CC BY
14
Анализ эффективности способов транспортирования традиционных видов энергии Analysis of the efficiency of methods of transporting traditional types of energy
Давлетов Бактыгерей Бактыбаевич
Студент
Орский гуманитарно-технологический институт
(филиал) ОГУ Россия, г. Орск e-mail: baktygerei@bk. ru
Davletov Baktygerey Baktybaevich
Student
Orsk Humanitarian-Technological Institute (branch) OSU
Russia, Orsk e-mail: baktygerei@bk. ru
Аннотация.
В данной статье поднимается проблема истощения природных ресурсов. В наше время значительная доля запасов энергоресурсов использована, но ведь для формирования этих ресурсов потребовалось достаточно много времени. К сожалению они не способны восстанавливаться с такой скоростью, с какой нам хотелось бы. В связи с этим появляется проблема истощения ресурсов. Усугубляет эту ситуацию нерациональное использование этих ресурсов. Также существует проблема потерь энергии и ресурсов при их транспортировке, передаче, выработке и переработке.
Annotation.
In this article the problem of exhaustion of natural resources rises. Presently the considerable share of reserves of energy resources is used, but formation of these resources required a lot of time. Unfortunately they aren't capable to be restored with such speed with what we would like. In this regard there is a resource depletion problem. Irrational use of these resources aggravates this situation. Also there is a problem of losses of energy and resources at their transportation, transfer, development and processing.
Ключевые слова: природные ресурсы, энергия, потери энергии, виды потерь энергии.
Key words: natural resources, energy, energy losses, types of energy losses.
Экономное использование природных ресурсов, а также ^восстанавливающихся источников энергии, требует организовывать экономию энергии на всех этапах ее производства, транспортировки и использования. Оценкой экономии энергии на каждом этапе является коэффициент полезного действия.
В процессе транспортировки энергии коэффициент полезного действия можно определить путем отнесения энергии на выходе к энергии на входе. Коэффициент полезного действия зависит от суммы всех потерь энергии конкретного способа передачи.
Транспортировка энергии, заложенной в одной тонне среднего сорта угля, железнодорожным транспортом практически зависит от выветривания мелкого класса и пыли. Потери угля от выветривания составляют десятые доли процента (до 0,6%).
Потери энергии при транспортировании нефти напрямую зависят от гидродинамического сопротивления нефтепроводов. Гидродинамическое сопротивление в свою очередь зависит от многих факторов. В первую очередь гидродинамическое сопротивление зависит от геометрических размеров трубопровода и коэффициента гидравлического трения.
Коэффициент гидравлического трения зависит от шероховатости труб и режимов течения жидкости. Энергия потока нефти, затрачивающаяся на преодоление гидравлического сопротивления, неизбежно превращается в тепловую.
Похожие потери имеют место при транспортировке газа по газопроводам Потери нефти и газа по нефтепроводам и газопроводам практически равны нулю.
Транспортировка нефти и газа по железной дороге или плавсредствами в цистернах снижает потери энергии также до нуля.
Практически нет потерь энергии при транспортировании твердых энергоносителей для атомных электростанций.
Намного сложнее с точки зрения транспортировки энергии и снижения потерь к минимуму тепловая энергия. Большая часть вырабатываемого тепла транспортируется в зимний период, т.е. при очень низких температурах окружающей среды. Чем ниже температура окружающей среды, тем больше потери тепловой энергии. Коэффициент теплоотдачи теплоснабжающей системы в окружающую среду даже нормативный, проектируемый составляет большую величину: от 8 до 35 Вт/(м2к), на практике он зачастую превышает номинальное значение. Если путь тепловой энергии к потребителю составляет несколько километров, доля потерь теплоты может достигать больших значений, порядка 20.. .60%.
Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от ТЭЦ или котельных к потребителям по специальным теплотрассам, которые называются тепловой сетью.
Тепловая энергия, поступающая к потребителю, должна иметь параметры, соответствующие для нормального использования. Например, при отоплении необходимая температура нагревательных приборов, при вентиляции соответствующая температура воздуха. Поэтому с точки зрения потребителя тепловая энергия должна иметь показания по таким параметрам, как температуры носителя тепла, давление, расход и общее количество теплоты.
В процессе электроснабжения потребителей неизбежно возникают потери электроэнергии. Величина этих потерь оказывает существенное влияние на работу электроэнергетической системы и на стоимость электроэнергии. Принимая во внимание постоянно возрастающую стоимость энергоресурсов, снижение потерь электроэнергии является одной из первостепенных задач для энергоснабжающих организаций. Потери электроэнергии подразделяются на коммерческие и технологические. Технологические потери возникают в процессе передачи электроэнергии и определенная ее часть рассеивается на активном сопротивлении. Также
значительную долю электроэнергии потребляют станции и подстанции на собственные нужды. Полностью минимизировать технологические потери нельзя. Снижение технологических потерь достигается путем модернизации оборудования. Следует учитывать, что такие потери не являются убытками, а входят в стоимость электроэнергии.
Проблема с коммерческими потерями обстоит иначе. Коммерческие потери возникают на рынке электроэнергии, где она используется как товар. Большая часть проблем связана с отсутствием учета потребления электроэнергии. Данный вид потерь рассчитывается путем вычета технологических потерь из всех потерь электроэнергии. Это сказывается на убытках энергоснабжающих организаций и влечет увеличение стоимости электроэнергии. Минимизация потерь электроэнергии является важной задачей для всех снабжающих организаций.
Потери электроэнергии в проводах при ее передаче зависят от силы тока, поэтому при передаче ее на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько раз уменьшая силу тока) с помощью трансформаторов, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления, потери на корону в ЛЭП напряжением 500 КВ составляют 12 кВт/км, при напряжении 750кВ-37 кВт/км, при 1150 кв- 80 кВт/км. Потери электроэнергии в электрических сетях переменного тока также подразделяют на условные-постоянные и переменные.
Условно-постоянные потери состоят из потерь в трансформаторах, статических конденсаторах, шунтирующих реакторах, синхронных компенсаторах и генераторах, работающих режиме синхронного компенсатора, потери на корону, в изоляции.
Переменные потери электрической энергии включают в себя потери от нагревания проводов, от отпусков энергии в сеть среднего и высокого напряжений.
Потери при передаче электроэнергии постоянного тока значительно меньше по сравнению с потерями при передаче энергии переменным током. В линиях передачи постоянным током потери зависят в основном от удельного сопротивления материала проводов линии передачи и ее протяженности, а также потерь на корону.
Одна из первых опытных ЛЭП постоянного тока напряжением 1,5-2 кВ Мисбах-Мюнхен (протяженность 57 км.) была сооружена в 1882 г. французским ученым М.Депре. В 1891 г. Впервые в мире была осуществлена электропередача трехфазным переменным током на 170 км по ЛЭП Лауфен-Франкфурт, спроектированной и построенной М.О.Доливо-Добровольским. ЛЭП работала при напряжении 15 кВ, передаваемая мощность 230 кВА, КПД около 75 %.
Коэффициент полезного действия линии электропередачи равен: гн
п=
гн+г '
где гн— активное сопротивление нагрузки [Ом];
г- суммарное активное сопротивление источника питания и линии [Ом].
Можно сделать вывод, что достичь высокого КПД можно, уменьшив сопротивление линии. При постоянном удельном электрическом сопротивлении материала проводов снизить сопротивление можно за счет увеличения сечения провода и уменьшения его длины. Для воздушных линий электропередач увеличить сечение можно за счет параллельных линий. Уменьшение протяженности линии электропередачи требует оптимизации экономических показателей транспортирования электрической энергии.
Внедрение звена постоянного тока позволит обеспечить передачу электроэнергии между пареллельно работающими системами переменного тока, без необходимости их синхронизации, что увеличивает надежность работы объединенной энергетической системы. Такие результаты достижимы благодаря предотвращению распространения каскадных отключений генераторов в объединенной энергетической системе.
Такая система, благодаря ее стабильности, способствует более широкому применению технологии постоянного тока. Мощности в линиях электропередач постоянного тока регулируется за счет использования систем управления или станций преобразования. Эта мощность не зависит от режима работы электроэнергетической системы.
В отличие от сетей переменного напряжения, межсистемные связи на основе постоянного тока могут иметь достаточно низкую емкость передачи, устраняя "проблему слабых связей", и сами линии могут проектироваться с учетом необходимых потоков мощностей.
Проблема синхронизации работающих пареллельно систем управления и самих электроэнергетических систем отпадает при использовании звена постоянного тока. Системы аварийного управления на линиях передачи постоянного тока, усиливают стабильность и улучшают надежность работы энергетической системы в целом. Также регулирование потока мощности может использовать для гашения колебаний в электроэнергетических системах или в параллельных линиях переменного тока.
Проанализировав все способы передачи традиционных видов энергии, можно сделать вывод, что наиболее затратным методом является передача электроэнергии на переменном токе. Потери при такой передаче достаточно велики, что обуславливается несовершенством данного способа. Величина этих потерь полностью включается в стоимость электроэнергии.
Список используемой литературы:
1. Давлетов Б.Б. - Потенциал современной науки. - Липецк; ООО «Максимал информационные технологии», 2017. - №1(27). - 170 с. - С. 31-33. - ISSN 2312-1939.
2. Шойимова С. П. Потери электроэнергии и способы борьбы с ними // Молодой ученый. — 2015. — №23. — С. 278-280.
3. Артемьев А. В., Савченко О. В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. — С. 280.: ил.
