Топливно-энергетический комплекс. Электроэнергетика

Электроэнергетика — комплекс отраслей, обеспечивающих процессы выработки и передачи электроэнергии. Продукция этой отрасли весьма специфическая — электрическая энергия. Специфика состоит в том, что её почти невозможно накапливать.

Следовательно, произведённую электроэнергию нужно сразу же направлять потребителям. Поэтому-то в состав отрасли входят не только сотни электростанций, но и десятки тысяч километров линий электропередачи.

Повседневную жизнь современных людей практически невозможно представить без электричества. Работа современного предприятия любой отрасли хозяйства невозможна без него. Уровень обеспеченности страны электроэнергией определяет степень развития её экономики. Причём электроэнергетика способна воздействовать и на размещение производства, и на набор отраслей в том или ином районе.

В России ежегодно вырабатывается более 1000 млрд кВт•ч электроэнергии. Много это или мало? Много, ведь наша страна занимает третье-четвёртое место в мире по выработке электроэнергии, уступая только США и Китаю.

Основная часть электроэнергии в стране производится на тепловых, гидравлических и атомных электростанциях (рис. 58).

Около 65% вырабатываемой в стране электроэнергии дают тепловые электростанции (ТЭС).

Почему тепловая энергетика лидирует в выработке электроэнергии в России? Связано это с высокой обеспеченностью страны топливными ресурсами и техническими условиями создания ТЭС (табл. 9).

Таблица 9. Плюсы и минусы создания электростанций разных типов

Самые мощные из тепловых электростанций называются государственными районными электростанциями (ГРЭС). Мощность каждой из таких станций часто превышает 2 млн кВт. ГРЭС обычно строят в районах наибольшего потребления электроэнергии (в Центральной России, на Урале и Европейском Северо-Западе), а также рядом с местами добычи топлива. Две Сургутские ГРЭС, Костромская и Рефтинская ГРЭС являются наиболее крупными тепловыми электростанциями нашей страны.

Особый вид тепловых электростанций — это теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производят не только электроэнергию, но и тепло (нагретый пар, горячую воду). В отличие от ТЭС теплоэлектроцентрали можно размещать только рядом с населёнными пунктами, так как расстояние, на которое можно подавать нагретый пар и горячую воду по трубам, невелико — около 10 км.

Гидравлические электростанции, или гидроэлектростанции (ГЭС), используют энергию падающей воды. Их работа основана на использовании практически неисчерпаемого источника энергии.

Строительство ГЭС — дело непростое. Необходимо перекрыть русло реки плотиной. За счёт этого создаётся перепад высот (рис. 59). По специальным каналам внутри плотины вода устремляется вниз и вращает турбину. Конечно, плотина — важнейший, но не единственный элемент ГЭС; при ней создаётся целый гидроузел (рис. 60). В результате строительство ГЭС занимает много времени и требует огромных средств. Но зато после постройки эксплуатация ГЭС больших затрат не требует. Ведь ГЭС использует бесплатную энергию реки, а её работой управляет смена, состоящая всего из нескольких операторов. В результате оказывается, что производимая ГЭС электроэнергия примерно в 5—6 раз дешевле той, что вырабатывается на тепловых электростанциях.

Запасы гидро-энергоресурсов неравномерно распределены по территории России. Более 2/3 этих ресурсов находится в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Многоводность сибирских рек, наличие скальных оснований позволяют возводить здесь высокие плотины и строить мощные ГЭС. Самая мощная в стране электростанция — Саяно-Шушенская ГЭС (6,4 млн кВт) — построена в верхнем течении Енисея. Она входит в число крупнейших ГЭС мира.

Чтобы максимально использовать энергию реки, на ней часто строят не одиночную электростанцию, а каскад ГЭС. Каскад — это группа ГЭС, расположенных по течению водного потока для последовательного использования энергии реки. Крупнейшие каскады созданы на Енисее и его притоке Ангаре, а также на Волге и Каме. Один только Ангаро-Енисейский каскад даёт половину электроэнергии, производимой ГЭС в нашей стране. Волго-Камский каскад вырабатывает 25% этой энергии.

Строительство многочисленных гидроэлектростанций на равнинных реках наряду с очевидными плюсами (выработка дешёвой электроэнергии, улучшение условий судоходства и орошения в сельском хозяйстве) имело и отрицательные последствия. Главное из них заключается в том, что водохранилища, формирующиеся при строительстве плотин ГЭС, затапливают ценные сельскохозяйственные земли. Под водой оказалось и множество населённых пунктов, стоявших на берегах рек. Кроме того, это строительство привело к ухудшению экологической обстановки. Так, до строительства ГЭС на Волге вода в ней полностью обновлялась за 50 суток, а теперь это происходит за 450—500 суток. В Волгу поступает почти 40% всех сточных вод страны. Загрязняющие вещества накапливаются в донных осадках выше плотин водохранилищ, переносятся ниже по течению и (или) нейтрализуются при самоочищении речных вод. Плотины препятствуют проходу на нерест рыбы.

Атомные электростанции (АЭС) появились в мировой энергетике сравнительно недавно. Первая атомная станция на планете была построена в СССР в 1954 г. Сейчас доля АЭС в выработке электроэнергии страны составляет около 15%.

По своему устройству АЭС напоминают тепловые станции. В их конструкцию также входят паровой котёл, турбина. Вот только высокая температура в котле создаётся не в результате сжигания топлива, а благодаря управляемой ядерной реакции, происходящей в специальных атомных реакторах.

Для работы АЭС в течение года требуется всего несколько килограммов ядерного топлива. Поэтому АЭС в основном расположены в районах, где отсутствуют крупные полноводные реки и значительные запасы топлива.

В отличие от тепловых электростанций, АЭС не дают выбросов в атмосферу, ведь на них ничего не горит. Поэтому можно считать АЭС экологически чистыми предприятиями, но это, конечно, при нормальной безаварийной работе. Авария же на атомной электростанции может обернуться страшной трагедией для населения значительных территорий. Сейчас в нашей стране действует десять станций: Балаковская, Ленинградская и Курская (мощностью по 4 млн кВт), Смоленская и Калининская (по 3 млн кВт), а также Ростовская, Нововоронежская, Кольская, Белоярская. На Чукотке, где нет никаких дорог, кроме «зимников», сооружена Билибинская атомная ТЭЦ. Она отапливает посёлок золотодобытчиков.

Во всём мире возрастает интерес к электростанциям, использующим неисчерпаемые источники энергии. Такие источники называют альтернативными. Есть они и в нашей стране. На Камчатке построены две геотермальные электростанции (ГеоТЭС), использующие внутреннее тепло Земли (рис. 61), а на побережье Белого моря действует приливная электростанция (ПЭС), использующая энергию морских приливов.

Мы уже говорили, что электроэнергия — это продукция, которую почти невозможно накапливать. Всё, что произведено, должно тут же отправиться потребителю. Поэтому многие
электростанции России объединены линиями высоковольтных электропередач в Единую энергетическую систему (ЕЭС). Эта энергосистема и поставляет электроэнергию на каждое предприятие, в каждый дом. ЕЭС России — крупнейшая в мире энергосистема. Она была создана в период существования СССР, поэтому связана линиями электропередачи с энергосистемами Казахстана, Украины, Белоруссии, Армении, Грузии и Азербайджана. В настоящее время ЕЭС бывшего СССР превратилась в межгосударственную.

Роль ЕЭС очень велика, ведь наша страна расположена во многих часовых поясах (зонах). Поэтому потребность в энергии в разных частях страны различна. Ведь когда в одной части страны ещё глубокая ночь и потребности в электричестве минимальные, в другой — рабочий день в разгаре. А единая система даёт возможность перебрасывать электроэнергию из одного района в другой в зависимости от пика её потребления в том или ином районе.