ПОНЯТИЕ О ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ.

В течение суток, а также в течение года потребление электрической энергии неодинаково (рис. 170) .

Объединение многих электростанций в единую энергетическую систему удается значительно снизить себестоимость электроэнергии, повысить ее качество (постоянство входного напряжения на нагрузке и постоянство частоты) и надежность в бесперебойном снабжении потребителя.

Например, значительные колебания нагрузки в отдельных районах не перегружают близлежащие генераторы, если они включены в ЕЭС, т.к. необходимая энергия потребляется из мощной электросети. В период нехватки электроэнергии районная электросеть получает ее из мощной ЕЭС, а в периоды избытка – отдает районную энергию в ЕЭС.

Рис. 170 Графики совмещенных нагрузок потребителей, расположенных в разных часовых поясах: 1,2 – графики нагрузок отдельных подсистем; 3- график нагрузки объединенной системы.

Контрольные вопросы

1. Какова структурная схема получения электрической энергии с использованием силовых электростанций?
2. Приведите примеры силовых электростанций.
3. Расскажите о принципе работы ГЭС, ТЭС, АЭС.
4. Каковы экологические проблемы при проектировании и строительстве ГЭС, ТЭС. АЭС?
5. В чем заключаються основные преимущества водородной энергетики в сравнеии с традиционными способами получения электрической энергии?
6. Сформулируйтк условия протекания управляемой цепной реакции деления тяжелых ядер урана , используемой пр работе АЭС.
7. Сформулируйте условия протекания реакции синтеза легких ядер, используемой в термоядерном реакторе.
8. Укажите на основные преимущества и недостатки термоэлектрических и термоэмиссионных генераторов?
9. В чем заключается принцип работы электрохимических генераторов?
10. Почему силовая электроэнергетика использует переменный электрический ток?

Г л а в а 13

НАНОМАТЕРИАЛЫ- НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ.

.

Энергетика является специфической сферой деятельности, связанной с преобразованием одного вида энергии в другой, а всякое преобразование непременно связано с потерями энергии. Важнейшей задачей является организация трансформации энергии, обеспечивающая минимальные потери при ее оптимальном использовании. Получение электрической энергии из источников различного типа, так называемой первичной энергии, требует специального электротехнического оборудования. Выбор оптимального оборудования для конкретных энергетических установок – всегда предмет научных исследований и изысканий. Одно из перспективных направлений связано с созданием энергетического оборудования на основе разработки и синтеза новых электротехнических материалов со специфическими физико – химическими свойствами с помощью нанотехнологий.

Нанотехнологии манипулируют объектами размерами в одну миллиардную часть метра (1нм = 10^-9м), фактически позволяя вести строительство уникальных изделий из отдельных атомов. Сбываются самые невероятные предположения фантастов о применении наноустройств, которые полностью изменят существующий мир, превратив жизнь в воплощение мечты людей – «золотой век». Новые технологии вызывают интерес исследователей в различных областях науки и техники, особенно в электронике, медицине, энергетике, экологии.

Перспективы развития энергомашиностроения связаны с использованием для новых электрических машин наноматериалов, имеющих особые свойства электро- и теплопроводности, механической прочности. Нанокомпозитные материалы могут обладать удельным сопротивлением от удельного сопротивления полупроводников до удельного сопротивления, меньшего, чем у меди, теплопроводностью лучшей, чем у алмаза, прочностью, превышающей прочность стальной проволоки, при плотности в несколько раз ниже. Материал, полученный с помощью нанотехнологий, может быть легким, сверхпрочным и электропроводящим.

1. АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВА

Эта теория является краеугольным камнем современной науки о материалах в природе. Все материалы состоят из молекул, т.е молекулы являются элементарными «кирпичиками» того или иного вещества или материала. Эти два слова являются для нас синонимами Эти кирпичики могут быть как большими (органические молекулы), так и иметь малый размер (молекулы неорганических и некоторой части органических материалов). В качестве примера можно привести следующие простейшие молекулы: воды Н₂О, аммиака NH₃, двуокиси углерода СО₂, кислородаО₂(Н₂, N₂), неона Ne (гелия He, аргона Ar и др. инертные газы.). Как видно из химических формул, а также из опыта эти кирпичики имеют сложное строение и, в свою очередь состоят из атомов.

Атомы – «кирпичики» того или иного химического элемента. Химический элемент или элементарное вещество, состоит из атомов только одного сорта. Когда Д. И Менделеев составлял свою периодическую систему элементов ему были известны лишь 31 элемент. В настоящее время открыто уже 118 элементов. И все они вписываются в его систему элементов. Одни ин элементов встречаются в природе в свободном состоянии и известны несколько тысячелетий (Fe, Ag, Au,Hg и др). Другие открыты недавно. Ряд элементов стабильны , а другие короткоживущие.

Таблица Д.И. Менделеева