Энерге́тика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, передачи, накопления и использования энергетических ресурсов всех видов.
Целью использования энергетики является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий: получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива; передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка газа, угля, мазута на тепловую электростанцию; преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например, химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию; передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи.
Электроэнергетика
Электроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции, которые принято классифицировать по виду используемой первичной энергии и виду применяемых для этого преобразователей. Преобладание того или иного вида электростанций в определённом государстве зависит в первую очередь от наличия соответствующих ресурсов. Электроэнергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную. В 2019 году 26,8 % мирового потребления электроэнергии было удовлетворено из возобновляемых источников энергии, вместе с ядерной энергетикой — 37,1 %. +Доля различных источниковв мировом производстве электроэнергииStatistical Review of World Energy. 2021 // BP Год Сжигание угля Сжиганиеприродного газа ГЭС АЭС Сжигание нефти Прочие Всего в год 1973 38,3 % 12,1 % 20,9 % 3,3 % 24,8 % 0,6 % 6 131 ТВт*ч 2019 36,7 % 23,5 % 16,0 % 10,3 % 2,8 % 10,7 % 27 044 ТВт*ч
Традиционная электроэнергетика
Характерной чертой традиционной электроэнергетики является её давняя и хорошая освоенность, она прошла длительную проверку в разнообразных условиях эксплуатации.
Основную долю электроэнергии во всём мире получают именно на традиционных электростанциях, их единичнаяТо есть, мощность одной установки (или энергоблока). электрическая мощность очень часто превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика делится на несколько направленийКлассификация Российской Академии Наук, которая ей всё же считается достаточно условной..
Тепловая энергетика
В этой отрасли производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для этого химическую энергию органического топлива. Они делятся на: Паротурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью паротурбинной установки; Газотурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью газотурбинной установки; Парогазовые электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью парогазовой установкиЭто самое молодое направление традиционной электроэнергетики, возраст которого немногим более 20 лет..
Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов, на базе угля вырабатывается всей электроэнергии мира, на базе газа — ещё около — за счет сжигания биомасс, нефть используется для Суммарно тепловые станции обеспечивают около 2/3 от общей выработки всех электростанций мираДанные за 2011 год.
На 2013 год, средний КПД тепловых электростанций был равен при этом наиболее эффективные угольные электростанции имели КПД в а наиболее эффективные газовые электростанции — .
Энергетика таких стран мира, как Польша и ЮАР практически полностью основана на использовании угля, а Нидерландов — газа. Очень велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике.
Гидроэнергетика
В этой отрасли электроэнергия производится на гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию водного потока.
ГЭС преобладает в ряде стран — в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых доля выработки ГЭС превышает включает несколько десятков.
Ядерная энергетика
Отрасль, в которой электроэнергия производится на атомных электростанциях (АЭС), использующих для этого энергию управляемой цепной ядерной реакции деления, чаще всего урана и плутония.
По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует ФранцияДо недавнего закрытия своей единственной Игналинской АЭС, наряду с Францией по этому показателю также лидировала Литва., около Преобладает она также в Бельгии, Республике Корея и некоторых других странах. Мировыми лидерами по производству электроэнергии на АЭС являются США, Франция и ЯпонияЭнергетика в России и в мире: проблемы и перспективы. М.:МАИК «Наука/Интерпереодика», 2001..
Альтернативная энергетика
Большинство направлений альтернативной энергетики основаны на вполне традиционных принципах, но первичной энергией в них служат либо источники локального значения, например ветряные, геотермальные, либо источники находящиеся в стадии освоения, например топливные элементы или источники, которые могут найти применение в перспективе, например термоядерная энергетика. Характерными чертами альтернативной энергетики является её экологическая чистота, чрезвычайно большие затраты на капитальное строительство (например для солнечной электростанции мощностью требуется покрыть весьма дорогостоящими зеркалами площадь около 4-х км²) и малая единичная мощность.
Направления альтернативной энергетики: Ветроэнергетика Солнечная энергетика Малые гидроэлектростанции Геотермальная энергетика Биоэнергетика Установки на топливных элементах Водородная энергетика Термоядерная энергетика.
Также можно выделить важное из-за своей массовости понятие — малая энергетика, этот термин не является в настоящее время общепринятым, наряду с ним употребляются термины локальная энергетика, распределённая энергетика, автономная энергетика и дрЭти понятия могут различно трактоваться.. Чаще всего так называют электростанции мощностью до с агрегатами единичной мощностью до К ним можно отнести как экологичные виды энергетики, перечисленные выше, так и малые электростанции на органическом топливе, такие как дизельные электростанции (среди малых электростанций их подавляющее большинство, например в России — примерно Данные за 2005 год), газопоршневые электростанции, газотурбинные установки малой мощности на дизельном и газовом топливе.
Согласно данным BP, в 2019 году доля альтернативных возобновляемых источников энергии (без ГЭС) составила 10,8 % в мировой генерации электричества, впервые обойдя атомную энергию по этому показателю. В 2019 году общая установленная мощность всей ветроэнергетики мира составила 651 ГВт. В 2019 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 1430 тераватт-часов (5,3 % всей произведённой человечеством электрической энергии). В 2019 году общая установленная мощность всех работающих солнечных панелей на Земле составила 635 ГВт. В 2019 году всего работающие солнечные панели на Земле произвели 2,7 % мировой электроэнергии.
По состоянию на 2020 год суммарная мировая установленная мощность возобновляемой энергии (включая гидроэнергетику) — 2838 ГВт (гидроэнергетика обеспечивает производство до 41 % возобновляемой и до 16,8 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 1170 ГВт), а суммарная мировая установленная мощность возобновляемой энергии (без гидроэнергетики) — 1668 ГВт. На 2020 год суммарная мировая установленная мощность солнечной энергетики достигает 760 ГВт.. Суммарная мировая установленная мощность ветроэнергетики (на 2020 год) достигает 743 ГВт, что эквивалентно годовым выбросам углерода в во всей Южной Америке или более 1,1 миллиарда тонн C02 в год.Global Wind Report 2021 | . Суммарная мировая установленная мощность биоэнергетики (на 2020 год) достигает 145 ГВт.; суммарная мировая установленная мощность геотермальной энергетики — 14,1 ГВт.
Электрические сети
Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергииГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения. Электрическая сеть обеспечивает выдачу мощности электростанций, её передачи на расстояние, преобразование электрических параметров (напряжения, тока) на подстанциях и её распределение по территории до непосредственных потребителей электроэнергии.
Электрические сети современных энергосистем являются многоступенчатыми, то есть электроэнергия претерпевает большое количество преобразований на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Также для современных электрических сетей характерна многорежимность, — это разнообразие загрузки элементов сети в течение суток и в течение года, а также разнообразие режимов, возникающих при выводе различных элементов сети в плановый ремонт и при их аварийных отключениях. Эти и другие характерные черты современных электросетей делают их структуры и конфигурации весьма сложными и различными.
Теплоэнергетика
Жизнь современного человека связана с широким использованием не только электрической, но и тепловой энергии. Для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно дома, на работе, в любом общественном месте, все помещения должны отапливаться и снабжаться горячей водой для бытовых целей. Так как это напрямую связано со здоровьем человека, в развитых государствах пригодные температурные условия в различного рода помещениях регламентируются санитарными правилами и стандартамиНапример СНИП 2.08.01-89: Жилые здания или ГОСТ Р 51617-2000: Жилищно-коммунальные услуги. Общие технические условия. в России. Такие условия могут быть реализованы в большинстве стран мираВ зависимости от климата в некоторых странах нет такой необходимости. только при постоянном подводе к объекту отопления (теплоприёмнику) определённого количества тепла, которое зависит от температуры наружного воздуха, для чего чаще всего используется горячая вода с конечной температурой у потребителей около 80—90 °C. Также для различных технологических процессов промышленных предприятий может требоваться так называемый производственный пар с давлением 1—3 МПа. В общем случае снабжение любого объекта теплом обеспечивается системой, состоящей из: источника тепла, например котельной; тепловой сети, например из трубопроводов горячей воды или пара; теплоприёмника, например батареи водяного отопления.
Централизованное теплоснабжение
Характерной чертой централизованного теплоснабжения является наличие разветвлённой тепловой сети, от которой питаются многочисленные потребители (заводы, здания, жилые помещения и пр.). Для централизованного теплоснабжения используются два вида источников: Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ); Котельные, которые делятся на: Водогрейные; Паровые.
Децентрализованное теплоснабжение Систему теплоснабжения называют децентрализованной, если источник теплоты и теплоприёмник практически совмещены, то есть тепловая сеть или очень маленькая, или отсутствует. Такое теплоснабжение может быть индивидуальным, когда в каждом помещении используются отдельные отопительные приборы, например электрические, или местным, например обогрев здания с помощью собственной малой котельной. Обычно теплопроизводительность таких котельных не превышает 1 Гкал/ч (1,163 МВт). Мощность тепловых источников индивидуального теплоснабжения обычно совсем невелика и определяется потребностями их владельцев. Виды децентрализованного отопления: Малые котельные; Электрическое, которое делится на: Прямое; Аккумуляционное; Теплонасосное; Печное.
Тепловые сети
Тепловая сеть — сложное инженерно-строительное сооружение, служащее для транспорта тепла с помощью теплоносителя, воды или пара, от источника, ТЭЦ или котельной, к тепловым потребителям.