ТЭС: что это такое и как работают тепловые электростанции

Фото: Сергей Лантюхов / NEWS.ru / Global Look Press

Содержание:

• Что такое ТЭС
• Топливо для ТЭС
• Разница между ТЭС и ГРЭС
• ТЭС и АЭС: отличия
• Преимущества ТЭС
• Недостатки ТЭС
• ТЭС в современной энергетике и новостной повестке

Что такое ТЭС

Тепловая электростанция (ТЭС) — это комплекс оборудования, который вырабатывает электрическую энергию за счет сжигания органического топлива. Современные ТЭС могут работать как в режиме выработки только электроэнергии, так и в комбинированном режиме с одновременным производством тепла и электричества (ТЭЦ — теплоэлектроцентрали).

Принцип работы тепловой электростанции

Сборка первой российской тихоходной паровой турбины мощностью более 1250 МВт на производственной площадке ЛМЗ ОАО «Силовые машины».

(Фото: Петр Ковалев / ТАСС)

Принцип работы ТЭС заключается в последовательном преобразовании различных форм энергии в несколько технологических этапов.

1. Сжигание топлива в топке парового котла, где химическая энергия органического топлива превращается в тепловую энергию продуктов сгорания.

2. Полученная энергия нагревает воду в котле. Она закипает и образуется пар. Этот пар имеет высокую температуру и находится под большим давлением.

3. Пар направляется к турбине. Струи пара ударяют в лопатки турбины и заставляют ее вращаться.

4. К турбинному валу подключен ротор генератора. Он производит электрический ток.

5. Отработавший пар движется в конденсатор. Там он охлаждается и снова становится жидкостью.

Топливо для ТЭС

Газ — самый распространенный вид топлива на российских ТЭС.

(Фото: Петр Ковалев / ТАСС)

Топливо ТЭС — это уголь, газ, мазут или другие виды органических горючих веществ. Различают теплоэлектростанции на твердом, газовом и жидком топливе:

• Твердое топливо. Каменный и бурый уголь — основные виды энергоносителей в этой категории. В прошлом применяли торф, но сейчас он практически не используется из-за низкой теплотворной способности и экономической нецелесообразности.

• Газовое топливо. Природный газ отличается самой высокой экологичностью среди всех видов топлива для ТЭС. При этом у него высокая эффективность сжигания. Это самый распространенный вид топлива на российских ТЭС. В 2023 году доля газовых ТЭС в установленной мощности электростанций составила 49,3%, а угольных — 14,8%.

• Жидкое топливо. В середине XX века широко применялся мазут — тяжелый остаток после перегонки нефти, содержащий смесь углеводородов. В настоящее время используется в основном как резервное топливо.

Разница между ТЭС и ГРЭС

ТЭС и ГРЭС различаются масштабом и назначением выработки электроэнергии. Аббревиатура ГРЭС расшифровывается как государственная районная электростанция — термин, возникший в советское время в рамках реализации плана ГОЭЛРО (плана Госкомиссии по электрификации России по развитию отрасли после Октябрьской революции 1917 года). Эти мощные электростанции создавались для обеспечения электроэнергией целых районов страны и работали преимущественно на местных видах топлива. Со временем словосочетание «государственная районная» утратило свой первоначальный смысл, и сегодня ГРЭС часто переименовывают в конденсационные электростанции (КЭС).

На ГРЭС установлены конденсационные турбины, которые предназначены исключительно для выработки электроэнергии. В то же время обычные ТЭС могут оснащать теплофикационными турбинами, что позволяет одновременно вырабатывать и электричество, и тепловую энергию. Другими словами, они могут работать в режиме ТЭЦ.

ТЭС и АЭС: отличия

Машинный зал Кольской АЭС.

(Фото: Лев Федосеев / Кольская АЭС)

Отличие ТЭС и атомных электростанций (АЭС) заключается в источнике энергии. ТЭС работают на органическом топливе — его сжигают и получают химическую энергию. АЭС получают энергию за счет управляемой цепной реакции деления ядер урана в ядерном реакторе. При этом основной принцип преобразования энергии остается схожим: в обоих типах станций тепло используется для получения пара, который вращает турбину, соединенную с электрогенератором.

Что такое АЭС: принцип работы, преимущества и недостатки

База знаний

Существенные различия проявляются в экономических показателях. В структуре затрат на ТЭС доля топливной составляющей достигает 30–50% себестоимости электроэнергии, и она постоянно растет. На АЭС затраты на топливо не превышают 20% от общих эксплуатационных расходов. Однако АЭС требуют более высоких капитальных вложений на стадии строительства. Кроме того, к атомным станциям предъявляют более строгие требования к безопасности.

ТЭС создает значительное загрязнение окружающей среды. Так, одна ТЭС с шестью энергоблоками выбрасывает ежегодно около 7 млн т углекислого газа в атмосферу. АЭС практически не производит парниковых газов во время работы. Однако она создает проблему с утилизацией радиоактивных отходов.

Преимущества ТЭС

Преимущества ТЭС включают гибкость размещения и отработанные технологии:

• Стабильная работа — ТЭС вырабатывают электричество непрерывно на протяжении всех суток. Погодные условия не влияют на их производительность. Время года также не имеет значения.

• Доступность и разнообразие топлива — ТЭС способны функционировать на различных видах ископаемого топлива, что дает гибкость в выборе источников энергии.

• Относительно свободное размещение — в России ТЭС можно размещать в различных регионах благодаря широкому распространению топливных ресурсов. Нет привязки к специфическим географическим условиям, как у гидроэлектростанций (ГЭС).

• Низкие капиталовложения — строительство и запуск ТЭС дешевле по сравнению с АЭС и ГЭС.

• Относительно короткие сроки строительства — время строительства и ввода ТЭС в эксплуатацию меньше, чем у АЭС и ГЭС.

Недостатки ТЭС

Фото: Михаил Джапаридзе / ТАСС

Недостатки ТЭС связаны с выбросами в окружающую среду, и зависят они от топлива:

• Загрязнение атмосферы — топливо при сгорании выбрасывает в атмосферу загрязняющие вещества. К ним относятся углекислый газ, оксиды серы и азота, а также зола и пыль. Эти компоненты становятся причиной парникового эффекта. Они приводят к образованию кислотных дождей и ухудшают качество воздуха.

• Тепловое загрязнение водоемов — при сбросе тепловой воды нарушается кислородный баланс водоемов и замедляется их способность к самоочищению.

• Загрязнение грунтовых и поверхностных вод — сточные воды, содержащие нефтепродукты, шлаки и другие вредные вещества, загрязняют водные ресурсы.

• Низкий коэффициент полезного действия — КПД ТЭС в среднем составляет 35–40%, то есть большая часть энергии теряется.

• Ископаемое топливо невозобновляемо — резервы угля, нефти и газа постепенно исчерпываются, это угрожает стабильной работе теплоэлектростанций в будущем.

ТЭС в современной энергетике и новостной повестке

ТЭС являются основным источником электроэнергии в России и мире — на их долю в 2024 году пришлось около 43% мировой выработки и более 57% российского производства электричества. По данным Росстата, тепловые электростанции России за 11 месяцев 2025 года снизили выработку на 1,5% в годовом выражении, произведя 688 млрд кВт-ч.

Обновление работающих ТЭС стало одним из ключевых направлений для отечественной энергетики. Генеральной схемой до 2042 года запланирована модернизация электростанций в объеме около 67 ГВт, в том числе 63,9 ГВт ТЭС. Ожидается, что эффективность использования топлива на ТЭС вырастет благодаря внедрению новых установок с высоким КПД.

Фото: Roman Baluk / Reuters

Тепловые электростанции регулярно попадают в новостную повестку, например, в контексте энергетического кризиса на Украине и сообщений Минобороны России об ударах по объектам украинского газо-энергетического комплекса, используемым в интересах Вооруженных сил Украины (российское военное ведомство подчеркивает, что удары наносятся по военным и энергетическим объектам Украины и связанной с ними инфраструктуре).

Главы субъектов России также периодически сообщают о повреждениях объектов энергетики в российских регионах в результате атак украинской армии.

Тема ТЭС возникает и в контексте проблем с энергетикой в Приднестровье.