Турбина минусы и плюсы и минусы: 7 главных минусов и 2 плюса турбомоторов — журнал За рулем

Плюсы и минусы турбированных двигателей

Многие производители используют турбонаддув для повышения мощности двигателя машины. Этот узел работает по достаточно простому принципу: выхлопные газы вращают крыльчатку турбины, а она передаёт полученный крутящий момент на крыльчатку компрессора, оснащённую широкими лопастями.

Компрессор в системе впуска автомобиля играет роль насоса — он повышает давление воздуха, позволяя одновременно подавать в цилиндры больше топлива без риска его неполного сгорания. Несмотря на возможность значительного повышения мощности и КПД двигателя, турбированные моторы не получили очень широкого распространения.

Чтобы понять, почему, а также решить, стоит ли приобретать автомобиль, оснащённый таким агрегатом, нужно рассмотреть плюсы и минусы турбированных двигателей.

Преимущества

Сразу стоит сказать, что дальше речь пойдёт только о бензиновых двигателях. Установка турбонаддува на дизельный мотор является практически единственным способом эффективно дозировать количество топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндры. Около 90% современных легковых дизелей и 70% грузовых агрегатов оснащается турбонаддувом, поэтому говорить про их плюсы и недостатки будет некорректно.

Турбодизельный двигатель

Главной положительной стороной любого турбированного двигателя по сравнению с атмосферным является повышенная мощность. Причём производитель может создавать несколько вариантов мотора с различными показателями производительности — для этого достаточно только изменить максимальное давление наддува и перенастроить систему впуска. Серийные бензиновые двигатели с турбонаддувом имеют на 10–150% большую мощность, чем их аналоги, оснащённые обычными системами впуска и выхлопа.

Кроме того, плюсы турбированных агрегатов проявляются и в более эффективной работе за счёт оптимизированного процесса сгорания бензовоздушной смеси в цилиндрах. Благодаря этому удельный расход топлива в расчёте на одну лошадиную силу несколько снижается, хотя абсолютное значение может и вырасти за счёт повышенной мощности. Оптимизированный процесс сгорания также позволяет уменьшить уровень шума и неприятной вибрации по сравнению с атмосферными агрегатами. В особенности такие плюсы актуальны для моторов с неуравновешенной компоновкой,например, с двумя, тремя и пятью цилиндрами.

Видео, как работает турбированный двигатель:

Более эффективное сгорание топлива даёт возможность уменьшить объём токсических веществ, которые выбрасываются в воздух через выхлопную трубу. Именно поэтому многие производители начали выпуск турбированных агрегатов очень малого объёма вместо привычных атмосферных моторов. По оценкам специалистов, введение новых норм токсичности выхлопа в Европе и США на 25% увеличило количество выпускаемых турбированных моторов.

Недостатки

Установка турбонаддува на автомобиль способствует повышению его стоимости — комплект деталей для повышения мощности двигателя оценивается примерно в 1–3 тысячи долларов. Конечно, некоторые производители могут снижать цены, чтобы стимулировать продажи авто с турбированными двигателями, но общая закономерность именно такова. Стоит сказать и про стоимость ремонта турбированного агрегата — она возрастает за счёт увеличенной сложности разборки всего мотора, а также за счёт необходимости обслуживания нового узла. Средний срок службы турбины составляет 100–150 тысяч километров, после чего ей потребуется капитальный ремонт либо полная замена.

Недостатки проявляются и в необходимости частой замены масла. Межсервисные интервалы для турбированных двигателей сокращены примерно на 30–40%, что связано с большими нагрузками, приходящимися на все узлы силового агрегата. Несвоевременная замена масла приведёт к полной потере его свойств за счёт окисления. Смазывающая жидкость подвергается сильному нагреву в системе турбонаддува, что приводит к полному изменению её параметров.

Нужно вовремя менять масло в турбированных двигателях

Управлять автомобилем с турбированным двигателем не столь удобно — наверняка все слышали про такое понятие, как «турбояма». Она представляет собой определённый диапазон оборотов, в котором давления выхлопных газов недостаточно для того, чтобы раскрутить крыльчатку турбины до рабочей скорости. Поскольку двигатель рассчитан на работу с увеличенным давлением в системе впуска, его динамика будет сильно ухудшена, пока водитель не увеличит обороты. Конечно, на современные автомобили устанавливаются системы турбонаддува с изменяемой геометрией крыльчатки, с малоинерционной турбиной или вовсе с двумя компрессорами наддува, отличающимися базовыми параметрами, но недостаток остаётся актуальным, хотя и не столь очевидным.

Все, знакомые с физикой и сопротивлением материалов также знают, что при быстром изменении температурного режима работы металлические детали теряют свою прочность и быстро выходят из строя. Это правило актуально и для турбированных двигателей. Поэтому силовому агрегату стоит дать поработать на невысоких оборотах около 1–2 минут в следующих случаях:

• Перед началом езды;
• После окончания поездки;
• После активной езды или во время сильных морозов время может увеличиваться до 3 минут.

Многие водители ставят на свои автомобили «турботаймеры», которые позволяют засечь время, необходимое для прогрева или должного охлаждения силового агрегата.

Быть или не быть?

Большинство турбированных моторов предназначено для активной езды — их повышенная мощность позволяет улучшить разгонную динамику. Хотя современные силовые агрегаты малого объёма, оснащённые турбонаддувом, разрабатывались скорее для снижения токсичности выхлопа по сравнению с атмосферными двигателями большего объёма, но аналогичной мощности. В любом случае турбированный двигатель имеет более высокие показатели эффективности работы и позволяет лучше использовать все возможности автомобиля.

Однако при этом водителю придётся мириться с некоторыми неудобствами, связанными с необходимостью прогрева и охлаждения двигателя, а также поддержания определённого минимального уровня оборотов. Кроме того, установка турбонаддува повышает цену машины и стоимость её ремонта.

Основные плюсы и минусы паровой турбины

Плюсы и минусы > Техника > Основные плюсы и минусы паровой турбины

Паровые турбины уже несколько веков находятся на службе у человека. Благодаря им работают предприятия различных отраслей промышленности, обеспечены теплом и светом большие и малые населённые пункты.

Это мощный двигатель, которые заслуживает более детального изучения.

Принцип работы, виды

Паровая турбина служит для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую работу.

Она состоит из двух главных частей – ротора и статора.

1. Ротор – подвижная часть. Представляет собой вал, вращающийся вокруг своей оси, оснащенный лопатками.
2. Статор – неподвижная часть, в которой имеются сопла для подачи под давлением нагретого до высокой температуры пара. Его поток направлен либо вдоль роторного вала (аксиальная турбина), либо перпендикулярно ему (радиальная турбина).

По количеству валов их делят на одновальные, двувальные и трехвальные, связанные между собой зубчатыми передачами.

Дополнительно на паровых турбинах устанавливают цилиндры, сопловые каналы, диафрагмы, концевые уплотнения, регуляторы безопасности, генераторы электрического тока.

Производят тепловую и электрическую энергию для нужд предприятий металлургии, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленностей. Снабжают население электричеством, теплом. Имеют свои достоинства и недостатки перед остальными видами тепловых машин. Рассмотрим их подробнее.

Преимущества

• Работают на различных видах топлива. Для нагрева воды до газообразного состояния используют разные энергоносители. На теплоэлектростанциях – мазут, газ, уголь, торф. На атомных – энергию распада радиоактивного топлива. Можно использовать отработанный пар металлургического, химического, машиностроительного производств. Малые паровые турбины работают на бензине.
• Высокая единичная мощность. Мощность одной турбины для ТЭС может равняться 1200 МВт, а для АЭС – до 1900 МВт. Самые мощные разработаны немецкой компанией Siemens и американской General Electric. Каждая имеет мощность – 1900 МВт и установлены на АЭС. Самые производительные паровые турбины в России работают на Сургутской ГРЭС-2 – по 800 МВт каждая. Всего их 6. Станция обеспечивает электроэнергией всю Тюменскую область и часть Урала.
• Большой диапазон мощностей. Позволяет использовать паровые турбины для разных нужд. Самые производительные — установлены на крупных атомных и теплоэлектростанциях. Средние и малые — вырабатывают тепло и электричество для заводов, фабрик, небольших городов, отдаленных поселков. Номинальная мощность находится в пределах 50-1900 МВт. Самая маленькая – мощностью 30 кВт – позволяет автономно вырабатывать электроэнергию для коттеджа площадью до 300 квадратных метров.
• Большой срок службы. Нормативными документами установлены сроки эксплуатации турбины на ТЭС – 40 лет, на АЭС – 30 лет. Для быстроизнашивающихся деталей, такие как лопатки, крепежные детали — до 6 лет. Обычно по истечении нормативных сроков службы, сохраняется остаточный ресурс и срок работы турбины продлевают.
• Высокий коэффициент полезного действия. При преобразовании тепловой энергии водяного пара в механическую энергию вращения ротора паровой турбины. В современных установках КПД достигает 90%. Поэтому они установлены на электростанциях во всем мире.

Недостатки

• Инерционность. Пуск ротора процесс сложный, требует много времени и энергии. Перед запуском сначала проверяют исправность всех запорных, защитных механизмов, регулирующих клапанов, прочее. Затем прогревают при определенных температуре и давлении пара паропроводы, клапаны, ротор. Синхронизируют генератор, а затем дают полную нагрузку. На все это уходит несколько суток. На остановку и остывание турбины для планового ремонта требуется 5-6 суток.
• Сложность монтажа, обслуживания. Для перевозки и установки турбины создаются особые условия. Она транспортируется специальными автопоездами или железной дорогой в собранном виде, чтобы исключить попадание пыли, загрязнений. Для её погрузки/разгрузки, монтажа/демонтажа применяют краны большой грузоподъёмности, такелажное оборудование. Требуется большое количество грамотных специалистов для ведения работ по установке, обслуживанию, ремонту: машинисты паровых турбин, электрики, слесари, монтажники, инженеры и другие мастера.
• Дороговизна. Это высокотехнологичное оборудование. Его стоимость зависит от производителя, размеров, мощности. Чем мощнее, тем дороже. Одна паровая турбина стоит от 5 000 до 200 000 американских долларов.
• Загрязнение окружающей среды. Чтобы нагреть воду до состояния пара температурой порядка 400-600 ^оС используют разные виды топлива. Это может быть мазут, уголь, газ. Для их сгорания необходим кислород, который забирается из воздуха, а в атмосферу выделяется большое количество продуктов горения, вредных для человека и природы. Это углекислый газ, хлор, сернистые соединения, угарный газ, оксид азота, свинец. Кроме того, отработанный пар выделяется в атмосферу, повышая уровень «парникового эффекта» на нашей планете. На атомных электростанциях главная проблема – захоронение радиоактивных отходов.
• Низкая эффективность преобразования тепловой энергии топлива в электрическую. Паровые турбины являются главным механизмом на электростанциях. Для производства 1 млн. кВт/ч электроэнергии необходимо сгенерировать 2,9 млн. кг водяного пара и сжечь в котле 500 тонн угля за 1 час. Лишь 40 % тепловой энергии, образовавшейся от сгорания топлива, преобразуется в электрическую энергию. Еще 20% тепловой энергии пара используется для централизованного теплоснабжения.

Выводы

Несмотря на имеющиеся недостатки паровые турбины популярны в теплоэнергетике. Это обусловлено большими сроками службы, надежностью, универсальностью, широким диапазоном мощностей.

Постоянно ведутся работы по улучшению характеристик паровой турбины: повышение КПД, экологической чистоты, снижение трудоёмкости технологических процессов.

Однако альтернативные технологии производства тепла и электроэнергии становятся все более популярными, постепенно вытесняя паровую турбину с лидирующих позиций.

Энергия ветра: плюсы и минусы

Что такое энергия ветра?

Ветер Энергия представляет собой возобновляемую энергию , которая использует энергию ветра с помощью ветряных турбин, которые преобразуют ее в электричество. Технически ветер исходит от солнца как побочный продукт разницы температур. Ветер возникает из-за неравномерного нагрева атмосферы, гор, долин и вращения планет вокруг солнца.[1]

Плюсы и минусы энергии ветра

Как и все другие формы возобновляемой энергии , энергия ветра имеет свои плюсы и минусы. Некоторые возобновляемые источники энергии работают лучше в разных регионах мира по разным причинам и обстоятельствам. Вот почему потребителям важно знать, что лучше всего подходит для их части страны.

Преимущества энергии ветра

Использование ветра для выработки энергии имеет свои преимущества и является эффективным вариантом для многих различных частей мира, поскольку не зависит от воздействия прямых солнечных лучей, как солнечная энергия.

1) Бесплатное топливо

Поскольку сами ветряные турбины работают исключительно на энергии ветра, топливо не требуется. После того, как турбина завершена и установлена, ее не нужно заправлять топливом или подключать к сети для продолжения работы. Это также снижает общую стоимость продолжения эксплуатации крупномасштабных ветряных электростанций по сравнению с другими формами возобновляемой энергии, которые могут потребовать некоторых инвестиций в энергию.

2) Одна из чистейших форм энергии

Поскольку энергия ветра не зависит от ископаемого топлива для питания турбин, энергия ветра не способствует изменению климата, поскольку при производстве энергии выделяются парниковые газы. Единственный случай, когда энергия ветра косвенно высвобождает парниковые газы, это во время производства и транспортировки ветряных турбин, а также в процессе установки. Энергия ветра в США освещает дома и предприятия бесконечно доступной энергией.

3) Достижения в области технологий

Последние достижения в области технологий превратили предварительные проекты ветряных турбин в чрезвычайно эффективные сборщики энергии. Турбины доступны в широком диапазоне размеров, расширяя рынок для многих различных типов предприятий и частных лиц для использования дома на больших участках и участках земли. По мере совершенствования технологий совершенствуются и функциональные возможности самой конструкции, создавая конструкции, которые будут генерировать еще больше электроэнергии, требовать меньше обслуживания и работать тише и безопаснее.

источник

4) Не мешает эксплуатации сельскохозяйственных угодий

Поставщики энергии могут строить свои ветряные турбины на ранее существовавших сельскохозяйственных угодьях и платить владельцам ферм за строительство на их территории в форме контрактов или аренды. Это большое благо для фермеров, которые могут использовать дополнительный доход, поскольку ветряные турбины занимают очень мало места на уровне земли, поэтому они не мешают производству их фермы. В настоящее время менее 1,5% прилегающей территории США используется ветряными электростанциями. Однако, учитывая все равнины и пастбища во внутренней части страны, есть много возможностей для расширения, если землевладельцы и государственные землевладельцы захотят этого.[3]

Почтовый индекс

5) Снижает нашу зависимость от ископаемого топлива

Энергия, вырабатываемая из ископаемого топлива, не только способствует изменению климата, но и когда-нибудь она закончится. Пока солнце нагревает планету, есть бесконечный запас ветра.[4] Кроме того, разработка и инвестирование в технологии, которые могут работать только на ограниченном ресурсе — который может исчерпаться за всю нашу жизнь, — это ужасная трата человеческого капитала, частных средств и налоговых долларов.

Недостатки энергии ветра  

источник

Хотя энергия ветра является возобновляемым и более экологичным источником энергии, она все же имеет свои недостатки и ограничения.

1) Опасно для некоторых диких животных

Известно, что ветряные турбины представляют угрозу для дикой природы. Летающие птицы и летучие мыши, среда обитания или пути миграции которых могут быть повреждены или убиты, если они столкнутся с лопастями, которые включают веерообразную структуру ветряных турбин, когда они вращаются. Смерть птиц и летучих мышей является спорным вопросом на участках ветряных электростанций, что вызвало обеспокоенность у групп по охране рыбы и дикой природы. Помимо диких животных, которые летают по воздуху, на диких животных на земле также может влиять шумовое загрязнение, создаваемое жужжащими лопастями. Хотя ветряные турбины могут создавать проблемы для дикой природы, другие объекты, такие как небоскребы и большие окна, также опасны и продолжают строиться без вопросов или подобных протестов.

2) Шумный

Ветряные турбины могут быть довольно шумными, поэтому их в основном можно найти в очень сельской местности, где не живет большинство людей. В зависимости от местоположения турбины, например, в открытом море, шум не является проблемой. С развитием технологий было показано, что новые конструкции уменьшают жалобы на шум и обеспечивают гораздо более тихое присутствие.

3) Дорогие первоначальные затраты

Если вы можете себе представить, эти массивные конструкции часто имеют высоту в сотни футов и требуют значительных первоначальных инвестиций. Размещение ветряных турбин в сельской местности требует дополнительных инвестиций в подземные линии для подачи энергии в более населенные районы, такие как города, где она необходима. Большая часть затрат приходится на начальную стадию установки и строительства, но после этого энергия ветра производит бесконечный запас энергии, пока есть ветер.

4) Ненадежность/Непредсказуемость

Энергия ветра страдает от так называемой прерывистости, которая представляет собой нарушение, вызванное непостоянством самого ветра. Поскольку ветер может дуть с разной скоростью, трудно предсказать количество энергии, которое он может собрать в данный момент времени. Это означает, что поставщики и города должны иметь запас энергии или альтернативные источники энергии на случай, если ветер стихнет на более длительный период времени.

Энергия ветра: хотите узнать об этом больше?

Поддержка устойчивой энергетики

По мере развития технологий будет меняться и наш выбор устойчивой энергетики. JustGreen — это простой вариант энергии, который мы предлагаем в качестве дополнения к нашим энергетическим планам. Когда вы выбираете варианты экологически чистой энергии, такие как JustGreen, вы компенсируете свое потребление энергии кредитами на возобновляемые источники энергии, которые получены из устойчивых источников, таких как энергия ветра, воды и солнца.

Предоставлено вам justenergy.com

Ресурсы:

1. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, основы ветроэнергетики, https://www.energy.gov/eere/wind/wind-energy-basics
2. Американская ассоциация ветроэнергетики, 30 января 2017 г.,  

.

3. Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, Wind Vision: новая эра ветроэнергетики в США, https://www.energy.gov/eere/wind/maps/wind-vision
4. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, Основы ветроэнергетики, https://www.energy.gov/eere/wind/wind-energy-basics
5. Программа развития ветроэнергетики EIS, Экологические проблемы развития ветроэнергетики, http://windeis.anl.gov/guide/concern/index.cfm

Плюсы и минусы энергии ветра

Энергия ветра относится к любой форме механической энергии, которая вырабатывается за счет ветра или других естественных воздушных потоков. У любого источника энергии есть свои преимущества и недостатки, и энергия ветра ничем не отличается. В этой статье мы рассмотрим некоторые из основных плюсов и минусов производства электроэнергии с помощью ветряных турбин.

Основные плюсы и минусы энергии ветра

Энергия ветра является сегодня одним из наиболее распространенных видов возобновляемой энергии в США, а также одним из самых быстрорастущих источников электроэнергии. Однако, несмотря на ряд экологических преимуществ использования энергии ветра, есть и некоторые недостатки. Вот несколько главных плюсов и минусов:

Плюсы и минусы энергии ветра

С другой стороны, ветер является чистым возобновляемым источником энергии и одним из наиболее рентабельных источников электроэнергии. С другой стороны, ветряные турбины могут быть шумными и непривлекательными с эстетической точки зрения, а иногда могут негативно влиять на физическую среду вокруг них. Как и солнечная энергия, ветровая энергия также непостоянна, а это означает, что турбины зависят от погоды и, следовательно, не способны генерировать электричество 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.

Ниже мы рассмотрим эти плюсы и минусы более подробно.

Преимущества энергии ветра

Энергия ветра является чистой и возобновляемой

В отличие от угля, природного газа или нефти, производство электроэнергии с помощью ветра не приводит к выбросам парниковых газов. Несмотря на то, что при строительстве крупных ветряных электростанций существуют некоторые экологические соображения, после ввода в эксплуатацию сами ветряные турбины не требуют сжигания ископаемого топлива для работы.

Кроме того, энергия ветра полностью возобновляема и никогда не иссякнет. В отличие от традиционных ресурсов ископаемого топлива, которые восполняются очень медленно, в нашей атмосфере естественным образом возникает ветер, и нам не нужно беспокоиться о проблемах с поставками в будущем.

Энергия ветра создает рабочие места

С точки зрения создания рабочих мест сектор ветроэнергетики является самым быстрорастущим в Соединенных Штатах. В настоящее время в отрасли работает более 100 000 человек, а в ближайшие годы их число может увеличиться до 600 000 человек.

Энергия ветра имеет низкие эксплуатационные расходы

Что касается первоначальных затрат, установка ветряных электростанций или отдельных турбин может быть дорогостоящей. Однако после запуска эксплуатационные расходы становятся относительно низкими; их топливо (ветер) бесплатно, а турбины не требуют особого обслуживания в течение всего срока службы.

Энергия ветра экономит пространство

В совокупности ветряные электростанции могут занимать много земли; однако настоящие турбины и оборудование не занимают много места. Это означает, что земля, используемая для ветряных турбин, часто также может использоваться для других целей, например, для сельского хозяйства.

Недостатки энергии ветра

Энергия ветра непостоянна

Эффективность ветряной турбины при выработке электроэнергии зависит от погоды; таким образом, может быть трудно точно предсказать, сколько электроэнергии будет генерировать ветряная турбина с течением времени. Если в любой день скорость ветра слишком низкая, ротор турбины не будет вращаться.

Это означает, что энергия ветра не всегда доступна для диспетчеризации в периоды пикового спроса на электроэнергию. Чтобы использовать исключительно энергию ветра, ветряные турбины должны быть соединены с какой-либо технологией накопления энергии.

Энергия ветра вызывает шум и визуальное загрязнение

Одним из самых больших недостатков энергии ветра является шумовое и визуальное загрязнение. Ветряные турбины могут быть шумными во время работы как в результате механической работы, так и в результате вихревого ветра, который создается при вращении лопастей. Кроме того, поскольку ветряные турбины должны быть построены достаточно высоко, чтобы улавливать достаточное количество ветра, турбины часто могут прерывать живописные ландшафты, такие как горные хребты, озера, океаны и многое другое.