Вторая разновидность ТЭС — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Они вырабатывают электроэнергию и тепло. За счет этого коэффициент использования топлива выше, но строятся они только возле потребителя, так как тепло можно передавать лишь на небольшие расстояния. Как правило, мощность ТЭЦ намного меньше, чем у ГРЭС. Самый мощный узел ТЭЦ в России расположен в Москве и ее окрестностях.
Комплексы тепловых электростанций, работающие на углях одного месторождения, получили название топливно-энергетических комплексов.Экономические, технико-экономические и экологические факторы не позволяют считать тепловые электростанции перспективным способом получения электроэнергии.
Гидроэнергетические установки(ГЭС) являются самыми экономичными. Их к. п. д. достигает 93 %, а стоимость одного кВт-ч в 5...6 раз дешевле, чем при других способах получения электроэнергии. Они используют неисчерпаемый бесплатный источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работников, хорошо регулируются. По величине и мощности отдельных гидростанций и агрегатов наша страна занимает ведущее положение в мире.
Но ГЭС имеют и ряд недостатков: Темпы развития сдерживают значительные затраты и сроки строительства, обусловленные удаленностью мест строительства ГЭС от крупных городов, отсутствие дорог, трудные условия строительства, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть пострены только в местах наличия соответствующих ресурсов.
Гидроэнергетические установки подразделяются на: гидроэлектростанции, использующие энергию рек (ГЭС); приливные электростанции, использующие энергию приливов и отливов морей и океанов (ПЭС); гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), способные накапливать и использовать энергию искусственных водоемов и озер.
ГЭС предусматривает строительство плотины, перегораживающей русло реки. Плотина позволяет накопить в водохранилище воду и создать, таким образом, напор воды, необходимый для работы гидротурбины.
ПЭС использует энергию приливов и отливов волны, образующейся в морях и океанах в результате сил притяжения, действующих между Землей, Луной и Солнцем. Недостатком ПЭС является большая стоимость их сооружения, а работают они только во время прилива и отлива.
ГАЭС используют гидравлическую энергию, которую они сами накапливают, аккумулируют, перекачивая воду в специальный бассейн, и в необходимое время преобразовывают ее в электрическую, чем уменьшают или снимают кратковременные пиковые нагрузки. Кратковременность работы объясняется сравнительно небольшими объемами бассейнов.
Говоря о преимуществе ГЭС, не следует забывать о том, что она находится в сложном взаимодействии с другими потребителями и пользователями воды: водным транспортом, ирригацией, водоснабжением, рыбным хозяйством. Возникает много экологических вопросов.
Атомные электростанции (АЭС) работают по одному принципу с тепловыми электростанциями, т. е. происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала турбины, которая приводит в действие генератор, где механическая энергия преобразовывается в электрическую.
АЭС вырабатывают 16% электроэнергии в стране. Главное достоинство АЭС—небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традиционного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭСнезначительно воздействуют на окружающую среду.
Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включениятребуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.
Атомная энергетика выросла в одну из ведущих отраслей народного хозяйства и продолжает быстро развиваться, обеспечивая безопасность и экологическую чистоту
Для увеличения надежности поставок электроэнергии большое количество станций и потребителей объединяют в энергосистемы. Системы позволяют также оптимально сочетать электростанции разных типов. АЭС в них всегда работают на полную мощность, ТЭС работают на полную мощность в зимний период и частично—летом, а ГЭС включаются для покрытия суточных пиков нагрузки. Станции почти всей европейской части страны (кроме крайнего северо-востока) и юга азиатской части вплоть до Байкала объединены в Единую энергосистему России. Эта система позволяет также перебрасывать энергию на большие расстояния, используя разницу во времени и в уровне развития электроэнергетики. Из наиболее энергоизбыточного Восточно-Сибирского района энергия передается на Урал ив другие западные районы страны. В северных и восточных регионах России работают изолированные энергосистемы, состоящие преимущественно из ТЭС и сильно зависящие от регулярности поставок топлива. Поэтому для многих восточных регионов страны (Приморский край и др.) в 90-е годы стали характерными энергетические кризисы с отключениями потребителей.[4]
Динамика производства энергии разными типами электростанций представлена в таблице 1.
таблица1
Производство электроэнергии электростанциями в 2000-2008гг.[5]
| Единицы измерения | 2000 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | |
| ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ | |||||||||
| ГЭС | млрд. кВт∙ч | 164,6 | 164,2 | 157,7 | 177,9 | 174,5 | 175,2 | 179,4 | 166,8 |
| АЭС | млрд. кВт∙ч | 130,8 | 141,6 | 150,4 | 144,7 | 149,4 | 156,4 | 159,9 | 163 |
| ГЭС+АЭС | млрд. кВт∙ч | 295,4 | 305,8 | 308,1 | 322,6 | 323,9 | 331,6 | 339,3 | 329,8 |
| ТЭС | млрд. кВт∙ч | 580,6 | 585,5 | 608,2 | 609,3 | 629,2 | 664,2 | 676,0 | 707,4 |
| вся электроэнергия | млрд. кВт∙ч | 876,0 | 891,3 | 916,3 | 931,9 | 953,1 | 995,8 | 1015,3 | 1037,2 |
| к уровню предыдущего года | % | 103,6 | 100,0 | 102,8 | 101,7 | 102,3 | 104,5 | 102,0 | 102,2 |
| % к 2000 г | % | 100,0 | 101,7 | 104,6 | 106,4 | 108,8 | 113,7 | 115,9 | 118,4 |
| ИМПОРТ | |||||||||
| Электроэнергия | млрд. кВт∙ч | 9,1 | 5,1 | 8,2 | 12,2 | 10,3 | 5,1 | 5,7 | 3,5 |
| ЭКСПОРТ | |||||||||
| Электроэнергия | млрд. кВт∙ч | 22,8 | 18,1 | 21,6 | 19,2 | 22,6 | 20,9 | 18,5 | 20,9 |
В условиях истощения топливных ресурсов все большее внимание привлекается к использованию возбновляемых источников энергии. Возобновляемая энергия привлекает и своей экологической чистотой: ее использование до минимума сводит вредное влияние на окружающую среду.
Для нужд народного хозяйства намечается широкое использование таких нетрадиционных источников энергии, как солнечная, геотермальная, ветровая, приливов морей и океанов, биомассы.
Их ресурсы неисчерпаемы, так как рождаются эти виды энергии силами непрерывных процессов природы и постоянно возобновляются. Солнечная энергия, поступающая только на поверхность суши, более чем в 15...20 раз превышает существующее сейчас потребление энергии во всем мире. В нашей стране наиболее благоприятные условия для размещения солнечных станций в республиках Средней Азии, южных районах Казахстана, в Закавказье и Забайкалье.
Солнечные электростанции (СЭС) развиваются в двух направлениях: машинном (генераторном) и безмашинном. При машинном способе получения электроэнергии используется солнечный парогенератор, который через турбину приводит в действие генератор электрического тока, вырабатывающий электроэнергию. Первая солнечная электростанция в нашей стране построена на территории Крыма. Ее первая очередь (СЭС-5) мощностью 5 тыс. кВт введена в эксплуатацию.Солнечный парогенератор Крымской СЭС расположен на башне высотой 70 м. На Земле установлены здание электростанции, зеркальные гелиостаты, оборудованные автоматической системой наблюдения за положением Солнца на небосводе. Солнечные лучи, отраженные от зеркал гелиостатов, концентрируются на парогенераторе и нагревают циркулирующую в нем воду до температуры 250 °С при давлении 4 МПа, благодаря чему приводятся в действие турбины, связанные с генераторами электрической энергии.На электростанции предусмотрена возможность аккумуляции тепла, что позволяет обеспечивать работу турбины в облачную погоду и ночью. Ежегодная выработка около 6 млн. кВт-ч электроэнергии позволяет СЭС-5 сберечь до 2 тыс. т условного топлива. Основным недостатком СЭС является их большая стоимость.
Особый интерес проявляется, прежде всего, к геотермальной энергии, имеющей естественный выход на поверхность земли в виде горячей воды и пара. В нашей стране к числу наиболее перспективных геотермальных районов относятся обширные территории на Камчатке, Сахалине, Северном Кавказе, Закавказье, в Крыму, на Западной Украине и Курильских островах. На Камчатке уже действует первая в стране Паужетская парогидротермальная электростанция (ГеоТЭС) мощностью 11 тыс. кВт.На очереди строительство Мутновской ГеоТЭС, которая будет вырабатывать электроэнергию уже в промышленных масштабах. Проектная мощность этой электростанции 200 тыс. кВт, она будет крупнейшей в мире среди ГеоТЭС. Обратная закачка отработанных геотермальных вод в подземные пласты делает ГеоТЭС экологически безвредной, что имеет большое значение для нормальной жизни многочисленных рек Камчатки, богатых ценными породами рыбы.