Las negativas consecuencias ambientales y sociales de la construcción de grandes centrales hidroeléctricas nos hacen mirar detenidamente su posible lugar en la industria eléctrica del futuro.

El futuro de la hidroelectricidad

Las grandes centrales hidroeléctricas cumplen las siguientes funciones en el sistema eléctrico:

1. generación de energía;
2. coordinación rápida de la generación de energía con el consumo de energía, estabilización de frecuencia en el sistema de energía;
3. acumulación y almacenamiento de energía en forma energía potencial agua en el campo gravitacional de la Tierra con conversión en electricidad en cualquier momento.

La generación de energía y las maniobras de energía son posibles en HPP de cualquier tamaño. Y la acumulación de energía por un período de varios meses a varios años (para invierno y años secos) requiere la creación de grandes reservorios.

A modo de comparación: una batería de automóvil que pesa 12 kg con un voltaje de 12 V y una capacidad de 85 amperios hora puede almacenar 1,02 kilovatios-hora (3,67 MJ). Para almacenar tal cantidad de energía y convertirla en electricidad en una unidad hidráulica con una eficiencia de 0,92, es necesario elevar 4 toneladas (4 metros cúbicos) de agua a una altura de 100 m o 40 toneladas de agua a una altura de 10 metros

Para que una central hidroeléctrica con una capacidad de solo 1 MW funcione con agua almacenada durante 5 meses al año durante 6 horas al día con agua almacenada, es necesario acumular a una altura de 100 m y luego pasar por una turbina 3.6 millón toneladas de agua Con un área de embalse de 1 kilómetro cuadrado, la disminución del nivel será de 3,6 m. La misma cantidad de producción en una planta de energía diesel con una eficiencia del 40% requerirá 324 toneladas de combustible diesel. Así, en climas fríos, el almacenamiento de la energía del agua para el invierno requiere presas altas y grandes embalses.

Además, en b acerca de En la mayor parte del territorio de Rusia en la zona de permafrost, los ríos pequeños y medianos se congelan hasta el fondo en invierno. Por estos lares, las pequeñas centrales hidroeléctricas son inútiles en invierno.

Las grandes centrales hidroeléctricas están inevitablemente ubicadas a una distancia considerable de muchos consumidores, y se deben tener en cuenta los costos de construcción de líneas de transmisión y las pérdidas de energía y los cables de calefacción. Entonces, para la HPP Transiberiana (Shilkinskaya), el costo de construir una línea eléctrica-220 al Ferrocarril Transiberiano con una longitud de solo 195 km (muy poco para tal construcción) supera el 10% de todos los costos. Los costos de construir redes de transmisión de energía son tan importantes que en China la capacidad de los molinos de viento, que aún no están conectados a la red, supera la capacidad de todo el sector energético ruso al este del lago Baikal.

Por lo tanto, las perspectivas de la energía hidroeléctrica dependen de los avances en la tecnología y en la producción, el almacenamiento y la transmisión de energía en conjunto.

La energía es una industria muy intensiva en capital y, por lo tanto, conservadora. Algunas centrales eléctricas todavía están en funcionamiento, especialmente las centrales hidroeléctricas construidas a principios del siglo XX. Por lo tanto, para evaluar las perspectivas para medio siglo, es más importante observar la tasa de progreso de cada tecnología que los indicadores volumétricos de un tipo particular de energía. Indicadores adecuados progreso tecnico en generación - eficiencia (o porcentaje de pérdidas), capacidad unitaria de unidades, costo de 1 kilovatio de capacidad de generación, costo de transmisión de 1 kilovatio por 1 km, costo de almacenamiento de 1 kilovatio-hora por día.

Almacen de energia

Almacenamiento La electricidad es una nueva industria en el sector energético. Durante mucho tiempo, la gente almacenó combustible (madera, carbón, luego petróleo y productos derivados del petróleo en tanques, gas en tanques a presión y depósitos subterráneos). Luego estaban los acumuladores de energía mecánica (agua elevada, aire comprimido, superflywheels, etc.), las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo siguen siendo líderes entre ellas.

Fuera de las zonas de permafrost, el calor almacenado por los calentadores solares de agua ya se puede bombear bajo tierra para calentar los hogares en el invierno. Después del colapso de la URSS, los experimentos sobre el uso de la energía se detuvieron. calor solar para transformaciones químicas.

Las baterías químicas conocidas tienen un número limitado de ciclos de carga y descarga. Los supercondensadores tienen mucho más acerca de mayor durabilidad, pero su capacidad sigue siendo insuficiente. Los acumuladores de energía de campo magnético en bobinas superconductoras se están mejorando muy rápidamente.

Se producirá un gran avance en la distribución del almacenamiento de electricidad cuando el precio baje a 1 dólar por kilovatio-hora. Esto hará posible el uso generalizado de tipos de generación de energía que no pueden operar de forma continua (energía solar, eólica, mareomotriz).

energía alternativa

De la tecnología generación La energía solar está experimentando el cambio más rápido en este momento. Los paneles solares le permiten producir energía en cualquier cantidad requerida, desde cargar su teléfono hasta abastecer megaciudades. La energía del Sol en la Tierra es cien veces mayor que los otros tipos de energía combinados.

Los parques eólicos han pasado por un período de precios a la baja y están en proceso de crecimiento de torres y generadores. En 2012, la capacidad de todos los molinos de viento del mundo superó la capacidad de todas las centrales eléctricas de la URSS. Sin embargo, en los años 20 del siglo XXI, las posibilidades de mejorar los molinos de viento se agotarán y la energía solar seguirá siendo el motor del crecimiento.

La tecnología de las grandes centrales hidroeléctricas ha pasado su "mejor momento", con cada década de grandes centrales hidroeléctricas construyéndose cada vez menos. La atención de inventores e ingenieros se dirige a las centrales eléctricas mareomotrices y undimotrices. Sin embargo, las mareas y las grandes olas no están en todas partes, por lo que su papel será pequeño. En el siglo XXI se seguirán construyendo pequeñas centrales hidroeléctricas, especialmente en Asia.

Obtención de electricidad a partir del calor procedente de las entrañas de la Tierra ( energía geotérmica) es prometedor, pero solo en ciertas áreas. Las tecnologías de combustión de combustibles fósiles competirán con la energía solar y eólica durante varias décadas, especialmente donde hay poco viento y sol.

Las tecnologías de obtención de gas combustible por fermentación de residuos, pirólisis o descomposición en plasma son las que más rápido mejoran. Sin embargo, los residuos sólidos municipales siempre requerirán clasificación (y preferiblemente recolección separada) antes de la gasificación.

Tecnologías TPP

La eficiencia de las centrales de ciclo combinado superó el 60%. El reequipamiento de todos los CHPP a gas en ciclo combinado (para ser más precisos, gas-vapor) aumentará la generación de electricidad en más del 50% sin aumentar la quema de gas.

Los CHPP que funcionan con carbón y petróleo son mucho peores que los que funcionan con gas en términos de eficiencia, precio del equipo y cantidad de emisiones nocivas. Además, la minería del carbón requiere la mayor cantidad de vidas humanas por megavatio-hora de electricidad. La gasificación del carbón prolongará la existencia de la industria del carbón durante varias décadas, pero es poco probable que la profesión de minero sobreviva hasta el siglo XXII. Es muy probable que las turbinas de vapor y de gas sean sustituidas por celdas de combustible rápidamente mejoradas en las que la energía química se convierte en energía eléctrica sin pasar por las etapas de obtención de energía térmica y mecánica. Hasta ahora, las pilas de combustible son muy caras.

La energía nuclear

La eficiencia de las plantas de energía nuclear ha crecido más lentamente en los últimos 30 años. Los reactores nucleares, cada uno de los cuales cuesta varios miles de millones de dólares, están mejorando lentamente y los requisitos de seguridad elevan los costos de construcción. El "renacimiento nuclear" no tuvo lugar. Desde 2006, en el mundo, la puesta en marcha de plantas de energía nuclear ha sido menor que la puesta en marcha no solo de eólica, sino también solar. Sin embargo, es probable que algunas centrales nucleares sobrevivan hasta el siglo XXII, aunque debido al problema de los residuos radiactivos, su fin es inevitable. Es posible que los reactores termonucleares también operen en el siglo XXI, pero su pequeño número, por supuesto, “no hará la diferencia”.

Hasta ahora, la posibilidad de realizar una "fusión en frío" sigue sin estar clara. En principio, la posibilidad de una reacción termonuclear sin temperaturas ultraaltas y sin formación de residuos radiactivos no contradice las leyes de la física. Pero las perspectivas de obtener energía barata de esta forma son muy dudosas.

Nuevas tecnologías

Y un poco de fantasía en los dibujos. Actualmente se están probando en Rusia tres nuevos principios de conversión isotérmica de calor en electricidad. Estos experimentos tienen muchos escépticos: después de todo, se viola la segunda ley de la termodinámica. Hasta ahora se ha recibido una décima parte de un microvatio. Si tiene éxito, aparecerán primero las baterías para relojes y electrodomésticos. Luego enciende bombillas sin cables. Cada bombilla se convertirá en una fuente de frescura. Los acondicionadores de aire generarán electricidad en lugar de consumirla. No se necesitarán cables en la casa. Es demasiado pronto para juzgar cuándo la fantasía se hará realidad.

Mientras tanto, necesitamos cables. Más de la mitad del precio de un kilovatio-hora en Rusia recae en el costo de construcción y mantenimiento de líneas eléctricas y subestaciones. Más del 10% de la electricidad generada se gasta en cables de calefacción. Las “redes inteligentes” que gestionan automáticamente una multitud de consumidores y productores de energía pueden reducir costos y pérdidas. En muchos casos, para reducir pérdidas, es mejor transmitir corriente continua que corriente alterna. En general, el calentamiento de los cables se puede evitar haciéndolos superconductores. Sin embargo, no se han encontrado superconductores que operen a temperatura ambiente y no se sabe si se encontrarán.

Para áreas escasamente pobladas con altos costos de transporte, la prevalencia y accesibilidad de las fuentes de energía también es importante.

La energía del Sol es la más común, pero el Sol no siempre es visible (especialmente más allá del Círculo Polar Ártico). Pero en invierno y en la noche el viento sopla a menudo, pero no siempre ni en todas partes. Sin embargo, las plantas de energía eólica y solar ya permiten reducir significativamente el consumo de combustible diesel en pueblos remotos.

Algunos geólogos afirman que el petróleo y el gas se forman hoy en día en casi todas partes a partir del dióxido de carbono que se filtra bajo tierra con el agua. Es cierto que el uso de la fracturación hidráulica (“fracking”) destruye lugares naturales donde se pueden acumular petróleo y gas. Si esto es cierto, entonces se puede producir una pequeña cantidad de petróleo y gas (decenas de veces menos que ahora) en casi todas partes sin perjuicio del ciclo geoquímico del carbono, pero exportar hidrocarburos significa privarse del futuro.

Diversidad recursos naturales en el mundo significa que la generación de energía sostenible requiere una combinación de diferentes tecnologías en relación con las condiciones locales. De todas formas, cantidad ilimitada Es imposible obtener energía en la Tierra por razones ambientales y de recursos. Por lo tanto, el crecimiento en la producción de electricidad, acero, níquel y otras cosas materiales en la Tierra en el próximo siglo inevitablemente será reemplazado por un aumento en la producción intelectual y espiritual.

Igor Eduardovich Shkradyuk

La industria de la energía eléctrica, como otras industrias, tiene sus propios problemas y perspectivas de desarrollo.

En la actualidad, la industria eléctrica rusa está en crisis. El concepto de "crisis energética" se puede definir como un estado de tensión que se ha desarrollado como resultado de un desajuste entre las necesidades sociedad moderna en energía y reservas de recursos energéticos, incluso debido a la estructura irracional de su consumo.

En Rusia, puede este momento resaltar 10 grupos problemas más apremiantes:

• uno). La presencia de una gran proporción de equipos física y moralmente obsoletos. Un aumento en la proporción de fondos desgastados físicamente conduce a un aumento en la tasa de accidentes, reparaciones frecuentes y menor confiabilidad del suministro de energía, exacerbada por la sobreutilización de las capacidades de producción y las reservas insuficientes. Hoy en día, el desgaste de los equipos es uno de los problemas más importantes en la industria de la energía eléctrica. En las centrales eléctricas rusas, es muy grande. La presencia de una gran proporción de equipos física y moralmente obsoletos complica la situación para garantizar la seguridad de las centrales eléctricas. Alrededor de una quinta parte de los activos de producción en la industria de la energía eléctrica están cerca o han excedido su vida útil y requieren reconstrucción o reemplazo. El equipo se actualiza a un ritmo inaceptablemente lento y en un volumen claramente insuficiente (tabla).
• 2). El principal problema de la energía es también que, junto con la metalurgia ferrosa y no ferrosa, la energía tiene un poderoso impacto negativo en el medio ambiente. Las empresas energéticas forman el 25% de todas las emisiones industriales.

En 2000, las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera ascendieron a 3,9 toneladas, incluidas las emisiones de las centrales térmicas: 3,5 millones de toneladas. El dióxido de azufre representa hasta el 40% de las emisiones totales, sólidos - 30%, óxidos de nitrógeno - 24%. Es decir, los TPP son la causa principal de la formación de residuos ácidos.

Los mayores contaminantes de la atmósfera son Raftinskaya GRES (ciudad de Asbest, región de Sverdlovsk) - 360 mil toneladas, Novocherkasskaya (ciudad de Novocherkassk, región de Rostov) - 122 mil toneladas, Troitskaya (ciudad de Troitsk-5, región de Chelyabinsk) - 103 mil toneladas, Verkhnetagilskaya (región de Sverdlovsk) - 72 mil toneladas.

La industria energética es también el mayor consumidor de productos frescos y agua de mar consumido para enfriar las unidades y utilizado como portador de calor. La industria representa el 77% del volumen total de agua dulce utilizada por la industria rusa.

El volumen de aguas residuales vertidas por empresas industriales en cuerpos de agua superficiales en 2000 ascendió a 26.800 millones de metros cúbicos. m.(5,3% más que en 1999). Las principales fuentes de contaminación del agua son las centrales térmicas, mientras que las centrales eléctricas de los distritos estatales son las principales fuentes de contaminación del aire. Esto es CHPP-2 (Vladivostok) - 258 millones de metros cúbicos. m, Bezymyanskaya CHPP (región de Samara) - 92 millones de metros cúbicos. m, CHPP-1 (Yaroslavl) - 65 millones de metros cúbicos. m, CHPP-10 (Angarsk, región de Irkutsk) - 54 millones de metros cúbicos. m, CHPP-15 y Pervomaiskaya CHPP (San Petersburgo) - un total de 81 millones de metros cúbicos. metro.

En el sector energético también se genera una gran cantidad de residuos tóxicos (escorias, cenizas). En 2000, el volumen de residuos tóxicos ascendió a 8,2 millones de toneladas.

Además de la contaminación del aire y del agua, las empresas energéticas contaminan los suelos y las centrales hidroeléctricas tienen un fuerte impacto en el régimen de los ríos, los ríos y los ecosistemas de llanuras aluviales.

• 3). Rígido politica arancelaria. En la industria de la energía eléctrica, se han planteado interrogantes sobre el uso económico de la energía y las tarifas de la misma. Podemos hablar de la necesidad de ahorrar electricidad generada. De hecho, en la actualidad, el país consume 3 veces más energía por unidad de producción que en los Estados Unidos. Queda mucho trabajo por hacer en esta área. A su vez, las tarifas de energía están creciendo a un ritmo más rápido. Las tarifas vigentes en Rusia y su correlación no corresponden a la práctica mundial y europea. La política tarifaria existente ha dado lugar a actividades no rentables y baja rentabilidad de una serie de AO-energos.
• 4). Varios distritos ya están experimentando dificultades con el suministro de electricidad. Junto con la región Central, hay escasez de electricidad en las regiones económicas Central Black Earth, Volga-Vyatka y North-Western. Por ejemplo, en la Región Económica Central en 1995, se produjo una gran cantidad de electricidad: el 19% de los indicadores de toda Rusia (154,7 mil millones de kW), pero todo se consume dentro de la región.
• 5). El aumento de potencia se reduce. Esto se debe a la baja calidad del combustible, la depreciación del equipo, el trabajo para mejorar la seguridad de las unidades y otras razones. El uso incompleto de la capacidad de las HPP se debe al bajo contenido de agua de los ríos. En la actualidad, el 16% de las capacidades de las centrales eléctricas rusas ya han agotado su recurso. De estos, las centrales hidroeléctricas representan el 65%, las centrales térmicas, el 35%. La puesta en servicio de nuevas capacidades disminuyó a 0,6-1,5 millones de kWh por año (1990-2000) en comparación con 6-7 millones de kWh por año (1976-1985).
• 6). La oposición de la ciudadanía y de las autoridades locales a la colocación de instalaciones de energía eléctrica por su bajísima seguridad ambiental. Particularmente después desastre de Chernobyl Se detuvieron muchos trabajos de inspección, construcción y expansión de plantas de energía nuclear en 39 sitios con una capacidad de diseño total de 109 millones de kW.
• 7). Los impagos, tanto por parte de los consumidores de energía eléctrica como por parte de las empresas energéticas por combustible, equipos, etc.;
• ocho). Falta de inversión asociada tanto a la política tarifaria vigente como a la "opacidad" financiera de la industria. Los mayores inversores estratégicos occidentales están listos para invertir en industria energética rusa solo bajo la condición de crecimiento de tarifas para asegurar el retorno de la inversión.
• nueve). Interrupciones en el suministro de energía de ciertas regiones, en particular Primorye;
• diez). Bajo coeficiente de uso útil de los recursos energéticos. Esto significa que cada año se pierde el 57% de los recursos energéticos. La mayor parte de las pérdidas ocurren en centrales eléctricas, en motores que usan directamente combustible, así como en procesos tecnológicos donde se usa combustible como materia prima. Al transportar combustible, también se producen grandes pérdidas de recursos energéticos.

Como para perspectivas de desarrollo industria de la energía en Rusia, entonces, a pesar de todos sus problemas, la industria de la energía tiene suficientes perspectivas.

Por ejemplo, la operación de centrales térmicas requiere la extracción de una gran cantidad de recursos no renovables, tiene una eficiencia bastante baja y conduce a la contaminación ambiental. En Rusia las centrales térmicas trabajo en fuel oil, gas, carbón. Sin embargo, en este escenario atractivas son las empresas energéticas regionales con una alta participación del gas en la estructura del balance de combustible, como combustible más eficiente y amigable con el medio ambiente. En particular, se puede señalar que las centrales eléctricas a gas emiten un 40% menos de dióxido de carbono a la atmósfera. Además, las estaciones de servicio tienen un factor de utilización de la capacidad instalada más alto en comparación con las estaciones de fuel oil y carbón, tienen un suministro de calor más estable y no incurren en costos de almacenamiento de combustible. Las estaciones de gas están ubicadas en mejor estado que el carbón y el fuel oil, ya que su puesta en funcionamiento es relativamente reciente. Así como los precios del gas están regulados por el estado. Así, la construcción de centrales térmicas alimentadas con gas se vuelve más prometedora. También en las TPP, es prometedor utilizar equipos de limpieza de polvo con la mayor eficiencia posible, mientras se utiliza la ceniza resultante como materia prima en la producción de materiales de construcción.

La construcción de una central hidroeléctrica, a su vez, requiere la inundación de una gran cantidad de tierra fértil, o como consecuencia de la presión del agua sobre la corteza terrestre, una central hidroeléctrica puede provocar un terremoto. Además, las poblaciones de peces en los ríos están disminuyendo. Prometedora es la construcción de centrales hidroeléctricas relativamente pequeñas que no requieren grandes inversiones de capital, operando en modo automático principalmente en áreas montañosas, así como el terraplén de embalses para liberar tierras fértiles.

En cuanto a la energía nuclear, la construcción de una central nuclear tiene cierto riesgo, debido a que es difícil predecir la magnitud de las consecuencias en caso de complicar el funcionamiento de las centrales nucleares o en circunstancias de fuerza mayor. Además, el problema de la disposición final de los desechos radiactivos sólidos no se ha resuelto y el sistema de protección también es imperfecto. La industria de la energía nuclear tiene las mayores perspectivas en el desarrollo de centrales termonucleares. Es una fuente de energía casi eterna, casi inofensiva para el medio ambiente. El desarrollo de la industria de la energía nuclear en un futuro cercano se basará en la operación segura de las capacidades existentes, con el reemplazo gradual de las unidades de primera generación con los reactores rusos más avanzados. El mayor incremento esperado en la capacidad ocurrirá debido a la finalización de la construcción de las estaciones ya iniciadas.

Hay 2 conceptos opuestos de la futura existencia de la energía nuclear en el país.

• 1. Oficial, que cuenta con el apoyo del Presidente y del Gobierno. Sobre la base de las características positivas de las centrales nucleares, proponen un programa para el amplio desarrollo de la industria rusa de energía eléctrica.
• 2. Ecológico, encabezado por el académico Yablokov. Los partidarios de este concepto rechazan por completo la posibilidad de nuevas construcciones de plantas de energía nuclear, tanto por razones ambientales como económicas.

También hay conceptos intermedios. Por ejemplo, varios expertos creen que es necesario introducir una moratoria en la construcción de plantas de energía nuclear en base a las deficiencias de las plantas de energía nuclear. Otros sugieren que detener el desarrollo de la energía nuclear puede llevar a que Rusia pierda por completo su potencial científico, técnico e industrial en energía nuclear.

Basado en todo influencias negativas energía tradicional en el medio ambiente, se presta mucha atención al estudio de las posibilidades de utilizar fuentes de energía alternativas no tradicionales. Uso práctico ya han recibido la energía de los flujos y reflujos y el calor interno de la Tierra. Las plantas de energía eólica están disponibles en áreas residenciales del extremo norte. Se está trabajando para estudiar la posibilidad de utilizar la biomasa como fuente de energía. En el futuro, la energía solar probablemente jugará un papel muy importante.

La experiencia de desarrollar la industria de energía eléctrica nacional ha desarrollado los siguientes principios de ubicación y funcionamiento de las empresas esta industria:

• 1. concentración de la producción de electricidad en grandes centrales eléctricas regionales que utilizan combustibles y recursos energéticos relativamente baratos;
• 2. combinar la producción de electricidad y calor para la calefacción de asentamientos, principalmente ciudades;
• 3. amplio desarrollo de los recursos hídricos, teniendo en cuenta solución completa tareas de la industria de la energía eléctrica, transporte, abastecimiento de agua;
• 4. la necesidad de desarrollo energía nuclear, especialmente en áreas con un balance energético y de combustible tenso, teniendo en cuenta la seguridad del uso de las centrales nucleares;
• 5. creación de sistemas energéticos que formen una sola red de alta tensión del país.

Por el momento, Rusia necesita una nueva política energética que sea lo suficientemente flexible y prevea todas las características de esta industria, incluidas las características específicas de la ubicación. Como las principales tareas del desarrollo de la energía rusa se pueden distinguir los siguientes:

l Reducir la intensidad energética de la producción.

ь Preservación de la integridad y desarrollo del Sistema Energético Unificado de Rusia, su integración con otras asociaciones energéticas en el continente euroasiático;

ь Aumentar el factor de potencia de las centrales eléctricas, aumentando la eficiencia de operación y asegurando el desarrollo sostenible de la industria de energía eléctrica basada en tecnologías modernas;

ü Transición total a relaciones de mercado, liberalización de precios de la energía, transición total a precios mundiales.

l Pronta renovación del parque de centrales.

ü Llevar los parámetros ambientales de las centrales eléctricas al nivel de los estándares mundiales, reduciendo efectos dañinos en el medio ambiente

Sobre la base de estas tareas, se creó un "Plan general para la colocación de instalaciones de energía eléctrica hasta 2020", aprobado por el Gobierno de la Federación Rusa. (diagrama 2)

Las prioridades del Régimen General dentro de los lineamientos establecidos para la política estatal de largo plazo en el sector eléctrico son:

l acelerar el desarrollo de la industria de energía eléctrica, la creación de una estructura económicamente justificada de capacidades de generación e instalaciones de red eléctrica en ella para abastecer de manera confiable a los consumidores del país con energía eléctrica y térmica;

ü optimización del balance de combustible de la industria de la energía eléctrica mediante el máximo aprovechamiento posible del potencial para el desarrollo de centrales nucleares, hidráulicas y térmicas que utilizan carbón y una disminución del balance de combustible de la industria del gas;

ü creación de una infraestructura de red que se desarrolle a un ritmo más rápido que el desarrollo de las centrales eléctricas y asegure la plena participación de las empresas energéticas y los consumidores en el funcionamiento del mercado eléctrico y de capacidad, reforzando las interconexiones que garanticen la fiabilidad de los suministros mutuos de electricidad y capacidad entre las regiones de Rusia, así como la posibilidad de exportar electricidad;

ь minimización del consumo específico de combustible para la producción de energía eléctrica y térmica mediante la introducción de equipos modernos muy económicos que funcionan con combustibles sólidos y gaseosos;

ь reducir el impacto humano de las centrales eléctricas en el medio ambiente mediante el uso eficiente de los recursos de combustible y energía, la optimización de la estructura industrial de la industria, el reequipamiento tecnológico y el desmantelamiento de equipos obsoletos, aumentando el alcance de las medidas de protección ambiental en centrales eléctricas, y la implementación de programas para el desarrollo y uso de fuentes de energía renovables.

Según los resultados del seguimiento al Gobierno Federación Rusa se presenta un informe anual de avance de la ejecución del Régimen General. En unos años, se verá cuán efectivo es y cuánto se están implementando sus disposiciones sobre el uso de todas las perspectivas para el desarrollo del sector energético ruso.

En el futuro, Rusia debería abandonar la construcción de nuevas grandes centrales térmicas e hidráulicas, que requieren grandes inversiones y crean tensión ambiental. Está previsto construir una central térmica de pequeña y mediana capacidad y pequeñas centrales nucleares en regiones remotas del norte y este. Sobre el Lejano Oriente el desarrollo de la energía hidroeléctrica está previsto mediante la construcción de una cascada de centrales hidroeléctricas medianas y pequeñas. Se construirán nuevas centrales térmicas a gas, y solo en la cuenca Kansk-Achinsk se planea construir potentes centrales eléctricas de condensación debido a su bajo costo, minería abierta carbón. Tiene perspectivas para el uso de la energía geotérmica. Las áreas más prometedoras para el amplio uso de aguas termales son Siberia occidental y oriental, así como Kamchatka, Chukotka, Sakhalin. En el futuro, la escala del uso de aguas termales aumentará constantemente. Se están realizando investigaciones para participar fuentes inagotables energía, como la energía del Sol, viento, mareas, etc., a la circulación económica, lo que permitirá ahorrar los recursos energéticos del país, especialmente los combustibles minerales.

Perspectivas de desarrollo de centrales térmicas y centrales nucleares

A principios del siglo XXI, el problema de la modernización y el desarrollo del sector energético ruso se ha agravado mucho, teniendo en cuenta los siguientes factores:

Depreciación de equipos de centrales eléctricas, térmicas y redes electricas al final de la primera década podría superar el 50%, lo que significa que para 2020 el desgaste podría llegar al 90%;

Técnico caracteristicas economicas la producción y el transporte de energía están repletos de numerosos bolsillos de costos improductivos de recursos energéticos primarios;

El nivel de equipamiento de las instalaciones de energía con automatización, protección e informática está en un nivel significativamente más bajo que en las instalaciones de energía en Europa Occidental y los EE. UU.;

El recurso de energía primaria en las TPP en Rusia se utiliza con una eficiencia que no supera el 32 - 33 %, en contraste con los países que utilizan tecnologías avanzadas de ciclo de energía de vapor con una eficiencia de hasta el 50 % y más;

Ya en los primeros cinco años del siglo XXI, cuando la economía rusa se estabilizó, se hizo evidente que el sector energético podría pasar de ser una “locomotora” de la economía a una “carrera de obstáculos”. Para 2005, el sistema energético de la región de Moscú se volvió escaso;

Encontrar fondos para la modernización y el desarrollo de la base energética de Rusia en una economía de mercado y reformar el sector energético sobre la base de los principios del mercado.

En estas condiciones se crearon varios programas, pero sus adiciones y “desarrollos” continúan.

He aquí uno de los programas creados a finales del siglo pasado (Cuadro 6).

Tabla 6. Capacidades de puesta en servicio de las centrales, millones de kW.

Cuadro 7. Necesidades de inversión de la industria eléctrica, miles de millones de dólares

La gravedad de la situación con el suministro de energía de la economía rusa y esfera social según los expertos de RAO "UES de Rusia", se ilustra con la aparición de regiones con deficiencia energética (durante el período otoño-invierno de cargas máximas de consumo).

Así surgió el programa energético GOELRO-2. Cabe señalar que en varias fuentes son significativamente gran amigo indicadores entre sí. Es por ello que en las tablas anteriores (Tabla 6, Tabla 7) presentamos el máximo de los indicadores publicados. Obviamente, este nivel de "techo" de los pronósticos se puede utilizar como guía.

Las áreas clave deben incluir:

1. Orientación hacia la creación de centrales térmicas de combustible sólido. A medida que los precios del gas natural alcancen los niveles mundiales, las centrales térmicas de combustible sólido estarán económicamente justificadas. Los métodos modernos de combustión del carbón (en lecho fluidizado circulante), y luego las tecnologías de ciclo combinado a carbón con gasificación preliminar del carbón o su combustión en calderas de lecho fluidizado presurizado, hacen que las TPP que utilizan combustibles sólidos sean competitivas en el "mercado" de las TPP del futuro.

2. El uso de gas natural “caro” en las CTE de nueva construcción se justificará únicamente cuando se utilicen centrales de ciclo combinado, así como cuando se creen mini-CTE basadas en turbinas de gas, etc.

3. Seguirá siendo prioritario el reequipamiento técnico de las centrales térmicas existentes debido a la creciente depreciación física y moral. Cabe señalar que al reemplazar componentes y ensamblajes, es posible introducir soluciones técnicas perfectas, incluso en materia de automatización e informática.

4. El desarrollo de la energía nuclear en un futuro próximo está asociado a la finalización de la construcción de unidades de alta disponibilidad, así como a los trabajos para prolongar la vida útil de las centrales nucleares por un período de tiempo económicamente justificado. A más largo plazo, la puesta en marcha de capacidades en las centrales nucleares debería llevarse a cabo reemplazando las unidades desmanteladas por unidades de energía de nueva generación que cumplan con los requisitos de seguridad modernos.

El desarrollo futuro de la energía nuclear se debe a la solución de una serie de problemas, los principales son el logro de la seguridad total de las centrales nucleares nuevas y existentes, el cierre de las centrales nucleares gastadas y la garantía de la competitividad económica. de la energía nuclear en comparación con las tecnologías de energía alternativa.

5. Una dirección importante en la industria de la energía eléctrica para las condiciones modernas es el desarrollo de una red de capacidades de generación distribuida a través de la construcción de pequeñas centrales eléctricas, en primer lugar, CHPP de pequeña capacidad con CCGT y GTU

A pesar del rápido desarrollo de las industrias energéticas no tradicionales en las últimas décadas, la mayor parte de la electricidad del mundo todavía se genera en centrales térmicas. Al mismo tiempo, la creciente demanda de electricidad cada año tiene un efecto estimulante en el desarrollo de la energía térmica. Los ingenieros eléctricos de todo el mundo están trabajando para mejorar las plantas de energía térmica, aumentando su confiabilidad, seguridad ambiental y eficiencia.

TAREAS DE LA POTENCIA TÉRMICA

La ingeniería de energía térmica es una rama de la energía, cuyo foco está en los procesos de conversión de calor en otros tipos de energía. Los ingenieros de energía térmica modernos, basados ​​en la teoría de la combustión y la transferencia de calor, se dedican al estudio y la mejora de las centrales eléctricas existentes, investigan las propiedades termofísicas de los portadores de calor y buscan minimizar el impacto ambiental dañino de la operación de las centrales térmicas.

PLANTAS DE ENERGÍA

La ingeniería de energía térmica es impensable sin centrales térmicas. Las centrales térmicas funcionan según el siguiente esquema. Primero, el combustible orgánico se introduce en el horno, donde se quema y calienta el agua que pasa por las tuberías. El agua, calentada, se convierte en vapor, lo que hace que la turbina gire. Y debido a la rotación de la turbina, se activa un generador eléctrico, por lo que se genera una corriente eléctrica. Las centrales térmicas utilizan petróleo, carbón y otras fuentes de energía no renovables como combustible.

Además de las centrales térmicas, también existen instalaciones en las que energía térmica se convierte en electricidad sin la ayuda auxiliar de un generador eléctrico. Estos son generadores termoeléctricos, magnetohidrodinámicos y otras centrales eléctricas.

PROBLEMAS AMBIENTALES DE LA ENERGÍA CALORÍFICA

El principal factor negativo en el desarrollo de la ingeniería de energía térmica fue el daño que las centrales térmicas causan al medio ambiente en el curso de su trabajo. Cuando se quema combustible, se libera una gran cantidad de emisiones nocivas a la atmósfera. Estos incluyen compuestos orgánicos volátiles, partículas sólidas de cenizas, óxidos gaseosos de azufre y nitrógeno y compuestos volátiles de metales pesados. Además, las centrales térmicas contaminan mucho el agua y estropean el paisaje por la necesidad de organizar lugares para almacenar escorias, cenizas o combustible.

Asimismo, la operación de las centrales térmicas está asociada a las emisiones de gases de efecto invernadero. Después de todo, térmica centrales eléctricas emiten una enorme cantidad de CO 2, cuya acumulación en la atmósfera modifica el equilibrio térmico del planeta y provoca el efecto invernadero, uno de los problemas medioambientales más urgentes y graves de nuestro tiempo.

Es por eso que el lugar más importante en los desarrollos modernos de la ingeniería de energía térmica debe otorgarse a las invenciones e innovaciones que pueden mejorar las centrales térmicas en la dirección de su seguridad ambiental. Estamos hablando de nuevas tecnologías para limpiar el combustible utilizado por las centrales térmicas, la creación, producción e instalación de filtros de limpieza especiales en las centrales térmicas, la construcción de nuevas centrales térmicas, diseñadas originalmente teniendo en cuenta los requisitos ambientales modernos.

PERSPECTIVAS DE DESARROLLO

Los dispositivos de energía térmica son y serán durante mucho tiempo la principal fuente de energía eléctrica para la humanidad. Por lo tanto, las empresas de energía térmica de todo el mundo continúan desarrollando intensamente este prometedor sector energético. Sus esfuerzos están dirigidos principalmente a mejorar la eficiencia de las centrales térmicas, cuya necesidad está dictada por factores económicos y ambientales.

Los estrictos requisitos de la comunidad mundial para la seguridad ambiental de las instalaciones de energía alientan a los ingenieros a desarrollar tecnologías que reduzcan las emisiones de las centrales térmicas a las concentraciones máximas permitidas.

Los analistas afirman que condiciones modernas son tales que las centrales térmicas que funcionan con carbón o gas serán prometedoras en el futuro, por lo que es en esta dirección que las centrales térmicas de todo el mundo están haciendo los mayores esfuerzos.

El papel dominante de la ingeniería de energía térmica para satisfacer las necesidades humanas de electricidad en el mundo permanecerá durante mucho tiempo. largo tiempo. Después de todo, a pesar del deseo de los países desarrollados de cambiar a fuentes de energía más respetuosas con el medio ambiente y asequibles (lo cual es importante a la luz de la inminente crisis de agotamiento de los combustibles fósiles) lo antes posible, una transición rápida a nuevas formas de generar energía es imposible. . Y esto significa que la industria de la energía térmica continuará desarrollándose activamente, pero, por supuesto, teniendo en cuenta los nuevos requisitos para la seguridad ambiental de las tecnologías utilizadas.

Las centrales térmicas (CTE) que funcionan con combustibles fósiles han sido las principales fuente industrial electricidad, proporcionando una dinámica positiva de crecimiento de la economía mundial. Según la IEA (“Key World Energy Statistics 2007”), todas las centrales térmicas del mundo proporcionaron en 2005 la producción de 12.149 billones de kWh de energía eléctrica, cubriendo dos tercios de la cuota de su consumo mundial. Las principales fuentes de energía primaria para las centrales térmicas son los combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo. El principal es el carbón, que aporta el 40,3% de la producción eléctrica mundial actual. El gas natural representa el 19,7% de la producción mundial de electricidad, el petróleo, el 6,6%.

Según las previsiones de la AIE (World Energy Outlook 2006, IEA), para el año 2030 la demanda mundial de electricidad será más del doble del nivel actual y alcanzará los 30116 mil millones de kWh (Fig. 6.1). De continuar las tendencias actuales de desarrollo moderado de la energía nuclear, previstas en las previsiones de la AIE, la participación de las centrales térmicas en la producción total de electricidad aumentará y superará ligeramente el nivel actual. Si se cumple la previsión de la OIEA de 2006, que implica un renacimiento de la energía nuclear con un aumento de su participación en la producción mundial de electricidad en 2030 al 25% frente al 11,7% según la previsión de la AIE, los TPP seguirán cubriendo más de la mitad de las necesidades de la humanidad para energía eléctrica.

De acuerdo con las previsiones de la AIE (“World Energy Outlook 2006”, IEA), el carbón seguirá siendo el principal combustible de las centrales térmicas (Fig. 6.2). El papel dominante de las centrales térmicas de carbón continuará en la implementación del escenario del OIEA.

Las reservas probadas de combustibles fósiles son suficientes para el funcionamiento sostenible de la energía térmica durante muchas décadas. Según datos modernos, la satisfacción de las necesidades de la comunidad mundial en materia de petróleo y gas natural, basado en recursos recuperables probados, se estima en 50-70 años, carbón - más de 200 años. En los últimos 20 a 30 años, estos períodos se han ajustado constantemente al alza como resultado de las tasas superiores de exploración geológica y la mejora de las tecnologías para extraer las reservas exploradas.

La mayoría asunto importante El desarrollo futuro de la industria de energía térmica del mundo sigue siendo, como antes, la mejora tecnológica adicional de las centrales térmicas para aumentar la eficiencia, la confiabilidad y el respeto al medio ambiente de la producción de energía eléctrica y térmica.

El aumento de la eficiencia de las centrales térmicas es un proceso natural dictado por la necesidad de compensar los costes cada vez mayores del ciclo del combustible. La exploración, desarrollo y explotación de nuevos yacimientos de petróleo, gas y carbón, así como el desarrollo de los ya existentes, cuestan cada vez más, y mantener precios razonables de la electricidad requiere un adecuado aumento de la eficiencia. TPP. Además, la necesidad de aumentar la eficiencia está dictada por consideraciones medioambientales.

El peligro ambiental directo a nivel local y regional es creado por las emisiones atmosféricas de sustancias nocivas con productos de combustión de combustibles fósiles: óxidos gaseosos de azufre y nitrógeno, partículas sólidas (cenizas), compuestos orgánicos volátiles (en particular, benzopireno), compuestos volátiles metales pesados(mercurio, vanadio, níquel). Los TPP también representan un cierto riesgo ambiental como contaminadores a gran escala de las cuencas hidrográficas. Las centrales térmicas modernas representan hasta el 70 % de la captación de agua industrial de fuentes naturales, lo que constituye una parte importante de los recursos hídricos de muchos países que experimentan problemas para proporcionar agua dulce. También cabe señalar que la energía térmica tiene un impacto significativo en los cambios directos e indirectos en los paisajes locales en los procesos de eliminación de cenizas y escorias, extracción, transporte y almacenamiento de combustible.

Casi todos los factores del impacto negativo de las centrales térmicas en el medio ambiente deben reducirse a aspectos ecológicos. nivel seguro, tanto aumentando la eficiencia como como resultado de la implementación de tecnologías ambientales conocidas y recientemente desarrolladas, en particular, tecnologías para capturar sustancias nocivas en los procesos tecnológicos de preparación de combustible, su combustión y eliminación de gases y productos sólidos de combustión, tratamiento de agua sin reactivos tecnologías y otros Estas medidas requieren costos significativos. Sin embargo, como muestran los estudios predictivos, la correcta organización de la implementación consistente de medidas ambientales más efectivas, aunque más costosas, a medida que crece la economía mundial permitirá evitar un impacto excesivo de estos costos en el precio de la electricidad.

Junto con las influencias locales, los TPP del mundo aumentan cada vez más su contribución a los procesos ambientales globales, lo que lleva, en particular, al cambio climático en el planeta. La ingeniería de energía térmica es una de las principales fuentes de emisiones atmosféricas de vapor de agua, dióxido de carbono, polvo y otros componentes: absorbentes de radiación infrarroja de onda larga de la superficie terrestre. Un aumento en la concentración de los componentes absorbentes de la atmósfera provoca el llamado efecto invernadero - calentamiento de la superficie terrestre por la radiación solar de onda corta debido al deterioro de las condiciones para su enfriamiento radiativo debido al efecto blindaje de los componentes absorbentes de la atmosfera

El funcionamiento de las centrales termoeléctricas va acompañado de emisiones de numerosos gases de efecto invernadero, siendo los principales el vapor de agua y el dióxido de carbono, que se forman durante la combustión de todo tipo de combustibles orgánicos hidrocarbonados. La liberación de vapor de agua de las centrales térmicas de carbón no provoca un aumento apreciable de su concentración en la atmósfera, ya que es insignificante en comparación con la evaporación natural del agua. Además, una parte significativa de las emisiones de TPP se condensa y elimina con la precipitación. Al mismo tiempo, los productos de la combustión del carbón y las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono, a diferencia del vapor, se acumulan en la atmósfera, lo que contribuye al desarrollo del efecto invernadero. La emisión anual de CO 2 por parte de todas las centrales térmicas del mundo se acerca a los 10 mil millones de toneladas de dióxido de carbono, lo que representa alrededor del 30% de todas las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero a la atmósfera del planeta. Las emisiones de vapor de agua se hacen notorias durante el funcionamiento de las centrales termoeléctricas a gas natural, sin embargo, en este caso, las emisiones específicas de CO 2 disminuyen.

En general se acepta que un aumento del efecto invernadero provocado por un aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera conduce a un aumento cada vez más notorio de la temperatura del planeta, lo que puede tener consecuencias catastróficas globales en un futuro próximo. Esta declaración no es respaldada por todos, pero debido a la importancia de la amenaza, se considera oficialmente aceptada.

El 16 de febrero de 2005 entró en vigor el Protocolo de Kyoto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, con el objetivo de reducir las emisiones de gases que contribuyen al calentamiento global. El protocolo, firmado en 1997 por 159 países en la cumbre internacional celebrada en Kioto con el auspicio de la ONU, determinó que 39 países industrializados del mundo se comprometan a reducir las emisiones de dióxido de carbono y otras cinco sustancias cuya presencia en la atmósfera incide en el cambio climático en el planeta. Para 2012, los países que firmaron el protocolo se comprometieron a reducir las emisiones de gases nocivos a la atmósfera en un 5,2% con respecto a los niveles de 1990. El documento ha sido ratificado por 125 países del mundo, que representan más del 55% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero. La implementación del acuerdo fue posible después de la ratificación del protocolo en Rusia, que representa el 17,4% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, países principales mundo -Estados Unidos, que aporta el 36% de las emisiones globales de carbono, así como India y China- no se han adherido al protocolo, aunque estos países también están trabajando para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. En particular, Estados Unidos ha establecido un período de cinco años de tributación preferencial para las fuentes de energía renovable y tecnologías de ahorro de energía por un monto de 3.600 millones de dólares. El volumen previsto de financiación anual de medidas destinadas a prevenir el cambio climático en Estados Unidos ascendía a 5.800 millones de dólares, incluidos 3.000 millones de dólares. para el desarrollo de nuevas tecnologías y otros 2.000 millones para investigación en este ámbito.

Sin embargo, los esfuerzos realizados en virtud del Protocolo de Kioto aún no han producido el efecto deseado. Según la AIE, durante la última década, el nivel de emisiones de gases de efecto invernadero no solo no ha disminuido, sino que ha aumentado en más de un 20%. al guardar tendencias actuales desarrollo global, las emisiones de gases de efecto invernadero aumentarán 2,5 veces para 2050.

Los resultados de los estudios predictivos muestran que el crecimiento de la generación de electricidad en los países en desarrollo se debe principalmente al uso predominante de sus propias reservas de carbón, el vector de energía primaria que genera la mayor emisión de CO 2 por unidad de energía recibida.

Para los países que no cuentan con suficientes reservas de la misma, se pronostica un aumento de la energía térmica en base a los tipos locales de combustibles fósiles, biomasa vegetal, residuos industriales y domésticos.

Proyectado Condiciones externas El desarrollo futuro de la industria de energía térmica del mundo está determinado por las siguientes prioridades a largo plazo para su crecimiento tecnológico:

• un aumento significativo en la eficiencia y la seguridad ambiental de la ingeniería de energía térmica de combustible sólido con la provisión de emisiones cercanas a cero de sustancias nocivas en el futuro;
• aumento significativo en la eficiencia de la industria de energía eléctrica en gas natural;
• desarrollo de la producción combinada de energía eléctrica y otros tipos de energía;
• desarrollo de tecnologías rentables para la obtención de energía eléctrica a partir de materia orgánica renovable y de baja calidad;
• desarrollo de tecnologías para la captura y almacenamiento de gases de efecto invernadero.

A partir de 2003, la capacidad instalada total de centrales térmicas en el mundo era de 2591 GW, de los cuales 1119 GW de centrales térmicas a carbón, gas natural

1007 GW, petróleo - 372 GW. Alrededor del 11% de la flota de plantas de energía térmica del mundo ha servido más de 40 años, alrededor del 60%, más de 20 años. La eficiencia media de las centrales térmicas en el mundo es ligeramente superior al 35%.

Para garantizar niveles predecibles de generación de electricidad, la capacidad instalada total de las TPP debe aumentarse para 2030 a 4352 GW. De acuerdo con el escenario previsto por la IEA, esto requerirá la puesta en marcha de 1.761 GW de nuevas centrales térmicas y la reconstrucción de más de 2.000 GW de la capacidad existente.

De acuerdo con pronósticos modernos teniendo en cuenta la disponibilidad de recursos combustibles, la mejora de las tecnologías, las consecuencias económicas y ambientales del crecimiento de las emisiones contaminantes, las capacidades de las centrales termoeléctricas que funcionan con carbón, así como con gas natural, se desarrollarán más rápidamente en las próximas décadas.

Por ello, se presta la máxima atención a la mejora e implantación de nuevas tecnologías eficientes para centrales térmicas que funcionan con combustibles sólidos y gaseosos. Junto a ello, se están desarrollando trabajos de investigación encaminados al desarrollo e implementación de tecnologías prometedoras para la máxima captura de sustancias nocivas, incluidos los gases de efecto invernadero, de los productos de la combustión de combustibles, y garantizar la seguridad ambiental de las centrales térmicas.

Energía térmica sobre gas natural

Las tecnologías prometedoras de las centrales térmicas que funcionan con gas natural, centradas en la aplicación en la ingeniería energética a gran escala, se están desarrollando con mayor intensidad en las siguientes áreas principales: Unidades de turbinas de gas de alta temperatura (GTP).

• Centrales combinadas o de ciclo combinado (CCGT), que combinan ciclos de turbina de gas y turbina de vapor.
• Pilas de combustible de alta temperatura.
• Instalaciones híbridas basadas en una combinación de CCGT con pilas de combustible de alta temperatura.

Las principales tareas de investigación y desarrollo en el campo de las tecnologías de turbinas de gas son aumentar la potencia y la eficiencia. y desempeño ambiental de las turbinas de gas, la creación de plantas de turbinas de gas "flexibles" que operan con productos de gasificación de varios tipos de combustible, turbinas de gas para operar como parte de grandes plantas combinadas e híbridas. Las principales áreas de mejora de las turbinas de gas incluyen el aumento de las temperaturas iniciales del gas frente a la turbina de gas mediante el uso de sistemas de alta temperatura más eficientes. materiales de construcción y creando más sistemas eficientes protección térmica de los elementos de turbinas de gas de alta temperatura al tiempo que mejora los procesos de combustión de combustible respetuosa con el medio ambiente. Hasta la fecha, las unidades de turbinas de gas de potencia para temperaturas iniciales de 1260–1400°C con eficiencia se han dominado comercialmente. 35-36,5%. Las GTU de nueva generación basadas en cermets con temperatura de funcionamiento superior a 1500°C y eficiencia se encuentran en etapa de demostración y muestras piloto. al 40% y más.

Una dirección importante en el uso de turbinas de gas de potencia altamente eficientes es su uso como parte de potentes unidades de potencia de ciclo combinado de centrales térmicas y centrales térmicas. La operación de plantas de ciclo combinado (CCGT) que implementan el ciclo de turbina de gas Brayton de alta temperatura con eliminación de calor al ciclo de turbina de vapor de doble circuito Rankine (ciclo de dos presiones) proporciona eficiencia eléctrica operativa. al nivel de 48–52%. En particular, las primeras plantas combinadas de calor y electricidad de Rusia con una capacidad de 450 MW, instaladas en el CHPP del noroeste de San Petersburgo, operan de acuerdo con este esquema. Tienen una eficiencia calculada. 51% neto, eficiencia operativa real en modo de control de potencia - 48-49%.

Perspectivas para una mayor mejora de binario centrales de ciclo combinado están determinados por un aumento en la eficiencia de la transferencia de calor desde los gases de escape de la turbina de gas al ciclo de la turbina de vapor y una disminución en las pérdidas durante la condensación de vapor. La dirección tradicional para resolver estos problemas está asociada con un aumento en la cantidad de circuitos (etapas de presión) del ciclo de la turbina de vapor. Eficiencia alcanzada en la unidad de tres lazos de la TPP de Yokohama (Japón) al nivel del 55%.

El uso de turbinas de gas más económicas mejorará la eficiencia. CCGT con esquemas de dos y tres circuitos hasta 60%, el uso de refrigeración por agua y otras soluciones de circuito - hasta 61.5-62% y más.

Perspectivas más distantes para aumentar la eficiencia. Las centrales térmicas que funcionan con gas natural están asociadas a la creación de plantas híbridas, que son una combinación de fuentes de corriente electroquímica de alta temperatura ( celdas de combustible) con una planta de ciclo combinado.

Las celdas de combustible de alta temperatura (FC), de óxido sólido (SOFC) o de carbonato fundido (MCFC), que operan a temperaturas de 850 y 650 °C, sirven como fuentes de calor para CCGT. Hasta la fecha, se han creado muestras de celdas de combustible de energía de alta temperatura con potencia unitaria de 200 kW a 10 MW, adecuadas para este propósito. Las celdas de combustible de alta temperatura pueden funcionar con hidrógeno y/o gas de síntesis (una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono). Para su obtención se utiliza el proceso de reformado (steam conversion) del gas natural. El proceso de oxidación catalítica se utiliza para producir hidrógeno a partir del gas de síntesis. monóxido de carbono seguido de la eliminación de CO 2 . Estos procesos son ampliamente utilizados en la industria del nitrógeno.

Durante la implementación del programa científico y técnico estadounidense "Vision-21" en una planta híbrida de demostración con una capacidad de aproximadamente 20 MW, se obtuvo eficiencia. al nivel del 60%. En 2010 está previsto poner en marcha una planta híbrida con eficiencia. al nivel del 70%. A más largo plazo, se prevé lograr la eficiencia. al nivel del 75% con la creación plantas de energía potencia hasta 300 MW y más (Fig. 6.3). Para 2012-2015 está previsto crear todos los componentes tecnológicos necesarios para ello.

En el campo de la generación eléctrica a pequeña escala (ver apartado 4.4), las tecnologías de cogeneración basadas en motores de gas son de gran interés. Combustión interna y fuentes de corriente electroquímica (pilas de combustible). Hasta la fecha, se están utilizando lotes piloto de celdas de combustible de cogeneración de baja y media temperatura con una membrana de intercambio de protones (PEFC) y ácido fosfórico (PAFC) en EE. UU., Japón y Europa. Estas unidades son más silenciosas, eficientes y respetuosas con el medio ambiente que los motores de combustión interna a gas. Las perspectivas de uso a gran escala de las pilas de combustible de cogeneración están asociadas a una disminución de su coste unitario.

Tecnologías de energía de carbón prometedoras

Entre las áreas intensamente desarrolladas de uso respetuoso con el medio ambiente combustible sólido esperaba que implementación industrial a corto plazo (hasta 2010) ya largo plazo, incluyen centrales térmicas de turbina de vapor con presión de vapor supercrítica (parámetros) (SSKP); centrales térmicas de vapor y gas a base de carbón; centrales térmicas híbridas de ciclo combinado.

El trabajo sobre la creación de unidades de potencia para parámetros de vapor supercríticos se inició en los EE. UU. Y la URSS a mediados del siglo pasado. Las bases para la creación de unidades de potencia SSCS son métodos conocidos aumentar la eficiencia térmica. Ciclo de Rankine debido a la transición a temperaturas de operación más altas y presión de vapor frente a la turbina. La aplicación de estas medidas en la práctica está limitada por las características de resistencia de los materiales utilizados, así como por el costo creciente de la instalación. Existe un óptimo técnico y económico para las temperaturas y presiones del vapor, determinado por las propiedades de los materiales de la central eléctrica y los precios del combustible. En la segunda mitad del siglo pasado, estas condiciones las cumplía el ciclo supercrítico de Rankine con un único recalentamiento intermedio del vapor, una presión inicial de 23,5 MPa y una temperatura de sobrecalentamiento primario y secundario de 540°C. En los últimos años, los avances en la ciencia de los materiales han permitido mejorar aún más los parámetros del ciclo de Rankine.

En Dinamarca y Japón, se han construido y operado con éxito unidades de energía con una capacidad de 380–1050 MW con una presión de vapor vivo de 24–30 MPa y sobrecalentamiento de hasta 580–610 °C con carbón. Entre ellos hay bloques con doble recalentamiento hasta 580°C. eficiencia de los mejores bloques japoneses está en el nivel de 45-46%, los daneses, que funcionan con agua fría circulante con vacío profundo, son 2-3% más altos. En Alemania, se construyeron unidades de energía de lignito con una capacidad de 800 a 1000 MW con parámetros de vapor de hasta 27 MPa, 580/600 °C y eficiencia. hasta un 45%.

Se ha reanudado en Rusia el trabajo en una unidad de potencia con parámetros de vapor supersupercríticos (presión 30 MPa, temperatura 600/600°C). Confirmaron la realidad de crear una unidad de este tipo con una capacidad de 300-525 MW con eficiencia. alrededor del 46% en los próximos años.

Tras una larga pausa, se ha retomado el trabajo destinado a introducir parámetros de vapor supersupercríticos en EE.UU. Se concentran principalmente en el desarrollo y prueba de los materiales necesarios capaces de asegurar el funcionamiento de los equipos a temperaturas de vapor de hasta 870°C y presiones de hasta 35 MPa.

En países unión Europea con grupo grande Las empresas de energía e ingeniería están desarrollando una unidad de potencia de carbón pulverizado mejorada SSKD con una presión de vapor vivo de 37,5 MPa, una temperatura de 700 °C y doble recalentamiento hasta 720 °C a presiones de 12 y 2,35 MPa. A una presión en el condensador de 1,5 a 2,1 kPa, la eficiencia bloque puede llegar a 53-54%. La puesta en servicio está programada para después de 2010. Para 2030, se espera lograr la eficiencia. hasta un 55% a temperaturas de vapor de hasta 800°С.

La importancia de mejorar significativamente la eficiencia de las plantas CHP mejorando aún más las tecnologías establecidas se muestra en la Tabla 6.1 para tres plantas CHP construidas en Alemania en 2002-2004.

Desarrollos prometedores de plantas de vapor-gas en carbón llevado a cabo por muchos países. Los mayores avances se esperan en dos áreas de trabajo: gasificación de carbón y combustión directa de carbón bajo presión. El desarrollo científico y técnico de CCGT a carbón se lleva a cabo de forma intensiva en los Estados Unidos en el marco del programa Clean Coal Technologies para

11 proyectos con una financiación de 2.900 millones de dólares. La capacidad de las instalaciones involucradas en los proyectos supera los 2,2 GW. Cinco proyectos están dedicados a CCGT con combustión a presión de carbón, 4 - CCGT con gasificación de carbón, 2 - tecnologías de combustión avanzada utilizando motores de combustión interna.

El ciclo de operación de un CCGT con gasificación incluye la gasificación del carbón por aire o vapor-aire bajo la presión creada por el compresor de la turbina de gas, la purificación del gas del generador a partir de compuestos de azufre y partículas sólidas, la combustión posterior del gas del generador en la cámara de combustión de un combinado- planta de ciclo que funciona de la misma manera que con gas natural. Hoy en día, hay alrededor de 400 grandes plantas de gasificación industrial en funcionamiento en el mundo con una capacidad total de 46 GW. La mitad de ellos trabajan con carbón. Sin embargo, la implementación de CCGT basada en ellos está asociada con ciertas dificultades. Se deben, por un lado, a la menor calidad de las carbones térmicos, que suelen contener una gran cantidad de inclusiones minerales, azufre y resinas, y, por otro lado, a los elevados requisitos de pureza del gas generador en términos de de corrosión química y erosión mecánica de la planta de turbina de gas. Además, se imponen requisitos significativamente más altos que en la industria sobre la eficiencia energética de los procesos de obtención y limpieza del gas del generador, así como sobre las características de peso y tamaño de los generadores de gas. Estas circunstancias crean importantes dificultades en la implementación práctica de CCGT a carbón con una eficiencia aceptable. y costo específico.

Cuadro 6.1 Mejora de la eficiencia de las centrales térmicas mediante la mejora de tecnologías probadas en el ejemplo de tres centrales térmicas construidas en Alemania en 2002-2004

Nota. Entre paréntesis está el año de logro de la eficiencia.

Sin embargo, dadas las importantes perspectivas a medio y largo plazo asociadas con la aplicación adicional de tecnologías de captura de CO 2 , estas dificultades parecen superables.

Los estudios de diseño de varios esquemas CCGT con gasificación de carbón de los grados más comunes se llevaron a cabo en la URSS a principios de la década de 1990. Mostraron la posibilidad de crear una CCGT con una capacidad unitaria de 250 - 650 MW con un desempeño ambiental y eficiencia aceptables. 38-45% según la base de motores de turbina de gas que existía en ese momento.

En Estados Unidos existen 4 unidades industriales piloto de CCGT con gasificación de carbón, entre ellas CCGT “Polk” con una capacidad de 250 MW, “Puyertollano” (350 MW), “Bugenno” (250 MW), “Wabash River”, mostrando la posibilidad de obtener c.p.d. al nivel de 46–48%, que también es típico para las unidades de potencia del SKD. El consumo de calor específico promedio real (según el poder calorífico bruto) de Polk CCGT es 9864 kJ/kWh, el Wabash River CCGT es 9400 kJ/kWh, lo que corresponde a la eficiencia. en términos de poder calorífico inferior al nivel de 38 y 40%, respectivamente. En 2010 está prevista la puesta en marcha de la CCGT de Mesaba (Minnesota) con gasificación de carbón con una capacidad de 531 MW y una eficiencia del 41,7%.

Se está considerando un proyecto para la construcción de una unidad CCGT de demostración con una capacidad de 500 MW. 44,4% con su aumento al 46%. En el futuro, con la transición a plantas de turbinas de gas de alta temperatura que funcionen con gas de síntesis, la eficiencia CCGT con gasificación de carbón se puede aumentar hasta un 53%.

El mayor desarrollo industrial de CCGT con gasificación de combustibles sólidos se logró en Italia en relación con el uso de coque de petróleo, producto de la refinación de petróleo a gran escala. Hay 3 unidades CCGT con gasificación de coque de petróleo en las CC.EE. de Isab (520 MW), Sarlux (550 MW) y Falconara (280 MW). En 2005, se planeó poner en marcha una CCGT en la TPP Ferrera Erbognone con una capacidad de 250 MW cerca de la refinería de Sannazaro. Se han puesto en servicio o se están construyendo otras 10 unidades CCGT en plantas químicas en Italia.

Se cree que la tecnología de gasificación del carbón proporciona la forma más versátil y limpia de convertir el carbón en electricidad, hidrógeno y otros productos energéticos valiosos. Es la gasificación la que puede convertirse en la base para la creación de centrales eléctricas de nueva generación para las próximas décadas.

Al trabajar en unidades y componentes de CCGT de gasificación prometedoras en carbones térmicos de bajo grado, que se llevan a cabo hoy en varios proyectos a gran escala, no solo se persiguen objetivos inmediatos, sino también más lejanos. Estos incluyen, en particular, la creación de TPP híbridas basadas en CCGT con gasificación, incluidas las pilas de combustible de alta temperatura, así como instalaciones de tecnología energética que combinan la generación de electricidad con la producción de combustible de transporte de alta calidad a partir de gas de síntesis, emisiones -instalaciones de energía libre que capturan, unen y eliminan el dióxido de carbono y mejoran drásticamente la eficiencia del combustible.

En la actualidad se han creado pilas de combustible con una capacidad de 200 kW - 1 MW capaces de operar con gas de síntesis y/o hidrógeno obtenido a partir de gas de síntesis.

La CCGT de carbón utiliza la tecnología de combustión directa de carbón en un horno presurizado. Se suministra aire al horno de carbón mediante un compresor de turbina de gas con una presión de 1–1.5 MPa, los productos de combustión después de la limpieza de las cenizas volantes se expanden en la turbina de gas y producen trabajo útil. El calor de combustión del carbón y el calor de los gases de escape de la turbina de gas se utilizan en el ciclo de la turbina de vapor. Las principales ventajas de la CCGT con combustión de carbón a presión se deben a la posibilidad de obtener un alto rendimiento ambiental de las centrales térmicas debido a la adecuada organización del proceso de combustión. La temperatura de combustión del carbón en dichas instalaciones se mantiene a un nivel

800–900°C, lo que hace posible mantener una tasa aceptablemente baja de formación de óxido de nitrógeno. Además, el proceso de combustión va acompañado de la unión química de compuestos de azufre como consecuencia de su reacción con la dolomita, lo que reduce significativamente su presencia en los gases de escape de la planta. Las principales dificultades en la realización práctica de instalaciones de este tipo están asociadas a la prevención de la erosión mecánica de la turbina de gas, que se produce por la presencia de partículas sólidas de cenizas volantes en los gases de combustión, así como a la disminución de la Características de peso y tamaño de los hornos presurizados.

La experiencia adquirida durante la operación a largo plazo de varias CHPP de este tipo con una capacidad de alrededor de 20 MW ha confirmado el alto desempeño ambiental y económico de estas plantas. Un ejemplo típico de una planta de combustión de carbón a presión es, en particular, la planta CHP que opera en Estocolmo, Suecia. La central térmica utiliza el proceso de quemar una pasta preparada previamente a partir de una mezcla humedecida de carbón y dolomita, exprimida a través de orificios de perfil en el fondo del horno de la caldera con un diámetro de aproximadamente 20 m.El calor de combustión del combustible es percibido por los intercambiadores de calor de inmersión del circuito de la turbina de vapor. Los gases de combustión después de la limpieza preliminar de las cenizas volantes en los filtros de bolsa de alta temperatura ingresan a la turbina de gas. Los gases de escape se someten a una purificación adicional de partículas sólidas en filtros de mangas, después de lo cual se descargan en la chimenea. Eficiencia eléctrica media la instalación es del 45%. No se registró un desgaste erosivo significativo de la turbina de gas.

La principal dificultad para extender la tecnología descrita a las unidades de potencia de las centrales térmicas con una capacidad de 100 a 300 MW y superior se debe al aumento de las características de peso y tamaño del horno, lo que es inaceptable en términos de resistencia, lo que requiere intensificación del proceso de combustión del carbón. La velocidad más alta de este proceso está asegurada por la combustión de la mezcla de carbón y dolomita en un lecho fluidizado presurizado (FB). Es esta tecnología de CCGT a carbón la que se considera hoy como la más prometedora. PGU con PBC (tecnología PFBC), como se indicó anteriormente, se está estudiando intensamente en los EE. UU. en cinco plantas de demostración.

Las ventajas de CCGT con KSD incluyen la integridad (> 99%) de la combustión de varios tipos de carbón, altos coeficientes de transferencia de calor y pequeñas superficies de calentamiento, bajas temperaturas de combustión (hasta 850 ° C) y, como resultado, pequeñas (menos de 200 mg / m 3) Emisiones de NO X, la ausencia de escoria, la posibilidad de agregar un sorbente (piedra caliza, dolomita) a la capa y unir el 90–95% del azufre contenido en el carbón.

Suficientemente alta eficiencia. (40-42% en el modo de condensación) se logra en un CCGT con CSD ya a una potencia moderada (alrededor de 100 MWel.) y parámetros de vapor subcríticos. Debido al pequeño tamaño de la caldera y la falta de desulfuración, el área ocupada por el CCGT con KSD es pequeña. Es posible la entrega completa en bloque de su equipo y la construcción modular con una disminución en su costo y plazos. Estas circunstancias determinan la posibilidad de utilizar esta tecnología en la reconstrucción de las centrales eléctricas de carbón existentes.

La tecnología CCGT con KSD es más simple y más familiar para los ingenieros eléctricos que las plantas de gasificación, que son una producción química compleja. Varias combinaciones de ambas tecnologías son posibles. Su finalidad es simplificar los sistemas de gasificación y depuración de gases y reducir sus pérdidas características, así como aumentar la temperatura de los gases antes de la turbina y la potencia de la turbina de gas en esquemas con KSD.

Las plantas híbridas de combustible sólido son una combinación de CCGT de gasificación de carbón con una celda de combustible de alta temperatura alimentada por hidrógeno o gas de síntesis de combustible sólido (Figura 6.4). El principio de funcionamiento de las instalaciones híbridas de carbón es el mismo que el de gas natural. La diferencia está únicamente en el método de obtención de hidrógeno y/o gas de síntesis para pilas de combustible. En las plantas híbridas de carbón, la materia prima debe gasificarse para producir hidrógeno o gas de síntesis, mientras que en las plantas de gas natural debe reformarse (reformado con vapor) para producir los mismos gases. Otras diferencias radican en los procesos de purificación de los productos obtenidos. Para las plantas híbridas de carbón, por razones obvias, son más complicadas y menos eficientes que las de gas.

La eficiencia de las plantas híbridas en comparación con otras tecnologías de combustión de carbón se muestra en la fig. 6.5.

Tecnologías para la eliminación y captura de dióxido de carbono

La limpieza ambiental completa de la energía térmica se puede asegurar capturando y almacenando dióxido de carbono. Las posibilidades de crear tecnologías apropiadas ya se están estudiando intensamente en muchos países del mundo. Las tecnologías de captura representan la tercera forma más radical de combatir el calentamiento climático, junto con las otras dos: aumentar la eficiencia. y eliminación de carbono de los combustibles fósiles. La remoción de carbono abarca la captura de carbono de las plantas de energía y su secuestro en sumideros naturales como bosques y granjas. El dióxido de carbono capturado de las emisiones antropogénicas puede enterrarse bajo tierra en formaciones geológicas o en los océanos y procesarse en combustibles, sólidos inofensivos o productos útiles.

Las principales áreas de trabajo sobre el complejo problema de captura y disposición de CO 2 , desarrolladas en EE.UU., incluyen: desarrollo de procesos de captura de CO 2 con formación de hidratos sólidos durante temperaturas bajas y altas presiones; en un tubo de vórtice; sorbente de sodio seco.

En geología, estos son estudios complejos y demostraciones a escala industrial del entierro de CO 2 en vetas de carbón profundas sin desarrollar; desplazamiento de gas natural de vacíos al llenar con CO 2 ; condiciones geológicas óptimas para la acumulación de CO 2 en acuíferos porosos salinos en EE.UU.; nuevos métodos de inyección de CO 2 en formaciones salinas; fijación química de CO 2 en formaciones salinas profundas en el Medio Oeste de los Estados Unidos.

Conceptos prometedores: recuperación de gas de vertederos; mineralización de CO 2 ; tecnologías de membranas para separar CO 2 de una mezcla de gases; membranas cerámicas selectivas de alta temperatura para llevar a cabo la reacción de reformado de gases con separación simultánea de CO2; conversión de CO 2 en biomasa utilizando algas.

Debe prestarse especial atención a la prevención de las emisiones de CO 2 al mejorar las tecnologías del carbón. En los Estados Unidos, está previsto crear complejos energéticos a carbón que puedan competir con las centrales térmicas que funcionan con gas natural. Es recomendable construirlos por etapas: la primera etapa es una CCGT prometedora y respetuosa con el medio ambiente con gasificación; la segunda etapa es la implantación de un sistema de eliminación y transporte de CO 2 ; la tercera etapa es la organización de la producción de hidrógeno o combustible limpio para el transporte.

Además, se están desarrollando intensamente esquemas para nuevas instalaciones, donde el dióxido de carbono se utiliza como fluido de trabajo, convirtiéndose eventualmente en un líquido para ser enterrado. Tal TPP puede basarse en los siguientes procesos:

• gasificación de una suspensión de agua y carbón con la adición de hidrógeno y la producción de CH 4 y H 2 O. Las cenizas de carbón se eliminan del gasificador y la mezcla de gas y vapor se limpia;
• el carbono gaseoso en forma de CO 2 se une al óxido de calcio en el reformador, donde también se suministra agua purificada. El hidrógeno formado en él se utiliza en el proceso de hidrogasificación y se alimenta después de una purificación fina a una celda de combustible de óxido sólido para generar electricidad;
• en la tercera etapa, el CaCO 3 formado en el reformador se calcina utilizando el calor liberado en la celda de combustible y la formación de CaO y CO 2 concentrado apto para su posterior procesamiento;
• el cuarto paso es la transformación energía química hidrógeno en electricidad y calor, que se devuelve al ciclo. El CO 2 se elimina del ciclo y se mineraliza en los procesos de carbonización de minerales tales como,
• por ejemplo, el silicato de magnesio, que es omnipresente en la naturaleza en cantidades que son órdenes de magnitud mayores que las reservas de carbón. Los productos finales de la carbonización pueden enterrarse en minas agotadas.

eficiencia la conversión de carbón en electricidad en dicho sistema será de alrededor del 70%. Con el costo total de eliminación de CO 2 igual a 15-20 dólares. US por tonelada, provocará un aumento en el costo de la electricidad de alrededor de 0,01 dólares. EE. UU./kWh

Problemas termofísicos en ingeniería de energía térmica que requieren más investigación y desarrollo.

El rápido crecimiento de la demanda eléctrica en el siglo XXI, el estado de crisis del medio ambiente, los problemas tecnológicos que deben resolverse para satisfacer estas necesidades, basados ​​en criterios modernos de fuerte aumento de la eficiencia energética, reducción de costes y minimización del impacto ambiental, requieren una expansión significativa de la investigación y el desarrollo en ingeniería de energía térmica. Investigación, diseño y trabajo de diseño en la industria de la energía térmica debe tener como objetivo la creación de centrales térmicas altamente eficientes y respetuosas con el medio ambiente utilizando tecnologías avanzadas y equipo de poder, proporcionando la solución de las siguientes tareas: aumentar la eficiencia del suministro de energía al aumentar su confiabilidad y reducir el costo de producción de electricidad; máxima reducción de las emisiones nocivas de las centrales térmicas al medio ambiente; aumentar la productividad y mejorar las condiciones de trabajo; reduciendo el costo de los trabajos de reparación y restauración.

Las áreas importantes de progreso científico y tecnológico en la ingeniería de energía térmica son:

• creación de nuevas generaciones de equipos de potencia;
• reconstrucción y modernización de equipos existentes;
• transición del concepto de extensión de la vida útil de los equipos al concepto de gestión de recursos basado en métodos y criterios combinados modernos con consideración conjunta de indicadores de su confiabilidad y eficiencia;
• seguridad nivel requerido seguridad industrial equipo de poder.
• producción altamente eficiente de electricidad y calor basada en el uso de centrales de ciclo combinado y turbinas de gas, reequipamiento técnico y mayor desarrollo de centrales térmicas para mejorar su eficiencia económica y ambiental, confiabilidad, maniobrabilidad y controlabilidad;
• desarrollo de tecnologías de carbón respetuosas con el medio ambiente basadas en el uso de calderas con lecho fluidizado circulante, el uso de suspensiones de agua y carbón, varios esquemas de gasificación de carbón, etc.;
• creación de sistemas efectivos de limpieza de gases para equipos eléctricos;
• automatización compleja del equipo de unidades y centrales eléctricas;
• solución de problemas científicos y técnicos relacionados con el desarrollo de equipos para parámetros de vapor supercrítico, tecnologías para la obtención de equipos económicos para celdas de combustible, sistemas de almacenamiento de energía eléctrica;
• creación pequeñas instalaciones para la producción combinada de electricidad y calor (cogeneración) mediante motores alternativos, turbinas de gas (CHPs de pequeña y mediana capacidad, mini-CHPs).

El crecimiento del nivel técnico de la ingeniería de energía térmica, el desarrollo de parámetros de vapor supercríticos y supersupercríticos, un aumento en las capacidades unitarias de las unidades y las unidades de potencia van acompañados de un aumento en las densidades de flujo de calor calculadas percibidas tanto por radiación como por convección. superficies de calentamiento, y requieren la intensificación de los procesos del horno, así como los procesos de generación y sobrecalentamiento de vapor. Es necesario intensificar la transferencia de calor para que con el aumento de la potencia unitaria de las instalaciones se mantengan unas características aceptables de peso y tamaño de los equipos. Por lo tanto, los problemas del estudio de la transferencia de calor por radiación en hornos y la radiación de gases, la intensificación de transferencia de calor por convección en haces de tubos, así como el estado térmico de las superficies de calentamiento en condiciones de escoria y deriva intensiva de depósitos de ceniza, trabajo sobre transferencia de calor durante la ebullición del agua en tuberías, estudios de transferencia de calor de un refrigerante de parámetros supercríticos, flujos de calor críticos.

En la actualidad, el papel de las centrales de turbinas de gas de alta temperatura y de ciclo combinado en el sector energético es cada vez mayor. Por lo tanto, el desarrollo de sistemas de enfriamiento de turbinas de gas, el estudio de la transferencia de calor turbulento en las rejillas de turbinas y en la placa, incluida la transferencia de calor en condiciones de soplado de refrigerante, así como el estudio de varios sistemas de enfriamiento, el uso de vapor de agua como un prometedor refrigerante y la optimización de los esquemas de enfriamiento siguen siendo relevantes.

Las direcciones estratégicas para el desarrollo de la industria de energía térmica nacional están asociadas con la solución de una amplia gama de tareas, incluso en el campo de la ingeniería energética. Éstos incluyen:

• creación de unidades de turbinas de gas domésticas altamente eficientes con una capacidad de hasta 180 MW para altas temperaturas iniciales del gas con el fin de introducir ampliamente las tecnologías de ciclo combinado en la construcción de nuevas centrales eléctricas y la reconstrucción de las existentes;
• desarrollo y producción de alta eficiencia plantas de turbinas de vapor nuevas generaciones a parámetros de vapor supersupercríticos y a temperaturas de 600 °C y superiores con un aumento de la eficiencia. hasta el 55% o más;
• producción de calderas de potencia con una organización mejorada de los procesos de combustión, el uso de nuevos quemadores y otros dispositivos que reducen las emisiones nocivas a la atmósfera;
• creación y desarrollo de unidades de caldera con hornos de lecho fluidizado circulante para unidades de potencia con una capacidad de 200–300 MW;
• creación de equipos para centrales de ciclo combinado respetuosas con el medio ambiente con calderas de lecho fluidizado presurizado;
• desarrollo y desarrollo de tecnologías avanzadas para la quema de combustibles sólidos;
• creación de sistemas de gasificación de combustibles sólidos para desarrollar centrales de ciclo combinado alimentadas con carbón respetuosas con el medio ambiente y para reequipamiento tecnico plantas eléctricas de carbón.