Энергия. С этим понятием каждый из нас сталкивается в самых разных областях жизни. Со школьной скамьи мы слышим о потенциальной и кинетической энергии, равно как и о химической. Наклейки на продуктах сообщают нам об их энергетической ценности. Некоторые, описывая свое отношение к другим людям, говорят об исходящей от них положительной или отрицательной энергии. Совершая коммунальные платежи, мы оплачиваем израсходованную электрическую энергию. Так что же это такое - энергия?
В самом широком смысле энергия – это способность совершать работу. Не затратив энергии, человек не надует воздушный шар. Без тепловой энергии от солнца жизнь на нашей планете прекратится. Без электроэнергии современную цивилизацию заклинит. Как видно, энергия - наше все. В этом контексте не лишним будет упомянуть про мощность, параметр, характеризующий скорость выполнения работы. На следующем примере увидим разницу между мощностью и энергией.
Согласно Указу Президента РБ, суточная норма расхода воды на одного человека – 140 литров. Чтобы нагреть это количество воды на 10 градусов, потребуется 5880 джоулей (Дж) тепловой энергии. Если исключить тепловые и прочие потери, то 5880 Дж электрической энергии дадут абсолютно тот же результат. Однако если взять два электрических водонагревателя разной мощности, скажем, 100 Вт и 500 Вт, и опять же исключить всевозможные потери, то первому для рассматриваемого нагрева потребуется чуть меньше минуты, а второму – около 12 секунд. Как видно, энергия показывает «объем» работы, а мощность – быстроту выполнения этой работы.
Рассмотрим более детально тот вид энергии, который представляет для нас особенный интерес. Электрическая энергия – это энергия электрического тока. В самом деле, если подключить электродвигатель к источнику энергии, он придет в движение, то есть заработает. Откуда берется электроэнергия? И какие ее источники есть в Беларуси?
Чтобы ответить на этот вопрос, не будет лишним вспомнить об электростанциях и их разновидностях. Принцип работы электростанций прост и базируется на законе сохранения энергии: берется один вид энергии и посредством сложных манипуляций превращается в электрическую энергию.
- На ТЭЦ, то есть теплоэлектроцентралях, электроэнергию получают путем трансформации химической энергии топлив, например, угля (на старых ТЭЦ), мазута, или газа. Топливо сжигается и дает тепловую энергию, которая нагревает воду и превращает ее в пар. Пар под высоким давлением впускается в турбогенератор и вращает лопасти турбины. Турбина приобретает механическую энергию. Вал турбины вращает ротор генератора и на его зажимах появляется напряжение. Готово, электроэнергия получена. По своей сути ТЭЦ является тепловой электростанцией (ТЭС), а слово «централь» говорит о том, что горячая вода используется для центрального горячего водоснабжения.
Лукомльская ГРЭС
- Очень близко с ТЭЦ связаны ГРЭС, или государственные районные электростанции. Как видно из такого названия, ГРЭС мощнее и крупнее ТЭЦ. Более того, ТЭЦ должны располагаться близко к потребителям горячей воды для минимизации тепловых потерь, а для ГРЭС вопрос горячего водоснабжения не обязательно первостепенный. На территории Беларуси расположено 38 крупных ТЭЦ и 2 ГРЭС. Самые мощные – это Лукомльская и Березовская ГРЭС, находящиеся в Витебской и Брестской областях, а также Минская ТЭЦ-4. Их мощности соответственно равны 2889.5, 1255.1, 1035 МВт. По линиям электропередачи в регионы страны поступает электроэнергия, по тепловым централям в районы городов поступает подогретая вода. На Лукомльской ГРЭС за генерацию электричества отвечают 9 генераторов мощностью от 300 МВт, а годовая выработка электроэнергии составляет до 14 млрд кВт·ч, то есть 50,4 триллиона килоджоулей. О конвертации физических величин рассказывается здесь.
- ГЭС, или гидроэлектростанция. Из названия становится понятно, что здесь для производства энергии используется не тепло, а (кинетическая) энергия движения протекающей через лопасти гидрогенератора воды. ГЭС менее мощны, чем электростанции тепловые, их в Беларуси всего 26. Для сравнения, мощность крупнейшей Витебской ГЭС всего 40 МВт. С другой стороны, самым высоким КПД (более 90%) обладают именно ГЭС. На втором месте располагаются АЭС с КПД до 80%, и лишь до 35% затраченной на тепловых станциях энергии превращается в электричество.
Витебская ГЭС
- АЭС, не нуждающиеся в расшифровке и трагически известные по происшествиям в Чернобыле и Фукусиме. На момент подготовки этой статьи (конец лета 2019 года) в Беларуси Островецкая АЭС все еще не введена в эксплуатацию и ее запуск запланирован на 2020 год. В электростанциях такого типа атомная энергия, подобно химической в ТЭС, испаряет воду, и далее все происходит, как в ТЭС.
По сравнению с прошедшим столетием человечество шагнуло далеко вперед, и для производства электроэнергии уже давно используются альтернативные виды электростанций, о которых рассказывается в этой статье. Большая часть населения Земли сегодня не представляет себе жизнь без электричества, и мысль о деэлектрификации кажется абсурдом. Из этого видно, что энергия дает нам не только возможности, но и налагает на нас ответственность, и об этом никто не должен забывать. А компания «ТМРсила-М» позаботится о безопасности ваших электросетей.
знакомству