Генерування електроенергії — Вікіпедія

Генерува́ння електроене́ргії (англ. electricity generation) — процес перетворення різних видів енергії в електричну на індустріальних об'єктах, що називаються електричними станціями.

На об'єктах теплової енергетики в електричну енергію перетворюється теплова енергія згоряння органічних палив. Об'єктами теплової електроенергетики є теплові електростанції (ТЕС), які бувають двох основних видів:

Конденсаційні (КЕС, також, у минулому використовувалась застаріла абревіатура ДРЕС — державна районна електростанція)^[1][2][3]). Конденсаційною називають теплову електростанцію, що призначена виключно для виробництва електричної енергії. На КЕС тепло, яке отримали при спалюванні палива, передається у парогенератори водяної пари, котра потрапляє у конденсаційну турбіну. Внутрішня енергія пари перетворюється в турбіні у механічну енергію, а потім електричним генератором в електричний струм, що подається в електричну мережу. Відпрацьована пара відводиться у конденсатор, звідки конденсат пари перекачується насосами знов у парогенератор.

Теплофікаційні (теплоелектроцентралі^[4], ТЕЦ^[5]). Теплофікаційною називається теплова електростанція з комбінованим вироблянням електричної і теплової енергій на одній і тій же станції. Комбіноване вироблення на ТЕЦ тепла й електричної енергії значно підвищує ефективність використання палива порівняно з роздільним виробленням електричної енергії на конденсаційних електростанціях і тепла у котельних установках

КЕС і ТЕЦ мають схожі технологічні процеси. Принципова відмінність ТЕЦ від КЕС полягає у тому, що частина нагрітої у котлі пари йде на потреби теплопостачання.

Ядерна енергетика — галузь енергетики, що використовує ядерну енергію для електрифікації і теплофікації. До ядерної енергетики належать атомні електростанції (АЕС). На практиці ядерну енергетику часто вважають підвидом теплової електроенергетики, так як, в цілому, принцип вироблення електроенергії на АЕС той же, що і на ТЕС. Лише у даному випадку теплова енергія виділяється не при спалюванні палива, а при поділі атомних ядер в ядерному реакторі. Далі схема виробництва електроенергії нічим принципово не відрізняється від ТЕС: пара отримує тепло від реактора, надходить у парову турбіну і т. д. Через деякі конструктивні особливості АЕС нерентабельно використовувати для комбінованого вироблення, хоча окремі експерименти в цьому напрямку проводилися.

Гідроенергетика — галузь відновлюваної енергетики, що спеціалізується на використанні енергії від течії води. До цієї галузі належать гідроелектростанції (ГЕС). У гідроенергетиці в електричну енергію перетворюється кінетична енергія течії води. Для цього за допомогою гребель на річках штучно створюється перепад рівнів водяній поверхні (верхній і нижній б'єф). Вода під дією сили тяжіння переливається з верхнього б'єфа в нижній спеціальними водоводами, у яких розташовані водяні турбіни, лопаті яких розкручуються водяним потоком. Турбіна ж обертає ротор електрогенератора. Особливою різновидом ГЕС є гідроакумулювальні станції (ГАЕС). Їх не можна вважати генеруючими потужностями у чистому вигляді, так як вони споживають практично стільки ж електроенергії, скільки виробляють, однак такі станції дуже ефективно справляються з розвантаженням мережі у пікові години.

До альтернативної електроенергетики належать способи генерування електроенергії, що мають низку переваг порівняно з «традиційними» (згаданими вище), але з різних причин не отримали достатнього поширення. Основними видами альтернативної енергетики є:

Вітроенергетика — використання кінетичної енергії вітру для отримання електроенергії.

Сонячна енергетика (геліоенергетика) — отримання електричної енергії з енергії сонячних променів.

Загальними недоліками вітро- і геліоенергетики є відносна мала потужність генераторів при їх високій вартості. Також в обох випадках обов'язково потрібні акумулювальні потужності на нічний (для геліоенергетики) і безвітряний (для вітроенергетики) час.

Геотермальна енергетика — промислове отримання енергії, зокрема електроенергії, з гарячих джерел, термальних підземних вод. По суті геотермальні станції є звичайними ТЕС, на яких джерелом тепла для нагрівання пари замість котла чи ядерного реактора використовуються підземні джерела тепла з надр Землі. Недоліком таких станцій є географічна обмеженість їх застосування: геотермальні станції рентабельно будувати лише у регіонах тектонічної активності, тобто, там, де ці природні джерела тепла є найдоступнішими.

Воднева енергетика — використання водню як енергетичного палива має великі перспективи: водень має дуже високий ККД згоряння, його ресурс практично не обмежений, спалювання водню є абсолютно екологічно чистим (продуктом згоряння в атмосфері кисню є дистильована вода). Однак повною мірою задовольнити потреби людства воднева енергетика поки що не може через дорожнечу виробництва чистого водню і технічні проблеми його транспортування у великих кількостях.

Варто також відзначити такі альтернативні види гідроенергетики: припливну і хвильову енергетику. У цих випадках використовується природна кінетична енергія морських припливів і вітрових хвиль відповідно. Поширенню цих видів електроенергетики заважає необхідність збігу дуже багатьох чинників при проектуванні електростанції: необхідним є таке узбережжя, на якому припливи (і хвилювання моря відповідно) були б досить сильними і сталими.

Конструкція вітроенергетичної установки:1-фундамент, 2-підключення до електричної мережі, 3-вежа, 4-драбина для доступу технічного персоналу до обладнання, 5-система орієнтації за вітром, 6-корпус, 7-електричний генератор, 8-анемометр, 9-електрична або механічна муфта зчеплення, 10-коробка перемикання передач, 11-лопаті, 12-система зміни кута атаки лопаті, 13-кришка механізму зміни кута повороту лопаті

Структурна схема сонячної електростанції: 1-сонячні модулі (фотопанелі), 2-електричний інвертор, 3-блок запобіжників, 4-акумуляторні батареї, 5-лічильник електроенергії, 6-електрична мережа

Принципова схема роботи геотермальної електростанції. (А) — перший (паровий) контур; (В) — другий контур (на ізобутані); 1- експлуатаційна свердловина, 2- сепаратор вода/пара, 3- парова турбіна, 4- теплообмінник, 5- насос закачки, 6- нагнітальна свердловина, 7- перегрівач, 8- турбіна на ізобутані, 9- повітряний/водяний конденсатор, 10- конденсатозбірник, 11- насос

• Відновлювана енергетика

• Енергоефективність та відновлювані джерела енергії / Бевз С. М. [та ін.] ; під заг. ред. А. К. Шидловського ; НАН України, П-во «Укренергозбереження». — К. : Українські енциклопедичні знання, 2007. — 560 с. — (Енергетика України на початку XXI століття ; т. 4). — ISBN 978-8578-08-3
• Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 1 : Від вогню та води до електрики / В. І. Бондаренко, Г. Б. Варламов, І. А. Вольчин та ін. К.: Фенікс. — 2013. — 263 с. — ISBN 966-7317-98-6
• Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 5 : Електроенергетика та охорона навколишнього середовища. Функціонування енергетики в сучасному світі / Т. О. Бурячок, З. Ю. Буцьо, Г. Б. Варламов, С. В. Дубовськой, В. А. Жовтянський; Наук. ред. В. Н. Клименко, Ю. О. Ландау, І. Я. Сігал. — 2013. — 390 с. — ISBN 978-966-8163-18-0