Геотермальные электростанции и геотепловые станции. Принцип получения энергии. Технологическая схема. В каких районах используются.

Геотермальные электростанции в качестве источника энергии используют теплоту земных недр. Известно, что в среднем на каждые 30—40 м в глубь Земли температу­ра возрастает на ГС. Следовательно, на глубине 3— 4 км вода закипает, а на глубине 10—15 км температура Земли достигает 1000-1200^РС. В России для ряда районов, например Камчатки и Курильских островов, сооружение геотермальных стан­ций может оказаться экономически оправданным. Так, на Камчатке успешно эксплуатируется опытно-промыш­ленная геотермальная станция. Обсуждаются также воз­можности использования действущих вулканов на Курильских островах.

Использование геотермальной энергии в современных условиях в значительной степени зависит от затрат, не­обходимых для вывода на поверхность геотермального теплоносителя в виде пара или горячей воды. Все дейст­вующие в настоящее время геотермальные электростан­ции располагаются в таких районах Земли, в которых температура теплоносителя достигает 150—360°С на глу­бинах, не превышающих 2—5 км.

Структурная схема гео­термальной электростанции для вулканических районов приведена на рисунке:

Практически все геотермальные источники содержат примеси в виде различных химических элементов. Хими­ческая активность подземных теплоносителей, в составе которых могут быть ртуть, мышьяк, вызывает отрица­тельные экологические эффекты, а также усиливает кор­розию конструкционных материалов энергетического оборудования. Извлечение химических элементов до отбора теплоты от теплоносителя позволяет снизить экологическое влияние, уменьшить химическую корро­зию и получить пенное сырье для химической промыш­ленности.

В настоящее время геотермальные источники больше используются для теплоснабжения, чем для выработке электрической энергии. Это объясняется как технически­ми трудностями в работе геотермальных электростанций, так и высокой Стоимостью их в расчете на единицу уста­новленной мощности.

1-22. Ист электр энергии. Аккумуляторы, химические источ, конденсаторы.Химическими источниками тока называются устройства, в которых химическая энергия активных веществ (окислителя и восстановителя) непосредственно превращается в электрическую энергию. Основными составными частями ХИТ являются катод, анод и ионный провод-ник (электролит) между ними. На катоде происходят процессы восстановления окислителя, а на аноде окисление вос-становителя. Электролит представляет собой жидкую или твердую фазу, имеющую ионную электропроводность. Непосредственное участие в токообразующей реакции в ХИТ принимают активные вещества. Они могут входить в состав катода, анода, электролита, а иногда хранятся вне ХИТ. Совокупность активных веществ и электролита, на осно-ве которых создан ХИТ, называется электрохимической системой этого ХИТ. Электрохимическая система ХИТ запи-сывается следующим образом: (+) окислитель (электролит), восстановитель (-).Химические источники тока подразде-ляются на первичные и вторичные. Первичные ХИТ предназначены для разового непрерывного или прерывистого разряда. Вторичные ХИТ предназначены для многократного разряда за счет восстановления его емкости путем заря-да электрическим током. Вторичный ХИТ, состоящий из одной электрохимической ячейки, называют аккумулятором, а ХИТ, состоящий из двух и более электрически соединенных аккумуляторов, аккумуляторной батареей. Вторичные ХИТ работают поочередно в режиме разряда и заряда. При разряде аккумулятор работает как первичный ХИТ, в про-цессе разряда происходит превращение химической энергии активных веществ в электрическую энергию, при этом активные вещества превращаются в продукты разряда. При заряде вторичного ХИТ электрическая энергия превращается в химическую энергию активных веществ, соответственно продукты разряда регенерируются в активные вещества.

Ветровые электростанции, типы турбин. Как регулируется напряжение генератора. Опишите блок-функциональную схему ветровой электростанции. С какой величины ветрового напора приемлемо использование электростанции. Каким способом достигается качество выдаваемой электроэнергии (по форме напряжения).

Ветровые установки являются одним из самых перспективных и одновременно экологически чистых способов выработки электроэнергии. Вместе с тем, энергия ветра относится к числу возобновляемых источников энергии. Возобновляемые ресурсы — природные ресурсы, запасы которых или восстанавливаются быстрее, чем используются, или не зависят от того, используются они или нет.

В общих чертах, устройство ветровой электростанции выглядит следующим образом. Ветер вращает лопасти, а лопасти крутят вал, который соединен с набором зубчатых колес, приводящих в действие электрогенератор. Крупные турбины для электроснабжения могут вырабатывать от 750 киловатт (киловатт = 1 000 ватт) до 1,5 мегаватт (мегаватт = 1 миллиону ватт) электроэнергии. В жилых домах, на телекоммуникационных станциях и в водяных насосах в качестве источника энергии применяются небольшие одиночные ветротурбины мощностью менее 100 киловатт. Это, прежде всего, характерно для отдаленных районов, в которых отсутствует энергосистемы общего пользования.
В ветровых установках группы турбин связаны вместе с целью выработки электроэнергии для энергосистем общего пользования. Электричество подается потребителям посредством линий передач и распределительных линий.

Установлено, что мощность воздушного потока N_B._n, кВт, про­ходящего через сечение площадью F, перпендикулярное направ­лению этого потока, выражается формулой N_вп=0,0049pv³F,где v—скорость воздушного потоки, m^j/c; F — площадь сечения, м²; р — плотность воздуха, зависящая от его температуры и ат­мосферного давления, кг/м³.

Ветровые электростанции не производят никаких вредных выбросов в окружающую среду, и в этом отношении ветроэнер­гетика экологически абсолютно «чиста». Однако негативное влияние ВЭС на окружающую среду все же проявляется. Речь идет, прежде всего, о том, что для сооружения ВЭС необходимо отводить определенные территории, измеряемые для мощных ВЭС десятками квадратных километров, которые не только из­менят свой ландшафт, но и в ряде случаев станут непригодными для других целей. Шумовой эффект, создаваемый ВЭС, может существенно повлиять на фауну прилегающей территории.

1-24. Виды транспортировки электрической энергии. Воздушными линиями электрических сетей называются линии электропередачи, расположенные на открытом воздухе. Основными элементами воздушных линий являются: провода, изоляторы, опора, грозозащитные тросы, траверсы, тросостойки, фундаменты. Опоры должны поддерживать провода на определенном расстоянии от земли. В настоящее время силовые кабельные линии сооружаются в тех случаях, когда строительство воздушных линий не целесообразно но причинам экономического, архитектурного планировочного или экологического характера. При решении вопросов электроснабжения крупных городов и промышленных зон, где в бо-льшинстве случаев приходится считаться с необходимостью отчуждения достаточно больших территорий под трассы воздушных линий, а также с эстетическими и экологическими недостатками их сооружения в густонаселенных районах. Для электроснабжения таких районов все шире исполъзуются кабельные линии, а в крупнейших городах с целью выс-вобождения территории для жилищного строительства все чаще ранее coopуженные воздушные линии заменяются кабельными. Они являются единственным средством передачи электроэнергии через большие водный пространства. Волновод (В) - искусственный или естественный канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области. Различают экранированные (В) с хорошо отражающими стенками, к которым относят (В) металлические, направляющие электромагнитные волны, а также коаксиальные и многожильные экранированые кабели, хотя последние обычно причисляют к линиям передачи (длинным линиям). Однако практически все типы (В) следует рассматривать как разновидность линий передачи. К экранированым (В) относят так-же волноводы акустические с достаточно жёсткими стенками. К открытым (В) принадлежат и системы с поверхностными волнами, направляемыми границами раздела сред. Осн. свойство В.- существование в нём дискретного (при не очень сильном поглощении) набора нормальных волн (мод), распространяющихся со своими фазовыми и групповыми скоростями. Почти все моды обладают дисперсией, т. е. их фазовые скорости зависят от частоты и отличаются от группповых скоростей. В экраниров. (В) фазовые скорости обычно превышают скорость распространения плоской однородной волны в заполняющей среде (скорость света, скоро-сть звука), эти волны наз. быстрыми. При неполном экранировании они могут просачиваться сквозь стенки волновода, переизлучаясь в окружающее пространство. Это т. н. утекающие волны. В открытых В., как правило, распространяются медленные волны, амплитуды к-рых быстро убывают при удалении от направляющего канала. Ла́зер, ква́нтовый генера́тор - устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения. Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пико-вых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излу-чения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихро-матические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Микроволно́вое излуче́ние, Сверхвысокочасто́тное излуче́ние (СВЧ-излучение) – электро-магнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн (от 30 см ). Микро-волновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева тел (как в бытовых, так и в про-мышленных микроволновых печах для термообработки металлов), а также для радиолокации.Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, преимущественно портативных рациях, сотовых телефонах (кро-ме первых поколений), устройствах Bluetooth. Магнитное поле -это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным мо-ментом. Можно также рассматривать магнитное поле, как релятивистскую составляющую электрического поля. Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются свет и прочие электромагнитные волны.