Мини электростанции на древесных отходах — Энергетика

«Мини электростанции на древесных отходах на рынках РФ и СНГ представлены в основном зарубежными производителями. В настоящее время распространены две схемы электростанций использующих в качестве топлива твёрдые отходы, например, древесные это:

«Мини электростанции на древесных отходах на рынках РФ и СНГ представлены в основном зарубежными производителями. В настоящее время распространены две схемы электростанций использующих в качестве топлива твёрдые отходы, например, древесные это:

1. ТОПКА — ПАОРВОЙ КОТЁЛ — ТУРБИНА+ТУРБОКОМПРЕССОР (тепловая машина) — ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

2. ГАЗОГЕНЕРАТОР — ДВС (тепловая машина) — ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

СЕРДЦЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ — тепловая машина, преобразующая тепловую энергию в механическую.

Мини электростанции мощностью от 0,05 МВт до 1,00 МВт выполняются в основном по второй схеме. Такая схема имеет с одной стороны явные преимущества, но и существенные недостатки, малый моторесурс, низкое отношение фактической мощности к потенциальной, замедленная реакция на включение или выключение нагрузок, экологически грязный выхлоп отработанных газов, высокая удельная цена ~ $1200 за киловатт. Корень проблемы — тепловая машина.

Поэтому мы решили создать свою ТЕПЛОВУЮ МАШИНУ, а на её базе электростанцию. Наша тепловая машина содержит в основе мотор и компрессор роторно-лопастного принципа действия. Оригинальная конфигурация ротора, статора (рабочей полости) и лопастей, а также оригинальная схема их взаимодействия, позволяет прилагать высокие удельные нагрузки к этим деталям и как следствие получать, высокие технические характеристики машины.

Наши мини электростанции, теоретически, по всем параметрам превосходят известные конструкции.

Основные характеристики модели «MS50-1ZS»:

• Вес — не более 1100 кг
• Габаритные размеры установки — a 1800 мм х b 1600 мм х hуст 1800 мм; hдым 6000 мм
• Максимальная выходная электрическая мощность — 50 кВт;
• Электрический ток — переменный, 3-х фазный, 400В, 50Гц;
• Топливо печи — дрова, щепа, лузга влажностью до 50%, возможен перевод на ДТ, мазут, природный газ, биогаз
• Максимальное потребление топлива, древесных отходов — 65 кг/час
• Объём максимальной загрузки печи твёрдым топливом — 0,4 м³
• Периодичность загрузки печи в максимальном режиме — 1 раз в 3 часа.

Рис.1 Общий вид «MS50-1ZS».
1 — пульт управления; 2 — печь с теплообменником; 3 — выпускная труба; 4 — дымовая труба; 5 — генератор; 6 — заслонка регулятора мощности с приводом; 7 — тепловая машина; 8 — трубопровод инжектора дымовых газов; 9 — воздушный фильтр; 10 — пусковой компрессор с ресивером; 11 — клапан запуска тепловой машины.

Модельный ряд — «MS50-1ZS», «MS100-1ZS», «MS200-1ZS»

Наши электростанции рассчитаны на удельную цену от $350 до $500 за киловатт, что в 2 — 3 раза ниже имеющихся на сегодняшнем рынке аналогичных предложений. При таких ценах реализации рентабельность производства уверенно просматривается на уровне 50%. Конкурентоспособность планируемой продукции может оказаться сверхвысокой и можно рассчитывать, как минимум, на 50% долю рынка РФ и СНГ, а также на эффективный вход в гильдию мировых производителей.

Изначальный, по реализации проекта, объём продаж планируется на сумму не менее $400 тысяч в месяц. Первая партия в количестве 5 шт., разных моделей, обещана сегодня ожидающим конкретным клиентам».

Место реализации проекта — Россия, Челябинская область, г. Магнитогорск.

Сумма необходимая для осуществления проекта: $880 тысяч. В том числе:

• на приобретение недвижимости — $550 тысяч на приобретение земельного участка, строительства первой очереди здания производства, коммуникаций;
• на приобретение оборудования — $180 тысяч;
• на строительно-монтажные работы — $40 тысяч;
• на оборотные средства — $50 тысяч;
• на обучение рабочего персонала и ИТР, лицензирование, сертификацию — $60 тысяч.

Срок окупаемости проекта — не более 12 месяцев.

Согласен на участие инвестора в бизнесе до 49%

Степень готовности проекта — имеется конструкторская документация на продукцию.

Дополнительная важная информация: «Мы создали программу расчёта ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ в Excel 2003 и прокрутили через неё, при прочих равных условиях, Отто, Ванкеля, винтовые, роторно-лопастные, жидкостно-кольцевые (очень интересный вариант), турбины, всё, о чём знаем, что могло бы быть мотором.

Самой перспективной оказалась роторно-лопастная. Через программу расчёта прогнали различные её известные варианты. Выявили, что все известные конструкции совершенны в одном, но крайне не совершенны в другом, очевидно, инженеры делают попытки разрешить проблему главного параметра, но пока без ухудшения других не получается. Мы также включились, нашли оригинальный конструктивный вариант, исследовали его, просчитали по нагрузкам, проходит, создали компьютерную модель, покрутили, скомпоновали 1, 2, 3, варианта и на 4-ом остановились. Последний вариант проработали детально, все основные позиции под электроэрозионную технологию изготовления. Работа по чертежам ведётся высококвалифицированным специалистом в программе ACAD 2007. Сегодня устройство готово к патентованию.

Топливо нашей тепловой машины это всевозможные сжигаемые вещества, утиль тепло, а так же солнечное излучение, индикаторный, расчётный к.п.д. 42%, на произведённый 1 киловатт механической энергии воздух (рабочее тело) на выхлопе в атмосферу будет иметь эффективную энергоёмкость на уровне ~ 1,2 киловатта. Внутренняя оригинальная система смазки и возможность применения антифрикционных материалов обеспечивает большой моторесурс тепловой машины. Машина уравновешена, мотор и компрессор выполнены по симметричной двухкамерной схеме, поэтому вибрации в принципе исключены. Как источник шума машина не представляет объект обсуждения, вход воздуха в компрессор и выход из мотора должны происходить «тихим сапом», так как скорость входных и выходных потоков ~ 5 м/с и практически без пульсаций.

В итоге, профессионально созданная тепловая машина позволит получать на её базе продукцию с высокими потребительскими свойствами, что является надёжной гарантией успеха проекта».

Адрес для переписки: 455037 г. Магнитогорск, ул. Советской Армии, 33-65, тел. +7(3519)062718 +7(3519)062718

Ветрогенераторные мини электростанции

Поиск альтернативных источников энергии непрерывно год от года становиться всё более актуальным. И ветровые электростанции являются одним из таких способов добычи электроэнергии. Многие страны уже на протяжении долгих лет успешно реализуют программу ветровой энергетики и некоторые неплохо в этом преуспели. К примеру, Германия сейчас может производить более 9000 МВт в год. Не отстаёт от неё и Дания.

• За что платить?

Государство производит электроэнергию и продаёт её населению, а излишки экспортирует. Понятно, что маленькую гидроэлектростанцию на реке возле дома не смонтируешь, да и комнатных ядерных реакторов пока не придумали, но ветер! Ведь он не требует масштабных капиталовложений или же государственного планирования. Почему же тогда нельзя установить у себя на участке мини ветрогенератор и хотя бы частично компенсировать затраты на энергоносители?

• Основная проблема

Если говорить о воде, солнце или же атоме, то эти стихии относительно постоянны и по большому счёту регулируемые. Ветер же «гражданин» довольно ветреный и капризный. Поэтому стационарные большие ветряки принято устанавливать на открытых площадях, прериях или вдоль береговой линии – в местах, где, как правило, преобладает ветряная погода. Вырабатывать электроэнергию такие установки начинают при ветре, который достигает 3-4 м/с. Но, ведь редко встретишь дом, стоящий в поле или просто на свободно продуваемом месте.

Стало быть, обычная ветряная установка не подходит для частного пользования: ветер должен быть не менее 4 м/с, да и размеры у такой ветряной мельницы весьма внушительны.

Но, прогресс не стоит на месте, и мини ветрогенераторные электростанции постепенно начинают входить в быт граждан. Они пока не такие мощные, как их старшие братья (от 600 Вт до 10 кВт) поэтому в основном, их используют, как дополнительный источник энергии.

• Как работают подобные ветряки

Ветровые мини электростанции устроены довольно просто. Лопасти ротора (их бывает две или три) движимые ветром через шестерёнчатую систему передают вращательное движение на генератор. Далее трёхфазный переменный ток, который вырабатывает генератор, проходя через контроллер, преобразовывается в постоянный ток и поступает в аккумулятор. Для того чтобы постоянный ток стал переменным он проходит через инвертор и уже можно подключать к розетке торшер или утюг.

Пока дует попутный ветер, мини ветрогенераторная электростанция продолжает вырабатывать ток, который идёт на потребительские нужды и в свою очередь заряжает аккумулятор. Когда погода безветренна – в работу включаются уже аккумуляторные батареи.

Подключать ветряные мини электростанции в доме можно по нескольким схемах. Можно на «попечение» такой станции отдать поливочный насос или овощерезку. При таком подключении электромоторы данных агрегатов будут работать полностью автономно, и диск электросчётчика не будет похож на весёлую детскую карусель.

Или же установить коммутатор и через него «завязать» домашний ветряк и центральную электросеть. В безветренную погоду и при полностью разряженном аккумуляторе будет работать центральная сеть. Или же наоборот – автомат переведёт все электроприборы на работу от мини ветряного генератора, если где-то произойдёт обрыв сети.

• Передовые решения в данной области

Американская фирма WindTronic, которая уже не первый год занимается разработкой и модернизацией портативных ветровых электростанций, недавно представила свою новую разработку. Назвали они свой ветряк Windgate. По своей конструкции он скорее напоминает вентилятор. Главной особенностью является то, что такие мини ветрогенераторные электростанции не имеют привычного ротора. Дело в том, что на концах каждой лопасти закреплены постоянные магниты, которые при вращении и выполняют роль ротора. Но, и это ещё не всё – такой компактный ветрогениратор благодаря своей конструкции начинает вращаться при 0,40 м/с, а генерировать электроэнергию начинает уже при 0,9 м/с. Граничная максимальная скорость ветра, которую может выдержать этот малыш (вес его чуть больше 40 кг) составляет 20 м/с.

Единственный весомый недостаток такого ветрового генератора – это его цена. Дело в том, что на сегодняшний день купить мини ветрогениратор Windgate можно за 4,5 тыс.$ и это, увы, очень прискорбно.

• Самодельные устройства

Да, цены на миниатюрные ветрогенераторы сегодня очень кусаются, и многие домашние мастера пытаются конструировать такие агрегаты своими силами.

К тому, как сделать мини ветрогенератор одни доходят своим умом, методом проб и ошибок доходят до той конструкции, которая хоть что-то способна вырабатывать, другие же пользуются услугами всемирной сети, находя в ней чертежи и советы по монтажу и обслуживанию установки.

Лопасти могут быть выполнены как из кровельного железа, так и из дерева или фанеры. В качестве накопителя энергии подходит и обычный автомобильный аккумулятор. Генератор можно купить, но некоторые считают, если уж взялся мастерить мини ветрогенератор своими руками, то и сам генератор можно сделать самому, к примеру, из старого электродвигателя. Главное было бы желание.

Определить плюсы и минусы ветровых электростанций можно только после испытания. Но, если агрегат сделан собственными руками, то несколько плюсов будет однозначно: во-первых, освободится сарай от давно лежавших «нужных» вещей, а во-вторых, хорошее настроение от сделанной работы ещё никому не мешало.

Аккумуляторные накопительные электростанции (АкЭС) — особенности конструкции и характеристики

Аккумуляторная накопительная электростанция – разновидность аккумулирующих электростанций, которая использует аккумуляторные батареи на электрохимической основе для хранения энергии. В отличие от традиционных аккумулирующих электростанций типа ГАЭС с мощностью свыше 1000 МВт, энергия от аккумуляторных электростанций исчисляется от нескольких кВт до нескольких МВт. В частности крупнейшая созданная система такого рода достигает мощности в 300 МВт-ч. как и все ГАЭС, аккумуляторные электростанции, в основном, служат для покрытия пиковых нагрузок, недостаточного питания цепи управления и стабилизации электросети. Малые накопители называют солнечными батареями, емкость которых измеряется несколькими кВт-ч, в большинстве своем расположены в частном секторе и днем работают вместе с системами фотовольтаики с теми же размерами для обеспечения дополнительной энергии в более пасмурные или непродуктивные вечерние и ночные часы или для увеличения потребления. Иногда аккумуляторные электростанции строятся вместе с маховиками для сохранения энергии аккумуляторов. Маховики могут лучше реагировать на мгновенные колебания.

Конструкция

По конструкции аккумуляторные электростанции можно сравнивать с бесперебойными источниками питания, хотя первые – гораздо больше. В целях безопасности аккумуляторы хранятся на складах или в контейнерах. Как и в случае с ИБП, проблема в том, что электрохимическая энергия хранится или исходит в виде постоянного тока, тогда как сети электростанций часто работают на напряжении переменного тока. По этой причине для работы с высоковольтными сетями аккумуляторные электростанции должны быть соединены с дополнительными преобразователями. Среди силовой электроники этого класса присутствует запираемый тиристор, используемый при передаче постоянного тока высокого напряжения. В зависимости от соотношения мощности и энергии, ожидаемого срока службы и, конечно же, цены могут применяться различные системы аккумуляторов. В 1980-х для первых аккумуляторных электростанций использовались свинцово-кислые батареи. Следующие несколько десятилетий все чаще применяли никель-кадмиевые и натрий-серные батареи. Начиная с 2010 года, все больше и больше коммунальных аккумуляторных электростанций переходят на ионно-литиевые батареи из-за быстрого удешевления этой технологии, управляемой автопромом. Подходящим примером является аккумуляторная электростанция «Шверин» в Дрездене или электростанция компании «BYD» в Гонконге. В малобюджетных проектах, в основном, используются ионно-литиевые батареи, некоторые виды редокс-систем, реже – свинцово-кислые батареи. Существует множество поставщиков электричества с крупных аккумуляторных электростанций.

Рабочие характеристики

Так как им не нужно механическое движение, аккумуляторные электростанции могут иметь предельно малое время регулирования и запуска (в пределах десятков миллисекунд при полной загрузке). За счет этой реактивности, они могут за несколько минут снизить пики мощности, но также они могут пропустить быстрые (секундные) колебания, возникающие при работе электросетей на пределе мощности. Эти колебания подразумевают колебания напряжения периодичностью в несколько десятков секунд, что в худшем случае может привести к быстрому росту амплитуды и последующему отключения электричества. Аккумуляторные электростанции соответствующих размеров могут эффективно противодействовать этим колебаниям. Поэтому, главным образом, их можно применять в регионах, где энергосистемы работают на полную мощность, подвергая риску стабильность электросетей. Крупные электростанции (натрий-серные, к примеру) также могут использоваться вместе с периодическими возобновляемыми источниками энергии в автономных гибридных малых электросетях.

Некоторые системы, работающие при высоких температурах или с использованием коррозионных агентов, могут отключиться, даже не находясь в работе (старение по времени). Другие технологии несут ущерб из-за исчерпания циклов зарядки-разрядки (старение по циклам), особенно – при большой нагрузке. Эти два типа возрастного старения провоцируют ухудшения качеств (падение емкости или напряжения), перегрев и даже критические сбои (утечки электролита, пожар, взрыв). Чтобы предотвратить это, некоторые батареи могут отправляться на ремонт. К примеру, негерметичные свинцово-кислые батареи производят водород и кислород из водного электролита при перезарядке. Регулярно в них должна заправляться вода во избежание повреждения батареи, а воспламеняющиеся газы должны выходить для снижения риска взрыва. Однако ремонт стоит денег, и более новые батареи типа ионно-литиевых разработаны для длительной эксплуатации без ремонта. Следовательно, большая часть современных систем состоит из надежных блоков батареи, за которыми ведется автоматическое наблюдение и заменяемых только при падении их качества работы ниже определенного уровня.

Примеры существующих ЭС

Ниже приведены некоторые из крупнейших аккумуляторных электростанций:

Проект «Chino Battery Storage»

Аккумуляторная электростанция, работавшая в калифорнийском городе Чино в 1988—1997 годах и принадлежавшая компании «Southern California Edison», служила, в основном, для стабилизации работы электросетей и могла использоваться в качестве стационарного трансформатора из-за частых сбоев в работе энергосистемы региона или для запуска из полностью обесточенного состояния электростанций без самозагрузки. Электростанция давала пиковую мощность в 14 МВт, которая, однако, была чрезвычайно мала для эффективной стабилизации сети компании, и могла хранить 40 МВт-ч энергии. Система состояла из 8256 свинцово-кислых батарей, выстроенных в восемь линий, распределенных в двух помещениях.

Проект «Golden Valley Electric», Фэрбанкс

Одной из крупнейших работающих с 2010 года систем расположена в городе Фэрбанксе и принадлежит компании «Golden Valley Electric». Из-за больших расстояний электросети Аляски работают в автономном режиме и не соединены напрямую с соседней североамериканской сетью. Аккумуляторная электростанция с максимальной мощностью в 27 МВт используется для стабилизации электросети, покрытия пиковых потребностей и компенсации реактивной мощности. Она была введена в работу в 2003 году и состояла из 13760 никель-кадмиевых батарей, выстроенных в четыре линии. Никель-кадмиевые элементы были созданы компанией «Saft Groupe S.A.», а инверторы – компанией «ABB Group».

Система компании «BYD», Гонконг

Китайская компания «BYD» управляет аккумуляторными блоками с емкостью в 40 МВт-ч и максимальной мощностью в 20 МВт, расположенными в Гонконге. Крупная электростанция используется для смягчения пиков загрузки при потребностях в энергии. Таким же образом она способствует частотной стабилизации в сети. Батареи состоят, в общей сложности, из почти 60000 отдельных литий-железо-фосфатных элементов, каждый из которых способен хранить 230 ампер-часов. Проект стартовал в октябре 2013 года, а в июне 2014 года он был запущен в эксплуатацию. Три месяца понадобилось для постройки этой электростанции. Применение разницы цен между загрузкой и разгрузкой электричества днем и ночью, избежание использование электросетей в пиковые периоды и получение дохода с таких услуг, как частотная стабилизация, позволяет использовать эту систему без дотаций. На данный момент рассматривается три места для постройки электростанции с пиковой мощностью в 1000 МВт и емкостью в 200 МВт-ч.

Аккумуляторная электростанция в Шверине

Немецкая энергокомпания «WEMAG» пользуется аккумуляторной электростанцией в Шверине с ионно-литиевыми батареями для компенсации кратковременных колебаний мощности. Поставщиком электростанции является берлинская компания «Younicos». Южнокорейская компания «Samsung SDI» поставила ионно-литиевые элементы. По состоянию на сентябрь 2014 год энергоячейка была способна хранить 5 МВт-ч и выдавать мощность в 5 МВт. Аккумуляторная электростанция состоит из 25600 литий-марганцевых элементов и примерно пяти трансформаторов среднего напряжения с региональным распределением, соединенных с расположенной рядом высоковольтной сети в 380 кВ.

Фотоэлектрическая и комбинированная электростанции

Существующая фотоэлектрическая электростанция Альтдэйбер близ Витштока (федеральная земля Бранденбург) дает Германии 2 МВт-ч электроэнергии. Особенностью здесь является то, что здание было доставлено и установлено в контейнерах для немедленного использования на месте без основных строительных работ. Электростанция использует свинцово-кислые батареи.

Гибридная аккумуляторная электростанция в Брадерупе

С июля 2014 года энергокомпания «Nord GmbH & Co. KG» использует крупнейшие гибридные батареи в Европе на электростанции в Брадерупе (федеральная земля Шлезвиг-Гольштейн). Система состоит из ионно-литиевых (мощность – 2 МВт, емкость – 2 МВт-ч) и проточных ванадиевых аккумуляторов (мощность – 330 кВт, емкость – 1 МВт-ч). Используются ионно-литиевые модули от «Sony», проточные аккумуляторы сделаны компанией «Vanadis Power GmbH».

Накопительная установка соединена с местным ветропарком (18 МВт мощности). В зависимости от силы ветра и состояние заряда каждая батареи системы, разработанной «Bosch», распределяет выработанную ветрогенераторами энергию к нужной батареей. Компания «Bosch» также отвечают за воплощение проекта и интеграцию системы. Гибридная батарея подключена к энергосистеме десятикилометровым подземным кабелем. В случае перегрузки сети батареи запасают энергию с ветропарка и возвращают ее электросети в более подходящее время. С помощью этого метода сбой в работе ветрогенераторов во время перегрузки сети может быть исключен, поэтому энергия ветра не пропадет зря.

Аккумуляторная электростанция в Дрездене

Коммунальные службы Дрездена (Германия) начали использовать электростанцию с пиковой мощностью в 2 МВт 17 марта 2015 года. Стоимость проекта составила 2,7 миллиона евро. Применяются литий-полимерные батареи. Батареи также содержат систему управления, развернутую в двух 13-метровых контейнерах и способную хранить в общей сложности в 2,7 МВт-ч. система разработана для компенсации выработки пиковых мощностей расположенной неподалеку солнечной электростанции.

Аккумуляторная электростанция «Фельдхайм»

Аккумуляторная электростанция «Фельдхайм» мощностью в 10 МВт и емкостью в 6,5 МВт-ч, расположенная в федеральной земле Бранденбург (Германия), была введена в эксплуатацию в сентябре 2015 года. Стоимость проекта составила 12,8 миллионов евро. Электростанция обеспечивает энергией электросеть в целях компенсации колебаний мощности ветряных и солнечных электростанций. Здание принадлежит компании «Energiequelle».

Проект электростанции «Эфоник»

Компания «Эфоник» планирует построить шесть аккумуляторных электростанций с мощностью 15 МВт и ввести их в эксплуатацию в 2016—2017 годах. Они будут расположены на месте электростанций городов Херне, Люнен и Дуйсбург (Северная Рейн-Вестфалия) и Бексбах, Фене и Вайхер (Саар).

Электростанции «Гранд Ридж» в штате Иллинойс и «Бич Ридж» в штате Западная Виргиния (США)

Крупнейшими аккумуляторами энергии в США являются аккумуляторы электростанции «Гранд Ридж» мощностью в 31,5 МВт (щтат Иллинойс) и аналогичную по мощности в батарею электростанции «Бич Ридж» (штат Западная Виргиния). Обе электростанции используют ионно-литиевые батареи.

Проект электростанции емкостью в 400 МВт-ч от компании «California Edison»

По состоянию на 2015 год на стадии строительства находится еще одна электростанция компании «Southern California Edison». Способная хранить до 400 МВт-ч (100 МВт в течение 4 часов), она представляет собой систему ионно-литиевых батарей, разработанную компанией «AES Energy». «California Edison» считает цены аккумуляторных электростанций сравнимыми с ценами других электрогенераторов.

Проект электростанции емкостью в 52 МВт-ч на острове Кауаи (штат Гавайи)

По состоянию на 2015 год строится электростанция на острове Кауаи для обеспечения энергией солнечной электростанции мощностью в 13 МВт. Этот проект уменьшает зависимость от полезных ископаемых на острове.

Электростанция в Индонезии (емкость – 250 МВт-ч)

В наши дни в Индонезии строится аккумуляторная электростанция емкостью в 250 МВт-ч. Около 500 деревень будут обеспечиваться ее энергией, так как все последнее время они зависели от поставок нефти. В прошлом цены очень сильно колебались, что провоцировало частые отключения энергии. Сейчас же энергия будет вырабатываться ветряными и солнечными электростанциями.

Аккумуляторная электростанция Нотрис (штат Техас, мощность 36 МВт)

В коммуне Нотрис (штат Техас) расположена электростанция с одним аккумулятором, состоящим из свинцово-кислых батарей общей мощностью в 36 МВт, достаточной для 40 минут передачи энергии.

Аккумуляторная электростанция в Германии из бывших в употреблении батарей (емкость – 13 МВт-ч)

В Германии из бывших в употреблении батарей электромобилей строится аккумулятор емкостью в 13 МВт-ч. Ожидаемый повторный срок службы – 10 лет, после чего их ждет переработка.

Аккумуляторная электростанция в Онтарио (53 МВт-ч)

К концу 2016 года в Онтарио (Канада) будет построена аккумуляторная электростанция емкостью в 53 МВт-ч и мощностью в 13 МВт. Швейцарский производитель батарей «Leclanche» будет снабжать электростанцию продукцией. Планировкой и постройкой электростанции будет занята компанией «Deltro Energy Inc.». Заказ был размещен оператором сети «IESO». Электростанция будет использоваться для быстрого обслуживания электросетей, в основном – для управления напряжением и реактивной энергией. В Онтарио и окружающих районах существует много ветряных и солнечных электростанций, из-за чего объемы электроэнергии крайне отличаются.

Электростанция со специальным контролем в южной Англии

В южной Англии для демонстрационных целей была установлена электростанция с емкостью в 0,6 МВт-ч и мощностью в 0,3 МВт, представляющая собой 1400 литиевых элементов, смонтированных в контейнере. Особенностью ее является управление режимом хранения энергии. Тогда как электростанции подобного рода обычно используют одну модель получения дохода — обеспечение управления энергией, являющееся крайне малым сегментом рынка, эта электростанция использует три модели получения дохода. Накопитель был установлен сразу после солнечной системы. Таким образом, солнечную систему можно сделать больше, чем электросеть, фактически, допускающая лишь первую модель получения дохода. Накопитель принимает пиковый входной сигнал солнечной электростанции, предотвращая, таким образом, траты на дальнейшее расширение электросети. Вторая модель позволяет забрать пиковую нагрузку электросети и передать ее обратно, если необходимо стабилизировать электросеть. В рамках третей модели возможно хранение энергии и передача ее электросети по пиковым ценам. Проект получил награду, как лучшая инновация.

Южная Корея

С января 2016 в Южной Корее работает три аккумуляторных электростанции. Из них две – новые системы, первая из которых имеет мощность в 24 МВт и емкость в 9 МВт-ч, а вторая – 16 МВт и 6 МВт-ч соответственно. Они используют батареи на основе никельмарганцевого кобальтита лития, а более старые системы, мощностью в 16 МВт и емкостью в 5МВт-ч, в течение нескольких месяцев служат в качестве вспомогательных средств. Их батареи – на основе титаната лития. Все системы имеют общую мощность 56 МВт и служат южнокорейской компании общественного пользования «KEPCO» для регулирования частоты. Накопители поставляются компанией «Kokam». После завершения в 2017 году система должна получить мощность в 500 МВт. Три законченных накопителя уменьшили годовые расходы на топливо примерно на 13 миллионов долларов, а также – уменьшили выбросы парниковых газов. Следовательно, сэкономленные на топливе средства серьезно превысили стоимость аккумуляторных электростанций.

Электростанция для Сообщества коренных жителей в Австралии

Существующая энергосистема Сообщества коренных жителей в Австралии, состоящая из фотоэлектрической системы и дизельного генератора, будет преобразована в гибридную путем добавления ионно-литиевой батареи. Ее емкость – 2 МВт-ч, мощность – 0,8 МВт. Она будет накапливать избыточную солнечную энергию, и принимать такие функции формирования сети, как управление сетью и стабилизация дизель-генераторов. Таким образом, дизель-генераторы можно будет отключать в течение дня, что приведет к уменьшению расходов. Более того, серьезно возрастет доля возобновляемой энергии в гибридной системе. Система является частью плана по преобразованию энергосистем коренных сообществ Австралии.

Электростанция для Азорских островов (Грасиоза, Португалия)

Электростанция емкостью 3,2 МВт-ч была построена на Азорских островах в районе Грасиозы. Вместе с фотоэлектрической системой мощностью в 1 МВт и ветроэлектростанцией мощностью в 4,5 МВт, остров стал почти полностью независимым от используемых ранее дизель-генераторов. Старая электростанция служит лишь в качестве запасной системы на случай, если ветряная и солнечная электростанции долго не смогут вырабатывать энергию из-за плохой погоды. Резкое снижение импорта дорогостоящего дизтоплива говорит о том, что энергия стала дешевле, чем раньше. Полученная, таким образом, прибыль распределяется поровну между инвестором новой электростанции и конечными потребителями.

Электростанция в Калифорнии (80 МВт-ч)

В сентябре-декабре 2016 года «Tesla» построила мощности для накопителя энергии в электросети компании «Southern California Edison» емкостью 80 МВт-ч при мощности в 20 МВт. Это значит, что накопительная электростанция на сегодня является одним из крупнейших на рынке. Также «Tesla» установила 400 модулей «Powerpack-2» на трансформаторной подстанции Мира Лома в Калифорнии. Емкость служит для хранения энергии при низкой загрузке сети и ее передачи электросети при пиковой нагрузки. Ранее применялись газовые электростанции.

Электростанция в Японии (300 МВт-ч)

Корпорация «Mitsubishi» построила аккумуляторную электростанцию в Будзене (префектура Фукуока, Япония) емкостью 300 МВт-ч и мощностью в 50 МВт. Она служит для стабилизации работы сети и компенсации колебаний, причиняемых возобновляемых источников. Аккумулятор работает в энергетическом диапазоне ГАЭС. Батареи смонтированы в 252 контейнерах. Электростанция занимает площадь в 14000 м2.

Крупнейшие сеточные батареи

1. Подстанция в Будзене. Дата запуска – 3 марта 2016 года. Емкость – 300 МВт-ч. Мощность – 5 МВт. Длительность работы – 6 часов. Тип – серно-натриевая. Страна – Япония.
2. Подстанция в Эксондидо. Дата запуска – 24 февраля 2017 года. Емкость – 120 МВт-ч. Мощность – 30 МВт. Длительность работы – 4 часа. Тип – ионно-литиевая. Страна – США.
3. Подстанция в Помоне. Дата запуска – январь 2017 года. Емкость – 80 МВт-ч. Мощность – 20 МВт. Длительность работы – 4 часа. Тип – ионно-литиевая. Страна – США.
4. Подстанция в Мира Ломе. Дата запуска – 30 января 2017 года. Емкость – 80 МВт-ч. Мощность – 20 Мвт. Длительность работы – 4 часа. Тип – ионно-литиевая. Страна – США.
5. Подстанция в Минамисоме. Дата запуска – февраль 2016 года. Емкость – 40 МВт-ч. Мощность – 40 МВт. Тип – ионно-литиевая. Страна – Япония.

Развитие рынка

В США рынок аккумуляторных электростанций в 2015 году вырос на 243 % в сравнении с 2014 годом. В 2016 году британский энергоконцерн «National Grid» независимо от Америки заявил о поиске технологии с управляющей мощностью в 200 МВт для увеличения стабильности системы. В этом случае на торгах выиграют лишь аккумуляторные электростанции

Загрузка…

начало большого пути / Блог компании Toshiba / Хабр

Ранее мы рассказывали про то, каким экологичным видом транспорта являются электробусы. Однако не упомянули один важный момент: c ростом числа электротранспорта городам потребуется больше электричества, которое зачастую получают экологически небезопасными способами. К счастью, сегодня мир научился получать энергию при помощи ветра, солнца и даже водорода. Новый материал мы решили посвятить последнему из источников и рассказать об особенностях водородной энергетики.

На первый взгляд, водород — идеальное топливо. Во-первых, он является самым распространенным элементом во Вселенной, во-вторых, при его сгорании высвобождается большое количество энергии и образуется вода без выделения каких-либо вредных газов. Преимущества водородной энергетики человечество осознало уже давно, однако применять ее в больших промышленных масштабах пока не спешит.

Водородные топливные элементы

Первый водородный топливный элемент был сконструирован английским ученым Уильямом Гроувом в 30-х годах XIX века. Гроув пытался осадить медь из водного раствора сульфата меди на железную поверхность и заметил, что под действием электрического тока вода распадается на водород и кислород. После этого открытия Гроув и работавший параллельно с ним Кристиан Шенбейн продемонстрировали возможность производства энергии в водородно-кислородном топливном элементе с использованием кислотного электролита.

Позже, в 1959 году, Фрэнсис Т. Бэкон из Кембриджа добавил в водородный топливный элемент ионообменную мембрану для облегчения транспорта гидроксид-ионов. Изобретением Бэкона сразу заинтересовалось правительство США и NASA, обновленный топливный элемент стал использоваться на космических аппаратах «Аполлон» в качестве главного источника энергии во время их полетов.

Водородный топливный элемент из сервисного модуля «Аполлонов», вырабатывающий электричество, тепло и воду для астронавтов. Источник: James Humphreys / Wikimedia Commons

Сейчас топливный элемент на водороде напоминает традиционный гальванический элемент с одной лишь разницей: вещество для реакции не хранится в элементе, а постоянно поставляется извне. Просачиваясь через пористый анод, водород теряет электроны, которые уходят в электрическую цепь, а сквозь мембрану проходят катионы водорода. Далее на катоде кислород ловит протон и внешний электрон, в результате чего образуется вода.

Принцип работы водородного топливного элемента. Источник: Geek.com

С одной топливной ячейки снимается напряжение порядка 0,7 В, поэтому ячейки объединяют в массивные топливные элементы с приемлемым выходным напряжением и током. Теоретическое напряжение с водородного элемента может достигать 1,23 В, но часть энергии уходит в тепло.

С точки зрения «зеленой» энергетики у водородных топливных элементов крайне высокий КПД — 60%. Для сравнения: КПД лучших двигателей внутреннего сгорания составляет 35-40%. Для солнечных электростанций коэффициент составляет всего 15-20%, но сильно зависит от погодных условий. КПД лучших крыльчатых ветряных электростанций доходит до 40%, что сравнимо с парогенераторами, но ветряки также требуют подходящих погодных условий и дорогого обслуживания.

Как мы видим, по этому параметру водородная энергетика является наиболее привлекательным источником энергии, но все же существует ряд проблем, мешающих ее массовому применению. Самая главная из них — процесс добычи водорода.

Проблемы добычи

Водородная энергетика экологична, но не автономна. Для работы топливному элементу нужен водород, который не встречается на Земле в чистом виде. Водород нужно получать, но все существующие сейчас способы либо очень затратны, либо малоэффективны.

Самым эффективным с точки зрения объёма полученного водорода на единицу затраченной энергии считается метод паровой конверсии природного газа. Метан соединяют с водяным паром при давлении 2 МПа (около 19 атмосфер, т. е. давление на глубине около 190 м) и температуре около 800 градусов, в результате чего получается конвертированный газ с содержанием водорода 55-75%. Для паровой конверсии необходимы огромные установки, которые могут быть применимы лишь на производстве.

Трубчатая печь для паровой конверсии метана — не самый эргономичный способ добычи водорода. Источник: ЦТК-Евро

Более удобный и простой метод — электролиз воды. При прохождении электрического тока через обрабатываемую воду происходит серия электрохимических реакций, в результате которых образуется водород. Существенный недостаток этого способа — большие энергозатраты, необходимые для проведения реакции. То есть получается несколько странная ситуация: для получения водородной энергии нужна… энергия. Во избежание возникновения при электролизе ненужных затрат и сохранения ценных ресурсов некоторые компании стремятся разработать системы полного цикла «электричество — водород— электричество», в которых получение энергии становится возможным без внешней подпитки. Примером такой системы является разработка Toshiba h3One.   

Мобильная электростанция Toshiba h3One

Мы разработали мобильную мини-электростанцию h3One, преобразующую воду в водород, а водород в энергию. Для поддержания электролиза в ней используются солнечные батареи, а излишки энергии накапливаются в аккумуляторах и обеспечивают работу системы в отсутствие солнечного света. Полученный водород либо напрямую подается на топливные ячейки, либо отправляется на хранение во встроенный бак. За час электролизер h3One генерирует до 2 м³ водорода, а на выходе обеспечивает мощность до 55 кВт. Для производства 1 м³ водорода станции требуется до 2,5 м³ воды.

Пока станция h3One не способна обеспечить электричеством крупное предприятие или целый город, но для функционирования небольших районов или организаций ее энергии будет вполне достаточно. Благодаря своей мобильности она может использоваться также как и временное решение в условиях стихийных бедствий или экстренного отключения электричества. К тому же, в отличие от дизельного генератора, которому для нормального функционирования необходимо топливо, водородной электростанции достаточно лишь воды.   

Сейчас Toshiba h3One используется лишь в нескольких городах в Японии — к примеру, она снабжает электричеством и горячей водой железнодорожную станцию в городе Кавасаки.

Монтаж системы h3One в городе Кавасаки

Водородное будущее

Сейчас водородные топливные элементы обеспечивают энергией и портативные пауэр-банки, и городские автобусы с автомобилями, и железнодорожный транспорт (более подробно об использовании водорода в автоиндустрии мы расскажем в нашем следующем посте). Водородные топливные элементы неожиданно оказались отличным решением для квадрокоптеров — при аналогичной с аккумулятором массе запас водорода обеспечивает до пяти раз большее время полета. При этом мороз никак не влияет на эффективность. Экспериментальные дроны на топливных элементах производства российской компании AT Energy применялись для съемок на Олимпиаде в Сочи.

Стало известно, что на грядущих Олимпийских играх в Токио водород будет использоваться в автомобилях, при производстве электричества и тепла, а также станет главным источником энергии для олимпийской деревни. Для этого по заказу Toshiba Energy Systems & Solutions Corp. в японском городе Намиэ строится одна из крупнейших в мире станций по производству водорода. Станция будет потреблять до 10 МВт энергии, полученной из «зеленых» источников, генерируя электролизом до 900 тонн водорода в год.

Водородная энергетика — это наш «запас на будущее», когда от ископаемого топлива придется окончательно отказаться, а возобновляемые источники энергии не смогут покрывать нужды человечества. Согласно прогнозу Markets&Markets объем мирового производства водорода, который сейчас составляет $115 млрд, к 2022 году вырастет до $154 млрд. Но в ближайшем будущем массовое внедрение технологии вряд ли произойдет, необходимо еще решить ряд проблем, связанных с производством и эксплуатацией специальных энергоустановок, снизить их стоимость. Когда технологические барьеры будут преодолены, водородная энергетика выйдет на новый уровень и, возможно, будет так же распространена, как сегодня традиционная или гидроэнергетика.

Как выбрать генератор (электростанцию)? «POWER-GARDEN.RU»

Электродуговая сварка – это наиболее распространенный вид сварки, когда электрод является одновременно источником дуги и газа, появляющегося при расплавлении флюса.

Сварочные электростанции (генераторы) с бензиновым двигателем – наиболее простые в эксплуатации агрегаты. Сварочные бензогенераторы менее требовательны к обслуживанию и нагрузке, обладают малым весом и небольшими габаритами. Они ориентированы, в основном, на бытовое и полупрофессиональное применение.

Дизельные сварочные генераторы, в отличие от бензиновых, более экономичные агрегаты, отличающиеся, к тому же, большим моторесурсом. При этом они требовательны к нагрузке, имеют большие габариты и вес. Цена сварочных дизельгенераторов значительно выше бензиновых аналогов, поэтому они используются в основном в промышленном производстве и строительстве.

Сварочные агрегаты подразделяются на: трансформаторы и выпрямители. Вольтамперная характеристика трансформаторов и выпрямителей является падающей: чем больше сила тока на выходе, тем меньше выходное напряжение.

Сварочные трансформаторы применяются для сварки низколегированных сталей и обеспечивают сварку плавящимися электродами с флюсом на переменном токе.

При сварке выпрямителями также используются плавящиеся электроды с флюсом, но на постоянном токе. Сварочные выпрямители обеспечивают более высокое качество сварного шва благодаря более стабильному горению дуги и применяются для сварки низколегированных и нержавеющих сталей.

Перед покупкой сварочного генератора (электростанции) в первую очередь необходимо сформировать эксплуатационные требования. Следует обращать внимание на технические характеристики как двигателя, так и сварочного модуля, при этом стоит учитывать предполагаемые условия эксплуатации, интенсивность и тип сварочных работ.

Мощность сварочного агрегата подбирается исходя из толщины металла, с которым предполагается работать. Правильный выбор сварочного генератора позволит получить Вам устойчивую дугу и глубокую проварку швов.

Инверторные генераторы (электростанции) – особый вид бензиновых и дизельных электрогенераторов, вырабатывающий наиболее качественный ток. Инверторные генераторы (генераторы инверторного типа, электростанции) обычно используются для бесперебойной работы сложного и/или дорогого электрооборудования (аудио- и видеосистем, электронно-вычислительной техники и др.), потому что использование инверторной технологии позволяет получить идеальный ток для подключения чувствительных потребителей.

Суть инверторной технологии заключается в преобразовании инвертором (модулятором) вырабатываемого переменного тока в постоянный, после чего генератор инверторного типа (инверторная электростанция) максимально стабилизирует волновые колебания и вновь преобразует постоянный ток в выходной переменный, но уже лучшего качества – искажения синусоидальной волны составляют менее 2,5%.

Следует отметить, что высококачественный ток – далеко не единственное преимущество инверторных генераторов (генераторов инверторного типа, инверторных электростанций).

Во-первых, инверторные генераторы (по сравнению с обычными моделями) до 2-х раз меньше по своей массе и габаритам, поэтому многие называют их «портативными».

Во-вторых, генераторы инверторного типа, подстраиваясь под фактическую нагрузку, обладают высокой экономичностью. Дело в том, что инверторные генераторы (в зависимости от нагрузки) имеют автоматическую регулировку оборотов двигателя. Если нагрузка небольшая, то электростанция самостоятельно переключит двигатель на экономичный режим работы. Работа инверторного генератора лежит в нескольких режимах мощности, что позволяет в зависимости от нагрузки обеспечивать необходимое количество кВт в электросети.

В-третьих, генераторы (электростанции) инверторного типа характеризуются низким уровнем шума, что достигается благодаря помещению электростанций в пластиковый шумоизоляционный кожух или доукомплектованию специальными глушителями.

В-четвертых, инверторные генераторы более экологичны по сравнению с дизельными или бензиновыми аналогами. Дело в том, что инверторные электростанции оснащены современной высокоэффективной системой улучшенного сгорания топлива, которая существенно сокращает уровень вредных выбросов в атмосферу.

В-пятых, необходимо отметить высокую надежность генераторов инверторного типа. В их конструкции предусмотрены наиболее передовые способы защиты основных узлов и деталей (система автоматической регулировки оборотов двигателя, защита от перегрузки, датчик низкого давления масла), что позволяет существенно продлить срок их службы.

Инверторные генераторы (электростанции) производятся в мощностном диапазоне от 1 до 7 кВт.

Синхронный и асинхронный генераторы

Альтернатор – электрическая часть генератора (электростанции) – бывает 2-х типов: асинхронный и синхронный альтернатор.

Генераторы (электростанции) с асинхронными альтернаторами стоят дешевле, однако говорить о приемлемом качестве тока в этом случае нельзя. Кроме того, асинхронные генераторы (электростанции) плохо переносят пиковые нагрузки. Дело в том, что в момент запуска электродвигатели потребителей (холодильник, насос, электроинструмент) потребляют кратковременно трех-четырехкратную мощность, поэтому запас по мощности для генераторной установки крайне важен.

Синхронные генераторы (электростанции) отличаются более высоким качеством электроэнергии, а также способны переносить трех-четрырехкратные мгновенные перегрузки. В профессиональных и стационарных электростанциях устанавливаются исключительно синхронные и бесщеточные необслуживаемые альтернаторы признанных лидеров (французский Leroy Somer, итальянский Mecc Alte и Sincro).

Регуляторы напряжения — конденсаторы, трансформаторы, инверторы и AVR (автоматические регуляторы напряжения).

Важной составляющей любой генераторной установки является электрическая часть – альтернатор. Принцип действия альтернатора известен с момента открытия Майклом Фарадеем явления электромагнитной индукции и возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Для потребителя же важен не сам процесс, благодаря которому лампочка на кухне не только горит, но и не мигает. Существует ряд факторов, благодаря которым выходное напряжение может отличаться от заданного значения в большую или меньшую сторону. Такие отклонения вовсе не полезны для потребителей электроэнергии. Именно поэтому альтернаторы снабжают различными устройствами, призванными нивелировать скачки напряжения.

Конденсаторы, трансформаторы, инверторы и AVR (автоматические регуляторы напряжения) регулируют выходное напряжение генераторов, поддерживая его в заданных параметрах, тем самым улучшая качество производимой электроэнергии.

Выбор типа запуска генератора (электростанции)

Бензиновый бытовой генератор (электростанция), малой и средней мощности, который служит незаменимым помощником для работы и отдыха, помимо своей надежности и выполнения прямого предназначения, должен обладать удобством пользования, его приборы должны быть информативны, габариты невелики, а вес мал. При этом запускаться он может как автомобиль – «с ключа».

Как правило, генераторные установки большой мощности в силу объемного двигателя имеют электрический запуск, бытовые же генераторы (электростанции) чаще запускаются при помощи ручного стартера. И дело вовсе не в том, что производители генераторных установок решили позаботиться о физической форме владельцев выпускаемой ими техники, нет, попросту электрический стартер – это электромотор, который прилично весит, для использования которого нужна аккумуляторная батарея, промежуточные механизмы, которые тоже имеют свою массу. Да и цена конечного продукта не становится от такого удобства меньше. И все же, в линейке серьезных производителей бок о бок соседствуют модели одинаковой мощности, как с ручным, так и с электрозапуском. Необходимость такого модельного разнообразия требуется для подключения системы автоматического запуска, и без электростартера здесь не обойтись. Так что выбор за покупателем!

Дополнительное оборудование для генератора (электростанции)

Автоматические системы запуска для генератора, как следует из определения, призваны обеспечить запуск генераторных установок при отключении электроэнергии. Система представляет собой большую электрическую схему, которая при отсутствии напряжения в одном контуре замыкает контакты электростартера генераторной установки. Работа системы должна быть четко сбалансирована с работой электрогенератора.

Система, ее пуск и наладка, порой сравнимы со стоимостью и так недешевой генераторной установки. Наибольшее распространение такой тандем получил на промышленных объектах, где требуется постоянная работа электроприборов, холодильного оборудования, контрольно-измерительного оборудования и т.д. Подобные объекты имеют резервное питаниеБ/ызфтЮ от дизельных или газовых генераторов (электростанций). В случае последних, установки по возможности подключают от магистральной газовой сети, а если это дизельные станции, то используют внешние топливные баки – резервуары, расположенные под землей.

Если установка запитывает объект, находящийся в населенном пункте, или предприятие, с рабочим персоналом, то обязательно используют шумоизоляционный кожух, который существенно снижает шум работающего двигателя. Звук выхлопа снижают за счет использования эффективных глушителей.

Конечно, стационарная установка резервного источника питания должна иметь четкое конкретное обоснование, в силу своей дороговизны. Да не все и строительные площадки возможно оснастить электроустановкой, питающей множество потребителей. Как следствие, в некоторых случаях большую роль играет мобильность генератора. Для бытовых нужд генераторы оснащаются рукоятками и набором транспортных колес, благодаря которым установку, массой более ста килограмм, может транспортировать один человек. В рамках промышленного использования, установки помещают внутрь специального контейнера, который перевозят на грузовом транспорте.

ИБП (Источника Бесперебойного Питания) – источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого – обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.

Существуют следующие нормы в РФ (определенные в ГОСТ 13109-97), которые характеризуют электропитающие сети: напряжение 220В ± 10 %; частота 50 Гц ± 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно).

К сожалению, такими параметрами обладает далеко не каждая электросеть и не только в РФ, поэтому ИБП получили широкое распространение как надежный источник кратковременного электроснабжения. Довольно часто ИБП используются в промежутке, когда центрального электроснабжения уже нет, а резервного еще нет.

При выборе генератора (электростанции), прежде всего, необходимо:

1. Определить, какой режим эксплуатации генераторной установки предполагается или, другими словами, для каких целей предполагается его использование. На практике электростанция необходима, если:
   • Вы проводите много времени за городом (в коттедже или на даче), где перебои в электроснабжении не редкость;
   • оборудование Вашего коттеджа или дачи, промышленного помещения или офиса требует бесперебойного питания;
   • электроника в Вашем коттедже или на даче может запитываться только качественным током;
   • Вам надо воспользоваться электрооборудованием, при этом источник электроэнергии отсутствует поблизости;
   • Вы любите активный отдых на природе, бываете в экспедициях (пешком или на транспортном средстве), где нужна электроэнергия, чтобы приготовить еду, запитать мини-холодильник, зарядить мобильный телефон, осветить палатку и др.
2. Рассчитать потребность в мощности генератора (электростанции), предварительно просуммировав количество потребителей и их мощность, не забыв сделать запас в 30-40% для пиковых нагрузок.
3. Проконсультироваться со специалистами или самостоятельно определить необходимый уровень качества электроэнергии, требующийся для запитки потребителей, т.е. понять потребность в инверторном или не инверторном генераторе, в однофазном или трехфазном генераторе. Это условие, с одной стороны, поможет уберечь от преждевременного выхода из строя высокоточной аппаратуры, а с другой стороны, при отсутствии такой аппаратуры поможет сэкономить при выборе более простой модели генератора.
4. Определиться с условиями эксплуатации генератора (электростанции). При стационарной установке генератора (электростанции) следует учитывать уровень шума, климатические условия, возможность периодического обслуживания, возможные акты вандализма. Данные условия определят комплектацию и оснастку генераторной установки, наличие всепогодного шумоизоляционного кожуха или его отсутствие.

Руководствуясь вышеперечисленными принципами, можно сделать осмысленную и правильную покупку, рационально потратив средства и время.

Мы очень надеемся, что наши советы помогут определиться с продукцией, подходящей именно под Ваши задачи и полностью удовлетворяющей Ваши потребности, и, как следствие, купить бензиновый (бензогенератор), дизельный (дизельгенератор) или газовый (газогененератор) генератор.

Малые / средние атомные электростанции и плавучие атомные когенерационные установки

Малогабаритные атомные электростанции

Малогабаритные реакторы, источники энергии для регионов с

децентрализованное электроснабжение.

Сегодня не только в России, но и во всем мире стремительно растет интерес к малогабаритным реакторам как к перспективным источникам энергии для регионов с децентрализованным энергоснабжением.Это оправдано тем, что традиционные источники энергии не способны удовлетворить растущий спрос на тепло и электроэнергию в суровых природных условиях.
Интенсивное освоение отдаленных территорий с расширением добычи золота, алмазов, редких металлов, растущей добычей газа, угля, железной руды, развитие перерабатывающей промышленности требует решения энергетических проблем. Затраты на передачу электроэнергии на большие расстояния в суровых условиях окружающей среды могут во много раз превышать затраты на производство электроэнергии.Этот фактор решающим образом определяет конкурентоспособность малогабаритных АЭС в удаленных регионах. Для таких источников энергии разработаны реакторы нового поколения, превосходящие по надежности и безопасности действующие российские и другие реакторы. В основе создания этих установок лежит опыт, накопленный ОАО «ОКБМ Африкантов» при разработке и эксплуатации морских реакторов, а также мощный научно-технический потенциал для решения энергетических проблем.

Ниже перечислены основные преимущества малогабаритных атомных электростанций на базе морской техники:

Компактный размер позволяет размещать их в удаленных регионах и на ограниченных участках.

Для малогабаритных атомных электростанций можно настроить необходимую генерирующую мощность в зависимости от требований заказчика, выбрав количество модулей, что снижает стоимость и время строительства.
Малогабаритные АЭС можно использовать для опреснения морской воды (при установке дополнительного оборудования) и выработки тепла.

Сроки строительства малых атомных электростанций короче, чем крупных энергетических объектов.

Это экологически чистый вид энергии.

Решаются вопросы обращения с топливом, осуществляется квалифицированное обслуживание и вывод из эксплуатации АЭС после исчерпания срока ее службы оператором с использованием эталонных технологий эксплуатации морских реакторов.

Объемы и стоимость капитального строительства на действующей площадке АЭС минимальны.

Малогабаритные АЭС могут работать в режиме следования за нагрузкой от 10 до 100%.

На основе многолетнего опыта разработки и эксплуатации морских и морских реакторов ОАО «ОКБМ Африкантов» разработало ряд проектов малогабаритных реакторных установок в диапазоне 6–100 МВт.

Разработаны проекты размещения малогабаритных АЭС

на суше и на плавучих сооружениях.

Наземные атомные электростанции

Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» развивает широкий спектр малогабаритных атомных электростанций. АЭС на базе реактора РИТМ-200 мощностью 50 МВт является ведущей разработкой в ​​сегменте наземных малогабаритных АЭС. Это универсальное масштабируемое решение, подходящее для стран, не готовых к реализации крупномасштабного проекта атомной электростанции, а также для территорий с ограниченной энергетической инфраструктурой и для удаленных регионов.Отличительной чертой малогабаритной атомной электростанции является то, что две реакторные установки размещены в отдельных защитных оболочках в одном здании, что является традиционной компоновкой для морских реакторных установок. Такое решение позволяет объединить такие системы и оборудование, как перегрузочный комплекс, хранилище свежего / отработавшего топлива и радиоактивных отходов, системы очистки воды и т. Д., В один комплекс для одновременного обслуживания обеих реакторных установок, обеспечивая при этом что обе реакторные установки независимы — независимость почти такая же, как и при размещении двух однореакторных установок на одной площадке.

Малогабаритная АЭС с реакторной установкой РИТМ-200

Реакторная установка РИТМ-200 спроектирована для многоцелевого атомного ледокола с использованием накопленного опыта проектирования, изготовления и эксплуатации морских реакторных установок ОК-150, ОК-900, ОК-900А, КЛТ-40, КЛТ-40М.

В настоящее время завершен эскизный проект РИТМ-200 малогабаритной атомной электростанции.Опытный проект АЭС на базе реакторной установки РИТМ-200 планируется построить в России.

Плавучие атомные когенерационные установки

Плавучий энергоблок (ПЭС) полностью изготовлен

на судостроительном заводе.

Плавучая конструкция энергоблока сводит к минимуму объем и стоимость капитального строительства на производственной площадке АЭС.

Плавучий энергоблок (ПЭС) полностью изготавливается на судостроительном заводе с использованием освоенного технологического процесса строительства атомных ледоколов и кораблей ВМФ. После загрузки топлива и проведения комплексных испытаний ПНК транспортируется на производственную площадку, где подключается к береговым сетям и начинает работу.

Заказчик получает экологически чистую электроэнергию и тепло, а оператор использует существующие технологические объекты и инфраструктуру российского атомного флота для решения вопросов обращения с ядерным топливом, квалифицированного обслуживания станции и вывода из эксплуатации ПНК после того, как она исчерпала свой ресурс.

Оборудование плавучего энергоблока соответствует всем требованиям надежности и безопасности, в том числе рекомендациям Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) по ядерной и радиационной безопасности.

Действующие технологические объекты и инфраструктура атомного флота России

используются по максимуму.

Источники энергии, разработанные ОАО «ОКБМ Африкантов» на базе малогабаритных реакторных установок, могут быть использованы в составе опреснительного комплекса для опреснения морской воды, что представляет особый интерес для регионов с дефицитом пресной воды.Возможен вариант использования различных процессов опреснения — обратного осмоса (RO) или мультиэффектной дистилляции (MED). Многие страны Африки, Азии и Европы, страдающие от острой нехватки пресной воды, проявляют интерес к таким комплексам.

Первым проектом Госкорпорации «Росатом» стал первый проект Госкорпорации «Росатом», позволивший убедиться в преимуществах новой технологии — головной ППУ «Академик Ломоносов » мощностью 70 МВт с двумя реакторными установками КЛТ-40С.ПНП Академик Ломоносов в составе плавучей атомной когенерационной установки (ПТЭС) предназначен для обеспечения теплом и электроэнергией Певека, Россия.

В России ПТЭС востребованы прежде всего в регионах Крайнего Севера и Дальнего Востока, которые не охвачены единой электросетевой системой и требуют надежных и экономически конкурентоспособных источников энергии.

В 2018 году в Мурманске две реакторные установки КЛТ-40С достигли первой критической нагрузки и впервые вырабатывали электроэнергию.

В 2020 году уникальная плавучая атомная ТЭЦ «Академик Ломоносов » мощностью 70 МВт, не имеющая аналогов в мире, была введена в промышленную эксплуатацию в г. Певек, Россия. На заводе расположены две реакторные установки КЛТ-40С разработки ОАО «ОКБМ Африкантов».

Планируется, что ПТЭС выйдет на полную мощность к 2021 году при замене Билибинской АЭС, которая к тому времени будет выведена из эксплуатации. ФПУ Академик Ломоносов станет самой северной атомной электростанцией в мире.

Учитывая, что ПТЭС с ППУ Академик Ломоносов является головным проектом, начало его эксплуатации позволит говорить о практическом использовании атомной энергии для обеспечения теплом и электричеством удаленных регионов и об референции лежащих в основе технологий.

Технические решения проекта реакторной установки КЛТ-40С защищены законодательством, и в настоящее время ОАО «ОКБМ Африкантов» является обладателем следующих результатов интеллектуальной работы:

— 4 изобретения,

— 4 полезные модели,

— 26 компьютерных программ,

— 79 секретов производства (ноу-хау).

Для развития технологии FNCP Госкорпорация «Росатом» разрабатывает новый продукт в сегменте плавучих электростанций — оптимизированный плавучий энергоблок (OFPU). Предполагается, что на одном ОФПУ будут установлены две реакторные установки РИТМ-200М для обеспечения суммарной электрической мощности станции на уровне 100 МВт. РИТМ-200М — модернизированная реакторная установка РИТМ-200 с увеличенным до 10 лет интервалом перегрузки топлива. Основные характеристики OFPU:

Предлагаемые решения позволяют эксплуатировать ОФПУ в странах с минимально развитой ядерной инфраструктурой по сценарию BOO (Build Own Operate) с использованием компетенций и инфраструктуры российской атомной отрасли.Это снижает финансовую нагрузку на потенциального потребителя, заинтересованного в поставках электроэнергии по стабильной цене.

В настоящее время завершена разработка эскизного проекта ОФПУ с реакторной установкой РИТМ-200; начался этап эскизного проектирования. Считая ОФПУ уникальным с правовой точки зрения, ОАО «ОКБМ Африкантов» наряду с проработкой инженерных решений принимает участие в работе международного проекта МАГАТЭ ИНПРО «Изучение сценариев размещения малогабаритных реакторных установок с загрузкой Топливо на заводе-изготовителе », целью которой является подготовка рекомендаций по нормативному обеспечению жизненного цикла мобильных малогабаритных реакторных установок.

ОФПУ с реакторной установкой РИТМ-200М

Средние атомные электростанции

В течение ряда лет в ОАО «ОКБМ Африкантов» разрабатываются реакторные установки ВБЭР мощностью до 600 МВт с модульными реакторами с водой под давлением и развитыми системами пассивной безопасности.

По классификации МАГАТЭ эти установки относятся к реакторам средней мощности.

Агрегаты среднего размера предназначены для электроснабжения отдельных регионов России, развитых и развивающихся стран, которым не требуются блоки мощностью 1 000–1500 МВт и которые сильно зависят от закупочной стоимости или стоимости транспортировки ископаемого топлива.

Установки VBER могут использоваться на атомных электростанциях среднего размера для электроснабжения городов и крупных промышленных и жилых районов, центров добычи и / или переработки нефти, центров производства сжиженного природного газа (СПГ), горно-обогатительных комбинатов и опреснительных установок. .

Реакторные установки ВБЭР разработаны с использованием проверенных решений и последних достижений морской техники, в том числе реакторной установки и первого контура под давлением с традиционными для атомной энергетики решениями для активной зоны и рабочего цикла (ВВЭР). -1000). Конструкция соответствует всем основным требованиям безопасности, надежности и эффективности для современных атомных электростанций нового поколения.

Присущая модульным установкам компактность и инженерные решения систем и оборудования, испытываемых в работе движительных НССУ, открывают путь к сокращению объемов строительства, сроков строительства, капитальных и эксплуатационных затрат в ситуации со стационарной энергетикой, при этом повышение безопасности и упрощение эксплуатации.

Важным элементом технологической платформы для станций ВБЭР является единый контур теплопередачи, позволяющий изменять генерирующую мощность энергоблока реакторной установки от 170 до 600 МВт и, соответственно, варьировать генерирующую мощность энергоблока за счет изменения количества петли. Чтобы обеспечить выполнение возможных требований клиентов, основные характеристики установок следующие:

Инженерные решения, заложенные в конструкции реакторных установок ВБЭР, защищены законом, и сегодня ОАО «ОКБМ Африкантов» является правообладателем:

— 5 изобретений,

— 1 полезная модель,

— 13 компьютерных программ,

— 43 производственных секрета (ноу-хау).

Вернуться к списку

Как работает солнечная электростанция?

Солнечная электростанция — это любой тип объекта, который преобразует солнечный свет либо напрямую, как фотоэлектрические установки, либо косвенно, как солнечные тепловые электростанции, в электричество.

Они бывают разных «вкусов», в каждом из которых используются отдельные методы, позволяющие использовать силу солнца.

В следующей статье мы кратко рассмотрим различные типы солнечных электростанций, которые используют животворный солнечный свет для производства электроэнергии.

1. Фотогальваника

Фотогальванические электростанции используют большие площади фотоэлементов, известных как фотоэлектрические элементы или солнечные элементы, для прямого преобразования солнечного света в полезную электроэнергию. Эти элементы обычно изготавливаются из кремниевых сплавов и являются технологией, с которой большинство людей знакомо — скорее всего, у вас есть один на вашей крыше.

Сами панели бывают разных форм:

— Кристаллические солнечные панели — как следует из названия, эти типы панелей сделаны из кристаллического кремния.Они могут быть монокристаллическими, поли- или поликристаллическими. Как показывает практика, монокристаллические версии более эффективны ( около 15-20%, ), но дороже, чем их альтернативы (как правило, с эффективностью 13-16%, ), но со временем прогресс сокращает разрыв между ними.

— Тонкопленочные солнечные панели. Эти типы панелей состоят из ряда пленок, которые поглощают свет в различных частях электромагнитного спектра. Как правило, они изготавливаются из аморфного кремния (aSi), теллурида кадмия (CdTe), сульфида кадмия (CdS) и диселенида меди, индия (галлия).Этот тип панелей идеально подходит для использования в качестве гибких пленок на существующих поверхностях или для интеграции в строительные материалы, такие как кровельная черепица.

Эти типы станций вырабатывают электроэнергию, которая затем, как правило, напрямую подается в национальную сеть.

ФЭ-панель в Марке, Италия. Источник: CA ‘Marinello 1 / Flickr

Эти типы электростанций обычно состоят из следующих основных компонентов: —

— Солнечные панели, преобразующие солнечный свет в полезное электричество.Они имеют тенденцию генерировать постоянный ток с напряжением до 1500 В ;

— Этим предприятиям нужны инвесторы для преобразования постоянного тока в переменный ток

— У них обычно есть какая-то система мониторинга для контроля и управления заводом и;

— Они напрямую подключены к какой-либо внешней электросети.

— Если установка вырабатывает более 500 кВт , они обычно также используют повышающие трансформаторы.

1.1 Как работает солнечная фотоэлектрическая электростанция?

Солнечные фотоэлектрические электростанции работают так же, как небольшие бытовые фотоэлектрические панели или крошечные фотоэлектрические панели на вашем калькуляторе, но на стероидах.

Большинство солнечных фотоэлектрических панелей изготавливаются из полупроводниковых материалов, обычно из кремния. Когда фотоны от солнечного света попадают на полупроводниковый материал, генерируются свободные электроны, которые затем могут проходить через материал, создавая постоянный электрический ток.

Это явление известно в физике как фотоэффект. Затем постоянный ток необходимо преобразовать в переменный ток (AC) с помощью инвертора, прежде чем его можно будет напрямую использовать или подавать в электрическую сеть.

Фотоэлектрические панели отличаются от других солнечных электростанций, поскольку они используют фотоэффект напрямую, без необходимости в других процессах или устройствах.Например, не нужен жидкий теплоноситель, такой как вода, как в солнечных тепловых установках.

Фотоэлектрические панели не концентрируют энергию, они просто преобразуют фотоны в электричество, которое затем передается в другое место.

2. Солнечные тепловые электростанции

Солнечные тепловые электростанции, с другой стороны, фокусируют или собирают солнечный свет таким образом, чтобы генерировать пар для питания турбины и выработки электроэнергии. Солнечные тепловые электростанции также можно разделить на три различных типа: —

2.1 Линейные, параболические желобные солнечные тепловые и солнечные электростанции

Это наиболее распространенная форма солнечной электростанции, которая характеризуется использованием полей либо линейных U-образных параболических желобных коллекторов, либо солнечных тарелок. Эти типы объектов обычно состоят из большого «поля» параллельных рядов солнечных коллекторов.

Обычно они состоят из трех дискретных типов систем:

2.1.1. Системы параболических желобов

В параболических желобах используются отражатели в форме параболы, которые способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100 раз больше нормального уровня солнечного света .Этот метод используется для нагрева особого типа жидкости, которая затем собирается в центральном месте для генерирования перегретого пара под высоким давлением.

Эти системы наклоняются, чтобы следить за солнцем в течение дня. Благодаря своей параболической форме отражатели такого типа могут фокусировать на коллекторе от 30 до 100 раз больше, чем нормальная интенсивность солнечного света.

Самая долго действующая солнечная тепловая установка в мире, система производства солнечной энергии (SEGS) в пустыне Мохаве, Калифорния, является одной из таких электростанций.Первая установка, SEGS 1, была построена в 1984 году и проработала до 2015 года, а вторая, SEG 2, работала с 1984 по 2015 годы.

Пример системы параболического желоба. Источник: USA.Gov/Wikimedia Commons

Последняя построенная электростанция, SEGS IX, с мощностью выработки электроэнергии 92 мегаватт (МВт) , была введена в эксплуатацию в 1990 году. Сегодня в настоящее время существует семь действующих станций SEGS с общей мощностью. из 357 МВт — это делает его одной из крупнейших солнечных тепловых электростанций в мире.

2.1.2. Как это работает?

Эти солнечные тепловые электростанции работают за счет фокусирования солнечного света от длинных параболических зеркал на приемные трубки, которые проходят по длине зеркала в их фокусной точке. Эта концентрированная солнечная энергия нагревает жидкость, которая непрерывно течет по трубкам.

Эта нагретая жидкость затем направляется в теплообменник для кипячения воды в обычном паротурбинном генераторе для выработки электроэнергии.

2.2. Линейные концентрирующие системы

Линейные концентрирующие системы, иногда называемые отражателями Френеля, также состоят из больших «полей» зеркал, отслеживающих солнце, которые, как правило, ориентированы в направлении север-юг для максимального захвата солнечного света.Эта установка позволяет рядам зеркал отслеживать солнце с востока на запад в течение дня.

2.2.1. Как это работает?

Подобно своим собратьям с параболическими зеркалами, линейные концентрирующие системы собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных U-образных зеркал. Однако, в отличие от параболических систем, в линейных системах отражателей Френеля приемная труба размещается над несколькими зеркалами, чтобы обеспечить большую мобильность зеркал при отслеживании солнца.

В системах такого типа используется эффект линзы Френеля, который позволяет использовать большое концентрирующее зеркало с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием.Такая установка позволяет подобным системам фокусировать солнечный свет примерно на 30 раз в больше нормальной интенсивности.

2.3. Солнечные тарелки и двигатели

В солнечных тарелках также используются зеркала для фокусировки солнечной энергии на коллекторе. Они, как правило, состоят из очень больших спутниковых тарелок, покрытых мозаикой из маленьких зеркал, которые фокусируют энергию на приемнике в точке фокусировки.

2.3.1. Как это работает?

Подобно параболической и линейной системам, зеркальная поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на тепловом приемнике в фокусной точке тарелки.Этот ресивер передает выделяемое тепло двигателю-генератору.

Наиболее распространенным типом теплового двигателя, используемого в системах тарелка / двигатель, является двигатель Стирлинга. Нагретая жидкость из приемника посуды используется для перемещения поршней в двигателе для создания механической энергии.

Эта механическая энергия затем поступает в генератор или генератор переменного тока для выработки электроэнергии.

Солнечные антенны / двигатели всегда направляют прямо на солнце и концентрируют солнечную энергию в фокусе антенны.Коэффициент концентрации солнечной тарелки намного выше, чем у линейных концентрирующих систем, и она имеет температуру рабочей жидкости выше 749 градусов Цельсия .

Электростанция с линейным отражателем Френеля. Источник: energy.gov

Электрогенерирующее оборудование можно установить либо непосредственно в центральной точке антенны (отлично подходит для удаленных мест), либо собрать ее с множества тарелок и выработать электричество в центральной точке.

Армия США разрабатывает 1.Система мощностью 5 МВт на складе армии Туэле в штате Юта с 429 солнечными антеннами двигателя Стирлинга.

3. Башни на солнечной энергии

Башни на солнечной энергии представляют собой интересный метод, в котором сотни и тысячи плоских зеркал, отслеживающих солнце (гелиостаты), отражают и концентрируют солнечную энергию на центральной башне. Этот метод позволяет концентрировать солнечный свет в 1500 раз , чем это обычно возможно только от прямых солнечных лучей.

Один интересный пример такого типа электростанции можно найти в Юлихе, Северный Рейн-Вестфалия, Германия.Комплекс расположен на территории площадью 18 000 кв. Км , на которой размещено более 2 000 гелиостатов , которые фокусируют солнечный свет на центральной 60-метровой башне высотой .

Министерство энергетики США и другие электроэнергетические компании построили и эксплуатировали первую демонстрационную солнечную электростанцию ​​недалеко от Барстоу, Калифорния, в 1980-х и 1990-х годах.

Некоторые в настоящее время также находятся в разработке в Чили.

Башня солнечной энергии Иванпа. Источник: Aioannides / Wikimedia Commons

Сегодня в U.С., в эксплуатации находятся три солнечные электростанции. Это солнечная электростанция 392 МВт в Иванпа, Калифорния, проект 110 МВт Crescent Dunes в Неваде и 5 МВт Sierra Sun Tower в пустыне Мохаве, Калифорния.

3.1. Как это работает?

Концентрированная солнечная энергия используется для нагрева воздуха в градирне до 700 градусов Цельсия . Тепло улавливается котлом и используется для производства электроэнергии с помощью паровой турбины.

Некоторые башни также используют воду в качестве теплоносителя. В настоящее время исследуются и испытываются более совершенные системы, в которых будут использоваться соли нитратов из-за их более высоких свойств теплопередачи и хранения по сравнению с водой и воздухом.

Возможность аккумулирования тепловой энергии позволяет системе производить электроэнергию в пасмурную погоду или ночью.

Эти солнечные электростанции идеально подходят для работы в районах с неблагоприятными погодными условиями.Они используются в пустыне Мохаве в Калифорнии и выдерживают град и песчаные бури.

4. Солнечный пруд

Солнечные пруды Солнечные электростанции используют бассейн с соленой водой, который собирает и накапливает солнечную тепловую энергию. Он использует технику, называемую технологией градиента солености.

Этот метод действует как тепловая ловушка в пруду, которую можно использовать напрямую или хранить для дальнейшего использования. Такая электростанция используется в Израиле на электростанции Бейт-ха-Арава с 1984 года.

Есть и другие примеры в Бхудже в Индии, строительство которых было завершено в 1993 году.

Источник: Quora

4.1. Как это работает?

Солнечные пруды используют большой объем соленой воды для сбора и хранения солнечной тепловой энергии. Соленая вода естественным образом образует вертикальный градиент солености, известный как галоклин, с водой низкой солености наверху и водой высокой солености внизу.

Уровни концентрации соли увеличиваются с глубиной, и, следовательно, плотность также увеличивается от поверхности к дну озера, пока раствор не станет однородным на заданной глубине.

Принцип довольно прост. Солнечные лучи проникают в пруд и в конечном итоге достигают дна бассейна.

В обычном пруду или водоеме вода на дне водоема нагревается, становится менее плотной и поднимается вверх, создавая конвекционное течение. Солнечные пруды предназначены для того, чтобы препятствовать этому процессу, добавляя соль в воду до тех пор, пока нижние уровни не станут полностью насыщенными.

Поскольку вода с высокой соленостью не смешивается легко с водой с низкой соленостью над ней, конвекционные потоки содержатся в каждом отдельном слое, и между ними происходит минимальное перемешивание.

Этот процесс концентрирует тепловую энергию и снижает потери тепла из воды. В среднем вода с высокой соленостью может достигать 90 градусов по Цельсию , а слои с низкой соленостью поддерживают около 30 градусов по Цельсию .

Эту горячую соленую воду затем можно откачать для использования в производстве электроэнергии, с помощью турбины или в качестве источника тепловой энергии.

Атомная промышленность делает большую ставку на малые электростанции

NuScale Power стремится построить первый в стране усовершенствованный небольшой модульный реактор.Предоставлено: Министерство энергетики США.

До сих пор для производства ядерной энергии требовались массивные объекты, окруженные акрами зданий, электрическая инфраструктура, дороги, автостоянки и многое другое. Атомная промышленность пытается изменить эту картину — сокращаясь.

Попытки построить первый в стране «усовершенствованный малый модульный реактор», или SMR, в Айдахо, должны быть введены в эксплуатацию к середине 2020-х годов.Проект сделал решающий шаг вперед, когда стоящая за ним компания NuScale получила важный сертификат безопасности от Комиссии по ядерному регулированию.

Но, по данным Международного агентства по атомной энергии, к 2020 году первые могут вырабатывать электроэнергию в Китае, Аргентине и России.

Споры о том, стоит ли развивать эту технологию, продолжаются, но ядерная промышленность не ждет вердикта. Как ученый-энергетик, я не думаю, что так должно быть.Это новое поколение меньших по размеру и более технологически продвинутых реакторов предлагает множество преимуществ, в том числе конвейерный подход к производству, значительное снижение рисков расплавления и большую гибкость с точки зрения того, где они могут быть размещены, среди прочего.

Насколько маленький маленький?

Диапазон большинства малых модульных реакторов, находящихся в настоящее время на производстве, составляет от 50 мегаватт — примерно такой мощности для 60 000 современных домов в США — до 200 мегаватт. И есть конструкции для еще меньших «мини» или «микрореакторов», которые вырабатывают всего 4 мегаватта.

Напротив, построенные сегодня полноразмерные ядерные реакторы будут вырабатывать около 1000–1600 мегаватт электроэнергии, хотя многие из них, построенные до 1990 года, в том числе более половины из 99 реакторов, работающих в настоящее время в США, меньше этого.

Но небольшие ядерные реакторы на самом деле не новы. Больше всего в Индии — 18 реакторов мощностью от 90 до 220 мегаватт, построенных в период с 1981 по 2011 годы.

США, Россия, Китай, Индия, Франция и Великобритания эксплуатируют сотни атомных подводных лодок и авианосцев. У России есть десятки атомных ледоколов, курсирующих по Арктике, и ее первая плавучая атомная электростанция завершена и будет развернута в 2019 году недалеко от города Певек в Восточной Сибири.

Сибирский завод заменит четыре 12-мегаваттных реактора, построенных Советским Союзом в 1970-х годах для питания отдаленного города и административного центра, а также для горных работ и бурения нефтяных скважин.

Даже если реакторы будут небольшими, они могут работать на гораздо более крупных электростанциях с несколькими реакторами. NuScale, например, хочет установить 12 реакторов на своей начальной площадке в Айдахо. По последним прогнозам компании, его общая мощность составит 720 мегаватт.

Мировой тренд

Частные и государственные компании стремятся построить эти малые электростанции примерно в десятке стран, включая США и Великобританию.

Франция, которая получает три четверти своей электроэнергии за счет ядерной энергии, и Канада могут вскоре присоединиться к драке.

Этот глобальный интерес к малым модульным реакторам вызван тем, что больше стандартных ядерных реакторов выводится из эксплуатации, чем строится.

Некоторые преимущества

Сторонники этих усовершенствованных небольших модульных реакторов говорят, что их будет легче построить и они будут более гибкими в плане размещения, чем более крупные реакторы. Слово «модульные» относится к тому, как они будут построены в заводских условиях, готовых к транспортировке либо в полностью собранном виде, либо в виде легко соединяемых частей автомобильным, железнодорожным или морским транспортом.

Эти реакторы потенциально могут питать сельские города, промышленные предприятия, горные районы и военные базы, а также городские районы и порты. Небольшие модульные реакторы также могут оказаться удобными для промышленного использования.

Малые модульные реакторы будут отличаться от уже развернутых меньших реакторов своими новыми технологиями. Эти достижения призваны сделать их менее вероятными или даже невозможными для их плавления или взрыва, как это произошло во время катастрофы на Фукусиме в Японии.

Электростанции, на которых будут расположены эти малые реакторы, будут иметь дополнительную защиту от саботажа и кражи радиоактивных материалов. Например, они могут быть оснащены системами охлаждения, которые продолжают работать, даже если нет операторов и пропадает вся электроэнергия. Во многих случаях весь реактор и парогенерирующее оборудование будут находиться под землей для защиты этих объектов во время стихийных бедствий, таких как землетрясение и цунами, которые привели к расплавлению трех реакторов Фукусима-дайити.

Как и возобновляемые источники энергии, ядерная энергия не выделяет углерода. И по сравнению с ветровой и солнечной энергией, которые являются непостоянными источниками, или гидроэнергетикой, на которую влияют сезонные изменения и засухи, она работает постоянно и занимает гораздо меньшую площадь.

В результате небольшие модульные реакторы могут быть объединены с возобновляемыми источниками в качестве замены угольных электростанций или станций, работающих на природном газе. Тем не менее, им, вероятно, придется конкурировать с передовыми системами хранения энергии на этом рынке.

Проблемы и расходы

Реализуются ли эти преимущества, очевидно, еще неизвестно, когда эти реакторы будут развернуты. Некоторые эксперты скептически относятся к обещаниям и ожиданиям отрасли.

Хотя небольшие модульные реакторы предназначены для производства меньше радиоактивных отходов, чем стандартные, более крупные реакторы для того же количества энергии, вопрос о том, где безопасно захоронить ядерные отходы, остается нерешенным.

Малые модульные реакторы сталкиваются с другими проблемами, некоторые из которых созданы ими самими.

Сильный интерес к потенциальному глобальному рынку побудил многие компании предложить свои собственные индивидуальные конструкции реакторов. На мой взгляд, версий уже слишком много. Вскоре произойдет встряска.

И, особенно в США, в настоящее время нет ясности в отношении продолжительности времени, необходимого для лицензирования новых конструкций реакторов, не имеющих коммерческого опыта, что создает большую неопределенность в отношении регулирования.

Также неясно, сколько будет стоить мощность, вырабатываемая на небольших модульных реакторах.Вероятно, так будет по крайней мере в следующие 10-15 лет, пока несколько проектов не будут построены и введены в эксплуатацию.

Некоторые эксперты предполагают, что малые модульные реакторы будут размещены на уровнях, которые могут быть выше, чем для полноразмерных реакторов, строительство и эксплуатация которых обычно обходятся дороже, чем другие варианты, такие как природный газ, для того же количества энергии. NuScale, однако, прогнозирует, что ее SMR будут более конкурентоспособными с точки зрения их стоимости.

И некоторые наблюдатели опасаются, что владельцы реакторов могут урезать углы, чтобы сократить расходы, ставя под угрозу безопасность.

Хотя их стоимость неясна, а их преимущества по сравнению с другими вариантами энергии остаются недоказанными, я считаю, что эти небольшие реакторы, как неуглеродные источники, необходимы для решения энергетических проблем нашего времени. И весь остальной мир, похоже, готов попробовать их с США или без них.

---

ОАЭ заявляют о завершении строительства первого ядерного реактора

---

Предоставлено Разговор

Эта статья изначально была опубликована в The Conversation.Прочтите оригинальную статью.

Ссылка : Атомная промышленность делает большую ставку на малые электростанции (2018, 8 июня) получено 16 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2018-06-Nuclear-industry-big-small-power.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Двигатели силовых установок

• Главная
• морской
• Энергия
  • На пути к 100% возобновляемой энергии
  • Исследуйте решения
  • Эксплуатировать и поддерживать
  • Решения по отраслям
  • Учить больше
    • Технические сравнения
    • Рекомендации
      • Независимые производители электроэнергии
      • Горное дело и цемент
      • Нефтяной газ
        • Терминал СПГ Торнио Манга, Торнио, Финляндия
      • Прочие промышленные
      • Утилиты
        • Alteo Group, Венгрия
        • Станция Антилопы, Техас, США
        • Арун, Суматра, Индонезия
        • Centrica, Великобритания
        • DREWAG, Германия
        • Станция генерации Эклутна Палмер, Аляска, США
        • Калум 5, Гвинейская Республика
        • Kiisa ERPP I и II
        • Кипеву II-III, Кения
        • Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG
        • Макухари, Япония
        • Marquette Energy Center, США
        • Станция Пирсолл, Техас, США
        • Песанггаран, Бали
        • Port Westward Unit 2, Портленд, Орегон, США
        • Восточный Тимор, Индонезия
        • Станция Woodland 3 Generation, Модесто, Калифорния, США
        • Пуант-Монье, Маврикий
        • Pivot Power, Великобритания
        • Бенндейл, Миссисипи, США
        • AGL Energy Limited, Австралия Электростанция Баркер Инлет, Австралия
        • Грасиоза, Азорские острова, Португалия
        • Бремен, Германия
    • Селектор силовой установки
    • Загрузки
    • Вебинары
• Служба поддержки
• Около
• Карьера
• Инвесторам
• СМИ

.

No related posts.