Водяное колесо в Ондэн Помол зерна и дутьё воздуха при выплавке металла с помощью воды. - презентация

1

2 Водяное колесо в Ондэн

3 Помол зерна и дутьё воздуха при выплавке металла с помощью воды

4 а - подливное колесо; б - среднебойное колесо; в - наливное колесо. 1 - вал; 2 - уровень воды в верхнем бьефе; 3 - уровень воды в нижнем бьефе. ВОДЯНЫЕ КОЛЕСА - три основных вида.

5 Водяное колесо Леди Изабелла с острова Мэн Колесо Лекси (Laxey) (также известное, как Леди Изабелла) – водяное колесо, с диаметром 22 и шириной 1.83 метра. Оно было разработано Робертом Казементом (Robert Casement) и построено в деревне Лекси на Острове Мэн. Колесо, как утверждают, самое большое водяное колесо наливного вида в мире.

6 Водяная турбина Первая русская турбина, изобретенная и установленная Игнатием Сафроновым. Алапаевский завод год Турбина Фурнерона 1834 в немецком музее

7 Михаил Осипович Доливо-Добровольский ( )

8 Лауфен-Франкфуртская линия электропередачи Доливо-Добровольского Трехфазный генератор в Лауффен-на-Неккаре (Баден-Вюртемберг) год.

9 Помещение выставки, в котором установлены электромоторы переменного тока, изобретенные Доливо-Добровольским Десятиметровый искусственный водопад приводимый в действие двигателем

10 Гидроэлектроэнергетика в двадцатом веке Плотина Гувера Герберт Гувер

11 Гидроэлектростанция Адамс ГЭС Адамса 1 (вытянутое злание слева от канала) и 2 (справа от канала) Схема ГЭС Адамса

12 Гидроэнергетика Российской Империи Зыряновской ГЭС на Рудном Алтае В 1892 году состоялся пуск Зыряновской ГЭС. Судя по всему, это была первая ГЭС на территории Российской Империи, причем построенная отечественными специалистами. Зыряновская ГЭС была размещена в небольшом деревянном здании, имела 4 турбины общей мощностью 150 к Вт, а точнее, даже не турбины – генераторы были присоеденены напрямую к огромным, 6 м в диаметре, деревянным водяным колесам.

13 13 Гидро- и гидроаккумулирующие электростанции Гидравлические электростанции (ГЭС) – комплекс гидротехнических сооружений и энергетического оборудования, с помощью которых энергия водного потока преобразуется в электрическую энергию. ГЭС, как правило, сооружаются не только для выработки электричества, но и для решения комплекса задач улучшения судоходства, ирригации и т.д. Гидроэлектростанция состоит из двух частей: гидротехнических сооружений, обеспечивающих концентрацию потока воды; энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся воды в электрическую. Преобразование энергии осуществляется гидротурбиной. ГЭС: проточные (деривационные) и аккумулирующие (плотинные) На равнинных реках, где уклоны незначительны, концентрация гидроэнергии выполняется по плотинной схеме. При малом расходе воды она запасается в водохранилище, а ГЭС включается в часы пикового потребления. На горных реках с большими уклонами используются деривационные схемы, с искусственным водоводом; у станции он переходит в напорный бассейн, откуда вода по турбинным водоводам поступает в здание ГЭС.

14 14 Гидротехнические сооружения ГЭС Получаемая на ГЭС энергия зависит не только от расхода воды, но и от условного перепада высот на подходе к турбине – от напора. Потенциальная энергия падающей на турбину воды пропорциональна напору. Для получения лучшего напора вода может подводиться к турбине через водовод: в сужающейся части потенциальная энергия гидростатического давления превращается в кинетическую энергию движения воды. На гидроаккумулирующих ЭС в нерабочее время реверсивная турбина подкачивает воду из реки в водохранилище по тому же каналу.

15 15 Гидросиловой аппарат ГЭС Гидросиловой агрегат ГЭС состоит из гидравлической турбины и генератора, имеющих общий вал. Напоры воды на различных ГЭС лежат в пределах от нескольких метров до 2 км. Для работы в таком широком диапазоне применяются различные типы турбин, отличающихся формой рабочих органов и принципом воздействия воды. Все гидротурбины разделяются на два класса: активные; реактивные. В активной турбине для повышения напора воды и коэффициента использования энергии вода из суживающейся насадки – сопла подается на ковшеобразные турбинные лопатки. Вода на лопатки реактивной турбины поступает через направляющий затвор. В суживающихся каналах между лопатками затвора происходит частичное преобразование потенциальной энергии воды в кинетическую. Дальнейшее преобразование энергии осуществляется на рабочих лопатках сложной формы

16 16 Параметры ГЭС Одна из первых ГЭС – Крэгсайт, Англия, 1870 год Мощнейшая – «Три ущелья», Китай (18300 МВт, в 2011 – до МВт) Итайпу Бразилия МВт 95 ТВт·ч Гури Венесуэла МВт 46 ТВт·ч Тукуруи Бразилия МВт 21 ТВт·ч Гранд КулиСША МВт 20 ТВт·ч Саяно-Шушенская Россия МВт 27 ТВт·ч Красноярская Россия МВт 20 ТВт·ч На снимке: Плотина ГЭС Итайпу на реке Парана, Бразилия – Парагвай. Строительство начато в 1970, первая очередь запущена в 1984, завершена в 2003.

17 17 Плюсы и минусы ГЭС Плюсы: Отсутствие загрязняющих выбросов в окружающую среду; Очень низкая стоимость электричества (себестоимость ~5 коп/к Вт·ч); Возможность очень длительной эксплуатации (не менее лет); Возможность улучшения условий судоходства и орошения; Практически полная возобновляемость источника. Минусы: Блокировка некоторых рек приводит к потере нерестилищ рыб; Создание крупных водохранилищ в равнинных районах приводит к подъему грунтовых вод к заболачиванию местности; Увеличение водной поверхности возрастает испарение, меняется климат; Колебания уровня воды в водохранилище и сбросовой зоне приводят к переформированию берегов реки как выше, так и ниже по течению.

18 18 Затопление территорий – один из основных минусов строительства ГЭС Водохранилище после длительной засухи…действующее

19 19 Производственный потенциал электроэнергетики России в настоящее время составляют электростанции общей установленной мощностью около 216,0 млн. к Вт, в т.ч. бывш. ЕЭС АЭС - 22,2 млн. к Вт ГЭС и ГАЭС - 44,9 млн. к Вт, КЭС - 65,3 млн. к Вт, ТЭЦ - 66,2 млн. к Вт, электростанции прочих ведомств, - 10,2 млн. к Вт, децентрализованные источники ~ 7,3 млн. к Вт; линии электропередачи напряжением 0,4/1150 кВ и выше – общей протяженностью порядка 3 млн. км, в том числе магистральные электросети напряжением 220/ 1150 кВ протяженностью 157 тыс. км. В структуре используемого топлива определяющую роль играет природный газ. Его доля составляет около 65% и превышает долю угля более чем в 2 раза. Доля нефтетоплива незначительная и составляет менее 5%.

20 20 В период экономического спада 90-х годов кратное снижение вводов мощности электростанций (в 3 раза) и электрических сетей (почти в 5 раз) привело к ускоренному росту степени износа основных фондов, величина которого в среднем по отрасли в 2006 году достигла уже 59%. Свертывание с середины 80-х годов программ разработки и освоения новых технологий производства, транспорта и распределения электрической и тепловой энергии привело к растущему отставанию технического уровня российской электроэнергетики от уровня, достигнутого развитыми зарубежными странами (таблица). Эффективность работы отечественного энергетического оборудования в сравнении с зарубежным Россия Мировой уровень Среднее значение Передовые образцы Среднее значение Передовые образцы КПД ТЭС на газе, % ПГУ 38,5% 51/52% 51/52% 40% 54/55% 44-45% 58% КПД ТЭС на угле, %34,2%38/44%37/40%45/47% Потери в электрических сетях, %13,2% * 7,5%

21 21 В то же время обновление фондов электроэнергетики объективно сдерживается целым рядом факторов: - ограниченностью собственных ресурсов энергокомпаний для капиталоемких проектов технического перевооружения электростанций, а также их недостаточной привлекательностью для внешних инвесторов при существующем уровне цен на электроэнергию; - недостаточной готовностью отечественного энергомашиностроения, электротехнической промышленности и строительной индустрии, производственный потенциал которых снизился за последние 15 лет; - низкими ценами топлива, при которых техническое перевооружение электростанций не обеспечивает экономический эффект от снижения расхода топлива по сравнению с менее капиталоемким продлением срока эксплуатации оборудования, несмотря на сохранение при этом высоких расходов топлива и рост эксплуатационных (в основном, ремонтных) затрат. Стимулом структурных изменений в теплоэнергетике явится увеличение цен на газ и изменение сложившегося соотношения цен на уголь и газ. Энергетической стратегией определено, что конкурентоспособность угольных ТЭС по сравнению с газовыми достигается при цене т.у.т. газа в 1,6/2 раза выше цены т.у.т. угля. Такое соотношение цен обеспечит предусматриваемое Энергетической стратегией России снижение доли газа в структуре потребляемого тепловыми электростанциями топлива и увеличение доли угля.

22 22 Динамика цен топлива по основным энергозонам (без НДС), руб./т.у.т г.2005 г.2006 г.2007 г.2008 г.2009 г. Центр Газ / / / / /1960 Уголь / / / / /1635 Мазут / / / / /2890 Урал Газ / / / / /1510 Уголь /930995/ / / /1365 Мазут / / / / /2400 Сибирь Газ / / / / /1785 Уголь /595640/680720/770790/855855/940 Мазут / / / / /2740 Восток Газ /850970/ / / /1500 Уголь /905935/ / / /1215 Мазут / / / / /3640

23 ГЭС-21 Хямекоски Общий вид станции

24 Станция расположена на реке Янисйоки в Карелии, построена по деривационной схеме с открытым деривационным каналом. Установленная мощность ГЭС – 2,68 МВт. Машинный зал Осушенный деривационный канал

25 ГЭС Белый уголь (Пятигорская ГЭС) Общий вид станции

26 Машинный зал В 1903 году была пущена ГЭС Белый уголь на реке Подкумок у Пятигорска, Ставропольский край. Станция деривационного типа, имела мощность 700 к Вт (два гидроагрегата по 350 к Вт) и предназначалась для энергоснабжения курортных городов Кавказских минеральных вод.

27 Порожская ГЭС Здание ГЭС

28 Плотина Машинный зал В 1910 году на реке Большая Сатка на территории современной Челябинской области была пущена ГЭС Пороги. Порожская ГЭС плотинного типа, напор создаётся сложенной из камня плотиной высотой 17 метров. Мощность станции – 1,36 МВт, три гидроагрегата.

29

30 Кингисеппская ГЭС Расположена на реке Луга, в районе города Кингисепп. Пущена в 1915 году. Станция плотинного типа, мощность – 0,7 МВт, два гидроагрегата.

31 Советская гидроэнергетика

32 Волховская гидроэлектростанция (им. В. И. Ленина) ГЭС на реке Волхов в Ленинградской области, в городе Волхов. Одна из старейших действующих ГЭС России. Мощность ГЭС 86 МВт (первоначально 58 МВт), среднегодовая выработка 347 млн к Вт·ч. В здании ГЭС установлено 10 радиально-осевых гидроагрегатов, работающих при расчётном напоре 11 м: 4 гидроагрегата мощностью по 12 МВт производства ОАО «Силовые машины», 4 гидроагрегата шведского производства мощностью по 9 МВт, 2 гидроагрегата мощностью по 1 МВт. Волховская ГЭС

33

34

35 Днепровская гидроэлектростанция

36 Днепровская гидроэлектростанция имени В. И. Ленина, ДнепроГЭС крупная гидроэлектростанция (ГЭС) на юге Украины, пятая ступень каскада гидроэлектростанций в Украине. Станция находится в городе Запорожье и является старейшей среди каскада электростанций на реке Днепр. В состав гидроузла входит машинный зал, в котором размещены 9 радиально- осевых гидроагрегатов (шесть гидроагрегатов РО45-В-545 с мощностью турбин 73,6 МВт, частотой вращения турбин 83,3 об/мин) и 1 генератор собственных нужд мощностью 2,6 МВт, частотой вращения 428 об/мин.

37 Саяно-Шушенская ГЭС

38 Красноярская ГЭС

39 Братская ГЭС

40 Усть-Илимская ГЭС

41 Нурекская ГЭС

42 Волжская ГЭС

43 Мировая гидроэнергетика в 21 веке Наиболее активно ведет строительство гидроэлектростанций Китай. Для этого государства гидроэнергия является наиболее перспективным источником энергии и, очевидно, он в скором времени станет основным. Кроме того, именно Китай является мировым лидером по количеству малых гидроэлектростанций. Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу

44 ГЭС Три ущелья

45 Итайпу ГЭС

46 ГЭС Гури

47 ГЭС Черчилл-Фолс

48 Тукуруи ГЭС

49 Богучанская ГЭС

50 Мощность гидроагрегатов Мира – 715 ГВт, России – 45 ГВт, потенциал водных ресурсов России-225 ГВт, потенциал водных ресурсов Мира – 2500 ГВт.

51

52 А́томная электроста́нция (АЭС) ядерная установкадля производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор(реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимымиработниками (персоналом)ядерная установкаэнергииядерный реакторустройствсооруженийработникамиперсоналом

53 Принцип действия

54 Атомные станции по виду отпускаемой энергии можно разделить на: Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки электрической энергии. При этом на многих АЭС есть теплофикационные установки, предназначенные для подогрева сетевой воды, используя тепловые потери станции. Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию Атомные теплоэлектроцентрали По виду отпускаемой энергии

55 Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США (836,63 млрд к Вт·ч/год), работает 104 атомных реактора (20% от вырабатываемой электроэнергии) [2] США [2] Франция (439,73 млрд к Вт·ч/год), Франция Япония (263,83 млрд к Вт·ч/год), Япония Россия (177,39 млрд к Вт·ч/год), Россия Корея (142,94 млрд к Вт·ч/год) Корея Германия (140,53 млрд к Вт·ч/год). Германия В мире действует 436 энергетических ядерных реакторов общей мощностью 371,923 ГВт [5], российская компания «ТВЭЛ»поставляет топливо для 73 из них (17 % мирового рынка)ГВт [5]«ТВЭЛ» Выработка электроэнергии

56 Атомная Энергетика Атомный Реактор

57 Атомные электростанции классифицируются в соответствии с типом используемых реакторов:реакторов с реакторами на тепловых нейтронах, в том числе с:реакторами на тепловых нейтронах водо-водяными кипящими тяжеловодными газоохлаждаемыми графито-водными высокотемпературными газоохлаждаемыми тяжеловодными газоохлаждаемыми тяжеловодными водоохлаждаемыми кипящими тяжеловодными с реакторами на быстрых нейтронахреакторами на быстрых нейтронах Классификация по типу реакторов

58 РЕАКТОР НА ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНАХ

59 Водо-водяной ядерный реактор

60 Кипящий водяной реактор

61 Тяжелово́дный я́дерный реа́ктор

62 Графито-газовый ядерный реактор

63 реактор на быстрых нейтронах

64 Атомная Энергетика

65

66 Термоядерный синтез Термоядерный синтез – это природный источник энергии. Энергия высвобождается в процессе соединения ядер водорода, которые образуют гелий. Солнце - природный источник термоядерного синтеза

67 История термоядерного синтеза Идея создания термоядерного реактора зародилась в 1950-х годах. И только в январе 2007 года началась подготовка строительной площадки вблизи города Кадараш во Франции. В апреле 2010 года начал сооружаться экспериментальный термоядерный реактор.

68 Условия термоядерного синтеза Предназначенная для синтеза смесь должна быть нагрета до температуры, при которой кинетическая энергия ядер обеспечивает высокую вероятность их слияния при столкновении Смесь должна быть очень хорошо термоизолирована

69 Перспективы термоядерного синтеза Более глубокое исследование проблем ТУС Улучшить параметры плазмы и устранить ее неустойчивости Закончить стройку ИТЭР во Франции

70 Проблемы термоядерного синтеза Экономические Технические Экологические и медицинские

71 Термоядерная Реакция D-T

72 Достоинства атомных станций Достоинства атомных станций: Сравнительный объем топлива, используемого за год одним реактором типа ВВЭР-1000Небольшой объём используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки (для сравнения, ежедневно одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля); Высокая мощность: МВт на энергоблок; Низкая себестоимость энергии, особенно тепловой. Возможность размещения в регионах, расположенных вдали от крупных водоэнергетических ресурсов, крупных месторождений угля, в местах, где ограничены возможности для использования солнечной или ветряной электроэнергетики. При работе АЭС в атмосферу выбрасывается некоторое количество ионизированного газа, однако обычная тепловая электростанция вместе с дымом выводит еще бо́льшее количество радиационных выбросов, из-за естественного содержания радиоактивных элементов в каменном угле.

73 Недостатки атомных станций Облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению; Нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах; С точки зрения статистики и страхования крупные аварии крайне маловероятны, однако последствия такого инцидента крайне тяжёлые; Большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также в случае возможной ликвидации.

74 Действующие АЭС России Балаковская Белоярская Билибинская Волгодонская Калининская Кольская Курская Ленинградская Нововоронежская Смоленская