Što je energija, toplinska energija, elektroenergetika i električni sustavi

Energetika (gorivoenergetski kompleks) — područje gospodarstva koje obuhvaća resurse, proizvodnju, transformaciju i korištenje različitih vrsta energije.

energija u suvremenom znanstvenom shvaćanju shvaća se kao opća mjera za sve oblike kretanja materije. Razlikovanje toplinskog, mehaničkog, električnog i drugih oblika kretanja tvari.

Energija se može prikazati sljedećim međusobno povezanim blokovima:

1. Prirodni energetski resursi i rudarska poduzeća;

2. Rafinerije i transport gotovog goriva;

3. Proizvodnja i prijenos električne i toplinske energije;

4. Potrošači energije, sirovina i proizvoda.

Sažetak blokova:

1) Prirodni resursi se dijele na:

• obnovljivi (sunce, biomasa, vodni resursi);

• neobnovljivi (ugljen, nafta);

2) Rudarska poduzeća (rudnici, rudnici, plinske bušotine);

3) poduzeća za preradu goriva (obogaćivanje, destilacija, pročišćavanje goriva);

4) Prijevoz goriva (željeznički prijevoz, cisterne);

5) Proizvodnja električne i toplinske energije (CHP, NE, HE);

6) prijenos električne i toplinske energije (električne mreže, cjevovodi);

7) Potrošači energije, topline (električna energija i industrijski procesi, grijanje).

Glavni oblici u kojima se energija danas koristi su toplina i električna energija. Energetske djelatnosti koje proučavaju proizvodnju, transformaciju, transport i korištenje toplinske i električne energije nazivaju se termoenergetika.

Energija vodenih tokova, koja se prije izravno koristila u obliku mehaničke energije, sada je pretvorena u hidroelektrane u električnoj energiji. Energetska industrija koja proučava procese pretvaranja energije vode u električnu zove se hidroenergija.

Otvaranjem puta korištenju nuklearne energije stvorena je nova grana energetike— nuklearna ili nuklearna energija… Energija nuklearnih procesa pretvara se u toplinsku i električnu energiju i koristi u tim oblicima.

Razmatraju se pitanja korištenja energije kretanja zračnih masa energija vjetra. Energija vjetra koristi se uglavnom u mehaničkom obliku. Bavi se korištenjem sunčeve energije solarna energija.

Svaka od grana energetike kao znanosti ima svoje teorijske temelje koji se temelje na zakonitostima fizikalnih pojava u ovoj oblasti.

Energetici, kao najvažnijem području ljudske djelatnosti, potrebno je dosta vremena za razvoj velikih razmjera.

Energetika je kapitalno intenzivna industrija. Snaga Zemljinih elektrana prelazi milijardu kilovata.

Jasno razumijevanje jedinstva i jednakosti različitih oblika energije uobličilo se tek sredinom devetnaestog stoljeća, kada je već bilo stečeno veliko iskustvo u pretvaranju jednih oblika energije u druge:

• stvoren je parni stroj koji je toplinu pretvarao u mehaničku energiju;

• otkriveni su prvi izvori električne energije — galvanski članci, u kojima se odvija izravna pretvorba kemijske energije u električnu;

• elektrolizom se više puta provodi obrnuta pretvorba - električna energija u kemijsku;

• stvoren je elektromotor u kojem se električna energija pretvara u mehaničku;

• otkrivena je pojava izravne pretvorbe električne energije u toplinsku.

Godine 1831. otkrivena je metoda pretvaranja mehaničke energije u električnu. Prirodni zaključak ogromne količine prikupljenih podataka o transformaciji jednih oblika energije u druge bilo je otkriće zakon održanja i transformacije energije — jedan od osnovnih zakona fizike.

Potreba za pretvorbom energije proizlazi iz činjenice da različiti procesi zahtijevaju različite oblike energije.

Transformacije energije nisu ograničene na pretvaranje jednih njezinih oblika u druge. Toplinska energija se koristi pri različitim vrijednostima temperature rashladne tekućine (para, plin, voda), električna energija - u obliku izmjenične ili istosmjerne struje i na različitim razinama napona.

Pretvorba energije provodi se u različitim strojevima, aparatima i uređajima općenito koji čine tehničku osnovu energije.

Tako se u kotlovnicama kemijska energija goriva pretvara u toplinu, u parnoj turbini ta se toplina koju nosi vodena para pretvara u mehaničku energiju koja se zatim u električnom generatoru se pretvara u električnu energiju.

U hidroelektranama, u vodnim turbinama i električnim generatorima energija vodenih tokova se pretvara u električnu energiju, u elektromotorima se električna energija pretvara u mehaničku itd.

Metode stvaranja i korištenja raznih strojeva, aparata, uređaja namijenjenih primanju, transformaciji, prijenosu i korištenju različitih oblika energije temelje se na relevantnim dijelovima teorijskih temelja energije i čine dijelove tehničkih znanosti kao što su toplinska tehnika, elektrotehnika inženjerstvo , hidrotehnika i vjetrotehnika.

Energetika - dio energetike koji se bavi problemima dobivanja velikih količina električne energije, prijenosa na daljinu i distribucije do potrošača, svoj razvoj duguje elektroenergetskim sustavima.

Električni sustav je skup međusobno povezanih elektrana, električnih i toplinskih sustava, te potrošača električne i toplinske energije, objedinjenih jedinstvom procesa proizvodnje, prijenosa i potrošnje električne energije.

Električni sustav: TE — kotoplana i elektrana, NE — nuklearna elektrana, KES — kondenzacijska elektrana, Hidroelektrana - hidroelektrana, 1-6 — potrošači električne energije iz termoelektrana

Shema termokondenzacijske elektrane

Električni sustav (electrical system, ES) — električni dio elektroenergetskog sustava.

Dijagram električnog sustava
Dijagram je prikazan u jednoj liniji, odnosno jedna linija označava tri faze.

Tehnološki proces u elektroenergetskom sustavu

Tehnološki proces je proces pretvorbe primarnog izvora energije (fosilno gorivo, hidroenergija, nuklearno gorivo) u konačni proizvod (električna energija, toplinska energija). Parametri i pokazatelji tehnološkog procesa određuju učinkovitost proizvodnje.

Tehnološki proces shematski je prikazan na slici iz koje je vidljivo da postoji više stupnjeva pretvorbe energije.

Shema tehnološkog procesa u elektroenergetskom sustavu: K — kotao, T — turbina, G — generator, T — transformator, dalekovod — dalekovodi.

U kotlu K se energija izgaranja goriva pretvara u toplinu. Kotao je generator pare. U turbini se toplinska energija pretvara u mehaničku. U generatoru se mehanička energija pretvara u električnu. Napon električne energije u procesu njezinog prijenosa duž dalekovoda od stanice do potrošača se transformira, što osigurava učinkovitost prijenosa.

O svim tim vezama ovisi učinkovitost tehnološkog procesa.Stoga postoji kompleks režimskih zadataka vezanih uz rad kotlova, turbina termoelektrana, turbina hidroelektrana, nuklearnih reaktora, električne opreme (generatora, transformatora, dalekovoda). , itd.). Potrebno je odabrati sastav operativne opreme, način njenog punjenja i korištenja te poštivati ​​sva ograničenja.

Električna instalacija – instalacija u kojoj se proizvodi, proizvodi ili troši, distribuira električna energija. Može biti: otvorena ili zatvorena (indoor).

Elektrana — složeni tehnološki kompleks na kojem se energija prirodnog izvora pretvara u energiju električne struje ili topline.

Valja napomenuti da su elektrane (osobito termoelektrane, na ugljen) glavni izvori onečišćenja okoliša iz energetskog sektora.

Električna trafostanica — električna instalacija namijenjena pretvaranju električne energije iz jednog napona u drugi s istom frekvencijom.

Prijenos električne energije (električni vodovi) — struktura se sastoji od povišenih trafostanica dalekovoda i spuštenih trafostanica (sustav žica, kabela, nosača) namijenjenih prijenosu električne energije od izvora do potrošača.

Električna mreža — skup dalekovoda i trafostanica, tj. uređaji koji spajaju napajanje potrošači energije.