Коэффициент полезного действия тепловых электростанций не превышает 40%. Еще ниже к. п. д. атомных электростанций. Это означает, что энергетические потери в полтора — два раза превышают выработанную электроэнергию. Более того, тепло, рассеянное в окружающей среде, во многих случаях наносит ей значительный экологический ущерб.
Чем объяснить столь низкий к. п. д. современных электростанций и каковы возможности его повышения? Эти вопросы стали особенно актуальными в наше время, когда стоимость топлива резко возросла, а истощение топливных ресурсов стало проблемой обозримого будущего.
Схема любой электростанции предусматривает цепь последовательных преобразований энергии. Так на ТЭС в процессе сжигания топлива химическая энергия превращается в тепловую.
Далее тепловая энергия преобразуется в механическую, а последняя — в электрическую. На АЭС ядерная энергия также сначала преобразуется в тепловую и лишь затем в механическую и далее в электрическую. Все эти процессы подчинены закону сохранения энергии. Однако этот закон, устанавливая количественную меру энергетических превращений, не определяет направление процесса.
Простейшим примером такой направленности может служить теплообмен в изолированной системе двух тел, находящихся при разных температурах. С точки зрения закона сохранения энергии тепло может переходить в любом направлении. Единственным требованием является равенство количества тепла, отданного одним телом и полученного другим.
Опыт же показывает, что процесс идет только в одном направлении — тепло переходит от горячего тела к холодному. Диктуемая природой направленность тепловых процессов оказывается принципиально важной во всех случаях преобразования тепловой энергии в другие виды.
Объективные закономерности, отражающие особые свойства тепловой энергии, нашли свое отражение во втором законе термодинамики. Именно этот закон природы накладывает определенные ограничения на процессы преобразования тепловой энергии и в конечном итоге обусловливает относительно низкий к, п. д. электростанций.
Новые возможности повышения к. п. д. электростанций открывают методы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Долгое время наиболее перспективным для большой энергетики считался магнито-гидродинамический метод.
В общих чертах принцип МГД-метода преобразования энергии сводится к следующему: продукты сгорания топлива, ускоренные в результате прохождения через сопло, поступают в канал МГД-генератора. Предварительно к ним добавляется небольшая легко ионизируемая присадка (атомы калия, цезия или их соединения). Высокая температура смеси (3000 К) обеспечивает ее значительную электропроводность.
Движение такой среды (плазмы) в специально созданном поперечном магнитном поле вызывает появление электродвижущей силы, которая и создает ток во внешней цепи. Энергия продуктов сгорания по мере движения в канале МГД-генератора преобразуется в электроэнергию.
В МГД-генераторе нет движущихся конструкционных элементов, испытывающих большие механические напряжения. Это обстоятельство и определяет возможность преобразования энергии при высоких температурах.
К сожалению, действующих МДГ-генераторов до сих пор так построить и не получилось.
Принцип работы раздличных электростанций:
Как производится электроэнергия на тепловой электростанции (ТЭЦ)
Устройство и принцип работы гидроэлектростанций
Как работает атомная электростанция (АЭС)
Комментариев нет:
Отправить комментарий