Не возобновляемые источники энергии




Термоядерная энергетика

К нетрадиционным не возобновляемым источникам энергии в первую очередь относят термоядерную энергетику и магнитогидродинамические генераторы.

В процессе исследования ядерных реакций было обнаружено, что целесообразно не только делить атомное ядро урана или плутония, но также и соединять тяжелые атомы водорода (дейтерий, тритий). При этом образуется благородный газ – гелий. При слиянии (синтезе) тяжелых ядер водорода высвобождается громадная тепловая энергия, превышающая энергию деления атомного ядра в расчете на 1 кг атомов.

Принципиально возможно создание реакторов на водородном топливе, при этом в качестве отхода этой реакции будет газ гелий. Такие реакторы называются термоядерными или ТОКАМАК (рис. 4.18) – тороидальная камера с магнитными катушками.

Термоядерный процесс был открыт и осуществлен в водородной бомбе, но там он протекает мгновенно и неуправляем, а для использования в энергетике он должен протекать медленно и быть управляемым (этот процесс протекает при температурах около 100 млн. ºС).

Установку ТОКАМАК можно сравнить с трансформатором, у которого вторичная обмотка выполнена в виде замкнутого полого кольца – тора. Заполнение такой кольцевой камеры тяжелыми ядрами водорода (дейтерием) осуществляется в глубоком вакууме. При пропускании тока по первичной обмотке в камере происходит пробой в газе, газ ионизируется и нагревается до высокой температуры. Конечно, здесь возникает много проблем, среди них создание устройств, выдерживающих температуру многих миллионов градусов. Это можно сделать при помощи магнитного поля, которое способно удержать плазму (ионизированный газ) от соприкосновения со стенками устройства, предохраняя их от температурного разрушения.

Рис. 4.18. Модель термоядерного реактора

Существует и еще много проблем, которые пытаются решить и постепенно разрешают ученые всего мира.

На рис. 4.19 показана схема основных технологических контуров термоядерного реактора, работающего на смеси дейтерия (D) и трития (Т). Энергия термоядерных реакций, происходящих в плазме, выделяется в виде энергичных нейтронов (14,1 МэВ) и энергичных ионов гелия – альфа-частиц (3,5 МэВ), поглощается специальным устройством, окружающим плазму, – бланкетом, снимается теплоносителем первого контура охлаждения и используется для получения электроэнергии. Реактор требует снабжения дейтерием и литием. Тритий нарабатывается из лития в процессе работы реактора.

Рис. 4.19. Схема основных технологических контуров термоядерного реактора

Использование термоядерных электростанций в промышленных целях также наталкивается на не преодоленные пока технические трудности, несмотря на то что принципиальная возможность их действия научно обоснована. Кроме того, термоядерная энергия способна создать недопустимый тепловой перегрев среды обитания (парниковый эффект и т. п.) и поэтому не может развиваться неограниченно.

Магнитогидродинамические генераторы

Область науки, изучающая взаимодействие между магнитным полем и токопроводящими жидкостями и газами, называется магнитной гидродинамикой. Поэтому генераторы, работающие на плазменном проводнике, получили название магнитогидродинамических генераторов – МГД-генераторов.

Рис. 4.20. Схема МГД-генератора: 1 – генератор; 2 – магнит; 3 – камера сгорания;

4 – сопло; 5 – подача топлива; 6 – подача воздуха; 7 – подача присадки (ионизирующей);

8 – выход газов; 9 – внешняя электрическая цепь

Интерес к МГД-генераторам (рис. 4.20) заключается в том, что с их помощью можно получать электроэнергию без движущихся машин. Газы нагреваются в камере сгорания 3 МГД-генератора до температуры 5000–7000 °С, т. е. до состояния плазмы, способной к электропроводимости, и проходят с огромной скоростью через магнитное поле магнита 2, в результате чего возбуждается электродвижущая сила. С помощью электродов генератора 1 электрический ток поступает во внешнюю цепь 9.

Однако до реализации в промышленных целях необходимо преодолеть большие технические трудности, связанные с работой узлов МГД-генератора, а также других устройств сверхвысоких температур. Здесь имеется много проблем, которые нужно решать совместными усилиями физиков, энергетиков, материаловедов и др. Трудно превратить большие массы газа в плазму: для этого нужна высокая температура и высококалорийное топливо. При высокой температуре трудно сохранить материалы, из которых построен генератор. Существуют и другие технические и технологические трудности.

1.6 Перспективы электроэнергетики

Для более экономичного, рационального и комплексного использования общего потенциала электростанций нашей страны создана Единая энергетическая система (ЕЭС). Экономическая выгодность мощных линии электропередачи и объединение энергосистем очевидны: значительно повышается надежность снабжения, электроэнергией народного хозяйства экономических районов, выравниваются суточные и годовые графики потребления электроэнергии, улучшаются экономические показатели станций, создаются условия для полной электрификации районов, испытывающих недостаток в электроэнергии. В ЕЭС работают свыше 700 крупных электростанций, что составляет 84% мощности всех электростанций. Управление ЕЭС осуществляется из единого центра, оснащенного электронно-вычислительной техникой.

Основными положениями новой энергетической политики должны стать:

- Приведение одновременно с конвертируемостью рубля цен на энергоносители в соответствии с мировыми ценами с постепенной ликвидацией перекосов цен на внутреннем рынке;

- Акционирование предприятий топливно-энергетического комплекса с привлечением денежных средств населения, зарубежных инвесторов и отечественных коммерческих структур;

- Поддержка независимых производителей энергоносителей, прежде всего ориентированных на использование местных и возобновляемых энергетических ресурсов;

- Расширение возможностей привлечения инвестиций на развитие Единой энергетической системы России и региональных энергетических компаний.

В перспективе Россия должна отказаться от строительства новых крупных тепловых и гидравлических станций, требующих огромных инвестиций и гидравлических станций, требующих огромных инвестиций и создающих экологическую напряженность. Предполагается строительство ТЭЦ малой и средней мощности и малых АЭС в удаленных северных и восточных регионах. На Дальнем Востоке предусматривается развитие гидроэнергетики за счет строительства каскада средних и малых ГЭС. До 2010 г. планируется осуществить техническое перевооружение и реконструкцию тепловых электростанций, работающих на угле, и привести их на использование чистых угольных технологий, а также реконструировать электростанции, работающие на газе, оснастив их парогазовыми установками.

Заключение

Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой современной цивилизации.

Традиционные источники энергии по-прежнему занимают ведущее положение в мировой электроэнергетике. Однако за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить всё дороже. Кроме того, природные ресурсы ограничены, и, в конце концов, человечество будет вынуждено перейти сначала на повсеместное использование атомной энергии, а потом полностью на энергию ветра, Солнца и Земли.

Альтернативную энергию повсеместно можно будет использовать только тогда, когда традиционного топлива станет настолько мало, что его цена станет баснословно высокой; или, когда экологический кризис поставит человечество на грань самоуничтожения. Уже сейчас можно существенно преуменьшить вероятность парникового эффекта и ликвидировать все экологически неблагоприятные районы за счёт использования чистой альтернативной энергии. Однако этого до сих пор не произошло из-за низкой рентабельности такого строительства. Установки производства альтернативной энергии очень дороги, а их мощность намного меньше мощности тепловых или атомных электростанций. Подготовительные работы для использования любого альтернативного источника энергии стоят очень дорого, кроме того, они не всегда безопасны как для людей, так и для окружающей среды. Поэтому моментального введения в эксплуатацию «правильного» источника электричества ожидать в ближайшее время не стоит.

Список использованной литературы

1.Доцент кафедры МСА Кузнецов М.И., Краткий конспект лекций по курсу «Электромеханические системы». – Пермь, 2001.
2. Богданов К.Ю., Физика. 11 класс. Учебник. — М.: Просвещение, 2010. — 208 с.
3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н., Физика. 11 класс. Учебник.19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 399 с

4.Нетрадиционные источники энергии. Москва: Знание.

Интернет источники

1.https://studentoriy.ru/referat-proizvodstvo-peredacha-i-ispolzovanie-elektricheskoj-energii/

2.https://refdb.ru/look/2754266.html

3. https://www.studfiles.ru/preview/4313347/



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-13 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: