Історія розвитку теплоенергетики у Росії

1. Історія розвитку енергетики, і сучасне неї 2.

2. Короткий історичний нарис розвитку термодинаміки 4.

3. Розвиток теплоенергетики у Санкт-Петербурзі 6.

4. Історія розвитку теплових мереж Москви 9.

5. Сонячна теплоенергетика 13.

1. Історія розвитку енергетики, і сучасне її состояние.

Для розвитку енергетики характерні чотири основних періоду. Перший розпочалося 1920 р., коли VIII Всеросійський з'їзд Рад було прийнято план електрифікації Росії (ГОЕЛРО). Цим планом передбачалося випереджувальний розвиток енергетики, спорудження 30 великих районних станцій, використання місцевих палив, розвиток централізованого енергопостачання, раціональне розміщення електростанцій біля країни. Завдання плану ГОЕЛРО було виконано уже 1931 г.

Упродовж років Великої Великої Вітчизняної війни вироблення електроенергії знизилася майже двічі, близько 60 великих станцій було зруйноване. Тому основним завданням другого періоду розвитку енергетики (1940;1950 рр.) було відновлення зруйнованого енергетичного хозяйства.

Для третього етапу розвитку енергетики (1951;1965 рр.) характерна концентрація енергопостачання з допомогою створення об'єднаних енергосистем, будівництво потужних теплових електростанцій, спорудження перших атомних станций.

Четвертий період (з 1966 р. по час) характеризується переходом до якісно нового рівня розвитку паливно-енергетичного комплексу. Впроваджується блокова схема компонування електростанцій, причому потужність блоків безупинно підвищується. Пара сверхкритических параметрів тепер використовується як на конденсаційних електростанціях (КЭС), але і теплоелектроцентралях (ТЕЦ). Формується єдина енергосистема страны.

До 1975 р. у СРСР проводився курс — на підвищення витрат газу та мазуту потреби енергетики. Це дозволило стислі терміни і значних капітальних видатків зміцнити енергетичну базу народного господарства. Пізніше було вирішено, що подальше зростання енергетичного потенціалу Європейської частини країни має здійснюватися з допомогою будівництва гідравлічних і атомних станцій, а східних районах — з допомогою теплових станцій, працівників дешевих углях.

Основні запаси органічних палив (вугілля, нафти, газу) перебувають у в східній частині країни, переважно у важкодоступних районах. Тому особливе значення набуває проблема економії паливно-енергетичних ресурсов.

Подальша централізація теплопостачання з допомогою будівництва потужних ТЕЦ і котельних дозволить отримати значну економію палива. Проте спорудження ТЕЦ економічно доцільне лише за наявності великих централізованих споживачів теплоти. Інший шлях зниження витрати палива — застосування теплонасосных установок, що можуть використовувати як природні джерела теплоти, і вторинні энергоресурсы.

2. Короткий історичний нарис розвитку термодинамики.

До 1950;х років ХІХ століття наука розглядала теплоту як особливе невагоме, неуничтожимое і несоздаваемое речовина, яка мала назва теплород. М. В. Ломоносов був однією з перших, хто спростував цю теорію. У свою роботу «Міркування про причини теплоти та холоду», виданій в.

1774 р. він писав, що теплота є формою руху дрібних частинок тіла, заклавши цим основи механічної теорії теплоти. М. В. Ломоносов з перших висловив ідею закону збереження енергії. У його формулюванні цього закону ще містяться кількісні співвідношення, але, попри це, чітко і повно визначається сутність закону збереження та перетворення энергии.

Лише через століття цього закону завдяки роботам Майера, Гельмгольца, Джоуля отримав загальне визнання. У 1842 року з’явилася робота натураліста Майера «Роздуми про силах неживої природи». Його формулювання першого закону термодинаміки переважно була філософськи умоглядної. У 1847 року було видана монографія німецького лікаря Гельмгольца «Про збереження сили», де підкреслюється загальне значення першого початку як закону збереження енергії, дається його математична формулювання і додаток до техніки. У 1856 року Джоуль експериментально довів існування цього закона.

У 1824 року з’явився працю французького інженера Сади Карно «Роздуми про рушій вогню й про машинах, здатних розвивати цю силу», у якому закладено основи термодинаміки. У роботі він зазначив причини недосконалості теплових машин, шляху підвищення їх коефіцієнта корисної дії (ккд), сформулював другий закон термодинаміки, ідеальний цикл теплових машин (цикл Карно) також інші важливі становища термодинамики.

У 1906 р. Нернст сформулював третє початок термодинаміки, у якому припустив, що тільки з наближенням абсолютної температури нанівець інтенсивність теплового руху, і ентропія йдуть до нуля. Принцип недосяжність абсолютного нуля температур — одна з наслідків відомої теплової теореми Нернста.

Є ще поняття з так званого нульового початку термодинаміки. Вивчаючи явища у межах класичної термодинаміки, зазвичай, відволікаються від характеру молекулярного і атомного будівлі речовини. При дослідженні явищ звертають уваги виключно на макроскопічні властивості системи, що оцінюються по досвідченим даним виміру макроскопическими приладами: термометрами, калориметрами, манометрами і т.д. Тому класична термодинаміка є феноменологічної наукою. Отже, у «класичній термодинаміці відволікаються від руху мікрочастинок тіла, і розглядають лише результат цього руху, який не що інше, як температура тіла. Це і нульовий початок термодинаміки. Воно формулюється як наступній аксіоми: все тіла при тепловому рівновазі мають температурою. Нульове початок є вихідним становищем термодинаміки, оскільки теплове рух відбувається в всіх тілах. Воно неуничтожимо, як неуничтожимо всяке спрямування природе.

Наприкінці ХІХ століття Л. Больцманом і У. Гиббсом було закладено основи статистичної термодинаміки. На відміну від класичної термодинаміки вона дозволяє обчислити макроскопічні характеристики за даними про стан мікрочастинок тіла — їх розташуванню, швидкостях, енергії. У. Гиббс вніс значний внесок й у класичну термодинаміку, розробивши метод потенціалів, встановивши правило фаз і др.

Після створення фундаменту термодинамічної методу почалася розробка його додатків і, до теорії теплових машин. Важливе значення мало запроваджене Ж. Гюи і А. Стодолой поняття працездатності теплоти, чи максимальної технічної роботи, яку можна отримати наявного кількості теплоти в заданому інтервалі температур. У 1956 року Р. Рант дав цієї величини назва «эксергия». У на відміну від ентропії, завжди зростаючій у реальних процесах, на відміну енергії, кількість якої суворо зберігається (згідно з першим закону термодинаміки), эксергия — запас працездатності чи як це кількість корисною роботи, що можна одержати окрайчик від наявної теплоти в заданому інтервалі температур.

3. Розвиток теплоенергетики в Санкт-Петербурге Звание першого вітчизняного теплоенергетика з права належить петербуржцю, Миколі Олександровичу Львову (1753−1803), видало в 1795 року двотомник «Російська пиростатика», у якому описувалося пристрій «повітряних» чи «духових» печей щодо його власної конструкції. Як часто буває, новаторство петербурзького вченого ні до був у повною мірою оцінений його сучасниками. Лише сто років обігрів приміщень із допомогою нагрітих повітря, або води набув широкого застосування. Перша установка централізованого нагрівання повітря на водо-воздушной системі опалення й вентиляції була застосована у ХІХ столітті у будинку Петербурзької Академії мистецтв. Вона обігрівала дві великі країни залу, обсягом більш 3000 куб.метров. На 1909 року, знов-таки у Петербурзі, у будинку Михайлівського театру була змонтована перша група у Росії насосна система водяного опалення. Автором проекту цією системою був Н. П. Мельников. Проте, перед революцією в Петербурзі більшість житлових будинків опалювалося з допомогою дров’яних печей. За даними істориків, у місті незадовго перед революцією налічувалося лише 102 вдома (з, приблизно, 40 тисяч) з центральним опаленням від місцевих котельних. Офіційна дата початку теплофикации міста на Неві вважатимуться 25 листопада 1924 року, коли вперше у шестиповерховий будинок на наб. річки Фонтанки була подана тепло по що прокладений теплопроводу. Невдовзі тепло стало зробити і до інших громадські й житлові будинки, у тому числі були Обухівська лікарня і Козацькі лазні. До 1927 року за трубопроводах тепло стало вступати у Олександрійський театр, Публічну бібліотеку і Держбанк. Потім пролягав Рузовская магістраль, для теплопостачання будинків по заміському проспекту і Рузовских казарм. ГЕС № 3, від якої вироблялося теплопостачання всіх таких будинків, була переустаткована для комбінованого виро-бітку теплової та електричної енергії. Вона стала першої вітчизняної теплоцентралью, а Ленінград — піонером теплофикации. Новий спосіб обігріву приміщень, без допомоги дров, вугілля чи торфу сподобався городянам, і став швидко поширюватися, (тим паче, що він був найбільш ефективним та економічно вигідним). Тож якщо в 1928 року централізовано опалювалося всього 32 будинку, а протяжність теплових мереж у місті становило лише 5 кілометрів, то 1935 року довжина теплових мереж збільшилася до 56 кілометрів, яких підключено близько 400 будинків, а до 1941 року централізованим теплопостачанням забезпечувалося вже 1648 будинків. Довжина мереж тоді становила вже 75 кілометрів. Настільки швидкому зростання зухвальства і розвитку централізованого теплопостачання не доводиться дивуватися — наприкінці 1931 року було прийнято спеціальне звернення ЦК і Раднаркому СРСР перетворення Ленінграда в зразковий центр міського господарства. А 7 років — 17 червня 1938 року вийшла постанова РНК створення у системі Лєнсовєта Паливно-енергетичного управління (ТЭУ) — родоначальника сьогоднішнього Паливно-енергетичного комплексу міста. У підпорядкуванні цього управління тоді був трест «Ленгаз» і трест «Ленгортоп». У його ж юрисдикції перебували контроль та нагляд за «Ленэнерго». За суттю ТЭУ відповідало на питання, пов’язані з забезпеченням наше місто має паливом і електроенергією. Найбільш важкими для Паливно-енергетичного управління Ленгорисполкома стали воєнні часи. Війна у перші тижня війни порушила зв’язку з постачальниками, дезорганизовала транспорт. Управління працювало як оперативного органу. Доводилося приймати нестандартні, але життєво важливі рішення, наприклад, злам на паливо старих споруд і будинків. У авральному режимі працювали аварійні бригади, займаючись ліквідацією на комунікаціях, зокрема ушкоджень від артобстрілів. Після закінчення Паливно-енергетичне управління Ленгорисполкома мусила як відновити своє господарство, а й забезпечити стрімко зростаючі потреби у паливі міста Ленінграда. Крім того, початку 1950;х років ТЭУ стало виконувати і екологічні завдання, впроваджуючи на об'єктах устаткування, який зменшує викид шкідливих речовин у атмосферу. У 1955 року Управлінню підкорили трест зовнішнього висвітлення «Ленсвет». Через двох років тут Ленінграда щодня запалювалося близько 49 тисяч ліхтарів (до початку війни цю цифру досягало 30 тисяч). А через 7 років у місті запрацювала служба декоративної підсвічування монументальної скульптури і пам’ятників архітектури. У 1962 року управлінню передають Дирекцію квартальних котельних і теплових мереж. Це було поворотним подією діяльності ТЭУ, що визначило стрижневе спрямування його роботи з довгі роки — будівництво і експлуатація теплоисточников і теплових мереж. Трохи згодом (у середині 60-х років) почалася активну роботу по автоматизації і диспетчеризації котельних… За наступні роки підприємство зазнало чимало змін — змінювалися назва, структура. У 1993 року було зареєстровано Державне підприємство «Паливно-енергетичний комплекс Санкт-Петербурга», яке стало прямим правонаступником управління. 2000 року, розпорядженням Комітету з управлінню міським майном міста він був перейменований в державне унітарна підприємство «ПЕК СПб». Всі ці роки залишалося незмінним лише одне — система теплозабезпечення міста розвивалася, ставала більш досконалої, попри те що непрості часи, яких зазнавала країна та місто на Неві в 1990;ті годы.

4. Історія розвитку теплових мереж Москвы.

На початку сучасності Москва являла собою явно невпорядкований місто. Різке різницю між центром міста Київ і убогими окраїнами, безладне розміщення промислових підприємств і транспортних засобів, відсталість всіх галузей міського господарства були притаманними Москви тих лет.

Теплоснабжение житлово-комунального сектори й промислових підприємств було децентралізовано. Підприємства і великі вдома мали свої індивідуальні котельні. У центрі Москви є діяло 1760 котельних, що забезпечували опалення 1170 будинків. Переважна більшість житлових будинків була обладнана пічним опаленням. Печей налічувалося понад 500 тисяч. Елементарними комунальними і побутовими зручностями користувалося населення, яке проживає не більше Садового кільця і те що до заможним верствам. Після закінчення громадянської війни у Москві розгорнулося господарське будівництво і став питання раціональному способі теплопостачання житлових будинків та промислових підприємств міста. На базі прийнятого плану ГОЕЛРО й рекомендацій комісії з теплофикации при Главэнерго прийнято рішення про централізованому теплопостачанні міста на базі теплофикации. Початком теплофикации Москви стала прокладка в 1928 р. паропроводу від експериментальної ТЕЦ ВТИ до заводам «Динамо», «Парострой» та інших сусіднім об'єктах. У 1929 р. була споруджена Краснопресненська ТЕЦ (нині філія ТЭЦ-12), снабжавшая пором Трехгорную мануфактуру, тож під кінець 1930 р. з першого Московської ТЕЦ високого тиску (ТЭЦ-8) було подано пар на заводи «Клейтук», «Новий миловар» та Перший підшипниковий завод (ГПЗ-1) по паропроводам Ш 300 мм протяжністю 1,5 км. Одночасно з будівництвом нових ТЕЦ проводилися роботи з теплофикации центру міста. Ще 1927 р. підготували ескізний проект, а 1931 р. від ГЕС-1 було прокладено перший Москві водяний двотрубний трубопровід Ш250 мм по Раушской набережній, Старому Москворецкому мосту, вулицею Разіна (Варварка) до будинку ВРНГ на пл. Ногина (Кита-місто). 28 січня 1931 р. для проектування, будівництва і експлуатації теплових мереж Москви були створено спеціалізоване підприємство — Тепломережу Мосенерго, тож під кінець року організований Всесоюзний трест «Теплосетьстрой», першим головного інженера якого було призначено В. А. Чугреев, віддавши згодом багато зусиль і енергії організації експлуатації і подальшого розвитку теплових мереж Москви. З початку Тепломережу Мосенерго стала промислової лабораторією для рішення багатьох наукових установ та технічні проблеми, пов’язаних із розробкою і освоєнням теплофикационного устаткування електростанцій і теплових мереж. У сфері раціоналізації систем теплопостачання велике значення мали роботи, виконані Московської Тепломережею в співдружності з науководослідницькими організаціями. До найважливіших розробок слід віднести: — запровадження у ролі типовий элеваторной схеми спонукання циркуляції в місцевих системах опалення при розрахункової температурі мережевий води до 150 °C (на пропозицію проф. В.М. Чапліна, ВТИ);

— розробку схем приєднання абонентів гарячого водопостачання і графіків відпустки тепла при якісному регулюванні (ВТИ, МЭИ, Тепломережу Мосэнерго);

— створення методів гідравлічного і техніко-економічного розрахунків теплових мереж, і розробку основ гідравлічної стійкості його роботи (проф. Б. П. Шифринсон, Тепломережу Мосенерго). Якщо початковий період теплофикации переважало спорудження паропроводів для теплопостачання промислових підприємств, то післявоєнний період був взятий курс — на першочергове покриття комунально-побутових потреб у гарячу воду. Райони масової забудови, і навіть більшість центральних районів ставали зонами суцільний теплофикации. Новим етапом технічного прогресу у сфері комбінованого виро-бітку електричної й теплової енергії, починаючи з 1972 р., з’явився введення в експлуатацію енергоблоків на закритические параметри пара 240 атм і 540 °C з теплофикационной турбінної потужністю 250 МВт. Найбільше розвиток теплофикация Москви отримала від початком масової житлової забудови міста, коли почали прокладываться теплові магістралі протяжністю 20 — 30 км і з діаметром 1200 — 1400 мм від нових потужних ТЕЦ, розміщуваних вздовж МКАД, що вимагало розробки нових конструктивних рішень. Збільшення протяжності тепломагистралей призвело до спорудженню кількох великих насосно-перекачивающих станцій. У цей самий період районах житловий забудови стали споруджуватись окремо які стоять теплові пункти (ЦТП) на групу будинків замість що будувалися раніше індивідуальних теплових пунктів у підвалах будинків, а теплопроводы прокладываться в міських колекторах з іншими інженерними комунікаціями (силові кабелі, кабелі зв’язку, водогін та інших.). Теплові магістралі великих діаметрів і великої протяжності представляють собою складні інженерні споруди. Їх побудову міської забудові, у непростих гідрогеологічних умовах, з перетином водних перепон, залізничних колій і вулиць з інтенсивним рухом зажадало споруди щитових тунелів круглого перерізу, мостових переходів і дюкеров. Найпоширенішим типом прокладки теплових мереж була канальна. Канали виконувалися з збірного залізобетону. Поруч із звислий ізоляцією теплопроводи матами з мінеральної вати широко застосовувалася монолітна армопенобетонная теплоізоляцію заводського виготовлення. Сучасні Теплові мережі ВАТ «Мосенерго» є найбільшим теплопостачальним підприємством, і забезпечують централізоване теплопостачання р. Москви від 16 ТЕЦ 12 444 абонентів із сумарною приєднаної навантаженням 30,3 тис. Гкал/ч. Протяжність теплових мереж в двухтрубном обчисленні, що є на балансі на 01.01.97 р., становила 2285,8 км, зокрема водяних 2252,9 км і парових 32,9 км, середній діаметр трубопроводів 560 мм. У цьому протяжність трубопроводів діаметром 400 мм більш становить 1550 км, в тому числі ш1000 мм — 146,7 км, ш1200 мм -186,5 км і ш1400 мм — 78,3 км. Основний тип прокладок — підземна, складова більш 95% загальної протяжності теплових мереж. На теплових мережах встановлено 21 велика насосно-перекачивающая станція, 227 дренажних насосних, більш 16 тис. підземних камер, де розміщене більш 52 тис. одиниць запірної арматури, в тому числі 3,6 тис. з електроприводом, близько 20 тис. одиниць компенсаторів і інше устаткування. До Тепловим мереж Мосенерго долучено 47 432 будинку. Теплові мережі покривають 82% потреби у теплі житлово-комунального сектора міста Київ і забезпечують теплопостачання близько 700 промислових предприятий.

5. Сонячна теплоэнергетика.

Розвиток дослідницько-експериментальної і впровадження сонячних теплових установок має 25 — літню історію. У 1975 — 1979 роки, після «1 енергетичної кризи », почалося широке застосування сонячних установок щоб одержати теплової энергии.

Підставою це були побоювання перед ростучими цінами на енергію та бажання незалежності він постачальників енергії. Залежно від коливань ціни енергію той процес мав різну динамику.

Після всесвітніх переговорів на рівні, 1992;го у Ріо — де — Жанейро, було затверджено використання регенеративних джерел енергії як державних політичних цілей у рамках національної програми захисту довкілля та програм захисту шкідливих атмосферних впливів і підтверджено відповідними законами. У цьому було вироблено різноманітні стратегічні підходи до тривалого розвитку і впровадженню регенеративних технологий.

Дуже ефективна стратегія для впровадження сонячних теплових установок була розроблено у Австрії, але згодом прийнята Німеччиною, Швейцарією, Угорщиною, Словенією, Чехією і Словакией.

Ця стратегія базує утворенні «груп самобуду «використовують блоки і частини для складання установки, комплектних сонячних установок, (сонячні колектора, акумулятори тепла, насоси, техніка автоматичного управління та митного регулювання, трубопроводи) виготовлені з виробництва. Купуючи даний набір (комплект), після короткій підготовки у відповідній центрі навчання, здійснювався самостійний монтаж з допомогою наданих напрокат наборів инструмента.

Отже, Австрія досі було встановлено 1.240.554 m2 сонячних колекторів, у своїй 155.980 m2 1995;го року. Нині щорічний приріст становить близько 300.000 m2.