Традиционную энергетику главным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику.

Наиболее удобный вид энергии — электрическая, которая может считаться основой цивилизации. Преобразование пер­
вичной энергии в электрическую производится на электрос­танциях: ТЭС, ГЭС, АЭС.

Примерно 70 % электроэнергии вырабатывают на ТЭС. Они делятся на конденсационные тепловые электростанции (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплоэлек­троцентрали (ТЭЦ), которые производят электроэнергию и теплоту.

Основное оборудование ТЭС — котел-парогенератор ПГ, турбина Т^ генератор Г, конденсатор пара К, циркуляционный насос Н (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Принципиальная схема тепловой электростанции: ПГ — парогенератор; Т — турбина; Г — генератор;

И — циркуляционный насос; К — конденсатор

В котле парогенератора ПГ при сжигании топлива выделя­ется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водя­ного пара. В турбине Т энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения. Генератор Г превращает механическую энергию вращения в электрическую. Схема ТЭЦ отличается тем, что по ней, помимо электрической энер­гии, вырабатывается и тепловая путем отвода части пара и нагрева с его помощью воды, подаваемой в тепловые магист­рали.

Есть ТЭС с газотурбинными установками. Рабочее тело в них — газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органи­ческого топлива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоз­душная смесь при 750—770 °С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, легко пускается, останавливается, регулируется. Но их мощность в 5—8 раз меньше паровых.

Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разде­лить на три цикла: химический — процесс горения, в резуль­тате которого теплота передается пару; механический — теп­ловая энергия пара превращается в энергию вращения; элек­трический — механическая энергия превращается в электри­ческую.

Общий КПД ТЭС состоит из произведения КПД (ті) циклов:

Лтэс Лх'Лм'Лэ. Лх ~ Пэ ~ 90 % .

КПД идеального механического цикла определяется так называемым циклом Карно:

Т - т 11

Где Ті и Т2 ■— температура пара на входе и выходе паровой турбины. На современных ТЭС Tt = 550 °С (823 °К), Т2 = 23 °С (296 °К).

823-296 1ЛП0/ __0/ Лм = —— 100 % = 63 %.

Г)тэс= 0,9 • 0,63 • 0,9 = 0,5 %.

Практически с учетом потерь г|тэс = 36—39 % . Из-за более полного использования тепловой энергии КПД ТЭЦ = 60—65 %.

Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции ис­пользуется для получения пара (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Принципиальная схема атомной электростанции: 1 — реактор; 2 — парогенератор; 3 — турбина; 4 — генератор; 5 — трансформатор; 6 — электролинии

Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колос­сальной кинетической энергии, которая, в свою очередь, пре­
вращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется реактором.

Через активную зону реактора проходит вещество теплоно­ситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т. д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Ре­гулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изме­няют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной ре­акции.

Природное ядерное горючее атомной электрической стан­ции — уран. Для биологической защиты от радиации исполь­зуется слой бетона в несколько метров толщиной.

При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт-ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива выраба­тывается 23 млн кВт-ч электроэнергии.

Более 2000 лет человечество использует водную энергию Земли. Теперь энергия воды используется на гидроэнергети­ческих установках (ГЭУ) трех видов: 1) гидравлические элек­тростанции (ГЭС); 2) приливные электростанции (ПЭС), ис­пользующие энергию приливов и отливов морей и океанов; 3) гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер.

Гидроэнергетические ресурсы в турбине ГЭУ преобразуют­ся в механическую энергию, которая в генераторе превраща­ется в электрическую.

Таким образом, основными источниками энергии являют­ся твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.