Tradycyjne i alternatywne sposoby wytwarzania energii elektrycznej

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Obecnie ludzkość wykorzystuje wszystkie możliwe sposoby wytwarzania elektryczności. Trudno przecenić wagę tego zasobu. A jego konsumpcja rośnie z każdym dniem. Z tego powodu coraz więcej uwagi poświęca się nietradycyjnym sposobom wytwarzania energii elektrycznej. Jednocześnie źródła te na tym etapie rozwoju nie mogą w pełni zaspokoić potrzeb ludności Ziemi. W tym artykule pokrótce omówiono główne tradycyjne i alternatywne sposoby wytwarzania energii elektrycznej.

Pozyskiwanie energii elektrycznej z elektrowni cieplnych

Ta metoda wytwarzania energii elektrycznej jest najbardziej powszechna. Na przykład w Federacji Rosyjskiej źródła ciepła stanowią prawie 80% całej generacji niezbędnego zasobu. Lata mijająekolodzy już praktycznie krzyczą o negatywnym wpływie takich konstrukcji inżynierskich na środowisko i zdrowie ludzi, ale stacje zbudowane w połowie ubiegłego wieku (lub nawet przedrewolucyjne) nadal zaopatrują w energię elektryczną zaludnione miasta i duże przedsiębiorstwa przemysłowe.

Źródła ciepła to tradycyjne metody wytwarzania energii elektrycznej. A teraz, od trzech czy czterech dekad, zajmują czołowe miejsce w rankingu pod względem produkcji. I to pomimo szybkiego rozwoju alternatywnych metod wytwarzania energii elektrycznej.

Wśród wszystkich projektów inżynierskich wyróżnia się specjalny rodzaj konstrukcji. Są to elektrociepłownie, których dodatkową funkcją jest zaopatrywanie w ciepło domów i mieszkań mieszkańców. Zdaniem ekspertów sprawność takich elektrowni jest niezwykle niska, a przenoszenie wytworzonego zasobu na duże odległości wiąże się z dużymi stratami.

Wytwarzanie energii odbywa się w następujący sposób. Spala się paliwo stałe, płynne lub gazowe, podgrzewając wodę w kotle do znacznych temperatur. Siła pary napędza łopatki turbiny, powodując obrót wirnika generatora turbiny i generowanie energii elektrycznej.

Elektrownie wodne są obiecującym sposobem wytwarzania energii elektrycznej

W Imperium Rosyjskim rozpoczęto budowę skomplikowanych konstrukcji inżynierskich, które mają zamieniać energię wody w energię elektryczną. Od tego czasu minęło wiele lat, a to źródło jest nadal aktywne.używany. W latach uprzemysłowienia ZSRR (lata 30. XX wieku) w całym kraju rosły gigantyczne elektrownie wodne. Wszystkie siły młodego i kruchego kraju zostały wrzucone w budowę tych gigantów (co jest warte tylko jednej elektrowni wodnej Zaporizhzhya!). Konstrukcje inżynieryjne z tamtych lat nadal działają i generują znaczną ilość energii elektrycznej.

Obecnie państwo stawia na rozwój „zielonych” sposobów wytwarzania energii elektrycznej. Dlatego budowa nowoczesnych i bardzo wydajnych elektrowni wodnych na terenie całego kraju jest aktywnie finansowana. Strategia budowy średniej wielkości obiektów na małych dopływach rzek w pełni się sprawdziła. Jedna taka stacja może w pełni zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną małych sąsiednich osiedli. W skali kraju doprowadzi to do wzrostu efektywności gospodarki narodowej i konkurencyjności krajowych producentów wyrobów przemysłowych.

Wady tej technologii obejmują wysoki koszt takich obiektów i bardzo długie okresy zwrotu. Główne koszty dotyczą budowy tamy. Ale konieczne jest wzniesienie samego budynku (budynki administracyjne i maszynowe), zbudowanie urządzenia do odprowadzania wody i tak dalej. Parametry i skład konstrukcji zależą od wielu czynników: mocy zainstalowanej generatorów i ciśnienia wody, rodzaju elektrowni (tama, kanał, zmiana kierunku, magazynowanie, pływy). Elektrownie wodne na dużych rzekach żeglownych mają również złożone śluzy i kanały żeglowne, aby zapewnić migrację ryb na tarliska.

Energetyka jądrowa

Dzisiejsza elektrownia jądrowa już nikogo nie zaskakuje. Takie obiekty zaczęto aktywnie budować w ZSRR. Dlatego technologia ta należy do tradycyjnych metod wytwarzania energii elektrycznej.

Elektrownie jądrowe są nadal aktywnie budowane nie tylko w Rosji, ale także w krajach bliskich i dalekich za granicą. Na przykład firma z rosyjskimi korzeniami Rosatom finansuje budowę takiego źródła w Republice Białorusi. Nawiasem mówiąc, ta stacja będzie pierwszą na tym terytorium.

Stosunek świata do energii jądrowej jest bardzo niejednoznaczny. Na przykład Niemcy poważnie postanowiły całkowicie zrezygnować z pokojowego atomu. I to w czasie, gdy Federacja Rosyjska aktywnie inwestuje w budowę nowych obiektów najnowszej generacji.

Naukowcy rzetelnie ustalili, że złoża paliwa jądrowego we wnętrzu Ziemi są znacznie większe niż wszystkie rezerwy surowców węglowodorowych (ropy i gazu). Stale rosnące zapotrzebowanie na węglowodory prowadzi do wzrostu ich ceny. Dlatego rozwój energetyki jądrowej się opłaca.

Energia wiatrowa

Energetyka wiatrowa na skalę przemysłową powstała stosunkowo niedawno i została dodana do listy nietradycyjnych sposobów wytwarzania energii elektrycznej. A to bardzo obiecująca technologia. Z dużym prawdopodobieństwem można argumentować, że w odległej przyszłości wiatraki będą generować tyle energii elektrycznej, ile potrzebuje ludzkość. I to nie są puste słowa, bo według najskromniejszych szacunkównaukowców, całkowita siła wiatru na powierzchni kuli ziemskiej jest co najmniej sto razy większa niż siła wszystkich zasobów wodnych.

Głównym problemem jest niespójność przepływów powietrza, co utrudnia przewidywanie produkcji energii. Na rozległym terytorium Rosji nieustannie wieją wiatry. A jeśli nauczysz się, jak skutecznie i wydajnie korzystać z tego niewyczerpanego zasobu, możesz z nawiązką zaspokoić wszystkie potrzeby przemysłu ciężkiego i ludności kraju.

Pomimo oczywistych korzyści płynących z wykorzystania energii wiatrowej, ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez farmy wiatrowe nie przekracza jednego procenta całości. Sprzęt do tych celów jest bardzo drogi, w dodatku takie udogodnienia nie sprawdzą się w każdym obszarze, a transport energii elektrycznej na duże odległości wiąże się z dużymi stratami.

Energia geotermalna

Rozwój źródeł geotermalnych stanowił nowy kamień milowy w historii rozwoju alternatywnych metod wytwarzania energii elektrycznej.

Zasadą wytwarzania energii jest dostarczanie energii kinetycznej i potencjalnej pary gorącej wody z podziemnego źródła do łopat turbiny generatora, która wytwarza prąd poprzez ruchy obrotowe. Teoretycznie różnica temperatur na powierzchni iw głębi skorupy ziemskiej jest charakterystyczna dla każdego obszaru. Jednak zazwyczaj jest ona minimalna i nie ma możliwości wykorzystania jej do wytwarzania energii elektrycznej. Budowa takich stacji jest uzasadniona tylko wniektóre obszary naszej planety (aktywne sejsmicznie). Islandia jest pionierem w rozwoju tej metody. Do tych celów można również wykorzystać ziemie rosyjskiej Kamczatki.

Zasada pozyskiwania energii jest następująca. Gorąca woda z wnętrzności ziemi wypływa na powierzchnię. Tutaj ciśnienie jest znacznie niższe, co powoduje zagotowanie się wody. Oddzielona para jest kierowana przez rurociąg i obraca łopatki turbin generatora. Trudno przewidzieć przyszłość tego nowoczesnego sposobu wytwarzania energii elektrycznej. Być może takie stacje będą masowo budowane na terenie Federacji Rosyjskiej, a może pomysł ten z czasem wygaśnie i nikt o tym nie będzie pamiętał.

Rozwój oceanicznej energii cieplnej

Oceany na świecie są niesamowite w swojej skali. Specjaliści nie są w stanie podać nawet przybliżonego oszacowania ilości zgromadzonej w nim energii cieplnej. Jedno jest jasne – kolosalna ilość zasobów pozostaje niewykorzystana. Obecnie zbudowano już prototypy elektrowni, które przetwarzają energię cieplną wód oceanicznych na prąd. Są to jednak projekty pilotażowe i nie ma pewności, że ten obszar energetyki będzie dalej rozwijany.

Odpływy i odpływy w służbie elektroenergetyki

Przekształcenie potężnej siły przypływów i odpływów w cenne pochodne to nowy sposób wytwarzania energii elektrycznej. Natura tych zjawisk jest już znana i nie budzi czci wśród naszych przodków. Wynika to z wpływu pola magnetycznegowierny satelita planety - księżyc.

Najbardziej zauważalne prądy pływowe i odpływowe obserwuje się w płytkich wodach mórz i oceanów, a także w korytach rzek.

Pierwsza stacja, która naprawdę dała wynik, została zbudowana w 1913 roku w Wielkiej Brytanii w pobliżu Liverpoolu. Od tego czasu wiele krajów próbowało powtórzyć to doświadczenie, ale ostatecznie z różnych powodów zrezygnowały z tego przedsięwzięcia.

Energia słoneczna

W rzeczywistości wszystkie naturalne paliwa kopalne powstały miliony lat temu przy udziale i pod wpływem światła słonecznego. Można więc powiedzieć, że ludzkość od dawna i aktywnie korzysta z produktów uzyskanych ze słońca. Zresztą obecność rzek i jezior zawdzięczamy temu niewyczerpalnemu źródłu, które zapewnia cyrkulację wody. Jednak nie o to chodzi w nowoczesnej energii słonecznej. Stosunkowo niedawno naukowcom udało się opracować i wyprodukować specjalne baterie. Generują energię elektryczną, gdy światło słoneczne pada na ich powierzchnię. Ta technologia odnosi się do alternatywnego sposobu wytwarzania energii elektrycznej.

Słońce jest prawdopodobnie najpotężniejszym źródłem ze wszystkich obecnie znanych. W ciągu trzech dni planeta Ziemia otrzymuje tyle energii, ile nie znajduje się we wszystkich zbadanych i potencjalnych złożach wszystkich rodzajów zasobów cieplnych. Jednak tylko 1/3 tej energii dociera do powierzchni skorupy ziemskiej, a większość jest rozpraszana w atmosferze. A przecież mówimy o kolosalnych tomach. Według ekspertów jeden mały zbiornikotrzymuje tyle energii, co dość duża elektrownia cieplna.

Na świecie istnieją instalacje, które wykorzystują energię światła słonecznego do produkcji pary. Napędza generator i wytwarza energię elektryczną. Jednak takie instalacje są bardzo rzadkie.

Niezależnie od zasady wytwarzania energii elektrycznej, instalacja musi być wyposażona w kolektor - urządzenie do skupiania światła słonecznego. Z pewnością wielu widziało panele słoneczne na własne oczy. Wydaje się, że są pod ciemnym szkłem. Okazuje się, że taka powłoka jest najprostszym kolektorem. Zasada jego działania polega na tym, że ciemny przezroczysty materiał przepuszcza promienie słoneczne, ale opóźnia i odbija promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe. Wewnątrz baterii znajdują się rurki z substancją roboczą. Ponieważ promieniowanie cieplne nie przechodzi przez ciemną warstwę, temperatura płynów roboczych jest znacznie wyższa niż temperatura otoczenia. Należy zauważyć, że takie rozwiązania sprawdzają się skutecznie tylko w tropikalnych szerokościach geograficznych, gdzie nie ma potrzeby obracania kolektora po słońcu.

Innym rodzajem powłoki jest lustro wklęsłe. Taki sprzęt jest bardzo drogim rozwiązaniem, dlatego nie znalazł szerokiego zastosowania. Taki kolektor może zapewnić ogrzewanie do trzech tysięcy stopni Celsjusza.

Ten kierunek szybko się rozwija. W Europie nikogo nie zaskoczą domy odłączone od sieci elektrycznych. Jednak na skalę przemysłowąprąd nie jest wytwarzany tą metodą. Na dachach takich domów pysznią się panele słoneczne. To bardzo wątpliwa inwestycja. W najlepszym przypadku montaż takiego sprzętu zwróci się dopiero po dziesięciu latach eksploatacji.

Korzystanie z prądów morskich

To bardzo nietypowy sposób generowania elektryczności. Ze względu na różnicę temperatur w północnych regionach oceanów i południowych (równikowych) w całej objętości powstają silne prądy. Jeśli turbina zostanie zanurzona w wodzie, obróci ją potężny prąd. To jest podstawa zasady działania takich elektrowni.

Jednak to źródło energii nie jest obecnie aktywnie wykorzystywane. Jest jeszcze wiele wyzwań inżynieryjnych do rozwiązania. Prowadzone są tylko prace eksperymentalne. Najbardziej aktywni w tym kierunku są Brytyjczycy. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości u wybrzeży Wielkiej Brytanii pojawią się kolonie elektrowni, których łopaty wprawią w ruch prądy morskie.

Sposoby uzyskania energii elektrycznej w domu

Elektryczność można również generować w domu. A jeśli potraktujesz ten problem poważnie, możesz nawet zaspokoić potrzeby gospodarstwa domowego na energię elektryczną.

Przede wszystkim należy zauważyć, że niektóre z wymienionych metod wytwarzania energii elektrycznej mają zastosowanie w gospodarce prywatnej. Tak więc wielu rolników i właścicieli posiadłości wiejskich instaluje na swoich działkach wiatraki. Coraz częściej też na dachach wiejskich domów można zobaczyć panele słoneczne.

Są innisposoby wytwarzania energii elektrycznej, ale ich praktyczne zastosowanie nie wchodzi w rachubę. To jest bardziej dla zabawy lub w celu eksperymentowania.