Тепловые электростанции греют реки и воздух потерянной энергией

Почему топливо не превращается целиком в электричество

На тепловой электростанции топливо сначала нагревает воду и превращает её в пар. Пар вращает турбину, а турбина — генератор, который производит электрический ток. На каждом этапе часть энергии рассеивается, но главная причина потерь — сам способ работы тепловой машины: чтобы пар совершил работу, он должен остыть. Оставшееся тепло необходимо отвести, иначе турбина не сможет непрерывно получать новую порцию пара.

Поэтому даже исправная станция не может превратить всё тепло сгорания в электричество. Для производства электричества важна не просто высокая температура, а разница температур между горячим паром и средой, куда сбрасывают остаточное тепло. Чем меньше эта разница, тем труднее получить полезную работу.

Куда уходит тепло

После турбины пар охлаждают в конденсаторе — теплообменнике, где он снова становится водой. Охлаждать конденсатор можно водой из реки или моря либо воздухом. В первом случае нагревшаяся вода возвращается в водоём; во втором тепло рассеивается через градирню или другие системы охлаждения. Градирня не «производит дым»: заметное белое облако над ней обычно состоит из водяных капель и пара.

Кроме этого, часть энергии уходит с горячими газами и теряется при работе оборудования. Поэтому количество электричества на выходе заметно меньше энергии, выделившейся при сжигании топлива. Это не означает, что станция просто плохо устроена: отвод тепла — обязательная часть процесса.

Когда отходящее тепло всё же полезно

Некоторые станции используют его для отопления домов или подачи горячей воды. Такой режим называют комбинированной выработкой тепла и электричества: тепло, которое иначе пришлось бы сбрасывать, получает дополнительное применение. Но для этого рядом должны быть потребители, а тепло нужно доставить к ним по трубам — на больших расстояниях такая сеть становится дорогой и теряет часть тепла.

Так что важен не только КПД станции — доля энергии топлива, ставшая электричеством, — но и судьба остального тепла. Река или воздух принимают его потому, что без этого электростанция не сможет продолжать выработку.