Наша цивилизация 75% всей добываемой энергии направляет на преобразование в механическую работу, часть из которой затем преобразуется в электрическую.
И при такой огромной важности для всего человечества, даже люди, которые активно интересуются темой энергетики и даже считают себя профессионалами, не понимают основных принципов и параметров этого преобразования!
Что выглядит еще более странно, так как эти принципы изучаются в школе, по крайней мере в российской школе)).
Давайте вспомним из школьного курса физики основные принципы работы тепловой машины, которая и преобразует часть тепловой энергии в механическую работу.
- КПД любой тепловой машины не может быть больше КПД идеального цикла Карно, который определяется разницей наименьшей и наибольшей температуры которые достигаются в цикле.
Примечание: цикл Карно, как его рисуют в школе, это диаграмма термодинамических величин, например, PV.
Если цикл Карно изобразить как зависимость термодинамических параметров от времени, то он занимает бесконечно большое время, так как предполагается, что все изменения происходят с бесконечно маленькой скоростью. - Никакими ухищрениями (рекуперацией и тд) нельзя повысить КПД, тем более превысить предельный КПД Цикла Карно.
- КПД идеального цикла (предельный КПД) считается по формуле: КПД=(Тв-Тн) / Тв
где (в градусах Кельвин, +273 градуса к градусам Цельсия)
Тв - наивысшая температура
Тн - наинизшая температура - Нагрев до начала цикла, например за счет рекуперации (за пределами рабочей области) не имеет никакого значения, более того ВРЕДИТ КПД, так как это повышение начальной температуры
То есть максимальный кпд это:
4.1. как можно более низкая температура в начале цикла
4.2. Как можно больший нагрев ВНУТРИ цикла, то есть когда будет повышаться давление
4.3 Ну и как можно меньшая конечная температура, когда давление падает. - В зависимости от типа установки, на текущем технологическом укладе, достигается следующий КПД для :
⚡️ Парогазовые: 58-65 %.
⚡️ Паровых турбин: 33-45 %
⚡️ Газотурбинные: 28-42 % - ❗️СРЕДНИЙ КПД ПО ВСЕЙ ЭНЕРГЕТИКЕ ПЛАНЕТЫ, СОГЛАСНО ДАННЫМ БИПИ, - 40%
Когенерация
Не надо путать КПД выработки механической энергии/электричества с КПД когенерации, который может достигать 90% и даже больше. Встречал рекламные буклеты, где писалось о 98%.
Это не КПД выработки механической энергии/электричества. Это КПД использования энергии для выработки электричества и ђ.
При этом также не надо забывать, что:
- Отопление нужно только в зимнее время года, а летом остаточное тепло почти полностью вбрасывается в атмосферу.
- Население на Земле распределено так, что только 2% живут в местах с холодной зимой, где имеет смысл применять схемы когенерации.