Какой должна быть электростанция?

Электростанция — это совокупность механизмов и систем, преобразующая разные виды энергии в электричество. Разнообразие первичных источников энергии, от процесса цепной ядерной реакции до силы океанического течения или ветра, создает условия для использования электростанций самых разных конструкций и параметров. Правда, у всех них, кроме солнечных фотоэлектрических батарей, есть общая черта: они обеспечивают работу электрогенератора, преобразующего механическую форму энергии в электрический ток переменного напряжения.

В настоящее время наиболее распространены тепловые электростанции (ТЭС), несмотря на то, что их использование имеет много негативных сторон. Энергия, производимая ими, достаточно дорога, особенно в сравнении с гидроэлектростанциями; их мощность несопоставима с мощностью АЭС. А экологический вред не только на порядок выше, чем у альтернативных источников энергии, но и порой превосходит экологическую нагрузку от атомных электростанций.

Однако лишь применение ТЭС позволяет обеспечивать людей энергией практически в любых природно-климатических и географических условиях: относительная простота технологий сочетается здесь с достаточно высокой эффективностью и безопасностью.

Тепловая электростанция использует для выработки электричества тепло сгорающего топлива — угля, мазута, природного газа, а в ряде случаев — и горячей воды. Вид топлива определяет параметры тепловых систем, где происходит его сжигание, а следовательно, и конструкцию электростанции в целом.

Другим отличительным признаком служит способ преобразования и использования тепловой энергии. Например, конденсационные электростанции преобразуют тепловую энергию в электрическую за счет перегретого водяного пара. Вода находится в теплообменной системе котла топки под высоким давлением. В результате точка кипения повышается до 540 °C, что создает на выходе паропроводов чрезвычайно мощный поток пара с давлением от 13 до 24 МПа. Пар раскручивает турбину, механически соединенную с генератором, вырабатывающим электрический ток переменного напряжения. Свое название конденсационная электростанция получила за то, что водяной пар, пройдя сквозь турбину, конденсируется, собирается в накопители и снова подается в трубы теплообменной системы.

Несколько по-другому распоряжаются теплом сгорающего топлива ТЭЦ — теплоэлектроцентрали. Главное их отличие в том, что после прохождения ротора турбины часть пара направляется во второй теплообменный контур, где конденсируется в сетевых подогревателях, разогревая сетевую воду. КПД такой схемы составляет 80 % — против 30 % у обычной ТЭС. Тепловая энергия пара, не использованная в турбине, доиспользуется в сетевых теплообменниках и передается на тепловые пункты и пиковые водогрейные котельные. При этом ТЭЦ может работать как в «тепловом» режиме, когда электрическая нагрузка определяется потребностями выработки тепла, так и в «электрическом», когда выделение вторичного тепла не играет роли или имеет сопутствующий характер.

Принятие решения относительно типа будущей электростанции — чрезвычайно ответственный момент. Ошибка может затормозить экономическое развитие района на многие годы вперед. Следует учитывать все местные особенности и использовать российский и зарубежный опыт.