Прошлое, настоящее и будущее энергетики России

Изучая дополнительные источники литературы в свободное от занятий время, я познакомилась с его трудами. Меня очень заинтересовали его работы, и поэтому мне сразу же захотелось узнать об этом человеке как можно больше. А зовут этого ученого-самоучку Анатолий Георгиевич Уфимцев.

Родился Анатолий Уфимцев 24 ноября 1880 года в Курске в семье землемера. С детства он имел склонность к изготовлению различных поделок. Может, поэтому родители определили его на учебу в реальное училище.

По велению судьбы Уфимцев оказался в Акмолинске. Там он оборудовал небольшую мастерскую по ремонту бытовой техники, работа в которой обеспечивала ему существование.

Вернувшись в 1906 году в Курск, Уфимцев в своей усадьбе на Семеновской улице оборудовал мастерскую по ремонту швейных машин и велосипедов, а также продолжал изготавливать керосиновые фонари. Фонари конструкции Уфимцева были установлены и работали на улицах Курска, Севастополя и других городов России.

Одна из проблем, которая занимала этого ученого – освещение улиц, но ведь Россия – огромная страна, каким образом можно «осветить и обогреть» все ее города, и что для этого нужно?

Чтобы ответить на этот вопрос, я решила подробнее изучить материалы об энергетике России. Просматривая литературу, возникла такая идея: «А почему бы не собрать весь этот материал в единое целое? Ведь, я думаю, многим интересна эта тема, а для простоты нахождения информации можно создать иллюстрированное пособие, которое было бы понятно и детям, и взрослым».

Курск впервые упоминается в Житии Феодосия Печерского (не ранее 1032, когда Днепровское левобережье перешло во владение Ярослава Мудрого). В указанной летописи Курск описывается как крупный город с развитой торговлей и значительным количеством жителей. Первое упоминание в Лаврентьевской летописи — под 1095 годом.

• Главным событием города был и остается ежегодный крестный ход из Знаменского монастыря (основан в 1612) в Коренной пустыни, рядом с которой возникла Коренская ярмарка, одна из крупнейших в стране (в 1878 переведена в Курск).

• В начале XIX века Курск — не только торговый, но и промышленный центр. В 1846 в городе насчитывалось 70 фабрик и заводов.

Одной из основных достопримечательностей города считаются Курские соловьи.

Современный Курск - крупный промышленный центр. В городе развита электротехническая промышленность, приборо- и станкостроение, производство вычислительной техники, подшипников и аккумуляторов, производство химических волокон и резинотехнических изделий, производство лекарств, пищевая промышленность и др. Среди крупнейших предприятий: «Прибор», «Счетмаш», «Электроаппарат», «Аккумулятор», ФГУП «Маяк», «Курский комбинат хлебопродуктов» (входит в Агропромышленную корпорацию «Стойленская Нива»). «Фармстандарт — Лексредства», «Химволокно», «Агромаш» и др.

Можно бесконечно перечислять достопримечательности моего города, но все-таки я бы хотела поговорить об энергии, которую содержит в себе эта богатая земля, именуемая Курским краем.

Посмотрим, с чего же все начиналось

Очень живописный, но сложный рельеф местности, на которой раскинулся старинный Курск, заставил городские власти в середине девяностых годов XIX века отказаться от мысли об организации в городе конки. В 1895 году городская управа совместно с фирмой "Сименс и Гальске" подготовили проект договора на организацию в Курске движения электрического трамвая и строительство станции постоянного тока.

Любопытные сведения дает ознакомление с этим проектом. В нем говорится: ". фирма "Сименс и Гальске" обязуется в двухлетний со дня утверждения технического проекта срок устроить электрическую одноколейную железную дорогу с воздушным проводом на деревянных столбах по Московской и Херсонской улицам г. Курска, а также по Мирной улице - от угла Московской улицы до р. Тускари и далее до Ямской железнодорожной станции на протяжении шести с половиной верст, с подвижным составом и всеми принадлежностями эксплуатации. Необходимое для полотна дороги место городское управление должно предоставить фирме безвозмездно. Эксплуатация и содержание электрической дороги производится фирмой "Сименс и Гальске" за ее счет. Плата за проезд по всей линии или по части ее в один конец не должна превышать 10 коп. с человека. Учащиеся учебных заведений платят не более 5 коп. Весь сбор с пассажиров идет в пользу фирмы. Фирма "Сименс и Гальске" оставляет за собой право на устройство товарного сообщения по линии как днем, так и ночью".

Однако в дальнейшем произошла удивительная метаморфоза. Курская городская управа с разрешения городской думы подписывает в 1896 году договор на устройство в городе Курске трамвайного движения. В январском номере "Курских губернских ведомостей" за 1897 год куряне прочли: "Высочайше утвержденное в 28-й день июня 1896 г. бельгийское анонимное общество под наименованием "Курский трамвай" сим доводит до всеобщего сведения, что по заведованию делами общества в России им учреждено в Москве ответственное агентство в лице члена Правления инженера путей сообщения надворного советника Ивана Алексеевича Лихачева, живущего в Москве, Большая Кисловка, 6".

Инженер Лихачев в этом предприятии был всего лишь подставным лицом, а все нити организации в Курске трамвайного движения уходили в далекую Бельгию.

Но дело строительства трамвайного хозяйства в Курске пошло споро, и тут была явная заслуга того же И. А. Лихачева. В течение двух лет одновременно сооружались электрическая станция постоянного тока, трамвайное депо, прокладывались стальные пути по улицам города, устраивалась контактная воздушная сеть.

Уже 25 мая 1897 года "Курские губернские ведомости" сообщали: "Прокладка рельс и установка столбов для электрического провода курского трамвая движется весьма поспешно. Рельсы уже проложены до Красной площади. Нам передавали, что Общество "Курский трамвай" намерено изменить линию, направив ее по Знаменской улице (теперь ул. Луначарского B. C. ) для соединения с Херсонской (ныне ул. Дзержинского), а не с начала последней. Насколько это верно - не знаем".

Открытие трамвайного движения состоялось 18 апреля 1898 года (по старому стилю). Курск оказался вторым городом в России (в ее нынешних границах), в котором стал работать электрический трамвай.

Для снабжения электроэнергией моторов трамваев на улице Херсонской (ул. Дзержинского, напротив Георгиевской площади теперь Пролетарский сквер) было построено краснокирпичное здание электрической станции мощностью 270 лошадиных сил с высокой трубой. Сейчас на этом месте возведено здание Центра научно- технической информации.

Так, в конце девятнадцатого века в Курске стала работать первая в крае электрическая станция в здании с красивыми кирпичными фасадами, сложенными из красного лицевого кирпича, высокой вытяжной трубой, из которой всегда валили клубы белого дыма с протяжным шипением высоких струй пара, спускаемого машинистами из котлов.

Осенью 1900 года с первой курской электростанции стал поступать электрический ток на 37 дуговых фонарей мощностью по 800 свечей для освещения Московской и Херсонской улиц, а также ряда учреждений и частных квартир. Но мощности этой станции явно не хватало.

Частным потребителям электроэнергия подавалась нерегулярно, а плата за нее была высокая. Электрический свет в квартирах часто гас. Фонари на главных улицах Курска потухали очень рано или вовсе не включались под предлогом "хороших лунных ночей".

В 1901 году акционерное общество "Курский трамвай" заключило с городской думой контракт на устройство в городе постоянной сети электрического освещения. На берегу реки Тускарь довольно быстро была построена электрическая станция мощностью 360 киловатт.

На электростанции были установлены три паровые машины с генераторами постоянного тока мощностью по 120 киловатт. Монтажные работы по устройству воздушной сети оказались плохого качества. Опоры были тонкими и непрочными, провода плохо изолированы, что мешало работе телеграфной и телефонной сетей, вызывая повреждение аппаратуры. Комиссия приняла электрическую сеть освещения в эксплуатацию, хотя городская дума в 1904 году на своем заседании отметила, что электростанция и линии электропередачи построены некачественно. Однако станция позволила дать свет частным абонентам в центральной части города и подключить к сети уличные фонари на Московской и Херсонской улицах.

Городская электростанция в Курске была построена в 1902 году в самом центре города, у общественного сада, под обрывом на берегу реки Тускарь. От здания присутственных мест, то есть от правительственного здания губернского города к зданию электростанции можно было пройти за считанные минуты по короткому Иорданскому спуску (ныне не существующему).

Куряне гордились высокой дымовой трубой - первой в городе поднявшейся над его окрестностями в начале 20-х годов девятнадцатого века.

Вот как восторженный курянин в своем очерке описал это место того времени: "Спускаясь. вниз по горе к Тускари, вы проходите мимо старой общественной бани, располагающей желать баню новую и лучшую, и останавливаетесь перед красивым водоподъемным зданием, скрывающимся от города, но величественно возвышающим свою высокую фабричную трубу, первую в Курске и единственную".

К 1914 году в Курской губернии насчитывалось семь мелких городских электростанций и пять сельских с общей установленной мощностью 1586 кВт.

В годы гражданской войны электрическому хозяйству города был нанесен серьезный урон, и трамвайное движение прекратилось из-за нехватки электроэнергии. Городской водопровод сократил подачу воды в 1921 году по сравнению с дореволюционным периодом на одну треть. Даже после ремонта оборудования и установки в 1923 году нового дизеля и после того, как в начале 1926 года были капитально отремонтированы два старых и пущен четвертый, мощность станции составляла 500 киловатт. Городу явно не хватало электроэнергии, и была необходима новая электростанция.

Ее начали строить рядом с уже действующей электростанцией. 7 ноября 1929 года на поросшем кустарником пустыре, на берегу реки Тускарь, состоялся торжественный митинг в честь закладки новой станции. Здесь должна была быть построена Центральная электростанция (ЦЭС). Станция планировалась на мощность до 17 тысяч киловатт, так как условия водного режима Тускари и размещение электростанции в центре города не могли в будущем обеспечить ЦЭС возможностью стать главной базой по обеспечению электрической энергией и теплом не только нужды городского населения и коммунального хозяйства, но и развивающейся промышленности Курска.

В 1936 году советским правительством был утвержден план расширения ЦЭС до мощности в 11000 киловатт за счет установки второй турбины мощностью 2,5 тысячи киловатт (в мае 1938 года была пущена турбина в 3000 киловатт) и третьей турбины мощностью в 6000 киловатт.

В пятидесятых годах электростанция была переведена в теплофикационный режим и ТЭЦ-4 стала снабжать теплом центральную часть нынешнего Центрального округа Курска. На фасаде здания станции остались навсегда выложенные камнем цифры "1934", как память о радостном для курян моменте - вводе в эксплуатацию электростанции, напоившей город долгожданной электрической энергией.

В настоящее время установленная электрическая мощность ТЭЦ-4 — 4,8 МВт, тепловая — 395 Гкал/час. Численность персонала составляет порядка ста человек.

«Сегодня, работая в сложное время, в условиях экономической нестабильности, Курская ТЭЦ - 4  функционирует надежно, дарит блага людям, обеспечивая их электрической и тепловой энергией, реализует новые научно-технические разработки», — отметил губернатор Курской области Александр Михайлов.

Курская АЭС

Курская АЭС расположена в 40 километрах к западу от города Курска (примерно 500 км на юг от Москвы). На станции эксплуатируется четыре энергоблока с реакторами чернобыльского типа РБМК-1000. Реакторы этого типа признаются самыми опасными в мире.

Первый энергоблок был введен в эксплуатацию в 1976 году, второй — в 1979, третий и четвертый — в 1983 и 1985 годах. Пятый энергоблок не был достроен: и несмотря на то, что Росатом продолжает выделять средства на достройку блока, сомнительно, что этот энергоблок с реактором того же чернобыльского уран-графитового типа РБМК-1000 будет когда-нибудь введен в эксплуатацию.

Каждый энергоблок включает в себя следующее оборудование:

- уран-графитовый реактор РБМК-1000, со вспомогательными системами

- две турбины К-500-65/3000

- два генератора мощностью 500 МВт каждый

Каждый блок имеет раздельные помещения для реакторов и их вспомогательного оборудования, систем транспортировки топлива и пультов управления реакторами. Каждая очередь имеет общее помещение для газоочистки и систем спецочистки воды. Все четыре блока Курской АЭС имеют общий машинный зал.

Курская АЭС выдает электроэнергию по 11 линиям электропередачи:

2 линии (110 кВ): для электроснабжения собственных нужд

6 линий (330 кВ): 4 линии для электроснабжения области, 2 для севера Украины

3 линии (750 кВ): 1 линия для Оскольского электрометаллургического, 1 линия для северо-востока Украины,1 линия для Брянской области

Курская атомная станция является важнейшим узлом Единой энергетической системы России. Основной потребитель — энергосистема «Центр», которая охватывает 19 областей ЦФО. Доля Курской атомной станции в установленной мощности всех электростанций Черноземья составляет 52%.

Читая данный материал, у многих, скорее всего, возник вопрос: «А что же такое Атомная электростанция?»

Поэтому на этом месте я бы хотела остановиться и ответить на данный вопрос подробнее.

Атомная электростанция (АЭС) — комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путём использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

Во второй половине 40-х гг. , еще до окончания работ по созданию первой атомной бомбы (ее испытание, как известно, состоялось 29 августа 1949 года), советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика.

В 1948 г. по предложению И. В. Курчатова и в соответствии с заданием партии и правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии.

В мае 1950 года близ поселка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС.

Первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт (полная проектная мощность 600 МВт).

В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди дал ток потребителям. В сентябре 1964 был пущен 1-й блок Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 350 МВт запущен в декабре 1969. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС.

Атомные электростанции классифицируются в соответствии с установленными на них реакторами:

• Реакторы на тепловых нейтронах, использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами атомов топлива

• Реакторы на лёгкой воде

• Реакторы на тяжёлой воде

• Реакторы на быстрых нейтронах

• Субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов

• Термоядерные реакторы

По виду отпускаемой энергии можно разделить на:

• Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки только электроэнергии

• Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию

• Однако на всех атомных станциях России есть теплофикационные установки, предназначенные для подогрева сетевой воды.

На рисунке показана схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура.

Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища. Помимо воды, в различных реакторах в качестве теплоносителя может применяться также расплавленный натрий или газ.

Атомная станция теплоснабжения

Россия — единственная страна, где серьёзно рассматриваются варианты строительства атомных станций теплоснабжения. Объясняется это тем, что только в России существует централизованная система водяного отопления зданий, при наличии которой целесообразно применять атомные станции для получения не только электрической, но и тепловой энергии.

Первые проекты таких станций были разработаны ещё в 70-е годы XX века, однако из-за наступивших в конце 80-х гг экономических потрясений и жёсткого противодействия общественности, до конца ни один из них реализован не был.

Исключение составляют:

• Билибинская АЭС небольшой мощности, снабжающая теплом и электричеством посёлок Билибино в Заполярье (10 тыс. жителей) и местные горнодобывающие предприятия, а также оборонные реакторы (главной задачей которых является производство плутония):

• Сибирская АЭС, поставляющая тепло в Северск и Томск.

• Реактор АДЭ-2 на Красноярском горно-химического комбинате, с 1964 г．поставляющий тепловую и электрическую энергию для города Железногорска.

Было также начато строительство следующих АСТ на базе реакторов, в принципе аналогичных ВВЭР-1000:

• Воронежская АСТ

• Горьковская АСТ

• Ивановская АСТ

Строительство всех трёх АСТ было остановлено во второй половине 1980-х или начале 1990-х годов.

В настоящий момент концерн «Росэнергоатом» планирует построить плавучую АСТ для Архангельска, Певека и других заполярных городов на базе реакторной установки КЛТ-40, используемой на атомных ледоколах. Есть вариант малой необслуживаемой АСТ на базе реактора «Елена», и передвижной (железнодорожным транспортом) реакторной установки «Ангстрем».

Надзор за безопасностью российских АЭС осуществляет Ростехнадзор.

Ядерная безопасность регламентируется следующими документами:

• Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. ОПБ-88/97 (ПНАЭ Г-01-011-97)

• Правила ядерной безопасности реакторных установок атомных станций. ПБЯ РУ АС-89 (ПНАЭ Г — 1 — 024 — 90)

Радиационная безопасность регламентируется следующими документами:

• Санитарные правила атомных станций. СП АС-99

• Основные правила обеспечения радиационной безопасности. ОСПОРБ-02

В настоящее время в Российской Федерации на 10 действующих АЭС (включая Курскую АЭС) эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением — 9 ВВЭР-440, 15 канальных кипящих реакторов — 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6, 1 реактор на быстрых нейтронах.

В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.

Представим краткую характеристику каждой

Атомной электростанции.

Балаковская АЭС

Белоярская AЭC

Билибинская атомная теплоэлектроцентраль

Ростовская АЭС

Калининская АЭС

Кольская АЭС

Ленинградская АЭС

Нововоронежская АЭС

Смоленская АЭС

Но ведь АЭС - это ценнейшее национальное технологическое достояние, для работы которого требуются большие средства и затраты. Поэтому надо уметь рационально, по-умному распоряжаться сырьем. Производственные мощности, высококвалифицированные кадры не должны остаться в простое. Им нужно найти достойное применение, они могут и должны производить высококлассную технику.

К тому же существует направление — энергетическое, то есть создание атомных энергоисточников, которые помогли бы решить энергетические проблемы России и других стран мира.

И тут возникает вопрос:

Существуют ли какие либо другие источники энергии, необходимые для работы электростанций?

Существует несколько путей решения этой проблемы.

Если произвести определенные расчеты, то небольшой населенный пункт способна обеспечить энергией даже атомная подводная лодка. Для этого достаточно пустить кабели на берег и таким образом обеспечить энергопитание поселка или базы. Но это слишком малая мощность.

До сих пор атомные электростанции строились только в наземном исполнении. В течение трех последних лет в ЦКБ «Лазурит» достаточно основательно занимались проектами плавучих атомных электростанций (ПАЭС).

В ПАЭСах могут быть использованы как новые атомные реакторы, так и ядерные реакторы, которые были спроектированы и использованы для ледоколов. Для снабжения небольших поселков на Крайнем Севере в ОКБМ разработан проект новой ядерной установки АБВ (6 Мвт). Для снабжения энергией крупных городов в ОКБМ заново разрабатывается проект ВБЭР-300, который позволит создавать ПАЭСы мощностью 300 Мвт. (Две станции по 300 Мвт способны полностью обеспечить энергией город с населением около 350 тыс. жителей). Все ядерные источники энергии полностью соответствуют международным нормам по безопасности, которые разработало МАГАТЭ.

Но встает такой вопрос: «Почему же до сих пор не создавались подобные проекты?»

Оказывается, после аварии, случившийся в Чернобыле, атомная энергетика была в «загоне»: считалось, что это ненужный, опасный для человечества вид энергии.

Ситуацию изменила история с Атомной подводной лодкой «Курск», на которой произошел взрыв боекомплекта. Дело в том, что для ледоколов и подводных лодок разрабатывались и использовались другие реакторы (в отличие от наземных АЭС). Это реакторы водо-водяного типа. Ядерные судовые технологии прошли проверку на безопасность в супержестких условиях на «Курске». Они доказали, что не представляют опасности для населения и для всего живого.

Преимущества ПАЭС перед наземными станциями:

1. Все наземные станции требуют отведения достаточно больших участков земли, строительства мощных фундаментальных конструкций (особенно в сейсмоопасных зонах). Как правило, возле станции приходится строить город или поселок для обслуживающего персонала.

Изготовление ПАЭС осуществляется на судостроительном заводе, как строительство корабля, и «из ворот» завода выходит готовое «под ключ» изделие, которое можно пришвартовать практически в любой, защищенной от штормов, акватории с минимальными затратами.

2. Не требуется больших капитальных затрат у потребителя, кроме строительства подстанции и защитных сооружений.

3. После окончания эксплуатации станция уходит для утилизации на специализированный завод, т. е. реализуется идея «зеленой лужайки», это экологически привлекательно.

В итоге стоимость производства электроэнергии окажется в 2-3 раза дешевле, чем на наземной станции.

Вторым выходом из этой ситуации являются ветроэлектростанции.

В Германии в 1993 году была принята правительственная программа с характерным названием «Эльдорадо-ветер». Программа оказалась настолько перспективной, что уже в несколько раз перевыполнена. Она предусматривает большие экономические льготы и господдержку тех, кто вкладывает деньги в ветроэлектростанции. Предусмотрены льготы даже для потребителей ветроэлектроэнергии!

Потому что для получения ветроэлектроэнергии не надо покупать и сжигать нефтепродукты или уголь, не надо покупать урановое топливо, не надо строить плотины и затоплять собственную страну. Ничего этого не надо. Надо только поставить ветряк. Электричество «ветром надует» и притом абсолютно бесплатно. Ветер крутит лопасти, вал вращает генератор, генератор дает ток «из ничего». Небольшой ветряк может обеспечить энергией один коттедж, большой -целый поселок.

В России же мощность всех ветростанций равна 2,8 мегаватта. В триста раз меньше, чем в Индии! Мы привыкли, что Россия - богатая по ископаемым страна. Но как у нас дела с «ветряными ресурсами»?

Рабочая группа Минтопэнерго России еще в 1993 году определила, что наши «запасы» по ветру составляют в потенциале 6 218 000 000 мегаватт- часов в год. Вот столько энергии мы могли бы получать из ветра.

В нашей стране большинство районов перспективны для установки ВЭС. Можно взять «Атлас ветров России» и самому в этом убедиться. Если среднегодовые скорости ветра в каком-то районе превышают 4 м/с, там уже можно строить ветряк для обеспечения дома или поселка. Если скорость превышает 6 м/с, то ВЭС уже можно подключать к энергетическим сетям страны - это уже полноценная электростанция.

А у нас в большинстве районов страны, особенно на севере и востоке, скорость ветра гораздо выше, чем 6 метров в секунду. Если на северах поставить ветряки, решается проблема половины северного завоза - топливной его части. Нужен будет только небольшой резервный запас топлива для дизель – генераторов.

Но существует такая проблема, как штиль – полное безветрие. Но в периоды безветрия энергию можно накапливать. И впервые решение этой проблемы еще в тридцатые годы предложил Уфимцев. Он построил в Курске первую ветростанцию, которая давала ток, даже когда не было ветра.

Энергия накапливалась с помощью инерционного аккумулятора, то есть маховика. Пока дул ветер, он не только крутил генератор, но и раскручивал маховик. Когда ветер стихал, этот огромный маховик по инерции вращался и крутил генератор. Станция освещала двухэтажный дом Уфимцева, питала все его станки, которые стояли в подвале, и освещала часть улицы Семеновской в Курске. Причем маховик вращался несколько часов. И это притом, что Курск - не Приморье, и сильных ветров у нас не бывает.

В 1936 году Уфимцев умер, и после его смерти станцию запустить уже никому не удалось, потому что никто не мог понять, как это работает. Этот ветряк высотой 40 метров до сих пор стоит в Курске.

Для того времени конструкция Уфимцева была просто фантастической! Он на сто лет опередил свое время.

Во-первых, Уфимцев вместе с довольно известным тогда аэродинамиком профессором Ветчинкиным создал первое в мире ветроколесо с поворотными лопастями и переменным углом атаки, как в современных вертолетах!

Во-вторых, знаменитый маховик на двух подшипниках, который весил 320 килограммов, был помещен в специальную вакуумную камеру, чтобы воздухом не тормозился. И это в тридцатых годах!

Кстати, современные маховики могут вращаться после раскрутки уже не, часами, а сутками. Так что штили ветростанциям не помеха.

Уфимцев на практике показал, что наша страна могла пойти другим путем. Уфимцев и Ветчинкин связывали расцвет России с тотальным ветроиспользованием. Они это называли «сплошной анемофикацией России». У них были даже статистические расчеты по районам России, которые подтверждали, что вся энергетика России может быть основана на энергии ветра.

Следующее решение проблемы - СЭС

Солнце, как известно, является первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Оно греет всю Землю, приводит в движение реки и сообщает силу ветру. Под его лучами вырастает 1 квадриллион тонн растений, питающих, в свою очередь, 10 триллионов тонн животных и бактерий. Благодаря тому же Солнцу на 3емле накоплены запасы углеводородов, то есть нефти, угля, торфа и пр. , которые мы сейчас активно сжигаем. Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн условного топлива.

(Теплота сгорания условного топлива - 7 000 ккал/кг).

А теперь внимание: если энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, перевести в то же условное топливо, то эта цифра составит около 100 триллионов тонн. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Считается, что на 3емле запасено 6 триллионов тонн различных углеводородов. Если это так, то содержащуюся в них энергию Солнце отдает планете всего за три недели. И резервы его настолько велики, что светиться так же ярко оно сможет еще около 5 миллиардов лет. 3емные зеленые растения и морские водоросли утилизируют примерно 34% поступающей от Солнца энергии. Остальное теряется почти впустую, расходуясь на поддержание комфортного для жизни микроклимата в глубинах океана и на поверхности Земли. И если бы человек смог взять для своего внутреннего потребления хотя бы один процент (то есть 1 триллион тонн того самого условного топлива в год), то это бы решило многие проблемы на века вперед. И теоретически вполне понятно, как именно взять этот процент.

Солнечная энергетика — использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

Ныне солнечная энергетика широко применяется в случаях, когда малодоступность других источников энергии в совокупности с изобилием солнечного излучения оправдывает её экономически.

Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (вне атмосферы Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения атмосферой Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря — 1020 Вт/м².

Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную площадку как минимум в три раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше. Это количество энергии с единицы площади определяет возможности солнечной энергетики.

Перспективы выработки солнечной энергии также уменьшаются из-за глобального затемнения — антропогенного уменьшения солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов: гелиотермальная энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах); термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергию в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор); солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно- поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Достоинства солнечной энергетики

• Общедоступность и неисчерпаемость источника.

• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды (однако в настоящее время в производстве фотоэлементов и в них самих используются вредные вещества).

Существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки солнечной энергетики

1. Фундаментальные проблемы

• Из-за относительно небольшой величины солнечной постоянной для солнечной энергетики требуется использование больших площадей земли под электростанции (например, для электростанции мощностью 1 ГВт это может быть несколько десятков квадратных километров). Однако, это недостаток не так велик, например, гидроэнергетика выводит из пользования заметно большие участки земли. К тому же фотоэлектрические элементы на крупных солнечных электростанциях устанавливаются на высоте 1,8—2,5 метра, что позволяет использовать земли под электростанцией для сельскохозяйственных нужд, например, для выпаса скота.

• Проблема нахождения больших площадей земли под солнечные электростанции решается в случае применения солнечных аэростатных электростанций, пригодных как для наземного, так и для морского и для высотного базирования.

• Поток солнечной энергии на поверхности Земли сильно зависит от широты и климата. В разных местах среднее количество солнечных дней в году может различаться очень сильно.

2. Технические проблемы

• Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в утренних и вечерних сумерках. При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Кроме того, мощность электростанции может резко и неожиданно колебаться из-за смены погоды. Для преодоления этих недостатков нужно или использовать эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день это нерешённая проблема), либо строить гидроаккумулирующие станции, которые тоже занимают большую территорию, либо использовать концепцию водородной энергетики, которая также пока далека от экономической эффективности.

• Проблема зависимости мощности солнечной электростанции от времени суток и погодных условий решается в случае солнечных аэростатных электростанций.

• Дороговизна солнечных фотоэлементов. Вероятно, с развитием технологии этот недостаток преодолеют. В 1990—2005гг. цены на фотоэлементы снижались в среднем на 4 % в год.

• Недостаточный КПД солнечных элементов (вероятно, будет вскоре увеличен).

• Поверхность фотопанелей нужно очищать от пыли и других загрязнений. При их площади в несколько квадратных километров это может вызвать затруднения.

• Эффективность фотоэлектрических элементов заметно падает при их нагреве, поэтому возникает необходимость в установке систем охлаждения, обычно водяных.

• Через 30 лет эксплуатации эффективность фотоэлектрических элементов начинает снижаться.

3. Экологические проблемы

• Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д. , а их производство потребляет массу других опасных веществ. Современные фотоэлементы имеют ограниченный срок службы (30—50 лет), и массовое применение поставит в ближайшее же время сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения.

• В последнее время начинает активно развиваться производство тонкоплёночных фотоэлементов, в составе которых содержится всего около 1 % кремния. Из-за низкого содержания кремния тонкоплёночные фотоэлементы дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективность. Так, например, в 2005 г. компания «Shell» приняла решение сконцентрироваться на производстве тонкоплёночных элементов, и продала свой бизнес по производству кремниевых фотоэлектрических элементов.

Все началось с Альберта Эйнштейна. Многие помнят, что этот ученый был удостоен в 1921 году Нобелевской премии. Но мало кто знает, что получил он ее не за создание теории относительности, а за объяснение законов внешнего фотоэффекта. Еще в 1905 году он опубликовал работу, в которой, опираясь на гипотезу Планка, описал как именно и в каких количествах кванты света «вышибают» из металла электроны.

Получить электрический ток с помощью фотоэффекта впервые удалось советским физикам в 30-е годы прошлого века. Произошло это в Физикотехническом институте, руководил которым знаменитый академик А. Ф. Иоффе. Правда, КПД тогдашних солнечных сернисто-талиевых элементов еле дотягивал до 1%, то есть в электричество обращался лишь 1% падавшей на элемент энергии, но задел был положен.

В 1954 году американцы Пирсон, Фуллер и Чапин запатентовали первый элемент с приемлемым (порядка 6%) КПД. А с 1958 года кремниевые солнечные батареи стали основными источниками электричества на советских и американских космических аппаратах.

К середине 70-х годов КПД солнечных элементов приблизился к 10-процентной отметке и. почти на два десятилетия замер на этом рубеже. Для космических кораблей этого вполне хватало, а для наземного использования производство весьма дорогих солнечных батарей 11 кг кремния необходимого качества стоил тогда до 100 долларов) по сравнению с сжиганием дешевой нефти выглядело непозволительной роскошью. Как следствие-большинство исследований по разработке новых технологий в области солнечной энергетики было свернуто, а финансирование оставшихся сильно сокращено. В начале 90-х годов нынешний лауреат Нобелевской премии академик Жорес Алферов на собрании АН СССР заявил, что если бы на развитие альтернативной энергетики (а солнечная энергетика у нас считается одним из ее видов) было бы потрачено хотя бы 15% из тех средств, что мы вложили в энергетику атомную, то АЭС нам бы сейчас вообще бы ли не нужны. Судя по тому, что даже на тех крохах, которые выделялись «на Солнце», удалось к середине 90-х поднять КПД солнечных элементов до 15, а к началу нового века - до 20%, утверждение академика недалеко от истины.

    В качестве материала для производства солнечных элементов сегодня используется кремний. Второй по распространенности на Земле, после кислорода, элемент.

Из тонны кварцевого песка, в котором находится около 500 кг кремния при самой распространенной на сегодняшний день технологии электродугового извлечения и хлорсилановой очистке получают 50-90 кг солнечного силициума. При этом на получение 1 кг расходуется столько энергии, что «киловаттный» чайник мог бы на ней непрерывно работать в течение 250 часов. Все это тем более странно оттого, что новые, гораздо более удачные технологии давно существуют. Еще в 1974 году немецкая фирма Siemens научилась получать чистый кремний с помощью карботермического цикла. Не будем вдаваться в подробности химического процесса, просто скажем, что в этом случае энергозатраты падают на порядок, а выход продукта увеличивается в 10-15 раз. Соответственно, и стоимость получаемого кремния падает до 5-15 долларов за килограмм.

Здесь-то и кроется особая выгода для России. Для немецкой технологии простой песок уже не подходит, тут нужны так называемые «особо чистые кварциты», самые крупные залежи которых находятся в нашей стране. Кроме того, по мнению тех же специалистов из Siemens, наши кварциты наиболее качественные и их запасов хватит на всех. Электричество относится к числу плохо запасаемых продуктов, поэтому производится его всегда практически, столько же, сколько и потребляется.

Общая мощность всех земных электростанций составляет примерно 2 000 ГВт. Один тераватт-год - это примерно 13% от всей потребляемой человечеством энергии. Для того чтобы получить этот тераватт от Солнца, стандартными кремниевыми панелями нужно «замостить» территорию в 40 000 Км 2. Это с учетом того, что работать станция будет только днем. Квадрат со стороной 200 км - примерно одна двухсотая часть пустыни Сахара. Задача, с которой современное человечество вполне может справиться.

Но существуют две огромные проблемы:

Первая - это хранение энергии. Производить энергию такая «гигастанция» сможет только днем, а человечеству она нужна круглые сутки. 3начит, на ночь ее дневные излишки нужно в чем-то запасать. В аккумуляторах, в гигантских конденсаторах, в супермаховиках. Такие «энергохранилища» будут стоить не намного дешевле, чем сама СЭС.

Второе - изменение климата. Конечно, не на всей планете, а в месте постройки. Если раньше солнечная энергия в этих местах шла на нагрев почвы и воздуха, то теперь ее часть пойдет на получение электричества. Температура в районе электростанции, а 40 000 км2 - это немало, практически Московская область, - несколько упадет. В ее центре появится то, что климатологи называют «бароцентром» - область постоянного пониженного давления, в которой обычно формируются мощные циклоны. Циклоны эти будут окроплять территорию электростанции и прилегающие районы дождями, а небо над нашими батареями заволокут грозовые тучи.

 Соответственно, и выработка энергии уменьшится в десятки раз. Обе эти глобальные проблемы имеют одно простое решение. А именно, надо строить не одну электростанцию на 40 000 км2, а 400 электростанций по 100 км2. И располагать их по земному экватору в наиболее солнечных районах (ученые говорят - в районах с наиболее высокой соляризацией). И объединять их в единую сеть. Тогда в то время, пока одни станции будут отдыхать на ночной стороне Земли, другие, противоположные, - поставлять энергию.

Использовать энергию Солнца в бытy можно и без превращения ее в электричество. Для того чтобы «протопить» холодную комнату или нагреть воду в водопроводе, можно напрямую воспользоваться солнечным теплом. Установки, собирающие, сохраняющие и передающие это тепло, называются солнечными коллекторами. В простейшем варианте все выглядит так: на крыше дома или на его южной стене устанавливается панель, состоящая из тоненьких трубочек, по которым в специальный бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает трубки, те нагревают воду, вода (температура которой в этой системе при использовании зеркального поддона может доходить до 60-90°С) накапливается в баке и потом используется для обогрева или горячего водоснабжения.

Заключение

Энергия для человека — своеобразная валюта, которой он расплачивается за свою жизнедеятельность, удовлетворяя потребности в пище, одежде, во всех благах цивилизации. Энергетическое хозяйство представляет собой становой хребет материальной культуры. Технологические процессы всех без исключения промышленных производств могут рассматриваться как совокупность отдельных этапов потребления и преобразования энергии. Мир в целом остается весьма энергорасточительным. В котлах тепловых электростанций, двигателях внутреннего сгорания, нагревательных установках сегодня сгорает ценное органическое топливо — продукты переработки нефти, газ, уголь.

Но существует несколько путей решения этой проблемы:

И я надеюсь, что этот список с каждым годом будет расширяться, ведь наше будущее в наших руках. Пока человек не перестанет относиться к природе потребительски, выжимая из нее все – ничего не изменится. Настало время, когда человек должен понять, что он – часть природы, и выжить он сможет только в содружестве с ней, понимая и принимая ее законы.

Давайте сохранять наше прошлое для становления нашего будущего, усовершенствуя и развивая наше настоящее!

Балаковская АЭС расположена на левом берегу Саратовского водохранилища реки Волги в 10 км северо-восточнее г. Балаково Саратовской обл. приблизительно на расстоянии 900 км юго-восточнее г. Москвы. Балаковская АЭС - самая молодая российская АЭС с энергоблоками ВВЭР-1000 третьего поколения. Начало строительства - октябрь 1978 года. Неконтролируемое воздействие на окружающую среду вредных веществ, образующихся в результате технологического процесса на АЭС, исключено проектом. Единственным проектным нормированным источником воздействия являются выбросы через вентиляционные трубы систем вентиляции энергоблоков и спецкорпуса.

Белоярская AЭC – единственная АЭС с энергоблоками разных типов, на которых отрабатывались принципиальные технические решения для большой ядерной энергетики. Белоярская АЭС им. И. В. Курчатова - первенец большой ядерной энергетики СССР. Станция расположена на Урале, в 3-х километровой зоне от станции построен город энергетиков - Заречный. В настоящее время энергоблоки выведены из промышленной эксплуатации как выработавшие свой ресурс.

Билибинская атомная теплоэлектроцентраль - это первенец атомной энергетики в Заполярье, уникальное сооружение в центре Чукотки, обеспечивающее жизнедеятельность горнорудных и золотодобывающих предприятий Чукотки. Станция состоит из четырех однотипных энергоблоков суммарной электрической мощностью 48 МВт с реакторами ЭГП-б (водно-графитовый гетерогенный реактор канального типа).

Ростовская АЭС является первой АЭС, пуск которой будет осуществлен в России после Чернобыльской трагедии и связанным с ней кризисом в атомной промышленности. Безопасность АЭС будет обеспечена реализацией принципа глубоко эшелонированной защиты, основанной на применении систем и барьеров на пути возможного выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду и системы технических и организационных мер по защите барьеров и сохранению их эффективности.

Калининская АЭС расположена на севере Тверской области в 150 км от города Тверь. Общая площадь, занимаемая КАЭС, составляет 287,37 га. Выдача электроэнергии осуществляется по сетям РАО "ЕЭС России": линия "Опытная", - линия "Ленинградская", - линия "Владимир", - линия "Новая-1", "Новая-2".

Показатель надежности ядерного топлива контролирует обеспечение целостности оболочек топливных элементов. Поддержание целостности оболочек топливных сборок снижает радиологическое воздействие при работе энергоблока и при обслуживании.

Кольская АЭС расположена за Полярным кругом на берегу озера Имандра. За период с 1973 по 1984 гг. введены и эксплуатируются четыре энергоблока с реакторами ВВЭР-440. Установленная тепловая мощность АЭС составляет 5500 МВт, что соответствует электрической мощности 1760 МВт. Кольская АЭС поставляет электроэнергию в энергосистемы "Колэнерго" Мурманской области и "Карелэнерго" Республики Карелия. Связь с ЕЭС России осуществляется четырьмя линиями электропередачи напряжением 330 кВ. Выработка электроэнергии Кольской АЭС составляет около 60 % выработки электроэнергии в Мурманской области.

Кольская АЭС - это единственное градообразующее предприятие, на котором работает около 30% работоспособного населения.

Ленинградская АЭС расположена в 80 км западнее Санкт-Петербурга на южном берегу Финского залива Балтийского моря. Станция включает в себя 4 энергоблока электрической мощностью 1000 МВт каждый. Днем рождения АЭС принято считать 23 декабря 1973 года, Но сердце ядерного исполина начало биться на три месяца раньше - 12 сентября, и именно тогда всю мировую печать облетело сенсационное сообщение: "Первый из семьи атомных гигантов России обретает жизнь!" Именно этот день можно смело называть днем рождения большой ядерной энергетики нашей державы. Создатели ЛАЭС опирались на опыт реакторных установок такого конструкторского направления на первой в мире Обнинской АЭС, блоков Белоярской, Билибинской и Сибирской атомных станций.

Применительно к разработанной концепции канальных реакторов были созданы технологии промышленного изготовления специальных радиационно-стойких конструктивных материалов, в том числе на основе циркония, для тепловыделяющих элементов и технологических каналов активной зоны РБМК.

Нововоронежская АЭС расположена в 42 км. южнее г. Воронежа на левом берегу р. Дон. НВАЭС является первенцем освоения энергоблоков с реакторами типа ВВЭР. В настоящее время в эксплуатации находятся три энергоблока. Задача обеспечения экологической безопасности АЭС решается комплексом организационно-технических мероприятий. Объективными показателями, характеризующими безопасность АЭС, являются нарушения и отказы в работе оборудования АЭС с учетом всех факторов.

Смоленская АЭС расположена недалеко от западной границы России, в Смоленской области. На Смоленской АЭС эксплуатируются три энергоблока с реакторами РБМК-1000. Первая очередь Смоленской АЭС относится ко второму поколению АЭС с реакторами РБМК-1000, вторая очередь - к третьему. Все энергоблоки оснащены системами локализации аварий, исключающими выброс радиоактивных веществ в окружающую среду даже при самых тяжелых предусмотренных проектом авариях, связанных с полным разрывом трубопроводов контура охлаждения реактора максимального диаметра. Защита от попадания радиоактивных веществ в окружающую среду построена по принципу последовательных барьеров, состояние которых находится под постоянным контролем.