Elektros energijos gamyba
Elektra [ gr. elektron-gintaras] , visuma reiškinių, susijusių su elektriniais krūviais, jų kuriamais laukais, judėjimu ir sąveika. Elektriniai krūviai būna teigiamieji ir neigiamieji. Jie yra elektrinio lauko šaltiniai. Elektrinį krūvį turi elementariosios dalelės: elektronas turi neigiamąjį, pozitronas ir protonas- teigiamąjį elementarųjį krūvį (mažiausią elektros kiekį). Nejonizuoti atomai ir molekulės yra elektriškai neutralūs, nes jų branduoliuose yra tiek protonų, kiek elektronų apvalkaluose. Neigiamai įelektrinti kūnai turi elektronų perteklių, teigiamai įelektrinti- jų trūkumą. Vienodo ženklo elektriniai krūviai vienas kitą stumia, priešingo ženklo- ttraukia ( Kulono dėsnis). Elektrinių krūvių kryptinis judėjimas vadinamas elektros srove. Elektros srovė ir kintamasis elektrinis laukas kuria sūkurinį magnetinį lauką.Kintant magnetiniam laukui, atsiranda sūkurinis elektrinis laukas. Nejudančiuosius elektros krūvius ir jų sąveiką tiria elektrostatika, judančiuosius- elektrodinamika.
VI a. Pr.Kr. filosofas Talis (Graikija) pastebėjo, kad į vilną patrintas gintaras traukia lengvus daiktus. Ši kūnų savybė vėliau buvo pavadinta trinties elektra.
Elektros tyrimai pradėti XVIII a. 1787 m Š. Kulonas (Ch. Coulomb; Prancūzija) suformulavo elektros krūvių sąveikos dėsnį. 1820 m. H. EErstedas (Danija) pastebėjo, kad tekant elektros srovei laidininku pasisuka netoli laidininko esanti magnetinė rodyklė. 1831 m.M. Faradėjus (D. Britanija) atrado elektromagnetinę indukciją, vėliau-šviesos ir magnetinio lauko sąveiką. Remdamasis šiais tyrimais, 1873 m. Dž.K.Maksvelas (D. Britanija) sudarė klasikines elektromagnetinio lauko teorijos llygtis. Elektromagnetines bangas eksperimentiškai atrado 1886 m. H. Hercas (Vokietija). 1895 m. H. A. Lorencas (Olandija) sukūrė elektroninės teorijos pradus; pagal šią teoriją bet kuri medžiaga sudaryta iš teigiamųjų ir neigiamųjų elektros krūvių, kurių sąveika ir judėjimas lemia elektromagnetinių reiškinių, medžiagos elektrines, magnetines ir optines savybes. 1905 m. A. Einšteinas paskelbė specialiąją reliatyvumo teoriją (nuo to laiko elektromagnetinio lauko teorijos reliatyvistiniai principai tapo reliatyvumo teorijos dalimi).
-3-
Elektros naudojimas. Elektros nuostoliai.
Elektros energija naudojama cheminiams technologiniams procesams, elektriniams varikliams gamyklose ir transporte, apšvietimui.
Lyginant su kitų rūšių energija, elektros energija turi daug pranašumų: tiekiant dideliu atstumu patiriama mažiau nuostolių, ją paprasčiau skirstyti vartotojams, versti kitomis energijos rūšimis (mechanine, šilumine, šviesos), keisti jos parametrus. Vartotojams elektros energija tiekiama aukštosios įtampos, o skirstoma – žemosios įtampos ttinklais.
Pasaulyje elektros energijos suvartojama labai skirtingai. Apie 35 % visos pagamintos energijos suvartoja JAV, 20% – Vakarų Europos šalys ir 20 % – buvusios socialistinės valstybės. Kitos šalys, kuriose gyvena 4/5 visų Žemės gyventojų, suvartoja tik apie 25 % elektros energijos.
Svarbus dalykas yra kova su nuostoliais, susidarančiais, perduodant elektros energiją. Daugiausia nuostolių susidaro dėl šilumos išsiskyrimo laiduose ir dėl vainikinės iškrovos. Energijos nuostolius sumažinti, visų pirma, galima didinant įtampą ir galios koeficientą cosφ.
Elektros energijos vartojimas Lietuvoje(GWh) 1990 1991 1992 1993 1995 1997 1999
Pramonė 6217 5867 4218 3602 3512 3802 3232
Transportas 211 191 137 105 95 101 79
Žemės ūkis 2697 2592 1797 703 459 374 304
Namų ūkis 1762 1836 1796 1489 1570 1720 1886
Kiti vart. 1883 2208 1785 1450 1519 1537 1680
Grynos sąnaudos 12 770 12 694 9733 7349 71555 7534 7181
-4-
Elektros energijos gamyba.
Elektronizuotai bei kompleksiškai automatizuotai gamybai ir buičiai reikia vis daugiau elektros energijos. Apie ¾ visos pasaulio energijos gamina 10 šalių: JAV, Rusija, Japonija, Kanada, Vokietija, Kinija, Prancūzija, D. Britanija, Italija ir Brazilija. Lietuva vidutiniškai 1 gyventojui gamina apie 7100 kW per metus, t. y. daugiau negu Vengrija, Bulgarija, D. Britanija, Belgija, Danija. Daugiausia elektros energijos vidutiniškai 1 gyventojui gamina Norvegija, Švedija, Kanada.
Elektros energijos gamyba Lietuvoje (mln. GWh)
1900 0,04 1990 28 405,0
1913 5,7 1991 29 363,0
1930 53,6 1992 18 707,0
1940 119,2 1993 14 122,0
1950 221,0 1995 13 899,0
1960 1122,0 1997 14 861,0
1970 7362,9 1999 13 456,0
1980 11 665,5
-5-
ELEKTRINĖ – įmonė, gaminanti elektros arba elektros ir šiluminę energiją iš pirminių energijos šaltinių. Pagal vartojamos energijos rūšį skiriama:
· Hidroelektrinė (vandens jėgainė) – vartoja vandens srauto energiją. Čia vandens potencinė energija virsta pro turbiną tekančio vandens ir pačių turbinų bei generatoriaus rotorių kinetine energija, o pastaroji – generatoriuje elektros energija. Hidroelektrinių pranašumai- lengvas valdymas, energijos pigumas- ir trūkumai- priklausomumas nuo sezono, didesnės kapitalinės investicijos. Dabar hidroelektrinės gamina apie 3 % visos pasaulyje gaunamos energijos, nors kai kuriose šalyse- jos didžiąją dalį, pavyzdžiui, Norvegijoje- 90%, Kanadoje- 70 %, Austrijoje ir Šveicarijoje – 65 %. Daug elektros energijos hidroelektrinės gamina ir Rusijoje, JAV, Brazilijoje, Kanadoje. Hidroelektrinės statomos tik prie tekančio vandens.
· Šiluminė elektrinė-vartoja kuro energiją (anglis, dujas, naftą, ddurpes, skalūnus), Žemės gelmių šilumą. Šiluminėse elektrinėse kuro energija virsta suspaustų ir įkaitusių garų vidine energija, kuri po to virsta turbinos ir generatoriaus judančių dalių mechanine energija, o ši- elektros energija. Šiluminės elektrinės gamina daugiausiai pasaulio elektros energijos. Jos gamina ne tik elektrą, bet ir teikia šilumą bei karštą vandenį įmonėms ir gyventojams. Šios elektrinės statomos tuose regionuose, kur yra daug kuro energijos, taip pat tankiai gyvenamuose rajonuose.
· Atominė elektrinė- dabartiniu metu kaip kurą vartoja uraną. 1 kg urano pakeičia 1700 t anglių. Todėl atominės elektrinės statomos jokio kuro neturinčiuose rajonuose. Šiuo metu atominės elektrinės veikia 30 šalių. Kai kurios jėgainės gamina didelę dalį visos elektros energijos. Prancūzijoje- 48 %, Lietuvoje- 70-80 %, Belgijoje – 48 %, Šveicarijoje- 35 %, Japonijoje apie 30 %. Didžiausia pasaulyje atominė elektrinė- Fukusimos AE (Japonijoje), kurioje veikia net 10 reaktorių.
· Saulės elektrinė- vartoja Saulės spinduliuotės energiją.
· Vėjo elektrinė- vartoja vėjo energiją. Kol kas šiuo metu vėjo ir saulės energija dar mažai vartojama.
-6-
Pagal apkrovos pobūdį elektrinė būna bazinė, pikinė, akumuliacinė. Bazinių elektrinių apkrova yra beveik pastovi. Pikinė elektrinė dirba elektros tinklo didžiausios apkrovos metu. Akumuliacinė elektrinė energetikos sistemos mažos apkrovos metu kaupia energiją, o didelės apkrovos metu vartoja sukauptą energiją elektros energijai gaminti. Elektros generatorius suka pirminiai varikliai: ggaro turbinos, dujų turbinos, dyzeliniai varikliai, hidraulinės turbinos. Elektrinės turi elektros skirstyklas, aukštinamuosius transformatorius, akumuliatorines, valdymo pultus, automatikos įrenginius. Pirminiai varikliai ir elektros generatoriai įrengiami mašinų salėje. Šiluminės elektrinių įrengtosios (instaliuotosios) galios kapitalinės išlaidos 1 kW yra 4-6 kartus mažesnės negu hidroelektrinės. Iš šiluminių elektrinių ekonomiškiausios yra termofikacinės, nes jų panaudoto garo šiluma naudojama buityje ir pramonėje. Elektrinės jungiamos į energetikos sistemą. Joje dirbančios vienos elektrinės rezervinė galia nedidelė, nes ji pakeičiama energetikos sistemos rezervine galia.
Pirmoji Lietuvos elektrinė pastatyta Rietave 1892 m. Jos nuolatinės srovės generatorius suko garo mašina( veikė iki 1915 m.). 1900 m. Kaune pradėjo veikti pirmoji viešoji centrinė šiluminė elektrinė, 1924-25 m. ji buvo rekonstruota: įrengti 2 nauji 573 kW dyzeliai ir kintamosios srovės elektros generatoriai. 1930 m. pradėjo veikti Petrašiūnų šiluminė elektrinė. 1903 m. pradėjo veikti Vilniaus miesto centrinė elektrinė : dvi garo mašinos po 257 kW suko 250 kW galios nuolatinės srovės generatorius. 1912 m. joje įrengta 948 kW garo turbina. 1962-67 m. ji buvo pritaikyta šilumai gaminti ir pavadinta Vilniaus pirmąja termofikacine elektrine. 1960 m. paleista 90MW galios Kauno hidroelektrinė. 1962 m. Lietuvos elektrinėje (Elektrėnuose) pradėtas naudoti didelio slėgio (14 MPa) garas, o 1967 m. virškritinio slėgio (25,5 MPa) ir aukštos temperatūros (570˚
C) garas. 1983 m. paleistas Vilniaus trečiosios termofikacinės elektrinės pirmasis 180MW turbogeneratorius. 1992 m. paleista Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė (800 MW).
1983 m. paleista pirmoji Ignalinos branduolinės elektrinės turbina (750MW). Ignalinos atominė elektrinė yra šiaurės rytų Lietuvoje netoli sienos su Baltarusija.Branduolinė pastatyta ant Drūkšių ežero kranto. Ignalinos atominė elektrinė veikia kanalinio tipo šiluminių neutronų vandens- grafito branduoliniai reaktoriai RBMK- 1500. Toks energijos reaktorius – galingiausias pasaulyje. Šiluminė elektrinės vieno bloko galia – 4800 MW, elektrinė galia – 1500 MW. Ignalinos AE nnaudojama
-7-
vieno kontūro šiluminė schema: į turbinas tiekiamas prisotintas 6,5 Mpa slėgio garas, kuris susidaro reaktoriuje. Pirmoji elektrinės eilė turi tik du energetinius blokus. Vieno reaktoriaus bloke yra dvi turbinos, kurių galia 750 MW.
AE svarbiausia dalis- reaktorius, o reaktoriaus konstrukcijos dalis –grafitinis klojinys su branduoliniu kuru, strypais- sugėrikliais ir gaubiančiomis jį metalo konstrukcijomis- įrengta betoninėje šachtoje. Klojinys įrengtas ant suvirintos metalinės konstrukcijos. Iš viršaus
Ignalinos Atominė Elektrinė
klojinys perdengiamas viršutiniąja metaline konstrukcija, besiremiančia į biologinės apsaugos žiedinį vandens baką. CCilindrinis gaubtas, viršutinė ir apatinė reaktoriaus metalinės konstrukcijos sudaro hermetišką ertmę. Ji užpildyta helio ir azoto mišinio, kad grafitas nesioksiduotų ir būtų geresnis šilumos laidininkas nuo grafito į technologinius kanalus.
Ignalinos AE pagamina apie 85 % elektros energijos, vartojamos Lietuvoje.Todėl Lietuva ppirmauja pasaulyje gaminant elektros energiją atominėse elektrinėse.
-8-
Galingiausios pasaulio elektrinėsPavadinimas Instaliuotoji galia Paleista( šalis) MW
HIDROELEKTRINĖS
Itaipu(Bazilija) 12 600 1988
Grand Kulio(JAV) 10 830 1942
Gurio(Venesuela) 10 300 1968
Tukurajus(Brazilija) 7960 1984
Sajanų- Šušenskojės(Rusija) 6400 1980
Bratsko(Rusija) 4100 1960
HIDROAKUMULIACINĖS
Bet Kaunčio(JAV) 2000 1984
Renkun Mauntino(JAV) 1600 1979
Dinorviko(D.Britanija) 1800 1983
Takasės(Japonija) 1200 1977
Prancūzijos 1800 1986
Kruonio(Lietuva) 800 1992
BRANDUOLINĖS
Paliuelio(Prancūzija) 4×1330 1986
Šozo(Prancūzija) 2×1455 1996
Teksaso(JAV) 2×1250 1988
Ignalinos(Lietuva) 2×1300 1983
Zaporožės(Ukraina) 6×1000 1980
ŠILUMINĖS
Kašimos(Japonija) 4400 1974
Monro(JAV) 3200 1974
Frimersdorfo(Vokietija) 2600 1970
Kostromos(Rusija) 4800 1973
Beriozovskio(Rusija) 8800 1980
Lietuvos 1800 1962
-9-
IŠVADOS
Elektra- reiškinys, susijęs su elektriniais krūviais. Elektrą gamina elektrinės, kurios yra skirstomos pagal vartojamos energijos rūšį . Daugiausiai elektros energijos gamina JAV. Svarbiausia ir daugiausiai elektros energijos gaminanti elektrinė Lietuvoje – Ignalinos AE.
-10-
NAUDOTOS LITERATŪROS SĄRAŠAS:
· S.Vaitekūnas. Geografija 10.- K: Šviesa, 1995 m., 116-118 psl.
· J. Andriūnas, S. Jakutis, H. Jonaitis, A. Niaura, V. Valentinavičius. Fizikos dėstymo metodika. –V: Mintis, 1966 m., 466 psl.
· Technikos enciklopedija. 502-504 psl.
· http:/www.iae.lt
-11-
Šis referatas tinka 12 klasių moksleiviams. Šio darbo tikslas – plačiau susipažinti su elektros sąvoka, paanalizuoti elektros energijos naudojimą bei gamybą Lietuvoje ir pasaulyje.
tipas: fizikos referatas
