Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Основні типи електричних станцій. Залежно від виду первинної енергії розрізняють ТЕС, ГЕС, АЕС та ін. До ТЕС належать конденсацій­ні електростанції (КЕС) і теплофікаційні або теплоелектроцентралі (ТЕЦ). На КЕС використовують органічне паливо, на базі якого вироб­ляють електричну енергію. ТЕЦ також працюють на органічному паливі, але на відміну від КЕС виробляють як електричну, так і теплову енергію у вигляді гарячої води і пари для промислових потреб та теплофікаційних цілей. Атомні електростанції, переважно конденсаційного типу, викорис­товують енергію ядерного палива. У ТЕЦ, КЕС і державних районних електростанціях (ДРЕС) потенційна хімічна енергія органічного палива (вугілля, нафти або газу) перетворюється на теплову енергію водяної па­ри, яка, у свою чергу, перетворюється на електричну. Саме так виробля­ють ~80 % одержуваної в світі енергії. Слід зазначити, що сучасна атомна і, можливо, майбутня термоядерна електростанції також являють собою теплові станції. Відмінність полягає в тому, що топка парового котла (ге­нератора теплової енергії у вигляді водяної пари відповідних параметрів) замінюється на ядерний або термоядерний реактор.

Гідравлічні електростанції, на відміну від ТЕС і АЕС, використову­ють відновлювану первинну енергію у вигляді гідравлічного напору по­току води, який перетворюється на механічну енергію в гідравлічній тур — біні і на електричну — в електрогенераторі.

Теплові, гідроелектричні та атомні станції — основні енергогенеруваль­ні джерела, розвиток і стан яких визначають рівень і можливості сучасної світової енергетики й енергетики України зокрема. Електростанції зазна­чених типів називають також турбінними.

Однією з основних характеристик електростанцій є встановлена поту­жність, що дорівнює сумі номінальних потужностей електрогенераторів і теплофікаційного обладнання. Номінальна потужність — це найбільша потужність, за якої обладнання може працювати тривалий час відповідно до технічних умов.

З усіх видів виробництва енергії найбільш розвинена теплоенергетика — енергетика парових турбін на органічному паливі. Питомі капіталовкла­дення на будівництво ТЕС істотно нижчі, ніж для ГЕС і АЕС. Значно ко­ротший і термін будівництва ТЕС. Що стосується собівартості виробле­ної електроенергії, то вона найнижча для гідростанцій. Вартість виробни­цтва електроенергії на ТЕС і АЕС різниться не дуже істотно, але все-таки нижча на АЕС. Однак ці показники не є визначальними для вибору того або того типу електростанції. Багато залежить від місця знаходження станції. ГЕС будують на річці; ТЕС розміщають зазвичай неподалік від місця видобутку палива або району великої концентрації споживання енергії. ТЕЦ бажано мати поруч зі споживачами теплової енергії. АЕС не можна будувати поблизу населених пунктів. Отже, вибір типу станції ба­гато в чому залежить від їх призначення і передбачуваного розміщення.

З урахуванням специфіки розміщення ТЕС, ЕЕС і АЕС визначають не тільки розміщення електростанцій, але й умови майбутньої експлуатації цих енергетичних об’єктів: положення станції щодо центрів споживання, що особливо важливо для ТЕЦ; основний вид енергоресурсу, на якому буде працювати станція, і умови його надходження на станцію; умови водопостачання станції, які набувають особливого значення для КЕС і АЕС. Суттєвим моментом є близькість станції до залізничних та інших транспортних магістралей, до населених пунктів. В останні десятиліття на собівартість виробництва енергії, на вибір типу електростанції і її роз­міщення значно впливають екологічні проблеми, пов’язані з одержанням і викор истання м е нер гор есур сів.

Елобальні проблеми навколишнього середовища особливо загостри­лися наприкінці 80-х рр. XX ст. після встановлення фактів руйнування озонового шару, збільшення концентрації вуглекислого та інших шкідли­вих газів в атмосфері. Відповідно до «Міжнародного огляду ринку енер — госистем», підготовленому американськими експертами, до 2015 р. об’єми викидів СО2 досягнуть 9 700 млнт, що на 61 % більше, ніж 1990 р. Дві третини цих викидів припадає на країни, енергетика яких за­лежить переважно від вугілля.

Про значне техногенне навантаження на територію України свідчать дані щодо рівнів викидів в докризовому 1989 р.: пилу — 2 млн т, SO2 — 3,1 млн т, СО2 — 3,7 млн т, СО — 0,8 млн т. Після аварії на Чорнобильській АЕС радіонуклідами забруднено 4,6 млн га орних земель, вилучено із зе­млекористування 119 тис. га. Тільки радіоактивне забруднення Цезі­єм — 137 становить: 34 000 км2 — 1 …5 Кі на 1 км2; 1 960 км2 — 5…15; 820 км2 — 15…40; 640 км2 — понад 40 Кі на 1 км2.

Отже, у ряді регіонів України масштаби забруднення навколишнього середовища досягли критичного рівня. Еоловні забруднювачі атмосфери — енергетика, металургія і транспорт. Зі зростанням енерговиробництва й енергоспоживання забруднення атмосфери перетворюється на важливу техніко-економічну і соціальну проблему.

Джерела енергії традиційної енергетики. Потенціал електроенерге­тики України складають 44 потужних ТЕС, 7 ЕЕС і 5 АЕС (табл. 1.2).

Еоловну роль відіграють теплові електростанції, обладнані переважно блоками 150, 200, 300 і 800 МВт. Найбільш великі теплові електростанції України: Углегорська (3 600 МВт), Запорізька (3 600 МВт), Криворізька (2 820 МВт), Буршгинська (2 300 МВт), Зміївська (2 150 МВт), Ладижен — ська, Трипільська (1 800 МВт). Усі вони, як і багато інших ТЕС, знахо­дяться в основних промислових регіонах України.

ТЕС працює за рахунок використання трьох видів природних ресурсів: палива, води і повітря. Перше місце серед них за вартістю посідає паливо.

Конденсаційна електростанція потужністю 2,5 млн кВт спалює за рік майже 6 млнт антрацитового штибу або приблизно 12 млнт бурого ву — гілля. Для перевезення 6 млн т вугілля в рік треба щодоби 300 вагонів. Транспортні витрати зростають пропорційно відстані від місця видобутку до ТЕС. Для потужності електростанції 4 млн кВт транспорт високоякіс­ного палива не вигідний уже на відстань понад 400 км, а низькокалорій­ного — понад 100 км. Раціональнішим є розміщення станції поблизу місця видобутку палива, а електроенергію подавати по лініях електропередач. Крім того, на охолодження відпрацьованого тепла і конденсату цієї елект­ростанції витрачають 90 м3/с води. Площа дзеркала ставка-охолоджувача, який забезпечує подачу й охолодження такої кількості води, має бути не менше 2 500 га. Використання градирень для охолодження води знижує термічний ККД станції. Тому великі ТЕС будують у місцях, близьких до родовищ палива, де можливо створити ставок-охолоджувач або викорис­тати воду річок.

Отже, можна відзначити чітку тенденцію «осередкового» розміщення великих теплових електростанцій України: смугою від Дону до Дністра (Слов’янська, Зміївська, Придніпровська, Запорізька, Криворізька та ін.). Експлуатовані в Україні енергетичні установки й устаткування, що пра­цюють на органічному паливі, практично вже давно виробили свій ресурс (їх експлуатують 20 і більше років), катастрофічно «старіють» і потребу — ють заміни чи модернізації. Водночас в останні роки не очікують введен­ня нових потужностей. У результаті погіршуються умови експлуатації теплових електростанцій, знижується ККД виробництва електричної і теплової енергії, швидко зношується устаткування, збільшується кіль­кість викидів в атмосферу високотоксичних речовин, розширюються те­риторії, відчужені під золошлакові відходи (тільки на Зміївській ГРЕС щорічно скидають 800 тис. т золошлакових відходів і 300 т золи на добу в атмосферу).

Атомні електростанції є однією з альтернативних ланок енергетич­ної галузі України. На сьогодні це єдина ланка енергетики України, яка працює досить стабільно і вносить більше 45 % електроенергії в загаль­ний енергетичний баланс. Україна має власні запаси ядерного палива, хоча проблеми його підготування також потребують часу і засобів. Отже, власний розвиток атомної енергетики — реальний шлях енергетичної не­залежності.

Атомні електростанції характеризуються потужнішими енергоагрега — тами і відповідно більшою загальною потужністю, ніж теплові електро­станції. В Україні є п’ять АЕС: Запорізька — потужністю 6 000 МВт, Пів­денно-Українська — 3 000 МВт, Рівненська — 1 818 МВт, Ладиженська і Хмельницька — по 1 000 МВт. Чорнобильську АЕС (1 000 МВт) зупине­но 2000 р. після аварії 1986 р. їх оснащено переважно паротурбінними блоками 1 000 МВт і реакторами ВВЕР. їх сумарна встановлена потуж­ність становить 24 % від загальної потужності електростанцій України. Однак саме вони виробляють майже 45 % усієї електроенергії країни.

Отже, АЕС відіграють в енергетиці України значну роль. їх експлуа­тація пов’язана з цілим рядом проблем і передусім з захороненням радіо­активних відходів.

Якщо для ТЕС потужністю 4 млн кВт потрібна площа ставків — охолоджувачів 4 000 га, то для АЕС — до 6 000 га. Існують й інші способи відведення теплоти на електростанціях, наприклад, за рахунок викорис­тання проточної води річок, застосування градирень. Але перший з них на території України практично цілком вичерпано, а другий не дозволяє одержати максимальний ККД станції. До того ж тепловий потік від гра­дирень щільніший, ніж від ставків-охолоджувачів. Питоме тепловиділен­ня у процесі використання ставків-охолоджувачів становить близько 1 кВт на кожний квадратний метр охолоджувача. Наскільки велика ця цифра, можна оцінити на прикладі сонячного випромінювання, тепловий питомий потік якого становить 0,14 кВт/м.

Серйозний вплив електроенергетики на навколишнє середовище ви­являється в регіональних змінах кліматичних умов у зв’язку з концентра­цією великих об’ємів теплових викидів на порівняно малих площах. Так, теплові викиди ТЕС, що працює на органічному паливі, еквівалентні майже полуторній тепловій потужності. Станція потужністю 4 млн кВт виділяє в навколишнє середовище 6 млн кДж/с теплової енергії. АЕС має ще більші теплові викиди: при тій самій потужності в 4 млн кВт втрати становлять 9,2 млн кДж/с теплової енергії, тобто в півтора раза більше, ніж для ТЕС. Теплові потоки великих електростанцій, розміщених в Україні порівняно щільно, можуть об’єднуватися і створювати так звані «острови теплоти» з відповідними з мінами мікроклімату.

Гідравлічні електростанції забезпечують не тільки виробництво та акумулювання електроенергії, але завдяки наявності водоймища дозво­ляють вирішувати ряд інших важливих народногосподарських завдань, пов’язаних з судноплавством, водопостачанням, зрошенням сільгосп­угідь, розвитком рибного господарства і рекреацією земель.

Прикладом такого комплексного вирішення народногосподарських зав­дань слугує каскад ГЕС на Дніпрі. Із загальної встановленої потужності ГЕС і ГАЕС України (4,7 млн кВт) більше 3,8 млн кВт припадає на частку шести ГЕС цього каскаду: Київську — потужністю 361,2 МВт, Каневську — 444 МВт, Кременчуцьку — 625 МВт, Дніпро дзержинську — 352 МВт, Дніп­ровську — 1 532 МВт і Каховську — 351 МВт. Поруч з Київською ГЕС спо­руджено ГАЕС, яка забезпечує зняття пікових навантажень переважно для Києва в ранкові і вечірні години, коли потреба в електроенергії різко зрос­тає. Потужність Київської ГАЕС — 235,5 МВт. Нар. Дністер неподалік від м. Могилів-Подільський споруджено Дністровську ГЕС потужністю 702 МВт, у Закарпатській області — Теребня-Рикську ГЕС потужністю 27 МВт.

Структуру первинних енергетичних ресурсів у виробництві електрич­ної енергії і тепла електростанціями об’єднаної енергетичної системи України подано в табл. 1.3.

Як видно з табл. 1.3, до 1997 р. кількість спаленого органічного пали­ва зменшувалася: вугілля з 24,3 до 18 млн т у. п., газу — з 23,1 до 21,8 млн ту. п. і мазуту — з 4,6 до 2,7 млн т у. п.; натомість збільшувалося використання ядерної енергії (з 33,5 до 43,3 млн т у. п.). Після 2000 р. структура використання енергоресурсів в Україні змінилася і щодо нафти та газу значно відрізняється від країн Європи та СНД.

До кінця XX ст. основними видами енергетичних ресурсів електро­станцій України були вугілля і ядерне паливо, а основним виробником електроенергії — атомні електростанції.

Виробництво енергії в Україні багато в чому залежить від імпорту енергоресурсів. Частка власних ПЕР становить у паливно-енергетичному балансі країни не більше 50 %. Забезпеченість власним вугіллям оціню­ється на рівні 92 %, нафтою — 18 %, природним газом — 22 %. Ядерне па­ливо (Твели) цілком імпортують з Росії. Є дві основні причини такої за­лежності: високі енергоємності виробництва валового внутрішнього про­дукту (ВВП) і брак реальної політики енергозаощадження в усіх галузях народного господарства. Високий рівень енергоємності ВВП України зу — мовлений недосконалістю структури її економіки, фізичним і моральним зносом застосовуваних технологій, браком економічних стимулів ефек­тивного використання енергоресурсів.

За останні роки (з 1990 по 2000 р.) енергоємність ВВП збільшилася в середньому на 40 %, зокрема: паливоємність — на 35 %, електроємність — на 50 %. Пов’язано це переважно з тим, що, незважаючи на скорочення обсягів виробництва, практично не змінилася витрата енергії і палива на загальні потреби підприємств, особливо в житловій і комунально — побутовій сфері (табл. 1.4).

Водночас природно-кліматичні умови України дають можливість до­сить ефективно використовувати нетрадиційні первинні джерела енергії: метан вугільних родовищ, біогаз побіжних відходів, енергію вітру, соняч­ну і геотермальну енергію.

Вирішити проблему задоволення потреби України в паливі заплано­вано за рахунок скорочення використання природного газу і збільшення частки твердого палива у виробництві електричної і теплової енергії. Це дозволить знизити залежність економіки України від дорогого імпортно­го газу. Однак перерозподіл видів ПЕР у бік кам’яного вугілля загострює і без того не просту екологічну обстановку, передусім у великих промис­лових центрах.

Галузь малої енергетики України охоплює промислові ТЕЦ (ПТЕЦ) і котельні, усе устаткування комунальної енергетики, районні котельні, промислові печі, побутові енергоустановки різної потужності, автономні теплоцентри. Для них передусім характерний низький рівень економічно­сті, надійності і безпеки, зокрема й екологічної. Мала енергетика спожи­ває більше 60 % усього палива ПЕК України. Об’єми споживання газопо­дібного, рідкого і твердого палива становлять (в умовному паливі) відпо­відно 49, 20 і 31 %.

В Україні нараховують більше 2,0 млн одиниць паливоспалювальних установок, які належать до малої енергетики. Значна їх частина (більше 1,5 млн) — котли тепловою потужністю до 0,1 МВт.

Особливу групу устаткування малої енергетики складають промислові ТЕЦ (243 одиниці загальною потужністю 3 100 МВт). Загальне вироблен­ня електроенергії промисловими ТЕЦ 1995 р. становило 5,7 млн кВт-год, а теплової енергії — 43,3 млн Гкал. При цьому витрачено 11,3 млн т у. п., зокрема 7,5 млрд м3 газу, 1,7 млн т рідкого палива (переважно паливного мазуту) і 0,4 млн т вугілля. Техніко-економічні показники більшості зазначених ПТЕЦ дуже низькі, а негативний вплив на екологію дуже значний.

Найбільшими споживачами палива є також промислово-виробничі і опалювальні котельні, з яких 1 750 мають установлену одиничну неве­лику потужність близько 20 Гкал год.

Отже, на потреби потужностей енергогенерувальних систем теплопо­стачання малої енергетики витрачають ПЕР більше, ніж на будь-яку іншу галузь народного господарства. Ефективність використання палива й екологічні показники цих систем теплопостачання не завжди відпові­дають сучасним вимогам науково-технічного прогресу. Є велика кіль­кість низькоефективних котельних і автономних теплогенераторів, які спалюють найдефіцитніші види палива — газ, мазут (до 60 % від загальної кількості палива, що споживає весь ПЕК). Середня питома витрата умов­ного палива на виробництво теплової енергії дуже висока (43,5 кг у. п./ГДж або 181,9 кг у. п./Гкал) і відповідає середньому ККД не більше 75 %. Здебільшого теплові ККД дрібних котелень та індивідуальних дже­рел в 1,5—2,0 рази нижчі за технічно припустимий рівень. Усі ці джерела виробництва теплоти є не тільки найбільшими споживачами ПЕР, але й джерелами забруднення навколишнього середовища, вони збільшують екологічне навантаження на міста і населені пункти.

В економічному й екологічному відношенні найдосконаліші тепло­електроцентралі і великі районні котельні. Однак їх використання еконо­мічно виправдане тільки за наявності великих централізованих спожива­чів. Потреба в розгалужених і дорогих теплових мережах помітно знижує ефективність ТЕЦ і масштаби їх використання.

Комментарии запрещены.