Как электричество попадает к нам в дом. От электростанции до квартиры. Откуда в москве электричество

Как электричество попадает к нам в дом. От электростанции до квартиры | Полезные статьи

Электроэнергия является неотъемлемой частью нашей жизни. Каждый день мы, не задумываясь, используем множество бытовых электроприборов, не говоря уже о производстве. А откуда берется так необходимая нам электроэнергия? Ответ на этот вопрос знают даже дети: ее производят электростанции. А вот как она поступает от электростанции к нам, потребителям, знают не все. На этот вопрос мы постараемся ответить в нашей статье.

Итак, начнем с электростанций. Все знают основные виды электростанций: АЭС, ГЭС, ТЭС. Многие наверняка слышали о существовании дизельных генераторных установок и миниэлектростанций, которые все чаще используются на строительных площадках, в качестве защиты от обесточивания в больницах, а также могут обеспечить электроэнергией частный дом и т.д. В Европе для получения электроэнергии используют также энергию ветра и солнечную энергию. Ученые всего мира также работают над альтернативными видами электроэнергии, такими как реакция синтеза, электростанции на биомассе.

В нашей стране на сегодняшний день основными источниками электроэнергии являются АЭС, ГЭС и ТЭС. Более половины электроэнергии производят тепловые электростанции. Чаще всего такие электростанции располагаются в местах добычи топлива. В городах могут также использоваться теплоэлектроцентрали, которые обеспечивают город не только электроэнергией, но и горячей водой и теплом. Наиболее дешевую электроэнергию производят гидроэлектростанции.

Атомные электростанции – наиболее современные. Одним из важнейших преимуществ является тот факт, что они не привязаны к источнику сырья, а, следовательно, могут быть размещены практически в любом месте. АЭС также не загрязняют окружающую среду, при условии учета всех природных факторов и выполнения требований к их постройке.

Но вот у нас есть электростанция, которая производит электроэнергию. Что же происходит дальше? А дальше электроэнергия с электросъёмных шин и кабелей подаётся в электрическую часть электростанции, которая бывает открытого, закрытого и комбинированного типа. В электрочасти находится диспетчерский пункт управления электростанцией, автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП), коммутационные аппараты, релейная защита, контрольно - измерительные приборы и сигнализации, высоковольтные повышающие и понижающие трансформаторы, высоковольтные выключатели, сборные шины и автотрансформаторы. После преобразования энергии электричество подаётся на высоковольтную линию электропередач (ВЛЭП). Линии электропередач, предназначенные для транспортировки электроэнергии на большие расстояния, должны иметь большую пропускную способность и малые потери, и состоят из проводов, опор, крепёжной арматуры, грозозащитных тросов, а также вспомогательных устройств. По своему назначению ЛЭП подразделяются на сверхдальние, магистральные и распределительные. Основными элементами воздушных линий электропередач являются металлические опоры, которые устанавливаются на определенном расстоянии друг от друга. Они бывают анкерными, промежуточными и угловыми. Анкерные опоры устанавливают в начале и конце линии электропередач, а также в местах перехода инженерных сооружений или естественных преград. Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках и предназначены для поддержки проводов с допустимым провисанием 6-8 метров в населённой местности, и 5-7 метров - в не населённой. Угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии электропередач. Специальные транспозиционные опоры устанавливаются для изменения порядка расположения проводов на опорах, а так же для ответвления проводов от магистральной линии ВЛЭП. Для передачи электроэнергии в высоковольтных линиях электропередач применяются неизолированные провода, изготовленные из алюминия и сталеалюминия следующих марок: АН, АЖ, АКП (алюминиевые) и ВЛ, АС, АСКС, АСКП, АСК (сталеалюминевые). Провода к опорам крепятся при помощи поддерживающих или натяжных изоляторов, которые монтируются на опору подвесным способом, и крепёжной арматуры. В свою очередь изоляторы бывают фарфоровые, с покрытием из глазури, стеклянные, из закалённого стекла, и полимерные, из специальных пластических масс. Для защиты линии электропередач от молнии на опорах натягиваются грозозащитные тросы, устанавливаются разрядники, а опоры заземляются. Так как линия обычно тянется на большое расстояние, то во избежание потерь напряжения используются промежуточные подстанции с повышающими трансформаторами.

Для дальнейшего распределения электроэнергии к магистральным ВЛЭП подключаются распределительные подстанции, которые в свою очередь раздают электроэнергию на понижающие подстанции. При распределении электроэнергии от подстанции к КТП может использоваться 2 типа прокладки кабелей: воздушный и под землей. При воздушной прокладке обычно используют алюминиевые или сталемедные неизолированные провода, которые подвешиваются на опорах. При подземной прокладке используется силовой кабель с медными или алюминиевыми токопроводящими жилами и броней, которая обеспечивает надежную защиту от механических воздействий. К кабелям такого типа относятся марки, предназначенные для эксплуатации на напряжение до 35 кВ, например АСБл или СБЛ (6-10 кВ), ПвПБВ или АПвПгТ (10-35 кВ). Если трансформаторная подстанция находится на большом расстоянии, то использование силового кабеля будет экономически не выгодным, в таком случае используется воздушная прокладка.

От понижающей подстанции по линиям электропередач энергия распределяется между КТП, которые разделяются на мачтовые и киосковые (проходные и тупиковые). Комплектные трансформаторные подстанции осуществляют понижение напряжения с 10(6) до 0,4 кВ переменного тока частотой 50 Гц и предназначены для подачи электроэнергии в частные дома, отдельные населенные пункты или небольшие промышленные объекты. В мачтовых трансформаторных подстанциях ввод и вывод кабеля осуществляется при помощи воздушных линий. КТП киоскового типа служат для тех же целей, но устанавливаются в простейшую бетонную площадку и имеют серьезное преимущество – они позволяют осуществлять ввод и отвод, как воздушным путем, так и под землей.

Для отвода воздушных линий используется самонесущие алюминиевые изолированные провода СИП, которые подвешиваются на деревянных или бетонных опорах при помощи монтажной арматуры. Такой способ прокладки распределительной линии используется в частных секторах, гаражных кооперативах или там где необходимо запитать большое количество потребителей находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Для прокладки подземных линий используется силовой кабель с алюминиевыми или медными жилами, с изоляцией из различных материалов, экранированный, бронированный, с защитным покровом или без него. В зависимости от способа прокладки могут использоваться различные марки кабеля. Для прокладки в специальных двустенных гофрированных трубах могут использоваться силовые кабели без защитного покрова и брони, такие, как АВВГ или ВВГ. Для прокладки в траншеях используются кабели с броней и защитными покровами, которые имеют хорошую защиту от физического и механического воздействия. Это такие кабели как АВБбШв и ВБбШв (с броней и защитным покровом) или АВВБГ и ВВБГ (с броней без защитного покрова). Кроме того, в зависимости от характера блуждающих токов, могут использоваться силовые кабели с различными видами экранов, которые предназначены для прокладки, как в траншеях, так и в защищенных трубах. К таким кабелям относятся марки АПвЭгП или АПвАШв.

От трансформаторной подстанции электроэнергия по выбранным проводам передается на распределительные пункты, которые находятся в специально отведенных для этого комнатах (щитовых). В щитовых устанавливаются распределительные устройства, которые не только обеспечивают передачу электроэнергии в квартиры, но также осуществляют запитку этажного и аварийного освещения, лифтов, систем вентиляции, кондиционирования и систем безопасности. Распределение от электрощитовой до этажных щитов, осуществляется при помощи кабелей, которые согласно условиям пожарной безопасности должны не распространять горение и иметь низкие показатели дымо и газовыделения. К таким маркам кабелей можно отнести АВВГнг-LS (алюминиевые токопроводящие жилы), ВВГнг-LS (медные жилы). Для прокладки магистральной линии используется лоток лестничный и специальные крепежные скобы, которые обеспечивают сохранность кабеля на весь срок службы. Кроме того, для подвода питания от щитовой на этажные щиты может применяться шинопровод, который имеет ряд плюсов по сравнению с кабельной магистральной линией. К ним можно отнести удобство монтажа (секции без особых проблем собираются и монтируются в нишу), меньшие габариты по сравнению с кабельной линией (секции состоят из медных или алюминиевых шин, которые зачищены металлическим корпусом), удобство дальнейшей эксплуатации. И, наконец, от этажных щитов электроэнергия поступает на счетчик либо щит учетно-распределительный щит квартиры.

cable.ru

Энергетика Москвы

Энергетика Москвы.

Это Вы знаете

Опираясь на знания, полученные в курсе физики, дайте ответ на следующие вопросы:

Что такое энергия?
Что представляет собой потенциальная энергия и какие виды потенциальной энергии Вы знаете?
Дайте определение внутренней энергии. От чего зависит внутренняя энергия тела?

Как работать с текстом

Прочитайте текст параграфа. Уточните ответы, данные Вами в начале урока.
В процессе чтения письменно ответьте на следующие вопросы:

Что представляют собой тепловые двигатели?
Какова зависимость КПД от температуры теплоисточника?
Каким образом повышают КПД тепловых двигателей?
Что представляет собой система энергообеспечения Москвы?
Какое топливо используют на тепловых электростанциях Москвы?
Чему равен коэффициент использования тепла на московских ТЭЦ и каковы пути его повышения?
Опишите принцип работы парогазовой установки.
Как обеспечиваются потребности Москвы в электроэнергии?

3. Обсудите свои ответы с соседом по парте. Уточните ответы на вопросы.

«Энергия» (от греческого слова еnergeia) в переводе на русский язык означает «движение», «деятельность». Под энергией понимают способность системы совершать работу или передавать теплоту. Энергию нельзя создать или уничтожить. Согласно первому закону термодинамики, её можно превратить из одной формы в другую.

Это может Вас заинтересовать

Различают два вида энергии: потенциальную – энергию положения тела в каком-либо поле (гравитационном, электромагнитном) и кинетическую – представляющую собой энергию движущегося тела.

В ХIХ в. было доказано, что макротела обладают внутренней энергией. Внутренняя энергия равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения молекул (атомов) и потенциальной энергии взаимодействия всех молекул друг с другом.

Главным источником энергии на нашей планете является Солнце. Человек использует тепло и свет, исходящие от Солнца, а также накопленную в течение миллионов лет энергию фотосинтеза в виде ископаемых: угля, нефти и газа, – исчерпаемых природных ресурсов. Солнце является также источником энергии возобновляемых ресурсов, таких как растения и животные, составляющие основу питания человека; энергии рек и ветра.

Рис. 1. Энергетический баланс Земли.

Первым энергетическим ресурсом, используемым человеком, были дрова. До сих пор примерно треть человечества пользуется в основном дровами для приготовления пищи и обогрева жилищ.

Это может Вас заинтересовать

Вечный двигатель первого рода — устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

Со второй половины XVIII в. человек начал использовать уголь и паровую машину. Тепловые двигатели – это устройства, способные превращать внутреннюю энергию топлива в механическую. Сейчас большая часть двигателей – тепловые двигатели. Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Это достигается повышением температуры рабочего тела на сотни градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение температуры происходит при сгорании топлива. Однако полностью превратить внутреннюю энергию в работу невозможно. Повысить КПД позволяет увеличение температуры нагревателя. Однако любой материал обладает ограниченной теплостойкостью. В настоящее время существуют жаростойкие стали, выдерживающие температуру 1300 °С.

Это может Вас заинтересовать

Механическая работа может быть полностью переведена в теплоту. Но не наоборот. Только часть тепла системы может быть переведена в работу. Количественно это характеризуется коэффициентом полезного действия, выраженным через абсолютные температуры. КПД = (Т1 – Т2)/Т1, где Т1 – температура нагревателя, Т2 – температура холодильника (воздуха). Данная формула показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника.

Электрический ток возникает в контуре проводника при изменении магнитного поля или при движении контура в постоянном магнитном поле. Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем 29 августа 1831 г. Сегодня для получения электрического тока используются электромеханические индукционные генераторы – устройства, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую.

Великие имена

Майкл Фарадей (1791-1867)

Английский физик и химик. Открыл много новых органических соединений, в том числе бензол. Его основные достижения лежат в области электричества и магнетизма. Впервые сообщил об индуктивном способе получения электрического тока с помощью магнитного поля. Изобрел первый электромотор и динамо- машину. Обнаружил влияние магнитного поля на свет, а также открыл диамагнетизм и дал ему название.

Развитие Москвы определялось обеспечением её энергией. Источником энергии в нашем городе изначально были дрова. Позже, с началом промышленной революции, стал использоваться уголь. В 1906 году в Москве была запущена первая тепловая электростанция с паровыми турбинами, обеспечивавшая движение трамваев и освещение центральных улиц и некоторых зданий. Её мощность составляла 5 МВт. В 1930 годы для получения энергии в Москве широко использовался подмосковный торф, добываемый в Шатуре.

Сейчас московский регион на 85% обеспечивается электрической энергией, вырабатываемой 17 электростанциями общей мощностью 10600 МВт, входящими в Мосэнерго.

Мосэнерго – крупнейшая в России компания по выработке тепла. Централизованное теплоснабжение удовлетворяет 75% потребностей Москвы и Московской области. Из-за климатических условий населению Москвы для создания комфортных условий проживания и работы требуется в 1,5 раза больше тепла, чем жителям Берлина, в 3 раза больше, чем жителям Токио.

Основное количество энергии вырабатывается на электростанциях, использующих пар с температурой 650°С и давлением 10 атмосфер. Этот пар поступает в турбину. Она состоит из нескольких ступеней. Пар, последовательно проходя через них, постепенно остывает, затем в теплообменнике нагревает воду, которую используют для обогрева жилищ и предприятий. Генераторы тепловых электростанций вырабатывают ток напряжением в десятки КВт (киловольт). Для передачи электрической энергии по проводам напряжение повышают в трансформаторах до сотен КВт, чтобы снизить энергетические потери. Мощность современных тепловых электростанций достигает сотен МВт.

Основным видом топлива для всех тепловых электростанций Москвы является природный газ, резервным – мазут. Природный газ сегодня –наиболее экологически чистое топливо. Он не содержит соединений серы, азота и тяжёлых металлов.

Коэффициент использования тепла на таких ТЭЦ не превышает 38%. Его можно повысить, заменив паровые турбины и котлы на парогазовые установки. В этих установках вращение вала турбины обеспечивается продуктами горения, образовавшимися при сжигании природного газа. Отработанные в газовой турбине продукты горения поступают в котёл-утилизатор. Там они генерируют пар с температурой 500°С и давлением 80 атмосфер, достаточным для работы паровой турбины, к которой подсоединён ещё один генератор. Суммарный коэффициент полезного действия достигает в этом случае 58%. В Японии работает установка с КПД 63%. Отработанный пар используют для обогрева.

В Москве первая ПГУ (парогазовая установка) пущена в Мытищах в 2007 г. Это самая экологически чистая тепловая электростанция в Европе.

Принципиальная схема парогазовой установки представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Принцип работы парогазовой установки.

Промышленность Москвы потребляет около 55% электроэнергии; транспорт, включая метро, – около 2%; оставшаяся часть электроэнергии используется в быту.

Москва включена в объединённую энергосистему (ОЭС) «Центр» европейской части России линиями электропередач 110, 220, 500 и 750 кВ. Они передают электроэнергию на кольцо подстанций вокруг Москвы, из которого однофазные потребители получают энергию с напряжением 220 В. Всего на территории России существуют 7 ОЭС.

Подумайте и ответьте

Какие газы образуются при сгорании природного газа, угля, мазута?
Каковы последствия влияния на окружающую среду тепловых электростанций?

Оцените свою работу на уроке

Я работал хорошо (самостоятельно отвечал на вопросы, внимательно читал параграф, находил и записывал ответы на вопросы, работая в паре, уточнял ответы на них).
Я не справился с работой. Почему? Что оказалось наиболее трудным?

Альтернативная энергетика

Это Вы знаете

Какие альтернативные источники энергии могут быть использованы для производства электроэнергии?

Как работать с текстом

Ознакомьтесь с содержанием текста.
По заданию учителя разделитесь на 5 групп по 4–5 человек.
Работая в группе, отметьте преимущества и недостатки различных видов электростанций.
При этом первая группа даёт характеристику гидроэнергетике; вторая – геотермальной энергетике; третья – ветроэнергетике; четвёртая –возможностям прямого использования солнечной энергии; пятая – водородной энергетике.
Информацию занесите в таблицу.

Вид электростанции	Краткая характеристика	Преимущества	Недостатки

Представьте результат работы группы.
Дополните таблицу недостающей информацией со слов участников других групп.

Гидроэнергетика

Человек научился использовать энергию текущей воды в глубокой древности. В Египте, Китае, Индии орошение проводилось подъёмом воды на поля с помощью специальных колёс с закреплёнными на ободе ковшами. Водяные мельницы известны с XIII века до нашей эры.

Гидроэнергетика сегодня представляет собой пример крупномасштабного получения энергии за счёт возобновляемого источника – воды.

В 1987 г. 21 % электроэнергии, или 6 % всей энергии в мире, было получено на гидроэлектростанциях.

Принцип работы гидроэлектростанции всегда одинаков. Плотина перекрывает поток воды. Вода собирается в водохранилище перед плотиной. Под действием своего веса она через водоводы направляется в турбины, расположенные, как правило, внизу плотины. Струя воды раскручивает лопасти турбины, жёстко соединённые с её валом. Непосредственно на валу закреплён электрогенератор.

Ток по шинам большого сечения передается на трансформаторы, повышающие напряжение, чтобы уменьшить тепловые потери при передаче его на большие расстояния, затем – на распределительные устройства и идёт к потребителям.

Электрогенераторы большей части гидроэлектростанций могут вырабатывать как постоянный, так и переменный ток.

Создаваемые плотиной водохранилища способны накапливать огромный объём воды. Например, на Братской ГЭС содержится 169 кубокилометров, а Асуанская плотина аккумулирует 162 кубокилометра воды. Водохранилища регулируют сезонный сток воды. Он значительно меняется в зависимости от времени года. Например, на Енисее сток воды в мае – июле в 10,5 раз больше стока в феврале – апреле.

Гидроэлектростанции не нуждаются в топливе. Стоимость электроэнергии на них меньше, чем на тепловых электростанциях.

Плотины уменьшают опасность наводнений, создают новые зоны отдыха. Вместе с тем плотины ухудшают условия обитания водных организмов. Запруженные реки в тёплое время года зацветают. Это ведёт при сезонном отмирании водорослей к уменьшению концентрации растворённого в воде кислорода и массовой гибели рыбы.

Кроме того, такие большие водохранилища влияют на местный климат. Они могут увеличивать сейсмичность региона. На равнинных реках их сооружение выводит из пользования много плодородных земель.

Сооружение плотин должно предусматривать использование воды для удовлетворения коммунальных и промышленных нужд и орошения полей.

В плотинах сооружаются сложные гидротехнические сооружения для прохода судов. На нерестовых реках обеспечиваются специальные сооружения для прохода рыб по реке.

Большая часть крупных гидроэлектростанций строится в развивающихся странах. В промышленно развитых странах все удобные для строительства места уже использованы или сохранены как заповедные зоны.

В таких государствах интерес к гидроэнергетике сосредоточен на строительстве сравнительно небольших станций и реконструкции ранее построенных.

Огромные ресурсы развития гидроэнергетики заключены в энергии приливов и отливов на побережье морей, океанов и в устьях впадающих в них рек. Колоссальные массы воды в мировом океане приводятся в движение силами притяжения Луны и Солнца. Непрерывность работы приливно-отливных станций обеспечивается сооружением специальных накопительных бассейнов, заполняемых во время прилива, а также закачиванием туда воды во время наибольшей мощности работы станции. Первая приливная электростанция была пущена в 1966 г. во Франции, в устье реки Рапс. Средняя высота приливов там составляет 8,4 м. Мощность станции равна 240 МВт.

Рис. 5. Гидроэлектростанция.

В нашей стране в 1968 г. заработала опытно-промышленная ГЭС в Кислой Губе на Баренцевом Море, недалеко от Мурманска. Кислая Губа представляет собой узкий залив шириной 150 м и длиной 450 м. Мощность ГЭС составляет 800 кВт. Но эта станция имеет большое значение для проектных работ по освоению энергии приливов в Белом, Баренцевом и Охотском морях.

Ещё больший ресурс заложен в освоении океанических течений. Разработан проект первой в мире подобной ГЭС во Флоридском проливе (США), где берёт начало Гольфстрим. Для предполагаемой станции мощностью в 140 МВт спроектировано 50 тысяч турбин специальной конструкции и 3700 электрогенераторов.

Океанические ГЭС существенно безопаснее с экологической точки зрения по сравнению с любыми другими. Однако их недостатком является жёсткая привязка к месту размещения. Геотермальная энергия.

В земной коре находится примерно 4 % всей воды планеты. Источники с температурой воды более 20 0С относятся к термальным. С древних времён они широко используются при лечении различных заболеваний и просто для отдыха. Источники, содержащие сухой пар или пар с капельками воды, могут быть использованы для работы турбин с целью получения электрической энергии.

Геотермальные электростанции работают в Италии, США, Новой Зеландии, Мексике, Японии. Поскольку топливо бесплатно, стоимость единицы энергии ниже, чем на тепловых или атомных станциях.

В России на Камчатке работают Паужетская станция (мощностью 11 МВт) и Паратунская станция.

Геотермальная энергия может быть получена за счёт тепла горных пород. Вода закачивается в эти подземные «котельные» насосами. Например, в США в штате Нью-Мексико – на глубину в 3600 м, в Японии – на глубину 1800 м.

Геотермальная энергия составляет на 2000 год всего 0,29 % от всей используемой энергии в мире. Перспективы увеличения её применения есть только в отдельных местах, так как тепловой поток из недр на единицу поверхности в 5000 раз меньше, чем идущий от Солнца.

Ветроэнергетика

Широко распространённым и неисчерпаемым источником энергии является ветер. Он представляет собой обычно горизонтальное движение воздуха относительно земли, направленное из области высокого к области низкого давления. Эта разность возникает в результате неравномерного нагрева поверхности земли солнцем из-за различной отражательной способности. Ресурс ветровой энергии в несколько раз превышает энергетические потребности человечества.

Рис. 6. Ветроэнергетическая установка.

Энергия воздушных потоков преобразуется в кинетическую энергию вращающихся турбин. Они подразделяются на турбины лопастного и карусельного типа.

Генераторы электрического тока могут вырабатывать в зависимости от их конструкции как переменный, так и постоянный ток. Наиболее экономичны ветряные станции, связанные между собой в так называемые «ветряные фермы» и поставляющие ток в общую электрическую систему. В местах, удалённых от общей сети, широкое распространение получили ветряные фермы, обслуживающие отдельные поселения.

Ветряная энергетика развивается очень быстро. В настоящее время Дания получает более 15 % необходимой ей электроэнергии от ветра. В некоторых регионах Германии она обеспечивает 75 % потребностей. В следующей таблице (табл. 1) показана мощность ветроэнергетических установок в некоторых странах в 2000 г. Таблица 1. Мощность ветроэнергетических установок.

Страна	Суммарная мощность ветроэнергетических установок в МВт
Германия	6113
США	2554
Испания	2250
Дания	2140
Индия	1167

Европейская ассоциация ветроэнергетики планирует с 2010 г. освоить мощность в 60000 МВт. Всего в мире работает несколько миллионов ветряных станций. В нашей стране их количество не превышает пока 5 тысяч.

Ветроэлектростанции, равные по мощности гидроэлектростанциям, тепловым и атомным станциям, требуют значительно больших площадей для своего размещения. Они могут мешать полёту птиц, насекомых и являться источником шума.

Прямое использование энергии солнечного света.

В некоторых жарких странах вошли в употребление примитивные солнечные печи для приготовления пищи. Они представляют собой ящики, оклеенные изнутри блестящей фольгой, которые выставляются на солнечный свет. Температура в них достигает 80 °С. Этого достаточно, чтобы через 40–50 минут мясо или другие продукты были готовы для употребления в пищу.

Солнечный свет используется для выращивания растений в теплицах. Стекло или прозрачная полимерная плёнка пропускают основную часть спектра солнечного излучения. Внутри оно трансформируется в тепловое инфракрасное излучение, для которого стекло или плёнка непрозрачны.

На этом явлении основаны также устройства для нагревания воды. Простейшее из них – просто ёмкость с водой, окрашенная в чёрный цвет и освещаемая солнцем.

Наиболее перспективным способом получения энергии является прямое преобразование солнечных лучей в электрический ток в солнечных батареях. Свет падает на слой полупроводника с электронной проводимостью, наложенный на другой слой, но уже с дырочной проводимостью. Кванты света выбивают из решётки полупроводника электроны. Места, покинутые ими, можно рассматривать как положительные заряды или дырки. При наложении на полупроводник разности потенциалов электроны движутся к аноду, а дырки – к катоду.

Первые солнечные батареи обладали значительной стоимостью и применялись для энергетического обеспечения калькуляторов, часов. Постепенно область их применения значительно расширялась. К концу 2000 г. более миллиона семей во всём мире получали энергию от солнечных батарей. В Японии создан полупроводниковый материал в виде гибкой широкой ленты, которую можно размещать на крышах или на оконном стекле. С его использованием планируется к 2010 г. создать энергетические установки общей мощностью 4600 МВт. В США, Германии и Швейцарии фотогальванические элементы встраиваются непосредственно в фасады зданий. Создание тонких пропускающих свет полупроводниковых плёнок сделало возможным превращение обычных окон в миниатюрные электростанции.

Возможности использования солнечной энергии огромны. Даже в Великобритании с её большой облачностью установка солнечных батарей на крышах может дать в солнечный день 68000 МВт. Это половина суточного потребления энергии в стране в самый пасмурный день.

Водородная энергетика

Обеспечение населения Земли электроэнергией часто связывают с широким использованием водорода в качестве топлива, не выделяющего при окислении диоксида углерода и других вредных веществ.

Водород – самый распространённый химический элемент во Вселенной. На Земле он входит в состав живых организмов, природного газа, нефти, каменного угля, различных минералов. Самое распространённое вещество на Земле – вода содержит около 11% водорода по массе. В свободном виде водород обнаружен в небольших количествах в вулканических газах и продуктах разложения некоторых органических веществ анаэробными бактериями. Водород – самый лёгкий газ без вкуса, цвета и запаха. Он легче воздуха в 14,5 раза. С кислородом воздуха образует взрывоопасные смеси. Водород переходит в жидкое состояние при температуре –253 °С.

Сегодня самый дешёвый способ получения водорода – конверсия природного газа. При этом образуется некоторое количество диоксида углерода, но оно на 40% меньше, чем в современных бензиновых двигателях, если проводить сравнение по всему жизненному циклу.

Крупномасштабное производство водорода может быть осуществлено путём электролиза воды. Чистая вода плохо проводит электрический ток, поэтому водород получают электролизом водных растворов солей. Электролитическая ячейка имеет два электрода, подсоединённых к источнику постоянного тока.

На аноде идёт процесс окисления и в конечном итоге выделяется кислород, а на катоде – процесс восстановления и выделяется водород.

Серьёзной проблемой является хранение водорода. Большие количества, необходимые для использования в качестве ракетного топлива или последующего транспорта к месту потребления по специальным газопроводам, хранятся в сжиженном состоянии в адиабатических ёмкостях (в которых не происходит теплообмена с окружающим миром). Возможна доставка водорода в баллонах, где он находится под давлением.

При получении водорода затраты энергии превышают её отдачу. Электрический ток вырабатывается в топливном гальваническом элементе, в котором катодное и анодное пространства разделены керамической, металлической или полимерной мембраной. Водород непрерывно подаётся в анодное пространство, а кислород воздуха – в катодное. Водород отдаёт свой электрон аноду, и далее он по металлическому проводу движется к катоду, а протон проходит к катоду через раствор или расплав. Анод и катод изготавливаются из пористого материала, например меди или никеля. До тех пор пока в анодном пространстве есть водород, а в катодном – кислород, в замкнутой цепи циркулирует электрический ток. Топливный элемент генерирует постоянный ток напряжением 0,6–0,9 В. Элементы объединяются в батареи. Мощность батареи может достигать 30–50 кВт.

Огромное достоинство топливных элементов, работающих на водороде и кислороде, состоит в том, что они абсолютно не загрязняют в окружающую среду. Они не имеют движущихся частей, просты в исполнении. КПД превращения химической энергии в электрическую и тепловую в них составляет 45–60%.

Первые легковые автомобили с электродвигателями, работающими от топливных элементов, появились в Европе в 2001г.

Подумайте и ответьте

Какие способы получения энергии вы считаете наиболее экологичными? Ответ обоснуйте.

Оцените работу группы

Наша группа с работой справилась отлично.
Наша группа с работой справилась хорошо.
Наша группа с работой не справилась. Почему? Что нужно предпринять, чтобы продолжить работу вместе?

ekollog.ru

Откуда в поезде берется электричество

Опубликовано: 22 Январь 2018 Просмотров: 234 Вечерний поезд

Путешествуя в дневное время, пассажиры редко задумываются, откуда в поезде электричество. Но вечером, когда проводники включают свет у многих путешественников, особенно среди тех, кому скучно в пути, возникает вопрос происхождения электроэнергии. Понятное дело, что электричку питает контактный провод, а метро – монорельс.

Но ведь свет в локомотивах был еще тогда, когда их тянули паровые машины, заправляемые углем ,и даже упоминания о линиях высокого напряжения не было.

Получать электроэнергию и пополнять ее запас поезд может от:

Аккумуляторных батарей. Такое агрегат установлен в каждом вагоне, в специальном конструктивном отсеке, прикрепленном к днищу поезда и защищенному стальным коробом. Он помогает освещать и питать сеть поезда во время остановок. Управляет режимом зарядки и разрядки устройства проводник, исходя из показаний приборов.
Контактной сети. В случае с электричками и дизелями, которые имеют комбинированный тип двигателя, состав получает заряд напрямую от электросети.
Генератора. Именно он в большинстве случаев питает внутреннюю электросеть поезда.

Устройство генератора

В каждом, или почти каждом вагоне, установлен генератор электричества. Используя принцип, аналогичный реверсу электродвигателя, он превращает механическое кручение в электрический импульс. Таким образом, вращение колесной пары вагона превращается в энергию, которая заряжает аккумуляторные батареи, питает розетки и световые приборы.

В некоторых составах генератор установлен в машинном отсеке и приводится в действие дизельным двигателем локомотива, вырабатывая ток достаточной силы, чтобы питать весь состав.

Аналогичный генератор есть и в электрических поездах, но ввиду снижения КПД двигателя для обогрева в холодное время, а также для обеспечения сцепок большой протяженности «запитка» осуществляется через контактный механизм и центральную сеть электрификации.

Можно ли пользоваться розеткой в поезде?

В составах старого образца розеток или нет совсем, или их 2 на весь вагон и напряжение в них 110В или ниже с нестабильной подачей. В отремонтированных или новых вагонах можно встретить даже розетки для подзарядки ноутбука или телефона – об их размещении знает проводник, в купе которого в любом случае есть точка подключения к электросети.

rasp.msk.ru

Где и как производится и откуда доставляется электроэнергия для питания Москвы?

Xobrt, 42 просмотра

В Столице РСФСР в жилых поемщениях проживает около 11 миллионов гуманоидов, в городе несколько сотен километров освещённых дорог, офисные, развлекательные, торговые здания, метрополитен, электрички, вокзалы, канализация, водоснабжение и т.д. Это какие-то бешенные гигаватты электроэнергии. Откуда они берутся в городе? Подмосковье также питается из тех-же источников?

Примечание: †_Павлик_†, я очень серьёзно отношусь к процессу вождения автомобиля и, проезжая по МКАДУ, не видел практически ничего толком по сторонам от дороги. (зато неоднократно чудом успевал оттормаживаться на этой "дороге смерти") Намотал бесчисленно кругов по МКАД-у, но не могу взят в толк - о каких именно "трубах ГЭС" вы говорите? Это те самые толстые высокие усечнённые конусы с паром из них? Это ГЭС?? Энергия какого водяного источника в них используется?

Примечание: СПАСИБО, посмотрел в Википедию: http://ru.wikipedia.org/wiki/Список_тепловых_электростанций_России например на http://ru.wikipedia.org/wiki/ТЭЦ-8 (первая попавшаяся по поиску "Москва" по странице) говорится "Вид топлива - природный газ". Я несколько обескуражен открытием, что Москва сжигает такую уйму газа и фактически по источникам энергообеспечения можно сказать пребывает в начале 20 века... Мне грезилось, что страна на атомной энергетике живёт... Я сделал вывод, что Москва зависит от подачи газа. Не будет газа - деревня Москва станет каменными джунглями с 11 миллионами голодных, не приспособленных к жизни в природе, граждан. Так и хочется сказать "КАК всё запущенно!!!" :)

RPI.su - самая большая русскоязычная база вопросов и ответов. Наш проект был реализован как продолжение популярного сервиса otvety.google.ru, который был закрыт и удален 30 апреля 2015 года. Мы решили воскресить полезный сервис Ответы Гугл, чтобы любой человек смог публично узнать ответ на свой вопрос у интернет сообщества.

Все вопросы, добавленные на сайт ответов Google, мы скопировали и сохранили здесь. Имена старых пользователей также отображены в том виде, в котором они существовали ранее. Только нужно заново пройти регистрацию, чтобы иметь возможность задавать вопросы, или отвечать другим.

Чтобы связаться с нами по любому вопросу О САЙТЕ (реклама, сотрудничество, отзыв о сервисе), пишите на почту [email protected]. Только все общие вопросы размещайте на сайте, на них ответ по почте не предоставляется.