Что лучше аэс или тэс
Что лучше аэс или тэс
Главным преимуществом АЭС перед любыми другими электростанциями является их практическая независимость от источников топлива, т.е. удаленности от месторождений урана и радиохимических заводов. Энергетический эквивалент ядерного топлива в миллионы раз больше, чем органического топлива, и поэтому, в отличие, скажем, от угля, расходы на его перевозку ничтожны. Затраты на строительство АЭС находятся примерно на таком же уровне, как и на строительство пылеугольных ТЭС или несколько выше. Наконец, огромным преимуществом АЭС является ее относительная экологическая чистота.
Из таблицы видно, сколь огромны выбросы вредных веществ ТЭС, работающих на различных органических топливах Подобные выбросы на АЭС просто отсутствуют. Если ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет в год 8 млн т кислорода для окисления топлива, то АЭС не потребляет кислорода вообще.
| Вид выброса | Тип ТЭС | ||
|---|---|---|---|
| Пылеугольная | Мазутная | Газовая | |
| Сернистые газы | 138000 | 98000 | 13 |
| Оксиды азота | 20900 | 21800 | 12200 |
| Оксид углерода | 500 | 9 | — |
| Углеводороды | 210 | 680 | — |
| Альдегиды | 50 | 120 | 30 |
| Золовая пыль | 4500 | 730 | 450 |
| Суммарные выбросы | 164800 | 121300 | 12700 |
Главный недостаток АЭС — тяжелые последствия аварий в реакторном отделении с его разгерметизацией и выбросом радиоактивных веществ в атмосферу с заражением громадных пространств. Это не требует особых пояснений — достаточно вспомнить аварию на Чернобыльской АЭС. Для исключения таких аварий АЭС оборудуется сложнейшими системами безопасности с многократными запасами и резервированием, обеспечивающими даже в случае так называемой максимальной проектной аварии (местный полный поперечный разрыв трубопровода циркуляционного контура в реакторном отделении) исключение расплавления активной зоны и ее расхолаживание. Для обеспечения радиационной безопасности АЭС оборудуют специальной приточно-вытяжной системой вентиляции, сложность которой не идет ни в какое сравнение с вентиляционной системой ТЭС. Отметим также некоторые эксплуатационные особенности АЭС. АЭС в силу ряда технических причин не могут работать в маневренных режимах, т.е. участвовать в покрытии переменной части графика электрической нагрузки. Конечно, из-за высокой стоимости АЭС должны работать с максимальной нагрузкой, но при их высокой доле в установленной мощности отдельных объединенных энергосистем и при больших неравномерностях графика суточной и недельной нагрузки возникает необходимость быстрых нагружений и разгружений АЭС, которые для них крайне нежелательны.
Параметры энергоблоков АЭС существенно ниже, чем ТЭС: температура пара перед турбиной почти в 2 раза, а давление более чем в 3 раза меньше. Это означает, что работоспособность 1 кг пара, протекающего через турбину АЭС, оказывается примерно вдвое меньше, чем через турбину ТЭС. Вместе с тем, большие капитальные затраты требуют большой единичной мощности энергоблоков АЭС. Отсюда — огромные расходы пара через турбоагрегаты АЭС по сравнению с турбоагрегатами ТЭС и соответственно огромные расходы охлаждающей воды. Тем не менее, при всех «недостатках» генерация электроэнергии на АЭС развивается.
На следующих рисунках показаны потенциалы развития атомной энергетики в России.
Типы электростанций: их преимущества и недостатки, разновидности, классификация
Электростанцией называется комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенный для выработки электрической энергии. То есть, электростанции преобразуют различные виды энергий в электрическую. Наиболее распространенными типами электростанций являются:
Гидроэлектростанция (ГЭС)
Гидроэлектростанция (ГЭС) — это электростанция, преобразующая энергию движущейся воды в электрическую энергию. Устанавливаются ГЭС на реках. При помощи плотины создается перепад высот воды (до и после плотины). Возникающий напор воды приводит в движение лопасти турбины. Турбина приводит в действие генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.
Тепловая электростанция (ТЭС) вырабатывает электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, полученной в результате горения топлива. Топливом на ТЭС является: природный газ, уголь, мазут, торф или горячие сланцы.
В результате горения топлива в топках паровых котлов, происходит преобразование питательной воды в перегретый пар. Этот пар с определенной температурой и давлением по паропроводу подается в турбогенератор, где и происходит получение электрической энергии.
Тепловые электростанции подразделяются на:
Котлотурбинные ТЭС, в свою очередь делятся на конденсационные (КЭС или ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).
Преимущества теплоэлектростанций
Недостатки ТЭС
Атомная электростанция (АЭС) — станция, в которой получение электроэнергии (или тепловой энергии) происходит за счет работы ядерного реактора. За 2015 год все АЭС мира выработали почти 11% электроэнергии.
Ядерный реактор при работе передает энергию теплоносителю первого контура. Этот теплоноситель поступает в парогенератор, где нагревает воду второго контура. В парогенераторе происходит преобразование воды в пар, который поступает в турбину и приводит в движение электрогенераторы. Пар после турбины поступает в конденсатор, где охлаждается водой из водохранилища. В качестве теплоносителя первого контура используется, в основном, вода. Однако, для этой цели можно использовать еще свинец, натрий и другие жидкометаллические теплоносители. Количество контуров АЭС может быть разным.
АЭС классифицируются по типу используемого реактора. В атомных электростанциях используются два вида реакторов: на тепловых и на быстрых нейтронах. Реакторы первого типа подразделяются на:
В зависимости от вида получаемой энергии, атомные электростанции бывают двух типов:
Преимущества атомных электростанций:
Кроме перечисленных электростанций еще бывают:
Достоинства и недостатки АЭС
Все наслышаны о главном недостатке АЭС – о тяжелых последствиях аварий на атомных станциях. Десятки тысяч погибших и множество смертельно заболевших людей, мощное радиационное облучение, влияющее на здоровье человека и его потомков, города, ставшие непригодными для жизни… список, к сожалению, можно продолжать бесконечно. Хвала небесам, что случаи аварий единичны, подавляющее большинство атомных станций мира успешно работают десятилетиями, ни разу не сталкиваясь со сбоями системы.
Сегодня атомная энергетика – это одно из самых быстро развивающихся направлений в мировой науке. Попытаемся отойти от устойчивого мифа о том, что атомные станции – это опасность ядерных катастроф и узнать про достоинства и недостатки АЭС как источников электроэнергии. В чем атомные станции превосходят тепловые и гидроэлектростанции? Каковы преимущества и недостатки АЭС? Стоит ли развивать это направление добычи электричества? Обо всем этом и не только…
Современные способы получения электроэнергии
Вы знали, что получить электричество можно с помощью обычной картошки, лимона или комнатного цветка? Понадобятся лишь гвоздь и медная проволока. Но снабдить электроэнергией весь мир картошка и лимоны, конечно, не смогут. Поэтому с 19 века ученые начали осваивать методы получения электроэнергии с помощью генерации.
Генерация – это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую. Процесс генерации происходит в электрических станциях. Сегодня существует множество видов генерации.
Получить электроэнергию сегодня можно следующими способами:
Недостатки альтернативных источников энергии
Атомные, гидро и тепловые электростанции являются основными источниками получения электроэнергии в современном мире. Каковы достоинства АЭС, ГЭС и ТЭС? Почему нас не греет энергия ветра или энергия морских приливов? Чем ученым не угодил водород или естественное тепло Земли? На то есть свои причины.
Энергии ветра и солнца и морских приливов принято называть альтернативными из-за их редкого использования и совсем недавнего появления. А еще из-за того, что ветер, солнце, море и тепло Земли возобновляемы, и то, что человек воспользуется солнечным теплом или морским приливом никакого вреда ни солнцу ни приливу не принесет. Но не спешите бежать и ловить волны, не все так легко и радужно.
Гелиоэнергетика имеет существенные минусы — солнце светит только днем, соответственно ночью никакой энергии от него не добьешься. Это неудобно, т.к. основной пик потребления электричества приходится на вечерние часы. В разное время года и в разных местах Земли солнце светит по-разному. Подстраиваться под него дело затратное и сложное.
Ветер и волны тоже явления своенравные, хотят – дуют и приливают, а хотят — нет. Но если они и работают, то делают это медленно и слабо. Поэтому ветроэнергетика и приливная энергетика пока не получили большого распространения.
Геотермальная энергетика – сложный процесс, т.к. строить электрические станции можно только в зонах тектонической активности, где из-под земли можно «выжать» максимум тепла. Много ли мест с вулканами вы знаете? Вот и ученые немного. Поэтому геотермальная энергетика, скорее всего, так и останется узконаправленной и не особо работоспособной.
Водородная энергетика наиболее перспективна. Водород имеет очень высокий КПД сгорания и его сжигание абсолютно экологически чисто, т.к. продукт сгорания – дистиллированная вода. Но, есть одно но. Стоит процесс производства чистого водорода невероятно больших денег. Вы хотите платить миллионы за свет и горячую воду? Никто не хочет. Ждем, надеемся и верим, что в скором времени ученые найдут способ сделать водородную энергетику более доступной.
Атомная энергетика сегодня
В то же время, есть страны, которые отказываются от использования ядерной энергетики, закрывают все имеющиеся атомные станции, к примеру, Италия. На территории Австралии и Океании АЭС не существовало и не существует в принципе. Австрия, Куба, Ливия, КНДР и Польша остановили разработки АЭС и временно отказались от планов по созданию атомных станций. Эти страны не обращают внимания на достоинства АЭС и отказываются от их установки в первую очередь по соображениям безопасности и больших затрат на строительство и эксплуатацию атомных станций.
Лидерами в атомной энергетике сегодня являются США, Франция, Япония и Россия. Именно они по достоинству оценили преимущества АЭС и стали внедрять атомную энергетику в свои страны. Наибольшее количество строящихся проектов АЭС сегодня принадлежат Китайской Народной Республике. Еще около 50ти стран активно работают над внедрением ядерной энергетики.
Как и все способы добычи электроэнергии имеет АЭС преимущества и недостатки. Говоря про преимущества АЭС нужно отметить экологичность производства, отказ от использования органического топлива и удобство в транспортировке необходимого горючего. Рассмотрим все подробнее.
Преимущества АЭС перед ТЭС
Преимущества и недостатки АЭС зависят от того, с каким видом получения электроэнергии мы сравниваем ядерную энергетику. Поскольку основные конкуренты атомных станций – ТЭС и ГЭС, сравним достоинства и недостатки АЭС по отношению к этим видам получения энергии.
ТЭС, то есть теплоэлектростанции бывают двух видов:
Как правило, ТЭС работают на дешевом органическом топливе – угле или угольной пыли и мазуте. Самые востребованные энергетические ресурсы сегодня – это уголь, нефть и газ. По оценкам экспертов мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти – на 50 лет, газа – на 70. Даже школьник понимает, что 50летних запасов очень мало и их надо беречь, а не ежедневно сжигать в печах.
Преимущества АЭС перед ТЭС – это и сокращение количества вредных выбросов в атмосферу.
Что выделяется в атмосферу при работе КЭС и ТЭЦ и насколько это опасно:
Суммарные годовые выбросы ТЭС на 1000 МВт установленной мощности – это 13 тысяч тонн в год на газовых и 165 тысяч тонн на пылеугольных тепловых станциях. ТЭС мощностью в 1000 МВт в год потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива, преимущества АЭС в том, что в атомной энергетике кислород не потребляется в принципе.
Вышеперечисленные выбросы для АЭС также не характерны. Преимущество АЭС — выбросы вредных веществ в атмосферу на атомных станциях ничтожно малы и по сравнению с выбросами ТЭС, безвредны.
Преимущества АЭС перед ТЭС – это низкие затраты на перевозку топлива. Уголь и газ чрезвычайно дорого доставлять на производства, в то время как необходимый для ядерных реакций уран можно поместить в одну небольшую грузовую машину.
Недостатки АЭС перед ТЭС
Современные АЭС уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные охладительные башни для охлаждения больших объемов горячей воды).
Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС
Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС связаны в основном с зависимостью ГЭС от природных ресурсов. Об этом подробнее…
Недостатки АЭС перед водными станциями незначительны — ресурсы, которые использует АЭС для ядерной реакции, а конкретно урановое топливо, является не возобновляемым. В то время как количество воды – основного возобновляемого ресурса ГЭС, от работы гидроэлектростанции никак не изменится, а уран сам по себе восстановиться в природе не может.
АЭС: преимущества и недостатки
Мы подробно рассмотрели достоинства и недостатки АЭС перед другими способами получения электроэнергии.
«Но как же радиоактивные выбросы АЭС? Рядом с атомными станциями невозможно жить! Это опасно!» — скажете вы. «Ничего подобного» — ответит вам статистика и мировое ученое сообщество.
По статистическим сравнительным оценкам, проведенным в разных странах, отмечается, что смертность от заболеваний, которые появились от воздействия выбросов ТЭС выше, чем смертность от заболеваний, которые развились в организме человека от утечки радиоактивных веществ.
Собственно, все радиоактивные вещества прочно заперты в хранилищах и ждут часа, когда их научатся остаточно перерабатывать и использовать. В атмосферу такие вещества не выбрасываются, уровень радиации в населенных пунктах близ АЭС не больше традиционного уровня радиации в крупных городах.
Говоря про достоинства и недостатки АЭС, нельзя не вспомнить о стоимости постройки и запуска атомной станции. Ориентировочная стоимость небольшой современной ядерной станции – 28 миллиардов евро, специалисты утверждают, что стоимость ТЭС примерно такая же, здесь никто не выигрывает. Однако преимущества АЭС будут в меньших затратах на покупку и утилизацию топлива – уран хоть и дороже, но способен «работать» более года, в то время как запасы угля и газа необходимо постоянно пополнять.
Аварии на АЭС
Ранее мы не упомянули только основные недостатки АЭС, которые всем известны – это последствия возможных аварий. Аварии на АЭС классифицируются по шкале INES, которая имеет 7 уровней. Опасность облучения для населения представляют аварии 4го уровня и выше.
Только две аварии в истории оценены по максимальному 7му уровню – Чернобыльская катастрофа и авария на АЭС Фукусима 1. Одну аварию посчитали 6м уровнем, это Кыштымская авария, которая произошла в 1957 году на химкомбинате «Маяк» в Челябинской области.
Безусловно, имеющиеся у АЭС преимущества и недостатки меркнут по сравнению с возможностью ядерных катастроф, уносящих жизни множества людей. Но достоинства АЭС сегодня – это усовершенствованная система безопасности, которая практически полностью исключает возможность аварий, т.к. алгоритм работы атомных реакторов компьютеризирован и с помощью компьютеров реакторы отключаются в случае минимальных нарушений.
Имеющиеся у АЭС преимущества и недостатки учитывают при разработке новых моделей атомных станций, которые будут работать на переработанном ядерном топливе и уране, залежи которого ранее в работу не вводились.
Это значит, что основные преимущества АЭС сегодня – это перспективность их модернизации, улучшения и новых изобретений в этой области. Думается, что самые главные достоинства АЭС откроются чуть позже, надеемся, что наука не будет стоять на месте, и совсем скоро мы о них узнаем.
Виды электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Электростанция – комплекс оборудования и установок, которые преобразуют какой-либо вид природной энергии в электрическую. Станция передает энергию на большие расстояния, тем самым обеспечивая электричеством крупные районы.
История появления и развития электростанций
Потребительский интерес к электричеству возник, когда появилась возможность генерировать электрический ток. Первым преобразователем такого рода стала паровая машина, улучшенная шотландским инженером-изобретателем Джеймсом Уаттом. В 1871 году Зеноб Грамм изобрел обмотки якорей, что позволяло вырабатывать ток в промышленном масштабе. В 1878 году появилась первая электростанция. Спроектирована и построена она была в частном порядке бароном Уильямом Армстронгом и обеспечивала отопление, освещение и работу некоторых машин в его поместье.
Затем электростанции стали использовать для освещения улиц. В 1881 в Годаминге, Англия, городские власти посчитали требования газовой компании по цене освещения улиц грабительскими. Мэрия отвергла контракт и договорилась с владельцем водяной мельницы об установке на ней электрической машины. Последняя обеспечивала электричеством 7 дуговых ламп и 40 ламп накаливания. Практически такая же история произошла и в Санкт-Петербурге, где с 1897 года Литейный мост освещала установка, созданная при участии Яблочкова.
Однако электростанции такого рода могли генерировать ток только по месту и не передавали его на большое расстояние. Установки обеспечивали работу 1 фабрики или даже части, отдельной осветительной сети. Тем не менее электростанции появились во всех крупных городах и предназначались в первую очередь для освещения улиц.
Проблему централизованного снабжения током решили другим способом. В Лондоне в 1884 году построили электростанцию, подающую переменный ток. Появление трансформатора позволило передать ток на большие расстояния. Такие же вскоре появились и в России. Одесская станция снабжала электричеством потребителей в радиусе 2,5 км, а Царскосельская ТЭС подавала ток на расстоянии в 64 км.
Первые станции переменного тока были однофазными и годились для обеспечения работы только сетей освещения. Но уже в 1889 году русский инженер Доливо-Добровольский запатентовал трехфазный трансформатор, работающий при напряжении выше 300 В. Он обеспечивал передачу тока на расстояние в 170 км.
Дальнейшее развитие электроснабжения упиралось в материал кабелей и относительную мощность оборудования. Благодаря усовершенствованиям стало возможным обеспечить электроснабжение удаленных объектов. Промышленность породила потребность в крупных централизованных станциях.
ТЭЦ, ТЭС и ГЭС не менее вредны, чем АЭС
«Авария на японской АЭС — конец эры ядерной энергетики», «Человечество слишком несовершенно, чтобы использовать энергию атома» — такими заголовками пестрят газеты и журналы на протяжении полутора недель. Италия, Германия и США заявили о приостановке программ развития атомной энергетики, а Латинская Америка заморозила соответствующие контракты с российскими компаниями.
Имеют ли такие действия правительств основания под собой? Есть ли альтернативы у атомной энергетики сегодня?
Попробуем ответить на эти вопросы. Для этого сначала нужно разобраться в причинах катастрофы на АЭС «Фукусима-1».
Строительство АЭС и ее системы безопасности должны проектироваться исключительно с учетом физико-географических особенностей региона, его природных рисков и со значительной перестраховкой. Япония — страна, лишенная собственных природных источников энергии и вынужденная ее импортировать. В этой стране все хорошо знают о сейсмических особенностях территории и, соответственно, о рисках строительства АЭС. Реакторы «Фукусимы-1» были вовремя заглушены в автоматическом режиме, что позволило избежать немедленной катастрофы.
Этот аспект уж точно не влияет на перспективы безопасности АЭС континентальной Европы, который является крайне спокойным сейсмически (за исключением, пожалуй, юга Италии) регионом.
Однако аварийное питание к системам охлаждения «Фукусимы-1» не было подключено, в результате события на АЭС развиваются непредсказуемым образом уже вторую неделю. Виной этой недоработки, скорее всего, стал человеческий фактор, но и эта причина аварий на АЭС не является сюрпризом, вспомним крупнейшие катастрофы в Чернобыле и на «Три-Майл-Айленде».
Таким образом, политические шаги по заморозке ядерных программ являются большей частью данью запросам общественного мнения, а не результатом объективного экспертного анализа ситуации.
Авария на «Фукусиме-1» не принесла ничего нового в мир ядерной энергетики и в изучение вопроса безопасности АЭС.
На этом фоне характерно выделяется позиция Франции, которая получает 80% электроэнергии от АЭС и не имеет разумной альтернативы: там сворачивание ядерных программ не планируется.
Теперь обратимся к современным альтернативам АЭС, которые многие «зеленые» и паникующие обыватели считают более безопасными и экологичными. Если АЭС, работающая в нормальном режиме, безопасна для окружающей среды (исключением может стать вопрос захоронения ядерных отходов), то все станции, сжигающие природное топливо, наносят серьезный вред окружающей среде каждый день в процессе штатного функционирования. Кроме того, запасы углеродного топлива ограничены, оно крайне ценно как исходное сырье для химической и полимерной промышленности, обеспечивающей растущие нужды общества потребления (вспомним еще раз высказывание Менделеева более чем вековой давности о том, что «сжигать нефть — это все равно что топить печь ассигнациями»).
Альтернативные источники энергии не способны покрыть все потребности, к тому же при текущем уровне развития технологий и они не могут считаться в полной мере экологичными.
Биотопливо производится пока только из съедобного сырья, а это чревато истощением сельскохозяйственных земель и голодом в странах третьего мира. Технологию производства солнечных батарей экологичной не назовешь, к тому же изнашиваются они чрезвычайно быстро. Даже ветряные электростанции — альфа и омега «зеленой энергии» — требуют для строительства крайне неэкологичного в производстве материала — алюминия. ГЭС, что давно доказано, разрушают экосистемы рек, да и небезопасны из-за все того же человеческого фактора: авария на Саяно-Шушенской ГЭС еще свежа в памяти, по крайней мере, российских обывателей. Хорошо иллюстрирует опасность отказа от ядерной энергетики и представленный ниже график роста выбросов углекислого газа при замене действующих АЭС аналогичными по мощности сериями ТЭС.
В свете этого на данном этапе для производства «зеленой энергии» борцам против АЭС следует отказаться от продвинутых благ цивилизации и сесть за педали динамо-машин, которые обеспечат хотя бы свет в их домах в ночное время.
При другом раскладе в их рассуждениях и действиях видна явная непоследовательность.
Но разве перспективы человечества настолько неприглядны и годы сосредоточенной работы лучших ученых умов ничего не дали? Отнюдь. Технологии биотоплива успешно развиваются и в ближайшие десятилетия смогут обеспечить переход от дорогостоящего пищевого сырья к дешевым целлюлозным отходам, а биотопливо будущего — водоросли в гигантских промышленных реакторах — способно перейти к прямой переработке выделяемого человечеством CO2 в высококачественное топливо. Технологии коммерческого использования термоядерного синтеза развиваются уже сейчас: ведущие страны мира (доля России в проекте — 2/11) строят первый рентабельный термоядерный реактор ITER, который может начать работу уже через 10 лет. Та же Франция (реактор строится в местечке Кадараш под Марселем) явно делает ставку на безопасную технологию ядерного синтеза в будущем: количество радиоактивных веществ, находящихся в таком реакторе, мало, а энергия, выделяющаяся в результате возможной аварии, просто не может привести к разрушению реактора.
Таким образом, по оптимистичным прогнозам, чистая энергия может распространиться по Земле уже в ближайшие десятилетия.
Однако до этого момента нам следует сохранить планету чистой и богатой ресурсами для будущих поколений. Чтобы сделать это, человечеству придется использовать существующие атомные электростанции, хотя авария на «Фукусиме-1», возможно, косвенно стимулирует финансирование научных проектов энергии будущего.