3.3. Проблемы преобразования энергии

При рассмотрении вопросов транспорта электроэнергии мы волей-неволей затрагивали и проблему ее преобразования. Вообще, эта проблема может рассматриваться в двух аспектах:

О преобразование одного вида энергии в другой, О преобразование одного и того же вида энергии с изменением его технических характеристик.

Любое из этих преобразований реализуется в технических устройствах или установках, спектр которых сегодня весьма широк [5]. Для нас важно прежде всего то, что потребителю необходима не энергия вообще, а энергия требуемых параметров. Если говорить о тепловой энергии, то ими являются температура и давление теплоносителя; для механической энергии - развиваемая двигателем мощность и скорость движения (поступательного или вращательного); для электрической - величина напряжения, частота тока и т.п. Это, в свою очередь, означает, что на пути от источника к потребителю энергия в большинстве случаев трансформируется неоднократно, причем в этой последовательной цепочке могут находиться преобразователи как первого рода (одного вида энергии в другой), так и второго (одного и того же вида).

Любое техническое устройство, выполняющее функцию преобразования энергии характеризуется определенным КПД, величина которого меньше единицы. Результирующий КПД всей цепочки превращений энергии на ее пути к потребителю является произведением КПД отдельных ее звеньев, включая и элементы, осуществляющие транспорт энергии. Ясно, что чем больше число трансформаций энергии, тем ниже этот результирующий КПД. Этим прежде всего объясняются усилия ученых, направленные на разработку методов прямого (непосредственного) превращения одного вида энергии в другой, минуя промежуточные трансформации.

Большинство этих разработок были ориентированы на прямое получение электрической энергии из других видов (химической, тепловой, световой и т.д.), поскольку электроэнергия является более универсальным видом с позиций легкости ее последующего превращения в любой другой полезный вид энергии. Но больших успехов на этом пути пока не достигнуто. У термоэлектрических, фотоэлектрических. термоэмиссионных генераторов КПД лежит в пределах 10-15%, поэтому ориентироваться на их широкое промышленное использование не приходится.

Большие надежды возлагались на магнитогидродинамический способ получения электроэнергии за счет движения в магнитном поле с большой скоростью нагретого до 2-3 тысяч градусов электропроводящего газа (низкотемпературной плазмы). В сочетании с газотурбинной установкой, использующей остаточную энергию отработавшего в МГД-генераторе газа, результирующий КПД всей электростанции оценивался в 50-55%, тогда как в традиционной паротурбинной электростанции он не превосходит 40%. Однако созданные в США и бывшем СССР экспериментальные установки выявили ряд сложных научно-технических и технологических проблем, которые не позволяют ориентироваться в перспективе на широкомасштабное использование МГД-электростанций.

Таким образом, на сегодняшний день не просматривается кардинальных путей повышения эффективности установок, осуществляющих преобразования одного вида энергии в другой, особенно в тех случаях, когда в цепочке имеются звенья, связанные с трансформацией тепловой энергии.