремятся к одной цели, — говорит Макото Таира, менеджер Tokyo Gas. — С одной стороны, есть правительство, заинтересованное в диверсификации источников энергии, с другой — население, которое больше не желает зависеть от централизованной системы».

Домик под солнцем на Северном море

В Германии электроэнергия из альтернативных источников тоже очень популярна, причем физические лица производят больше «зеленого» электричества, чем компании.

По данным исследовательской компании trend:research, 35% всей производимой в стране из возобновляемых ресурсов электроэнергии приходится на домохозяйства, установившие солнечные батареи на крышах своих домов или покупающие биотопливо у окрестных фермеров, еще 25% — на фермеров и компании, специализирующиеся на биоэнергетике. Так, жители деревни Юнде девять лет назад построили завод по производству энергии из биологического топлива — органических удобрений и растений, который сегодня не только полностью обеспечивает их электроэнергией, но и позволяет продавать ее излишки. Жители Юнде также намерены использовать избыток энергии для зарядки электромобилей.

На четыре крупнейшие энергокомпании Германии — E.On, EnBW, RWE и Vattenfall — приходится всего 5% от совокупных «зеленых» мощностей, общий объем которых составляет 73 ГВт. Поддержка властями солнечной и ветряной энергетики с помощью субсидий повлияла на снижение спроса на энергию, производимую угольными и газовыми электростанциями, заявляли летом представители E.On. Компания готова рассмотреть вопрос о закрытии или консервации тепловых электростанций в Европе.

План развития энергетического сектора Германии предусматривает, что к 2020 г. из возобновляемых ресурсов будет производиться не менее 35% всей электроэнергии в стране, а к 2050 г. — не менее 80%. Общее энергопотребление к середине века планируется сократить вполовину.

Ответные меры энергетиков

Энергетики не намерены сидеть сложа руки. По крайней мере, некоторые из них. Крупные компании в Германии активно наращивают капиталовложения в развитие нетрадиционной, особенно ветровой, энергетики.

В США Edison International, владеющая крупным производителем электроэнергии Southern California Edison, недавно приобрела SoCore Energy — чикагского разработчика солнечных панелей, устанавливаемых на крышах. Компания также стала инвестором Clean Power Finance, занимающейся финансированием проектов в области солнечной энергетики.

Производство электроэнергии становится более децентрализованным. «Мне нравится в этом участвовать», — говорит генеральный директор Edison Тед Кравер.

Использованы материалы WSJ

Дом без счетов за электричество

Представьте будущее без счетов за электричество. Дом полностью обеспечивает себя энергией с помощью солнца, ветра и тепла из недр земли. И это возможно даже на севере Финляндии.

Дом нулевой энергии, или, так называемый, активный дом, сам производит столько энергии, сколько потребляет. Годовой расход энергии — круглый ноль. Выработанные летом излишки энергии продаются электросетям, через которые зимой покупается необходимое количество электричества.

Северный климат создает свои сложности для строительства активных домов. Длинные, темные и холодные зимы требуют наличия хорошо спланированной системы рекуперации энергии, теплоизоляционного оборудования и качественных гидроизоляционных материалов.

Несмотря ни на что, строительство активных домов возможно благодаря новым строительным материалам, современным технологиям и активной научно-исследовательской работе. Этим вопросом занимаются десятки университетов из разных стран мира, в том числе и финский университет Аалто.

Эффективность предлагаемых решений сначала тестируют на экспериментальных домах. Первый финский экспериментальный дом под названием «Луукку» (люк) был спроектирован студентами архитектурного факультета университета Аалто.

Дом — электростанция

Активный дом производит необходимую ему энергию с помощью геотермального тепла, а также солнечной и ветровой энергии. Активному дому вовсе не обязательно выделяться на фоне других уличных зданий, потому что всю необходимую технику можно незаметно интегрировать в конструкции.

Проектирование начинается с выбора подходящего места, где будет построен дом. Например, для рекуперации солнечной энергии поблизости не должно быть большого количества деревьев, отбрасывающих тень, а окна лучше всего обращать на юг.

Расход энергии доведен до минимума

С точки зрения эффективности, важно позаботиться и о минимизации объемов энергопотребления. Это не означает того, что жильцу придется отказываться от удобств — в активном доме можно жить, как в любом другом доме.

Расход снижается за счет технических решений. Дом строится плотным с высокой теплоизоляцией. В нем устанавливается мощная вентиляционная система, к которой подсоединяется система вторичного использования отходящего тепла. Свежий внутренний воздух, ко всему прочему, улучшает комфорт.

Дом с предельно простой архитектурной формой легко сделать энергоэффективным, по той причине, что отсутствие лишних выступов позволяет минимизировать потерю тепла. Строительство активных домов, таким образом, хорошо сочетается с финскими функциональными архитектурными традициями.

Техника уже применяется

В Финляндии уже есть активные дома — один из них был построен в городе Куопио, что в центральной части страны. Второй дом находится в Ярвенпяя, недалеко от Хельсинки.

Дом в Куопио — это студенческое общежитие с 47 квартирами. В пользовании жильцов имеются тренажерный зал, а также паровая и инфракрасная сауна. Дом сам производит потребляемую энергию с помощью солнечных батарей и системы геотермального отопления.

Активный многоэтажный дом в Ярвенпяя построили летом 2011 года. В нем 44 квартиры для пожилых людей. В доме функционирует система геотермального отопления. Солнечные батареи, в свою очередь, нагревают воду и снабжают дом электричеством. Даже энергия торможения лифтов используется для выработки электричества.

Вентиляционная система собирает почти 80 % тепловой энергии для вторичного отопления. По сделанным подсчетам, дом в Ярвенпяя производит даже больше энергии, чем расходует. Таким образом, речь идет, судя по всему, о первом в Финляндии активном доме с плюсовой энергией. Сегодня компания. построившая дом в Ярвенпяя. гордится результатами своей работы: несколько лет эксплуатации доказали , что технология эффективна.

В Финляндии уже вполне возможно заказать себе постройку частного активного дома. Еще на жилищной ярмарке в Тампере летом 2012 года была представлена модель активного дома, готовая к широкой продаже. Дом, получивший название «Лантти» (монета), сконструирован на основе опыта эксплуатации дома «Луукку» университета Аалто.

Общие цели обязывают

Расход энергии на жилье составляет около 40 % от всей энергетической потребности ЕС. Это значит, что страны могли бы остановить климатические изменения за счет эффективного использования активных домов.

В мае 2010 года была принята директива об энергетически эффективном строительстве, согласно которой, страны ЕС обязуются выполнить минимальные требования по строительству активных домов к 2020 году.

В основе статьи использован интервью архитектора Киммо Люлюкангаса, который специализируется на строительстве домов с нулевым потреблением внешних источников энергии.

Текст: Ханни Хювяринен

Почему в Новосибирской области резко упала выработка электричества на ТЭЦ :: Новосибирск :: РБК

Резервы мощности в генерации

Читайте на РБК Pro

Директор по работе на энергорынках Сибирской генерирующей компании Антон Данилов рассказал, что в целом в России есть большой резерв мощности. «Если все генерирующие объекты в стране будут работать на полную мощность, энергии будет значительно больше, чем нужно системе, — отметил Данилов. — В результате работают те, кто предложил меньшую цену за энергию. Если спрос большой, то в процесс довключается и дорогая генерация, если спрос низкий, работает самая дешевая».

Цена для конечного потребителя складывается из трех составляющих — свободной цены на рынке электрической энергии и мощности, сетевой составляющей, которая включает стоимость передачи, а также энергосбытовой надбавки компании-продавца.

Цена на энергию формируется на оптовом рынке каждый час и зависит от рыночного пересечения спроса и предложения. На рынок и цену влияют много факторов: сезон, время суток, сетевые ремонты, которые ограничивают переток дешевой энергии, поставки в Европу.

Как формируется цена

Ценовые заявки на оптовом рынке подают только тепловые станции. «Каждая ТЭЦ ставит свою цену и баланс замыкается на последнем мегаватте, который востребован, — говорит Данилов. — Все генераторы, которые отобраны, получают заявки от системы по маржинальной цене с учетом потерь».

В России две ценовые зоны: первая простирается до Урала, вторая — Сибирь. В Сибири источники генерации разнообразны: здесь много ГЭС и экономичных угольных ТЭЦ. Поэтому электричество в Сибири дешевле. Чем ближе к Уралу, и чем дальше в европейскую часть страны, тем выше цена.

Рынок работает с опережением. За два дня до факта потребления определяется состав генераторов, что будет работать — ТЭС, ГРЭС, ГЭС или АЭС. За день определяется степень нагрузки, так как каждый источник генерации может работать с разной степенью загруженности.

В сутки, когда будет собственно выработка и потребление, включаются механизмы дооптимизации. Идет балансировка системы в реальном времени, учет текущей ситуации, аварийных отключений и так далее.

«Летом волатильность цены на энергию возрастает, зимой цены более стабильны, — продолжает Данилов. — Летом есть даже нулевые цены, в часы прохождения ночного минимума».

Бесплатное электричество характерно, например, для Иркутской области, где есть разные виды генерации, мощные ГЭС и ТЭС. «Нулевая цена — это когда спроса нет, а генерация есть, и выгоднее продать электричество по нулю или ниже себестоимости, чем останавливать генератор на несколько часов», — поясняет эксперт.

Пики выработки электричества на ТЭЦ приходятся на холодное время года. ГЭС активно вырабатывает электричество весной и летом. Пики перетоков из других систем приходятся на конец лета и начало осени, когда ТЭЦ еще не развернуты в полную силу, а большого притока воды на ГЭС уже нет

Сибирское электричество

Электроэнергия, произведенная на ТЭЦ и ГРЭС Сибири, дешевле из-за стоимости исходного сырья — все это угольные, а не газовые станции, говорит директор по работе на энергорынках СГК. Сибирь по максимуму, сколько может, передает энергию в первую ценовую зону, там она дороже.

Самая низкая себестоимость у ГЭС, где источник энергии бесплатный, это вода. Затраты — водный налог и средства на поддержание техсостояния ГЭС и зарплату персоналу.

Среди теплоэнергостанций (ТЭС) есть ТЭЦ и ГРЭС. Основная задача первых — выработка тепла, электричество тут побочный продукт, у эффективных станций оно дешевое. У ГРЭС себестоимость энергии выше, так как удельный расход основного топлива на ТЭЦ ниже ГРЭС. Если говорить о разнице цен по регионам, то мВт/час на Урале стоит 1100 руб, в Сибири — 900, а в Иркутске — 800.

«Ситуация с падением выработки на ТЭЦ характерна для всей Сибири, — комментирует конъюнктуру рынка Данилов. — Потребление упало из-за пандемии, снизились перетоки в первую ценовую зону и в страны Европы.

Плюс сдвинулся баланс гидрогенерации, по части регионов до 50%. Обычно этот процент вдвое ниже. Сказалась теплая зима и экстремальная многоводность, это негативно повлияло на цены во второй ценовой зоне».

За последние пять лет потребление электричества в Новосибирской области выросло на 4%, выработка электричества ТЭС и ГЭС снизилась на 6,5%, перетоки из смежных энергосистем выросли вдвое. При этом мощности не уменьшались, они были и остаются недозагруженными.

Говоря об экономической эффективности выработки электричества на ТЭЦ Новосибирска, Данилов отметил, что зимой ТЭЦ-5 и ТЭЦ-3 загружены полностью и работают в том числе и на покрытие электрического трафика. Остальные ТЭЦ работают в основном на тепло.

«При формировании заявок СГК оценивают, например, что выгоднее — включить оборудование «старых» ТЭЦ-2 и ТЭЦ-4, или Беловскую ГРЭС, — поясняет эксперт. — И вариант с ГРЭС даже с учетом стоимости передачи электричества выходит дешевле. В энергетике нельзя мыслить рамками одного региона».

Зеленая энергетика и запас электричества

Данилов объясняет, что вся ветро- солнце- и гидроэнергетика характеризуется неравномерной выработкой, и ее падение в системе должно перекрываться, и делают это ТЭС.

«Ситуация восполнения неудобна с точки зрения эффективности производства, — на ТЭС разворачивание и сворачивание мощностей дело небыстрое и недешевое, — говорит спикер СГК. — Если говорить о распределенной генерации и зеленой энергетике, поставке в систему энергии солнечной и ветровой генерации, пока это не практикуется, но возможность обсуждается».

Сейчас в России такая выработка локальна — поступления от солнечных батарей используются на обеспечение объекта, установившего такие коллекторы.

Ведутся разработки аккумуляторов большой емкости для промышленных объемов энергии, это бы позволило запасать дешевое электричество. По мнению Данилова, ситуация зависит от цены таких решений: «В Европе есть промышленные образцы, но там цена на электричество гораздо выше. В России уровень благосостояния не так высок. Грубо говоря, мы пока не можем себе позволить электричество из ветра и солнца. Промышленные аккумуляторы — это перспектива лет 10-15».

Как уголь превращается в электричество?

Что такое атомная энергия, как атом стал мирным, что такое энергоблок и как устроен реактор атомной станции?

Что такое атомная энергия, как атом стал мирным, что такое энергоблок и как устроен реактор атомной станции? Телекомпания ТВ21 и филиал «ОАО Концерн Росэнергоатом» — «Кольская атомная электростанция» продолжают телевизионный проект «Мир Атома», посвящённый 65-летию атомной отрасли России. Сегодня речь пойдёт о том, что же такое энергия? Какая она бывает и чем её можно измерить.

В повседневной жизни мы с вами часто употребляем слово «энергия». Ну, например, о шоколаде говорим, что он хорошо восполняет энергетические затраты, о полном сил человеке — пышет энергией, а чересчур инициативных учителей и воспитателей дети в шутку называют «энерджайзерами». А что же такое эта энергия? В переводе с греческого энергия означает действие или деятельность. Это общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Другими словами, энергия — это запасенная работа или способность совершать какое либо действие.

Итак, энергия необходима для того, чтобы начать какое-либо движение, ускорить перемещение, что-то поднять, нагреть или осветить. Без энергетической подпитки невозможна любая жизнедеятельность, не двигаются автомобили и не работает отопление. При этом энергия не может возникнуть из ничего. Она может быть получена из природных ресурсов, таких как уголь, природный газ или уран и превращена в удобные для нас формы, например в тепло или электричество.

Энергия не может возникнуть из ничего и не может просто так исчезнуть, она только может переходить из одной формы в другую. Например, в генераторе происходит превращение механической энергии вращения вала турбины в электрическую. Именно так образуется электрический ток — это самый распространённый вид энергии. Электрическую энергию легко передавать на большие расстояния по проводам и преобразовывать в другие виды энергии.

Количество электроэнергии измеряют в киловатт-часах. Например 1 кВт•ч. это количество энергии, которое расходует за сутки лампочка мощностью 40 Вт. А что же тогда такое мощность? Это энергия, потребленная или произведенная за единицу времени. Так например мощность 1 блока Кольской АЭС — 440 МВт. Это значит, что за час блок выработает 440 тысяч кВт×ч электроэнергии. То есть мощности 1 блока Кольской АЭС хватит для того, чтобы одновременно горели 11 миллионов лампочек мощностью 40 Вт каждая.

Для удовлетворения нашей потребности в энергии существуют три большие группы энергоносителей. Горючие ископаемые — нефть, уголь и природный газ, при переработке в энергию теряются безвозвратно. Восстанавливаемые источники энергии — солнце, ветер, гидроэнергия и даже подземное тепло возобновляются без человеческого участия естественным образом, не загрязняя при этом окружающую среду. Однако  при современном уровне развития техники этих источников явно не хватит для покрытия все возрастающих потребностей человечества в энергии.

Спасти человечество от энергетического голода сегодня способен третий вид топлива — ядерное — уран или плутоний. Эти вещества открывают нам доступ к гигантским запасам энергии, скрытым в микроскопическом атомном ядре.

Таким образом, человек, для улучшения качества жизни, на протяжении всего своего существования пытался искать всё новые и новые способы добычи энергии — от приготовления пищи на костре до расщепления ядер в атомных реакторах. Это естественный процесс, без которого невозможно прогрессивное развитие человечества. О том, что такое атом и как из него можно получить необходимую нам энергию, узнаем в следующий четверг.

Просто, доступно, популярно и интересно мы будем рассказывать об атомной энергетике каждый четверг в вечерних выпусках новостей. Смотрите на ТВ21 телевизионный проект «Мир Атома».

Дешевый, безопасный, экологичный, но редкий способ получения электричества в промышленных масштабах – Наука – Коммерсантъ

После Чернобыля мир не испугался и не прекратил строительство атомных электростанций. Мир решил, наверное, что это сработал специфически советский человеческий фактор. После катастрофы на АЭС «Фукусима» в Японии человечество осознало, что атомная энергия опасна даже в руках осторожных, ответственных, и технически продвинутых цивилизаций. Германия и другие страны ЕС уже думают о полном прекращении использования АЭС. Поэтому поиск новых, менее опасных источников энергии сейчас актуален как никогда. Одним из таких источников может стать тепло земли.

Сидим на грелке

Под наружной оболочкой Земли — земной корой — находится разогретая мантия, где, возможно, зарождаются вулканы (по другим теориям, вулканы зарождаются во внешней, расплавленной оболочке ядра). Горячая магма поднимается вверх по тектоническим трещинам и вступает в контакт с океанической водой, которая инфильтрируется из придонных областей океана в околомагматические зоны. Там вода нагревается, вбирает часть растворенных в магме газов — таких как сероводород и углекислый газ — и других химических веществ, захватывая и элементы из пород, сквозь которые она фильтруется. Увеличение содержания СО2 вызывает образование сильного адсорбента — кальциевого силикагеля, что ведет к изменению проницаемости водовмещающих комплексов и, в конечном счете, к тепловой и геохимической самоизоляции геотермальной системы. Считается, что наличие силикагеля обусловливает высокие концентрации разных веществ в термальных водах.

На континентах земная кора обычно очень мощная — до 70, иногда до 100 километров. Более древние магматические породы обычно перекрыты толстым осадочным чехлом, и магме его просто не прорвать. Там же, где земная кора тоньше — например, в зонах перехода от континентальной коры к океанической — магме, раскаленным газам и перегретому водяному пару легче выбраться на поверхность. Именно в таких районах случаются самые интересные геологические события наших дней — извержения вулканов, землетрясения, именно там фыркают и плюются гейзеры, дымят фумаролы, и именно там сравнительно легок доступ к подземным источникам тепла. Вообще-то наиболее активные проявления вулканизма отмечаются в областях, где кора тоньше всего — на дне океанов, в зонах срединно-океанических хребтов, но ни видеть, ни толком изучать, ни тем более использовать этот вулканизм мы пока не научились.

Основная часть территории России расположена на двух древних, 2,5 — 3,5 млрд лет, платформах (Восточно-Европейской и Сибирской). Между ними лежит сравнительно молодая (всего 250-400 млн лет), но тоже надежная Западно-Сибирская плита. Поэтому в России районы с тонкой корой находятся только на дальних окраинах — на Камчатке и Курильских островах, которые входят в зону активных геологических процессов. «В областях современного вулканизма формируются и геотермальные месторождения, — говорит доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией тепломассопереноса ИВиС ДВО РАН Алексей Кирюхин. — Условия их формирования могут быть разными. Довольно часто работает правило: чем больше и активнее вулкан, тем меньше шансов найти в его окрестностях геотермальное месторождение (пример — вулкан Ключевский), чем крупнее геотермальное месторождение, тем меньше шансов увидеть в его пределах большой вулкан (пример — Долина гейзеров в Калифорнии)».

Окраины Тихого океана образуют Тихоокеанское огненное кольцо. Огненное оно потому, что здесь сосредоточено большинство действующих вулканов. Здесь же происходит субдукция

Области современного активного вулканизма в основном сосредоточены в так называемом Тихоокеанском огненном кольце — это практически все окраины Тихого Океана, включая Камчатку, Курилы, Японию, Индонезию, Филиппины, Анды и Кордильеры, цепочку Алеутских островов и архипелаг Огненная Земля. Все эти территории относятся к зонам самой молодой, альпийской складчатости, и на окраинах материков подвержены процессу субдукции — поддвиганию океанической коры под континентальную. В процессе субдукции окраинные участки континентальной коры вздымаются, формируя горные хребты, а «ныряющая» фронтальная зона тонкой океанической коры плавится, давая «сырье» для современных вулканов.

К зонам альпийской складчатости относятся также Альпы и Пиренеи, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи. Многие вулканы здесь уже прошли активную стадию, и в породах, перекрывающих остывающую магму, происходят постмагматические процессы. В таких районах затухающего или «дремлющего» вулканизма — который проявляется не столько извержениями, сколько работой гейзеров, фумарол, грязевых вулканов — как раз и существует возможность получения электричества в промышленных масштабах. В других, менее активных, областях, впрочем, тоже можно использовать земное тепло. Даже в стабильных платформенных областях встречаются источники термальных вод, да и геотермический градиент может быть достаточно высоким.

Креативная, дешевая и чистая технология

Использовать геотермальное тепло можно по-разному. Во-первых, как древние римляне, можно непосредственно применять термальные воды для обогрева и ванн. Бесчисленные горячие источники в Европе ли, в Америке, на Филиппинах, — это проявления все тех же поствулканических процессов. В России тепло подземных вод используется для обогрева зданий и теплиц в Калининградской области, в Западной Сибири, в Краснодарском крае. Такое «прямое» использование тепла позволяет сэкономить и снизить нагрузку на окружающую среду.

Новозеландская геотермальная станция Ваиракеи открыта в 1958 году, первой после войны и второй в мире (самая первая построена в итальянском городе Лардерелло в 1904 году).

Фото: National Geographic/Getty Images/Fotobank

Можно использовать тепловые насосы, позволяющие обогревать или охлаждать жилые дома за счет разницы температур между воздухом и грунтом. А можно — в дополнение к простому обогреву — построить геотермальную электростанцию и получать очень дешевую электроэнергию. В зависимости от геологических условий, — то есть от температуры пород, наличия и состава воды в них — могут использоваться разные типы гидротермоэлектростанций.

В некоторых случаях геотермальная энергия позволяет убить сразу нескольких зайцев. Например, «Шеврон» использует для ее получения горячие воды, выкачиваемые из недр вместе с нефтью. На поверхности раскаленная смесь воды и пара отделяется от нефти, сепарируется, пар вращает турбины и дает электроэнергию, вода же закачивается обратно в породу. Это позволяет одновременно решить проблему токсичных сбросов и поддержать давление в нефтяном пласте, тем самым улучшая его нефтеотдачу и увеличивая срок использования скважины.

Геотермальная энергетика, новая отрасль на стыке нескольких наук и промышленности, привлекает внимание ученых и практиков разных специальностей. Одни задумываются, как добыть редкие и благородные металлы, растворенные в горячих подземных водах. Может быть, именно в фазе охлаждения этих вод когда-нибудь и удастся извлечь золото и платину.

Другие изобретают способы применения низкотемпературных вод. Главный инженер ОАО «Геотерм» Дмитрий Колесников считает, что вскоре будет разработана технология вторичного использования сепарата, то есть частично охлажденной воды: «Ее можно будет использовать на любых промышленных предприятиях, где есть горячие стоки. Больших мощностей ожидать не стоит, но, во-первых, горячая вода идет на второй цикл, то есть снижается непроизводственное использование энергии, а во-вторых, можно будет решать проблему энергоснабжения самого предприятия».

Россия отличается стабильностью

Геотермальная энергетика в России начала развиваться в 1960 годах. Тогда были построены первые — по сути, экспериментальные — электростанции. Паужетская ГеоЭС (11 МВт), на одноименном геотермальном месторождении была построена в 1967 году. «Эта электростанция служила как бы опытной площадкой, на ней опробовались технологии, испытывалась паро-водяная смесь», — рассказал Колесников. Неподалеку от нее расположены Мутновская ГеоЭС (50 МВт) и Верхне-Мутновская (12 МВт) ГеоЭС. На Курилах, на островах Кунашир и Итуруп, тоже работают две относительно небольшие ГеоЭС — 6 и 2,6 МВт. Собственно, этим недлинным списком и ограничивается действующая российская геотермальная энергетика.

Первая в России геотермальная электростанция — Паужетская — введена в эксплуатацию в 1966 году.

Фото: РИА НОВОСТИ

Не в силу политико-экономических или исторических причин, не потому, что за рубежом лучше головы или технологии, но исключительно из-за высокого уровня стабильности российского геологического устройства западные, восточные, юго-восточные и даже некоторые африканские страны оставили нас далеко позади в области геотермальной энергетики. В Исландии на геотермальных электростанциях получают 30% электроэнергии, на Филиппинах — более 25%, в Сальвадоре и Коста-Рике — около 15%, в Новой Зеландии и Никарагуа — 10%. В США доля «геотермального» электричества невелика, всего 0,3%, но по объемам выработки США опережают все остальные страны мира.

В США к широко известным геотермальным электростанциям в Калифорнии и Неваде в 2006 году добавилась маленькая, но необычная электростанция в самой что ни на есть глубокой американской глубинке — на Аляске, на курорте China Hot Springs. Хотя термальные источники там горячи для человека (74С), эта температура все же слишком низка для производства энергии по обычной технологии. Тем не менее, решение — применение бинарного цикла — было найдено: в теплообменнике природная вода отдает свое тепло специальному реагенту, который закипает даже при столь низкой температуре. Слегка охлажденная (примерно до 70 градусов) вода честно возвращается в исходный горизонт. За пять лет эксплуатации температура поступающей воды упала примерно на градус. Три генератора могут давать 650 кВт в час, что достаточно, например, для обслуживания целого поселка. Каждый генератор стоит около $800 000, и окупаемости за полгода ожидать не стоит. Но лет за 10 эти инвестиции окупятся даже при цене электричества в 6 центов за киловатт. Генератор, работающий на мазуте, «стоил» 30 центов за киловатт, так что разница очевидна.

А бинарная технология, использованная на Аляске, вообще-то изобретена в России еще в 1967 году, и использована на Паратунском геотермальном месторождении на Камчатке.

Экономика горячей воды

Как считает Дмитрий Колесников, преимущества геотермальной энергетики — в простоте процесса и дешевизне получаемой энергии. «Собственно, бурится скважина, из которой идет паро-водяная смесь, которая на станции сепарируется, пар вращает турбину, и дальше все работает как в обычной котельной», — объяснил он принцип работы.

Возле исландского города Гриндавика геотермальная электростанция совмещена со spa-курортом

Фото: AFP/EASTNEWS

Геотермальная энергия действительно обходится очень дешево, прежде всего за счет экономии на углеводородном сырье. Самое дорогое — это скважины и линии электропередач. Правда, там, где можно построить ГЭС, геотермальные электростанции будут не столь экономически привлекательными. Но в России мощнейшие ГЭС строились тогда, когда понятия частной собственности на землю не было. Сегодня, чтобы затопить гигантские территории, нужно будет их у кого-то выкупить, что сильно поднимет цену киловатт-часа. Да и землю жалко (поэтому современные ГЭС строятся в основном в горах, где площадь затопления минимальна). А вот при сравнении цены «геотермального» киловатт-часа с ценой электричества, вырабатываемого ТЭС, разница уже сегодня не в пользу углеводородной энергетики.

Экология соленой воды

Люди, которые занимаются геотермальной энергетикой, как-то с восхищением к ней относятся. Они понимают, что это сравнительно дешевый, сравнительно безопасный способ получения электроэнергии из возобновляемых источников. Тем не менее, как и во всех отраслях промышленности, здесь есть свои проблемы.

Да, углеводородного топлива на ГеоЭС нет, но проблема отходов существует. «Отходы» — это остывшая подземная вода, часто сильно соленая. Ее нельзя сбросить в ближайшую речку, она слишком токсична. Кроме того, при изъятии материала из недр обычно повышается сейсмическая активность, и из-за сейсмодислокаций приток пароводяной смеси на поверхность может вообще прекратиться. «Воды у нас (на Паужетской электростанции) — 1000 тонн в час, в идеале должен быть замкнутый цикл, на поверхность мы эту воду сливать не можем. Воду — сепарат — мы закачиваем обратно в пласт. Правда, не в то место, откуда мы ее берем, иначе мы быстро охладим «дающий» участок. Поэтому закачиваем не в него, а в соседние зоны», — объясняет Колесников.

В связи с высокой агрессивностью горячих подземных вод возникает проблема коррозии, износа оборудования. Но с коррозией, по мнению Колесникова, бороться можно — надо просто правильно подбирать материалы.

Геотермальную энергию добывать не всегда легко. Часто геотермальные месторождения находятся в труднодоступных местах или в зонах повышенной сейсмической активности. В сейсмически активных зонах постройка ГеоЭС не только сопряжена с угрозой для работников, но может оказаться экономически бессмысленной: при структурных подвижках геотермальное месторождение может просто исчезнуть или поменять режим так, что работа станции станет невыгодной.

Геотермы вообще недостаточно изучены. Поверхностные, более легкодоступные геотермы часто имеют довольно короткий срок жизни. Исследования же глубоко залегающих, более крупных геотермальных месторождений требуют больших средств. Пока российская экономика живет за счет высоких цен на углеводородное сырье, научные и практические работы по геотермам будут оставаться недофинансированными. Это приведет к тому, что Россия, некогда первой применившая бинарную технологию, вновь окажется в хвосте, как и со сланцевым газом.

«Хотим, не хотим, а развивать будем»

Вряд ли геотермальная энергия придет в каждый дом. В России, во всяком случае, не завтра. Низкотемпературные технологии получения электричества пока еще дороги, а самое главное — в платформенных областях, где проживает большая часть населения России, горячие напорные подземные воды редки. Поэтому в ближайшее время можно ожидать только развития применения тепловых насосов, которые позволяют напрямую использовать тепло земли.

Возможности для постройки ГеоТЭС, кроме Камчатки и Курил, существуют на Урале, в Краснодарском крае, на Ставрополье. Анализируются возможности строительства ГеоЭС в южных областях Западной Сибири. «А вообще, должна быть энергетическая стратегия по регионам, комплексный подход. Если есть возможность построить геотермальную электростанцию — надо строить: это и дешевая энергия, и отсутствие потребности в углеводородном сырье», — считает Колесников.

Алексей Кирюхин уверен, что геотермальную энергию можно получать всюду — вопрос в количестве и качестве. Но, конечно, для гидротермальных электростанций главным ограничивающим фактором еще долго будет служить строгая привязанность к источникам тепла.

Даже если экономия на геотермальной электроэнергии окажется меньше ожидаемой, выигрыш для природы очевиден. Валентина Свалова из Института геоэкологии РАН в работе «Геотермальные ресурсы России и их комплексное использование» показала, что если за счет геотермальной энергетики удастся достичь выработки электричества в 7800 ГВт.ч, то это позволит сэкономить 15,4 млн баррелей нефти, что исключит выброс приблизительно 7 млн тонн СО2.

Возобновляемость и дешевизна делают геотермальную энергию крайне привлекательной. «Хотя геотермальные электростанции имеют более низкий потенциал, дают меньшую мощность, они не требуют использования углеводородного сырья, — повторяет Колесников. — Ситуация с нефтью понятна, цены будут только расти, поэтому, хотим мы или не хотим, а геотермальную энергетику развивать будем».

Суммарная мощность геотермальных электростанций

Страна Установленная мощность, (МВт) США 3,086 Филиппины 1,904 Индонезия 1,197 Мексика 958 Италия 843 Новая Зеландия 628 Исландия 575 Япония 536 Сальвадор 204 Кения 167 Коста-Рика 166 Никарагуа 88 Россия 82 Турция 82 Папуа — Новая Гвинея 56 Гватемала 52 Португалия 29 Китай 24 Франция 16 Эфиопия 7,3 Германия 6,6 Австрия 1,4 Австралия 1,1 Тайланд 0,3

Татьяна Крупина

Как производится электричество? | Как работает электричество?

Какие источники питания зеленые?

Энергия, вырабатываемая из возобновляемых источников, таких как гидро-, ветровая, солнечная и геотермальная, является зеленой. В отличие от ископаемого топлива эти источники энергии не истощают природные ресурсы. Они также являются более чистыми источниками энергии, которые не загрязняют окружающую среду выбросами углерода.

Хотя возобновляемые источники энергии лучше для здоровья нашей планеты, они обычно стоят больше, чем другие источники энергии, поэтому большая часть нашей электроэнергии не вырабатывается из зеленых источников.

Продукт JustGreen Power компании

Just Energy позволяет гарантировать, что до 100% потребляемой вами электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников.

Узнать больше
Ежегодное раскрытие экологической информации
Ежеквартальное раскрытие экологической информации

Хотя варианты зеленой энергии Just Energy доступны на большинстве рынков, которые мы обслуживаем, они пока доступны не на всех наших рынках. Посмотрите, на каких рынках мы в настоящее время предлагаем варианты зеленой энергии.

Хотите узнать больше об электричестве? Ознакомьтесь с нашей серией обучающих статей с часто задаваемыми вопросами об электричестве.

Раскрытие экологической информации

Заявление об охране окружающей среды штата Иллинойс
Заявление об охране окружающей среды штата Делавэр

Источники: «Электричество — вторичный источник энергии». Университет Лихай,

1. «Электроэнергия — вторичный источник энергии». Университет Лихай, http://www.ei.lehigh.edu/learners/energy/readings/electricity.pdf

2. «Наука об электричестве». Факторы, влияющие на цены на бензин — объяснение энергии, ваше руководство по пониманию энергетики — Управление энергетической информации, www.eia.gov/energyexplained/electricity/the-science-of-electricity.php

3. «Уголь и электричество». Всемирная угольная ассоциация, 17 апреля 2018 г., www.worldcoal.org/coal/uses-coal/coal-electricity

4. «Как электроэнергия доставляется потребителям». Факторы, влияющие на цены на бензин — объяснение энергии, ваш путеводитель по энергетике — Управление энергетической информации, www.eia.gov/energyexplained/electricity/delivery-to-consumers.php

5. Перлман, Ховард и Геологическая служба США. «Гидроэнергетика: как это работает». Адгезионные и когезионные свойства воды, Школа водных наук Геологической службы США, water.usgs.gov/edu/hyhowworks.html.

6. «Электросчетчики». Министерство энергетики, www.energy.gov/energysaver/appliances-and-electronics/electric-meters.

Производство, мощность и продажа электроэнергии в США

• Генерация — это показатель выработки электроэнергии с течением времени.Большинство электростанций используют часть производимой электроэнергии для работы электростанции.
• Мощность — это максимальный уровень электроэнергии (электричества), которую электростанция может подавать в определенный момент времени при определенных условиях.
• Продажи — это количество электроэнергии, проданной потребителям за период времени, и на них приходится большая часть потребления электроэнергии в США.

Вырабатывается больше электроэнергии, чем продается, потому что некоторая часть энергии теряется (в виде тепла) при передаче и распределении электроэнергии.Кроме того, некоторые потребители электроэнергии вырабатывают электроэнергию и используют большую часть или всю ее, и количество, которое они используют, называется , прямое использование . К этим потребителям относятся промышленные, производственные, коммерческие и институциональные предприятия, а также домовладельцы, у которых есть собственные генераторы электроэнергии. Соединенные Штаты также экспортируют и импортируют часть электроэнергии в Канаду и Мексику и из них. Общее потребление электроэнергии в США конечными потребителями равно розничным продажам электроэнергии в США плюс прямое использование электроэнергии.

• Шкала коммунальных услуг включает в себя производство электроэнергии и мощность генерирующих блоков (генераторов), расположенных на электростанциях, общая генерирующая мощность которых составляет не менее одного мегаватта (МВт).
• Малая шкала включает генераторы с генерирующей мощностью менее 1 МВт, которые обычно находятся в местах потребления электроэнергии или поблизости от них. Большинство солнечных фотоэлектрических систем, установленных на крышах зданий, представляют собой небольшие системы.

• Мегаватт (МВт) = 1000 кВт; мегаватт-час (МВтч) = 1000 кВтч
• ГВт (ГВт) = 1000 МВт; гигаватт-час (ГВтч) = 1000 МВтч

Нажмите для увеличения

Производство электроэнергии

В 2020 году чистая выработка электроэнергии генераторами коммунальных предприятий в Соединенных Штатах составила около 4 009 миллиардов киловатт-часов (кВтч) (или около 4 триллионов кВтч).По оценкам EIA, дополнительные 41,7 миллиарда кВтч (или около 0,04 триллиона кВтч) были произведены с помощью небольших солнечных фотоэлектрических (PV) систем.

В 2020 году около 60% выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США было произведено из ископаемого топлива (угля, природного газа и нефти), около 20% — за счет ядерной энергии и около 20% — из возобновляемых источников энергии.

• природный газ 40%
• уголь 19%
• ядерная 20%
• • негидроэлектрические возобновляемые источники энергии 13%
  • гидроэлектростанция7%
• нефть и прочее 1%

Электроэнергетическая мощность

Чтобы обеспечить стабильную поставку электроэнергии потребителям, операторам электроэнергетической системы или сети , требовать от электростанций производить и размещать в сети необходимое количество электроэнергии в любой момент, чтобы мгновенно удовлетворить и сбалансировать спрос на электроэнергию. .

• Генераторы базовой нагрузки обычно полностью или частично удовлетворяют минимальную или базовую потребность (нагрузку) в электросети. Генератор базовой нагрузки работает непрерывно, вырабатывая электричество с почти постоянной скоростью в течение большей части дня. Атомные электростанции обычно работают в режиме базовой нагрузки из-за их низких затрат на топливо и технических ограничений на работу в зависимости от нагрузки. Геотермальные установки и установки на биомассе также часто работают с базовой нагрузкой из-за их низких затрат на топливо.Многие крупные гидроэлектростанции, несколько угольных электростанций и все большее количество генераторов, работающих на природном газе, особенно в комбинированных энергетических установках, также обеспечивают мощность базовой нагрузки.
• Генераторы пиковой нагрузки помогают удовлетворить спрос на электроэнергию, когда спрос наивысший или пиковый, например, ближе к вечеру и когда потребление электроэнергии для кондиционирования воздуха и отопления увеличивается в жаркую и холодную погоду соответственно. Эти так называемые пиковые блоки обычно представляют собой генераторы, работающие на природном газе или нефти.Как правило, эти генераторы относительно неэффективны и дороги в эксплуатации, но обеспечивают высококачественное обслуживание в периоды пикового спроса. В некоторых случаях гидроаккумулирующие гидроэлектростанции и обычные гидроэлектростанции также поддерживают работу сети, обеспечивая электроэнергию в периоды пикового спроса.
• Блоки генерации промежуточной нагрузки составляют крупнейший сектор генерации и обеспечивают работу в зависимости от нагрузки между базовой нагрузкой и пиковым режимом работы. Профиль спроса меняется со временем, и промежуточные источники в целом технически и экономически подходят для отслеживания изменений нагрузки.Многие источники энергии и технологии используются в промежуточных операциях. Установки комбинированного цикла, работающие на природном газе, которые в настоящее время вырабатывают больше электроэнергии, чем любая другая технология, обычно работают как промежуточные источники.

Дополнительные категории электрогенераторов включают

• Непостоянные генераторы возобновляемых ресурсов , работающие на ветровой и солнечной энергии, которые вырабатывают электроэнергию только тогда, когда эти ресурсы доступны (то есть, когда ветрено или солнечно).Когда эти генераторы работают, они имеют тенденцию уменьшать количество электроэнергии, требуемой от других генераторов для обеспечения электросети.
• Системы / объекты накопления электроэнергии , включая гидроаккумуляторы, солнечно-тепловые накопители, батареи, маховики и системы сжатого воздуха. Эти системы обычно используют (или покупают) и хранят электроэнергию, которая генерируется в периоды непикового спроса на электроэнергию (когда цены на электроэнергию относительно низкие), и они обеспечивают (или продают) сохраненную электроэнергию в периоды высокого или пикового спроса на электроэнергию (когда цены на электроэнергию относительно высоки).Некоторые объекты используют электроэнергию, произведенную с помощью периодически возобновляемых источников энергии (ветра и солнца), когда доступность возобновляемых ресурсов высока, и обеспечивают накопленную электроэнергию, когда возобновляемых источников энергии мало или они недоступны. Негидроаккумулирующие системы также могут оказывать вспомогательные услуги электросети. Приложения для хранения энергии по своей природе потребляют больше электроэнергии, чем обеспечивают. В гидроаккумулирующих системах для перекачки воды в водохранилища используется больше электроэнергии, чем в системах накопления воды, а в негидроаккумулирующих системах наблюдаются потери при преобразовании и хранении энергии.Таким образом, склады электроэнергии имеют отрицательный чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Общее поколение дает лучший индикатор уровня активности технологий хранения и приводится в выпусках данных отчета EIA-923 Power Plant Operation Report.
• Распределенные генераторы подключены к электросети, но в основном они обеспечивают часть или всю потребность в электроэнергии отдельных зданий или сооружений. Иногда эти системы могут вырабатывать больше электроэнергии, чем потребляет объект, и в этом случае избыточная электроэнергия отправляется в сеть.Большинство небольших солнечных фотоэлектрических систем представляют собой распределенные генераторы.

В конце 2020 года в Соединенных Штатах было 1117 475 МВт — или около 1,12 миллиарда киловатт (кВт) — общей мощности по выработке электроэнергии коммунальными предприятиями и около 27 724 МВт — или почти 0,03 миллиарда кВт — малых солнечных фотоэлектрических установок. генерирующая мощность.

На генерирующие установки, работающие в основном на природном газе, приходится наибольшая доля генерирующих мощностей коммунальных предприятий в США.

• природный газ 43%
• уголь 20%
• • негидроэлектрический 16%
  • гидроэлектростанция 9%
• ядерная 9%
• нефть 3%
• прочие источники 0,5%

Существует три категории генерирующих мощностей. Паспортная мощность , определяемая производителем генератора, представляет собой максимальную выработку электроэнергии генерирующим агрегатом без превышения установленных тепловых ограничений. Чистая летняя мощность и Чистая зимняя мощность — это максимальная мгновенная электрическая нагрузка, которую генератор может поддерживать летом или зимой, соответственно. Эти значения могут отличаться из-за сезонных колебаний температуры охлаждающей жидкости генератора (воды или окружающего воздуха). В большинстве своих отчетов по электроэнергии EIA указывает мощность производства электроэнергии как чистую летнюю мощность.

Источники энергии для СШАпроизводство электроэнергии

Состав источников энергии для производства электроэнергии в США со временем изменился, особенно в последние годы. На природный газ и возобновляемые источники энергии приходится все большая доля производства электроэнергии в США, в то время как выработка электроэнергии на угле снизилась. В 1990 году на угольные электростанции приходилось около 42% от общей мощности по выработке электроэнергии коммунальными предприятиями США и около 52% от общей выработки электроэнергии. К концу 2020 года доля угля в генерирующих мощностях составляла 20%, а на уголь приходилось 19% от общего объема производства электроэнергии коммунальными предприятиями.За тот же период доля генерирующих мощностей, работающих на природном газе, увеличилась с 17% в 1990 году до 43% в 2020 году, а их доля в производстве электроэнергии более чем утроилась с 12% в 1990 году до 40% в 2020 году.

Большинство атомных и гидроэлектростанций в США были построены до 1990 года. Доля ядерной энергии в общем объеме производства электроэнергии в США с 1990 года стабильно составляла около 20%. Производство электроэнергии с помощью гидроэлектроэнергии, исторически являвшейся крупнейшим источником общего годового производства возобновляемой электроэнергии в масштабах коммунальных предприятий (до 2019), колеблется из года в год из-за режима осадков.

Общее производство электроэнергии в США за счет негидро возобновляемых источников энергии увеличивается

Производство электроэнергии из возобновляемых источников, помимо гидроэнергетики, в последние годы неуклонно росло, в основном из-за увеличения ветряных и солнечных генерирующих мощностей. С 2014 года общее годовое производство электроэнергии из негидро возобновляемых источников коммунальных услуг превышает производство гидроэлектроэнергии.

Доля энергии ветра в общих генерирующих мощностях коммунальных предприятий в США выросла с 0.2% в 1990 г. до почти 11% в 2020 г., а его доля в общем годовом производстве электроэнергии коммунальными предприятиями выросла с менее 1% в 1990 г. до примерно 8% в 2020 г.

Несмотря на относительно небольшую долю в общей мощности и выработке электроэнергии в США, мощность и выработка солнечной электроэнергии значительно выросли за последние годы. Мощность производства солнечной электроэнергии в коммунальном масштабе выросла с 314 МВт (или 314 000 кВт) в 1990 году до примерно 47 848 МВт (или около 48 миллионов кВт) в конце 2020 года, из которых около 96% приходились на солнечные фотоэлектрические системы и 4% — на солнечную. теплоэлектрические системы.Доля солнечной энергии в общей выработке электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2020 году составила около 2,3% по сравнению с менее 0,1% в 1990 году. Кроме того, по оценкам EIA, в конце 2020 года было 27 724 МВт малых солнечных фотоэлектрических генераторов. мощность, а выработка электроэнергии от малых фотоэлектрических систем составила около 42 миллиардов кВтч.

Количество небольших распределенных солнечных фотоэлектрических (PV) систем, таких как те, что устанавливаются на крышах зданий, значительно выросло в Соединенных Штатах за последние несколько лет.Оценки малых солнечных фотоэлектрических мощностей и генерации по штатам и секторам включены в ежемесячный отчет Electric Power Monthly . По состоянию на конец 2020 года почти 38% от общего объема малых солнечных фотоэлектрических генерирующих мощностей США приходилось на Калифорнию.

Различные факторы влияют на сочетание источников энергии для производства электроэнергии

• Падение цен на природный газ
• Государственные требования по увеличению использования возобновляемых источников энергии
• Наличие государственных и других финансовых стимулов для создания новых возобновляемых мощностей
• Федеральные правила выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для электростанций
• Снижение спроса на электроэнергию

• Может добавляться меньшими приращениями для удовлетворения требований к генерирующей мощности сети
• Может быстрее реагировать на изменения почасовой потребности в электроэнергии
• Как правило, меньше затрат на соблюдение экологических норм

Розничная продажа электроэнергии

U.S. Розничные продажи электроэнергии конечным потребителям составили около 3664 млрд кВтч или 3,7 трлн кВтч в 2020 году, что на 147 млрд кВтч меньше, чем в 2019 году. Розничные продажи включают чистый импорт (импорт минус экспорт) электроэнергии из Канады и Мексики. .

• жилая 1462 млрд кВтч 50%
• коммерческие 1,276 млрд кВтч 45%
• промышленные 920 млрд кВтч 35%
• транспорт 7 млрд кВтч 0,2%

Кто продает электроэнергию?

Существуют две основные категории поставщиков электроэнергии: поставщиков полного спектра услуг , которые продают комплексные услуги электроснабжения — энергия (электричество) и доставка конечным пользователям, и других поставщиков .

Поставщики полного спектра услуг могут вырабатывать электроэнергию на собственных электростанциях и продавать электроэнергию своим клиентам, а также продавать часть электроэнергии поставщикам других типов. Они, в свою очередь, могут покупать электроэнергию у других поставщиков полного спектра услуг или у независимых производителей электроэнергии, которую они продают своим клиентам. Существует четыре основных типа поставщиков полного спектра услуг:

• Коммунальные предприятия, принадлежащие инвестору — это электроэнергетические компании, акции которых обращаются на бирже.
• Государственные учреждения включают муниципалитеты, органы государственной власти и муниципальные органы сбыта.
• Федеральные субъекты либо принадлежат федеральному правительству, либо финансируются им.
• Кооперативы — это электроэнергетические компании, принадлежащие членам кооператива и управляемые ими.

Другие поставщики продают и продают электроэнергию клиентам поставщиков полного спектра услуг или предоставляют потребителям только услуги по доставке электроэнергии.В основном они включают продавцов электроэнергии, которые работают в штатах, где есть выбор потребителей для выбора поставщиков электроэнергии. Поставщики полного спектра услуг поставляют электроэнергию для продавцов электроэнергии потребителям. Существуют также прямые сделки с электроэнергией от независимых производителей электроэнергии к (обычно крупным) потребителям электроэнергии.

• ЖКХ, принадлежащие инвестору 57%
• государственные и федеральные учреждения 16%
• кооператива 12%
• другие провайдеры 16%

В дополнение к продажам конечным потребителям электроэнергия также часто продается на оптовых рынках или по двусторонним контрактам.

Последнее обновление: 18 марта 2021 г.

Объяснение природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое природный газ?

Природный газ — это ископаемый источник энергии, который образовался глубоко под поверхностью земли. Природный газ содержит множество различных соединений. Самый крупный компонент природного газа — это метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (Ch5). Природный газ также содержит меньшие количества сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как диоксид углерода и водяной пар.Мы используем природный газ в качестве топлива, а также для производства материалов и химикатов.

Как образовался природный газ?

От миллионов до сотен миллионов лет назад и за длительные периоды времени останки растений и животных (например, диатомовых водорослей) образовали толстые слои на поверхности земли и на дне океана, иногда смешанные с песком, илом и карбонатом кальция. . Со временем эти слои оказались погребенными под песком, илом и камнями. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть — в нефть (нефть), а часть — в природный газ.

Где находится природный газ?

В некоторых местах природный газ проникал в большие трещины и промежутки между слоями вышележащих пород. Природный газ, обнаруженный в этих типах пластов, иногда называют условным природным газом . В других местах природный газ находится в крошечных порах (пространствах) в некоторых формациях из сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ упоминается как сланцевый газ или плотный газ , а иногда его называют нетрадиционным природным газом .Природный газ также встречается с месторождениями сырой нефти, и этот природный газ называется , попутный природный газ . Залежи природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под дном океана. Тип природного газа, обнаруженного в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .

Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Операторы готовят отверстие для зарядов взрывчатого вещества, используемых при сейсморазведке

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Как мы находим природный газ?

Поиск природного газа начинается с геологов, изучающих строение и процессы на Земле.Они определяют типы геологических формаций, которые могут содержать залежи природного газа.

Геологи часто используют сейсмические исследования на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсмические исследования создают и измеряют сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. Для сейсморазведки на суше может использоваться самосвал , который имеет вибрирующую подушку, которая ударяет по земле для создания сейсмических волн в подстилающей породе.Иногда используются небольшие количества взрывчатки. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны, чтобы исследовать геологию под дном океана.

Если результаты сейсморазведки показывают, что на участке есть потенциал для добычи природного газа, проводится бурение и испытания разведочной скважины. Результаты теста предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, доступного в ресурсе.

Бурение скважин на природный газ и добыча природного газа

Если результаты испытательной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для добычи и получения прибыли, пробурены одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин.Скважины природного газа могут быть пробурены вертикально и горизонтально в пластах, содержащих природный газ. В обычных месторождениях природного газа природный газ обычно легко течет вверх через скважины на поверхность.

В США и некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных горных пород путем вытеснения воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидроразрывом или гидроразрывом , и иногда называемый нетрадиционной добычей, разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь к скважинам и подниматься на поверхность.В верхней части скважины на поверхности природный газ подается в сборные трубопроводы и направляется на газоперерабатывающие заводы.

Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, компании, работающие в сфере природного газа, добавляют меркаптан в природный газ, чтобы придать ему отчетливый и неприятный запах, чтобы помочь обнаружить утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан — безвредное химическое вещество, пахнущее тухлыми яйцами.

Переработка природного газа для продажи и потребления

Природный газ, забираемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажным природным газом , потому что, наряду с метаном, он обычно содержит ШФЛУ — этан, пропан, бутаны и пентаны — и водяной пар.Устьевой природный газ может также содержать неуглеводороды, такие как сера, гелий, азот, сероводород и диоксид углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.

Из устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие предприятия, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяется от влажного газа и продается отдельно. Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенный ШФЛУ называется сжиженными газами завода по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется сухим , потребительского качества или трубопроводного качества природным газом.Часть устьевого природного газа достаточно сухая и без обработки удовлетворяет стандартам трубопроводной транспортировки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ по трубопроводам направляется в подземные хранилища или в распределительные компании, а затем потребителям.

В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добытого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, либо его можно сбросить или сжечь (сжигать на факеле).Повторная закачка нерыночного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.

Метан из угольных пластов может быть извлечен из угольных месторождений до или во время добычи угля, и его можно добавлять в трубопроводы природного газа без какой-либо специальной обработки.

Большая часть природного газа, потребляемого в Соединенных Штатах, производится в Соединенных Штатах. Часть природного газа импортируется по трубопроводам из Канады и Мексики. Небольшое количество природного газа также импортируется в виде сжиженного природного газа.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Что такое электричество?

Вы могли задаваться вопросом в тот или иной момент; что такое на самом деле электричество?

Трудно сбежать; смотрите ли вы на природу и наблюдаете, как надвигается гроза с ее красивыми, но мощными ударами молний. Или вы просто идете на кухню, включаете свет и открываете холодильник; электричество — это часть нашей повседневной жизни.

Но чтобы по-настоящему понять, что такое электричество, нам нужно взглянуть на науку, лежащую в основе его на атомном уровне.

Все начинается с атомов

Атомы — это маленькие частицы, попросту говоря, они являются основными строительными блоками всего, что нас окружает, будь то наши стулья, столы или даже наше собственное тело. Атомы состоят из еще более мелких элементов, называемых протонами, электронами и нейтронами.

Когда электрические и магнитные силы перемещают электроны от одного атома к другому, образуется электрический ток.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть электроны в действии.

Как производится электричество?

Во-первых, для выработки электроэнергии вам понадобится источник топлива, например уголь, газ, гидроэнергия или ветер.

В Австралии большая часть нашей электроэнергии вырабатывается из традиционных видов топлива, таких как уголь и природный газ, при этом около 14 процентов приходится на возобновляемые источники энергии. ¹

Независимо от выбранного топлива, большинство генераторов работают по одному и тому же проверенному принципу: поверните турбину так, чтобы она вращала магниты, окруженные медной проволокой, чтобы получить поток электронов через атомы, который, в свою очередь, вырабатывает электричество.

Уголь и газ работают аналогично; они оба сжигаются, чтобы нагреть воду, которая создает пар и вращает турбину.

Возобновляемые источники энергии, такие как гидроэнергетика и ветер, работают несколько иначе: вода или ветер используются для вращения турбины и выработки электроэнергии.

Солнечные фотоэлектрические панели используют другой подход: они вырабатывают электроэнергию, преобразуя солнечное излучение в электричество с помощью полупроводников.

Электростанции перерабатывают топливо в электричество

Уголь и газ сжигаются для нагрева воды и превращения ее в пар.

Затем пар под очень высоким давлением используется для вращения турбины.

Вращающаяся турбина заставляет большие магниты вращаться внутри катушек из медной проволоки — это называется генератором.

Движущиеся магниты заставляют электроны в проводах перемещаться из одного места в другое, создавая электрический ток и производя электричество.

Электроэнергия уходит в сеть

В Австралии мы получаем электроэнергию через сложную сетевую сеть.

Электричество оставляет генераторы и перемещается по проводам в сетевой сети к домам и предприятиям по всей стране. К тому времени, когда электричество дойдет до вас, оно, скорее всего, пройдет сотни километров по сети.

Национальный рынок электроэнергии Австралии или NEM является крупнейшей объединенной энергосистемой в мире.

Интересует, как вы используете энергию дома? Если у вас есть цифровой интеллектуальный счетчик, вы можете отслеживать его использование через Моя учетная запись или через приложение Origin.

Список литературы

Согласно анализу от Origin Energy, данные включают всю Австралию: национальный рынок электроэнергии (QLD, NSW, Vic, SA, TAS), а также Западную Австралию и Северную территорию, но не включают Mt Isa. Данные встроенной генерации взяты из отчета о состоянии энергетического рынка за 2014 год, Австралийского регулятора энергетики, данных WA за 2012 год от Грега Рутвена, 2012 год, брифинга «Заявление о возможностях» перед запуском, Независимого оператора рынка за 2012 год и NT FY13; данные Ассоциации энергоснабжения Австралии 2012 г., Электричество Газ Австралия 2014 г.

Как производится электричество? — Platinum Electricians

Вы не смогли бы прочитать это, если бы не электричество, заставляющее ваш компьютер и Интернет работать.Электричество играет важную роль в нашей повседневной жизни. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что такое электричество на самом деле, откуда оно берется и как производится?

Что такое электричество?

Электричество, как поток электрического заряда, является формой энергии. Энергия, как и вся материя среди нас (объекты, растения и даже наши тела), образована крошечными частицами, называемыми атомами.

Каждый атом состоит из еще более мелких элементов, называемых протонами (они несут положительный заряд), нейтронами (они не имеют заряда) и электронами (они несут отрицательный заряд).Протоны и нейтроны плотно упакованы вместе в центре атома, а электроны вращаются вокруг ядра.

Когда электроны перемещаются от атома к атому, они создают магнитные силы, и образуется электрический ток, создающий энергию.

Как производится электричество?

Электричество можно получить разными способами. Это может быть произведено, или это также может произойти естественным образом (через болты молнии).

Главное иметь в виду, что энергия не может быть создана или уничтожена; его можно только изменить из одной формы в другую.Поэтому, когда мы говорим о производстве электричества, на самом деле мы используем другую форму ранее существовавшей энергии и преобразуем ее в электричество.

Электроэнергия, которую мы используем в повседневной жизни, вырабатывается с помощью генераторов. Эти генераторы работают с магнитами для производства электроэнергии.

Электростанции и генераторы

Немного истории…

Около 1800 года Майкл Фарадей, британский физик и химик, открыл электромагнитную индукцию, когда он провел эксперимент, состоящий в перемещении магнита по проводу, создавая электричество.

Через несколько лет после этого, в 1882 году, американский изобретатель и бизнесмен Томас Эдисон открыл первую электростанцию ​​в Нью-Йорке. Генератор, использованный на заводе, был в основном экспериментом Фарадея, но в более крупной версии.

Современный процесс

В настоящее время процесс получения электричества почти такой же, как и в 1882 году: большой магнит вращается вокруг медной проволоки, которая создает поток электронов через атомы, создавая электрический ток.

Для этого электростанциям нужен источник топлива . Источниками топлива могут быть уголь, газ, вода или ветер.

Уголь и газ

В качестве источников топлива уголь и газ работают одинаково. Они используются для нагрева воды, и вместе с паром, который они производят, турбина начинает вращаться, перемещая магниты и инициируя процесс.

Атомные электростанции

Атомные электростанции получают энергию за счет расщепления атомов урана с выделением тепла, которое затем используется для кипячения воды и получения пара.

Ядерная энергетика на урановом топливе — чистый и эффективный способ получения энергии. Как только пар генерируется, как на угольных и газовых электростанциях, он приводит в движение турбогенераторы, позволяя магнитам перемещаться для выработки электричества.

Вода и ветер

Другие электростанции используют возобновляемые источники энергии в качестве источника топлива, такие как вода или ветер.

Гидроэлектростанции используют плотины, построенные на реках, чтобы сдерживать воду, которая направляется по трубам и падает на лопасти массивных турбин, заставляя их двигаться.Как только вода попадает в турбину, она возвращается в реку, и ее можно использовать снова.

Ветровые турбины также работают по аналогичному принципу. Кинетическая энергия ветра вращает лопасти ветряных турбин вокруг ротора. Когда этот ротор (соединенный с главным валом) активируется, вал начинает вращаться, активируя генератор и вырабатывая электричество.

В Австралии большая часть электроэнергии поставляется с угольных и газовых электростанций. Только 14% электроэнергии Австралии вырабатывается из возобновляемых источников энергии.

Как он попадает в наши дома?

После завершения процесса создания электричества необходимо изменить его напряжение. Для этого электричество проходит через трансформатор, а оттуда может перемещаться от электростанции в любой пункт назначения, в котором она нуждается.

Транспортировка электрического тока высокого напряжения по толстым изолированным линиям электропередачи, находящимся высоко над землей.

Точно так же, как машинам нужно топливо, чтобы ехать, или людям нужна еда, чтобы выжить, ток электричества тоже нуждается в повышении, особенно если они путешествовали на большие расстояния.Когда электричество достигает нового города или района, оно отправляется на трансформатор, который дает току заряд, необходимый для продолжения работы.

Когда провода доходят до вашего дома, другой трансформатор подает электричество нужного напряжения, чтобы его можно было безопасно использовать дома.

Провода подключены к счетчику, который отслеживает, сколько электроэнергии используется, а также они подключены к точкам электропитания по всему дому, что позволяет подключать компьютер, телевизор, телефон, игровые приставки, кухню. бытовая техника и многое другое, чем вы пользуетесь!

Откуда у нас электричество?

Электроэнергия необходима для современной жизни, но почти миллиард человек живет без доступа к ней.Такие проблемы, как изменение климата, загрязнение и разрушение окружающей среды, требуют, чтобы мы изменили способ производства электроэнергии.

За последнее столетие основными источниками энергии, используемыми для производства электроэнергии, были ископаемое топливо, гидроэлектроэнергия и, с 1950-х годов, ядерная энергия. Несмотря на стремительный рост возобновляемых источников энергии за последние несколько десятилетий, ископаемые виды топлива остаются доминирующими во всем мире. Их использование для производства электроэнергии продолжает расти как в абсолютном, так и в относительном выражении: в 2017 году на ископаемом топливе было произведено 64.5% мировой электроэнергии по сравнению с 61,9% в 1990 году.

Доступ к надежному электроснабжению жизненно важен для благополучия человека. В настоящее время каждый седьмой человек в мире не имеет доступа к электричеству. Таким образом, спрос на электроэнергию будет продолжать расти. В то же время выбросы парниковых газов должны резко сократиться, если мы хотим смягчить последствия изменения климата, и мы должны перейти на более чистые источники энергии, чтобы уменьшить загрязнение воздуха. Это, вероятно, потребует значительного увеличения всех низкоуглеродных источников энергии, важной частью которых является ядерная энергия.

Для достижения устойчивого мира необходимо декарбонизация всех секторов экономики, включая транспорт, тепло и промышленность. Электричество предоставляет средства для использования низкоуглеродных источников энергии, поэтому повсеместная электрификация рассматривается как ключевой инструмент декарбонизации секторов, традиционно работающих на ископаемом топливе. По мере того, как конечное использование электроэнергии растет, а выгоды от электричества распространяются на всех людей, спрос будет значительно расти.

Уголь, газ и нефть

Электростанции, работающие на ископаемом топливе, сжигают уголь или нефть для получения тепла, которое, в свою очередь, используется для выработки пара для привода турбин, вырабатывающих электричество.На газовых установках горячие газы приводят в действие турбину для выработки электроэнергии, в то время как газотурбинная установка с комбинированным циклом (ПГУ) также использует парогенератор для увеличения количества производимой электроэнергии. В 2017 году ископаемое топливо произвело 64,5% электроэнергии во всем мире.

Эти электростанции надежно вырабатывают электроэнергию в течение длительных периодов времени и, как правило, дешевы в строительстве. Однако при сжигании топлива на основе углерода образуется большое количество углекислого газа, что приводит к изменению климата. Эти растения также производят другие загрязнители, такие как оксиды серы и азота, которые вызывают кислотные дожди.

Электростанция Коттам в Великобритании, которая использует уголь и газ для производства электроэнергии (Изображение: EDF Energy)

Сжигание ископаемого топлива для получения энергии вызывает значительное число смертей из-за загрязнения воздуха. Например, по оценкам, только в Китае 670 000 человек умирают преждевременно — каждый год из-за использования угля.

Установкам, работающим на ископаемом топливе, требуется очень большое количество угля, нефти или газа. Во многих случаях это топливо необходимо транспортировать на большие расстояния, что может привести к потенциальным проблемам с поставками.Цена на топливо исторически была нестабильной и может резко возрасти в периоды дефицита или геополитической нестабильности, что может привести к нестабильным затратам на производство электроэнергии и повышению потребительских цен.

Гидроэнергетика

Большинство крупных гидроэлектростанций вырабатывают электроэнергию, накапливая воду в обширных резервуарах за плотинами. Вода из резервуаров проходит через турбины для выработки электроэнергии. Плотины гидроэлектростанций могут генерировать большое количество электроэнергии с низким содержанием углерода, но количество площадок, подходящих для новых крупномасштабных плотин, ограничено.Гидроэлектроэнергия также может производиться русловыми электростанциями, но большинство рек, которые подходят для этого, уже освоены.

Плотина «Три ущелья» в Китае — самая большая в мире плотина гидроэлектростанций и самая большая в мире электростанция (Изображение: Le Grand Portage, CC BY-SA 2.0)

В 2017 году на гидроэнергетику приходилось 16% мирового производства электроэнергии.

Затопление водохранилищ за плотинами и замедление течения речной системы ниже плотины также может иметь серьезные последствия для окружающей среды и местного населения.Например, во время строительства крупнейшей в мире плотины гидроэлектростанций — плотины «Три ущелья» в Китае — около 1,3 миллиона человек были перемещены.
По количеству погибших в результате аварий гидроэнергетика — самый смертоносный источник энергии. Несчастным случаем с наибольшим числом погибших стало обрушение в 1975 году плотины Баньцяо в китайской провинции Хэнань, в результате которого, по официальным оценкам, прямо и косвенно погибло 171 000 человек.

Атомная энергетика

Ядерные энергетические реакторы используют тепло, выделяемое при расщеплении атомов, для генерации пара для привода турбины.В процессе деления не образуются парниковые газы, и в течение всего жизненного цикла ядерной энергии образуются лишь очень небольшие количества. Атомная энергия является экологически чистой формой производства электроэнергии и не способствует загрязнению воздуха. В 2018 году ядерная энергия произвела 10,5% мировой электроэнергии.

Атомная электростанция Палюэль на севере Франции, одна из крупнейших в мире атомных электростанций (Изображение: Areva)

Атомные электростанции, как и электростанции, работающие на ископаемом топливе, очень надежны и могут работать в течение многих месяцев без перебоев, обеспечивая большое количество чистой электроэнергии, независимо от времени суток, погоды или сезона.

Ядерное топливо можно использовать в реакторе в течение нескольких лет благодаря огромному количеству энергии, содержащейся в уране. Мощность одного килограмма урана примерно равна 1 тонне угля.

В результате образуется соответственно небольшое количество отходов. В среднем реактор, снабжающий человека электроэнергией в течение года, создает около 500 граммов отходов — их можно было бы поместить в банку из-под газировки. Всего 5 граммов из этого количества используется ядерное топливо — эквивалент листа бумаги.Существует несколько стратегий управления использованным топливом, таких как прямая утилизация или переработка в реакторах для выработки более низкоуглеродной электроэнергии.

Ветровая и солнечная

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнечная энергия и малая гидроэнергетика, производят электроэнергию с низким уровнем выбросов парниковых газов на протяжении всего их жизненного цикла. В 2017 году ветряная и солнечная энергия производили 4,4% и 1,3% соответственно мировой электроэнергии. Они не производят электричество предсказуемо или постоянно из-за своей естественной зависимости от погоды.Производство электроэнергии от ветряных турбин зависит от скорости ветра, и если ветер слишком слабый или слишком сильный, электричество не производится вообще. Мощность солнечных панелей зависит от силы солнечного света, которая зависит от ряда различных факторов, таких как время суток и количество облачного покрова (а также количество пыли на панелях).

Другая проблема заключается в том, что может не хватить места или желания общественности разместить огромное количество турбин или панелей, необходимых для выработки достаточного количества электроэнергии.Это связано с тем, что энергия ветра или солнца является рассеянной, а это означает, что для выработки значительного количества электроэнергии требуется очень значительное количество земли.

Поскольку электроэнергию нелегко хранить, возобновляемые источники энергии должны поддерживаться другими формами производства электроэнергии. Самые большие батареи не могут работать в течение нескольких дней, не говоря уже о неделях, которые потребуются для резервного копирования возобновляемых источников энергии, чтобы обеспечить круглосуточное снабжение электроэнергией. Чтобы обеспечить стабильную подачу электроэнергии, газовые заводы все чаще предоставляют услуги резервного копирования электроэнергии из возобновляемых источников.Установки, работающие на природном газе, выделяют большое количество углекислого газа во время работы, и при добыче и транспортировке газа часто выделяется значительное количество метана, что и вносит свой вклад в изменение климата.

Биомасса

Электростанции, работающие на биомассе, работают аналогично газовым и угольным электростанциям. Вместо сжигания газа или угля установка работает на различных формах биомассы (например, специально выращенных деревьях, древесной щепе, бытовых отходах или «биогазе»). В 2017 году биомасса произвела 2.3% мировой электроэнергии.

Электростанция Drax в Великобритании частично заменила уголь импортной биомассой в качестве топлива для производства электроэнергии (Изображение: Andrew Whale, CC BY-SA 2.0)

Для производства биомассы может потребоваться много энергии, как с точки зрения производства самой биомассы, так и с точки зрения транспорта. Из-за этого требуемая энергия может быть больше, чем энергетическая ценность конечного топлива, а выбросы парниковых газов могут быть такими же или даже большими, чем выбросы от эквивалентного ископаемого топлива.Кроме того, для абсорбции выделяемого углекислого газа может потребоваться более 100 лет, что приводит к кратковременному увеличению выбросов.

Другие воздействия на окружающую среду, связанные с землепользованием и экологической устойчивостью, могут быть значительными. Кроме того, как и в случае с углем, использование биомассы может способствовать загрязнению воздуха и, таким образом, иметь негативные последствия для здоровья населения, проживающего на заводах по производству биомассы.

Что будет движущей силой нашего электрического будущего?

Электричество приобретает все большее значение.Если мы хотим решить проблему изменения климата и уменьшить загрязнение воздуха, нам нужно будет расширить использование всех низкоуглеродных источников энергии, важной частью которых является ядерная энергия.

Чтобы удовлетворить растущий спрос на устойчивую энергию, Всемирная ядерная ассоциация представила программу Harmony, которая ставит цель для ядерной энергетики производить не менее 25% электроэнергии до 2050 года. Это будет означать, что к тому времени ядерная генерация должна будет утроиться во всем мире. . Чтобы резко снизить уровень ископаемого топлива, ядерная и возобновляемая энергия должны работать вместе, чтобы обеспечить надежное, доступное и чистое энергоснабжение будущего.

Официальный документ Всемирной ядерной ассоциации «Тихий гигант» содержит дополнительную информацию о необходимости использования ядерной энергии в системе чистой энергии.

---

Вас также может заинтересовать

Как производится электричество | Endesa

А ветер? От куда это?

Возможно, мы никогда об этом не думали. Солнце оказывает на наш мир ряд эффектов, и одно из них — ветер.Между 1% и 2% солнечной радиации , поглощаемой планетой, в конечном итоге превращается в ветер. Это связано с тем, что земная кора передает в воздух большее количество солнечной энергии, заставляя его нагреваться, становиться менее объемным и расширяться. В то же время самый холодный и тяжелый воздух, исходящий из морей, рек и океанов, приходит в движение, чтобы занять место, оставленное теплым воздухом. Эти колебания создают движущийся воздух, а ветер — не что иное, как движущийся воздух.

Каждая масса воздуха, которая перемещается из областей с высоким атмосферным давлением в области с более низким давлением со скоростью, пропорциональной разнице давления между обеими областями (чем больше разница, тем сильнее дует ветер), считается ветром.

А солнце? Как он превращается в электричество?

Энергия солнца исходит от солнечного света и тепла. Чтобы преобразовать их в энергию, необходимы листы полупроводникового металла: фотоэлементы , .

Эти элементы покрыты прозрачным стеклом, которое пропускает излучение и минимизирует потери тепла, и имеют один или несколько слоев полупроводникового материала. Благодаря этим элементам они могут управлять всей солнечной энергией.

Все чаще можно увидеть солнечные батареи на крышах домов и построек. Эти панели полностью сформированы этими фотоэлектрическими элементами.

Говорят, что установка стоит дорого, но данные показывают, что покупка окупается сама собой , с экономией около 30% потребления, что в долгосрочной перспективе (25 лет) означает оплату от 20000 евро до евро. На 30 000 меньше, что делает его очень ценным в среднесрочной и долгосрочной перспективе. Еще одним преимуществом является то, что они не требуют особого ухода.

А как работает солнечная панель?

В основном через солнечные лучи. Они состоят из фотонов , которые достигают фотоэлектрических элементов пластины, создавая между ними электрическое поле и, таким образом, электрическую цепь. Чем ярче свет, тем больше ток электричества.

Фотоэлектрические элементы отвечают за преобразование солнечного света в электричество в форме постоянного тока с градуировкой от 380 до 800 вольт.Полученный результат можно улучшить с помощью инвертора, который отвечает за преобразование этой энергии в переменный ток , который мы используем в наших домах.

Наконец, этот переменный ток проходит через счетчик, который измеряет его и подает в общую электрическую сеть.

.