Какво е енергетика, топлоенергетика, електроенергетика и електрически системи

Енергия (горивен енергиен комплекс) — област на икономиката, която обхваща ресурси, производство, трансформация и използване на различни видове енергия.

Енергия в съвременното научно разбиране се разбира като обща мярка за всички форми на движение на материята. Разграничаване на топлинни, механични, електрически и други форми на движение на материята.

Енергията може да бъде представена чрез следните взаимосвързани блокове:

1. Природни енергийни ресурси и минни предприятия;

2. Рафинерии и транспорт на готово гориво;

3. Производство и предаване на електрическа и топлинна енергия;

4. Потребители на енергия, суровини и продукти.

Обобщение на блоковете:

1) Природните ресурси се делят на:

• възобновяеми (слънце, биомаса, водни ресурси);

• невъзобновяеми (въглища, нефт);

2) Добивни предприятия (мини, мини, газови сондажи);

3) предприятия за преработка на гориво (обогатяване, дестилация, пречистване на гориво);

4) Транспортиране на гориво (железопътен транспорт, цистерни);

5) Производство на електрическа и топлинна енергия (ТЕЦ, АЕЦ, ВЕЦ);

6) Предаване на електрическа и топлинна енергия (електрически мрежи, тръбопроводи);

7) Потребители на енергия, топлина (електроенергия и промишлени процеси, отопление).

Основните форми, в които днес се използва енергия, са топлина и електричество. Енергийните индустрии, изучаващи производството, трансформацията, транспортирането и използването на топлинна и електрическа енергия, се наричат ​​съответно топлоенергетика.

Енергията на водните потоци, използвана преди това директно под формата на механична енергия, сега е преобразувани в водноелектрически централи в електрическа енергия. Енергийната индустрия, която изучава процесите на превръщане на водната енергия в електрическа, се нарича хидроенергия.

Отварянето на пътя за използване на ядрената енергия създаде нов клон на енергията — ядрена или ядрена енергия… Енергията на ядрените процеси се превръща в топлинна и електрическа енергия и се използва в тези форми.

Разглеждат се въпросите за използването на енергията на движещите се въздушни маси вятърната енергия. Вятърна енергия използва се главно в механична форма. Занимава се с използването на слънчева енергия слънчева енергия.

Всеки от клоновете на енергията като наука има своя теоретична основа, основана на законите на физическите явления в тази област.

Енергията, като най-важната област на човешката дейност, отнема много време за мащабно развитие.

Енергията е капиталоемка индустрия. Мощността на електроцентралите на Земята надвишава един милиард киловата.

Ясното разбиране за единството и еквивалентността на различните форми на енергия се оформя едва в средата на деветнадесети век, когато вече беше натрупан много опит при превръщането на някои форми на енергия в други:

• е създадена парна машина, която превръща топлината в механична енергия;

• са открити първите източници на електрическа енергия — галванични клетки, в които се осъществява директното превръщане на химическата енергия в електрическа;

• чрез електролиза многократно се извършва обратното преобразуване — електрическа енергия в химическа;

• е създаден електрически двигател, при който електрическата енергия се превръща в механична енергия;

• е открит феноменът на директно преобразуване на електрическата енергия в топлина.

През 1831 г. е открит метод за преобразуване на механичната енергия в електрическа. Естественият извод на огромното количество натрупани данни за трансформацията на някои форми на енергия в други беше откритието законът за запазване и преобразуване на енергията — един от основните закони на физиката.

Необходимостта от преобразуване на енергия се дължи на факта, че различните процеси изискват различна форма на енергия.

Енергийните трансформации не се ограничават до трансформирането на някои от нейните форми в други. Топлинната енергия се използва при различни стойности на температурата на охлаждащата течност (пара, газ, вода), електрическата енергия — под формата на променлив или постоянен ток и при различни нива на напрежение.

Преобразуването на енергия се извършва в различни машини, апарати и устройства, като цяло, съставляващи техническата основа на енергията.

Така че в котелните инсталации химическата енергия на горивата се превръща в топлина, в парна турбина тази топлина, която се пренася от водни пари, се превръща в механична енергия, която след това е в електрически генератор се превръща в електрическа енергия.

Зв водноелектрическите централи във водни турбини и електрически генератори енергията на водните потоци се превръща в електрическа, в електродвигателите електрическата енергия се превръща в механична енергия и др.

Методите за създаване и използване на различни машини, апарати, устройства, предназначени за получаване, трансформиране, транспортиране и използване на различни форми на енергия, се основават на съответните раздели на теоретичните основи на енергията и съставляват раздели на такива технически науки като топлотехника, електричество инженерство, хидротехника и вятърна техника.

Енергетика — част от енергийния сектор, която се занимава с проблемите за получаване на големи количества електроенергия, предаването й на разстояние и разпределянето й между потребителите, нейното развитие се дължи на електроенергийните системи.

Електрическа система е съвкупност от взаимосвързани електроцентрали, електрически и топлинни системи, както и потребители на електрическа и топлинна енергия, обединени от единството на процеса на производство, пренос и потребление на електроенергия.

Електрическа система: ТЕЦ — комбинирана топлоелектрическа централа, АЕЦ — атомна електроцентрала, KES — кондензационна електроцентрала, Водноелектрическа централа — водноелектрическа централа, 1-6 — консуматори на електроенергия от ТЕЦ

Схема на термично кондензираща електроцентрала

Електрическа система (електрическа система, ES) — електрическата част на електроенергийната система.

Схема на електрическата система
Диаграмата е показана в едноредово изображение, тоест една линия означава три фази.

Технологичен процес в електроенергийната система

Технологичният процес е процес на преобразуване на първичния енергиен ресурс (изкопаемо гориво, водноелектрическа енергия, ядрено гориво) в краен продукт (електрическа енергия, топлинна енергия). Параметрите и показателите на технологичния процес определят ефективността на производството.

Технологичният процес е схематично показан на фигурата, от което се вижда, че има няколко етапа на преобразуване на енергията.

Схема на технологичния процес в електроенергийната система: К — котел, Т — турбина, G — генератор, Т — трансформатор, електропровод — електропроводи

В котела K горивната енергия на горивото се превръща в топлина. Котелът е парогенератор. В турбина топлинната енергия се превръща в механична енергия. В генератора механичната енергия се превръща в електрическа. Напрежението на електрическата енергия в процеса на нейното предаване по електропровода от станцията до потребителя се трансформира, което осигурява ефективността на предаването.

Ефективността на технологичния процес зависи от всички тези връзки.Следователно съществува комплекс от режимни задачи, свързани с експлоатацията на котли, ТЕЦ турбини, турбини на водноелектрически централи, ядрени реактори, електрическо оборудване (генератори, трансформатори, електропроводи и др.). Необходимо е да изберете състава на експлоатационното оборудване, режима на неговото зареждане и използване и да спазвате всички ограничения.

Електрическа инсталация — инсталация, в която електричеството се произвежда, произвежда или консумира, разпределя. Може да бъде: отворен или затворен (на закрито).

Електрическа централа — сложен технологичен комплекс, върху който енергията на естествен източник се преобразува в енергията на електрически ток или топлина.

Трябва да се отбележи, че електроцентралите (особено топлинните, с въглища) са основните източници на замърсяване на околната среда от енергийния сектор.

Електрическа подстанция — електрическа инсталация, предназначена за преобразуване на електричество от едно напрежение в друго със същата честота.

Предаване на енергия (електропроводи) — конструкцията се състои от повишени подстанции на електропроводи и понижаващи подстанции (система от проводници, кабели, опори), предназначени за пренос на електричество от източник до потребител.

Електричество на мрежата — набор от електропроводи и подстанции, т.е. устройства, свързващи захранването към консуматори на енергия.