Как рождается электроэнергия?

Я - природный газ. Я родился много тысяч лет назад глубоко в Российских недрах в результате тектонических процессов и анаэробного разложения всякой органики. Состою я в основном из метана и смеси других газов, не имею ни цвета, ни запаха. После того как меня поднимают на верх из недр, проводят мою одоризацию, т.е. создают специфические свойства, чтобы я получил хотя бы запах. Для этого, ко мне в компанию примешивают этилмеркаптан. Я говорю спасибо газовикам и отправляюсь в путешествие!
 

При этом, меня сжимают до 75 атмосфер, и по трубам диаметром до 1,4 м я лечу этапом от одной компрессорной станции до другой. Лечу, в основном, на запад, в сторону Европы. И первая европейская страна, которая меня встречает, Республика Беларусь. Или Украина. Правда, чтобы попасть туда, порой приходится пережить целые войны, их называют "газовые". Это, конечно, тешит мое самолюбие, но мне неприятно, когда меня держат на границе и понижают давление. Я люблю движение. Я несу энергию и хочу работать!
 

Попав в какую-либо газотранспортную систему, я добираюсь до различных ТЭЦ, ГРЭС и котельных. ГРЭС мне нравится больше, там я в больших объемах перехожу на качественно новый уровень. Мне нравятся эти метаморфозы.
 

В ТЭЦ, ГРЭС или котельных меня жгут в котлах. Вот небольшая картинка, наглядно показывающая, что природный газ стоит на вершине "пищевой пирамиды" котла. Приоритеты в этой иерархии топлив расставлены в зависимости от "удобоваримости", т.е. от эффективности сжигания, удобства транспортировки и подготовки топлива перед сжиганием.
 

 

Чтобы меня сжечь, нужно снизить давление. Для этого меня пропустят через турбо-детандер, где при снижении давления я уже преобразуюсь напрямую в электроэнергию, вращая турбину детандергенераторной установки. Но это мелочи! Основной объем энергии тогда образуется, когда меня сожгут в котле, и, превратившись в огонь газовыхгорелок, я отдам совою химическую энергию воде, проходящей по трубкам котла, и разогрею ее до пара в 540 градусов… На этом моя жизнь как газа заканчивается.
 

Теперь я - перегретый пар. Меня создали вода и огонь. Материализовавшись в котле, янаправляюсь к турбине, которую я раскручу до 3 000 оборотов в минуту, отдавая свою энергию, расширяясь и снижая свое давление… Выйду я из турбины, меня охладят в конденсаторе обработают в деаэраторе и снова, в виде воды, направят в котел.
 

 

И буду я крутиться, как белка в колесе, пока котел, или турбину не выведут в ремонт люди. Но каждый раз, проходя через турбину, я рождаю электроэнергию. Ротор генератора, вращаясь на одной оси с турбиной, своим магнитным полем пересекает обмотки статора, и в обмотке статора начинают бегать электроны… Так рождается электроэнергия.
 

Вот он , ротор:
 

А вот статор:

 

На выводах обмотки статора генератора напряжение составляет 10 тысяч вольт, частота - 50 Гц. Генератор электростанции - это сердце энергосистемы. Этих сердец много, и они должны работать в унисон, биться в едином ритме, правильнее сказать, вращаться, а для этого работает автоматика и много умных людей!)
 

Вот показатели электрической мощности самых крупных электростанций в РБ:
 

 

Общая установленная электрическая мощность тепловых электростанций составляет 7 936,8 МВт. Еще в составе генерирующих мощностей РБ есть ГЭС ( гидроэлектростанции) , они генерируют всего 9,4 МВт, один "ветрячок" на 1, 5 МВт , и набирают рост блок-станции промышленных предприятий, которые уже генерируют почти 500! МВт.

 

А почему "сердца" энергосистемы должны биться с частотой 50 Гц? Почему генераторы должны вырабатывать именно эту частоту? Ответ - в исторической и технической плоскостях. На заре развития энергетики, а именно электроснабжения на переменном токе, локальные энергоорганизации генерировали с частотой от 20 до 300 Гц. Но опытным путем было установлено, что для электроприборов того времени (19-го века) удобной была частота 50-60 Гц. При более низкой частоте мерцали лампы накаливания и неустойчиво горели дуговые лампы, а применение более высокой частоты обуславливало более высокие требования к сталям магнитопроводов электрических машин и трансформаторов и сложности при передаче больших мощностей на большие расстояния. С тех времен, конечно, материаловедение шагнуло вперед, и можно было бы поднять частоту в сети, тем самым сэкономив ресурсы и деньги. Например, в бортсети самолетов установлена частота 400 Гц, при этой частоте электроприборы той же мощности имеют меньший вес, чем при частоте 50 Гц. Но, скорее всего, сэкономить не получится, поскольку заменить разом придется ВСЕ трансформаторы, двигатели и автоматику, и пересчитать все формулы и справочные таблицы, изменить научные походы, перечеркнуть, по сути, всю наработанную научную базу. А это неподъемный пласт. Поэтому была и будет у нас частота 50 Гц.
 

Кстати, на каждой опоре ЛЭП имеется три фазных провода. А почему не два, не четыре? Ответ на этот вопрос лежит в области техники и экономики. И в двухфазной сети, и в четырехфазной требуется больше проводниковых материалов для передачи той же мощности по ЛЭП, чем в трехфазной. Технический аспект выгодности трехфазной сети объясню на простом примере. Двухфазная сеть - это автомобиль на трех колесах (такие были, но распространения не получили), трехфазная сеть - это автомобиль на четырех колесах (достаточно устойчивы, и удобны в управлении, и именно так мы представляем автомобиль), четырехфазная сеть - это автомобиль на пяти колесах (т.е. четвертая фаза так же бесполезна, как и пятое колесо).
 

Так рождается та энергия, которая так нужна людям. А вы задумывались, почему именно ЭЛЕКТРОэнергия, а не какая-нибудь другая? Она так нужна и востребована именно потому, что ее УДОБНО передавать, распределять и преобразовывать в другие виды энергии. Если бы было удобнее передавать и распределять, к примеру, энергию света, то кругом были бы "светостанции", "светоподстанции" и "световоды", а у потребителя работали бы "светодвигатели", "светообогреватели" и прочие "светоустановки". Не было бы классической электроники, была бы "фотоника", не приходилось бы преобразовывать световую энергию в свет, нужно было бы только направлять ее на нужные точки. Но нет же, человечество развило электричество, и вокруг - электростанции, электроподстанции и линии электропередач. А у потребителя работают электродвигатели, электрообогреватели и другие электроустановки!
 

Одно из главных и положительных преимуществ электроэнергии перед другими видами энергии - это относительно малые потери при передаче на большие расстояния. Но это уже будет совсем другая история…