Moduri tradiționale și alternative de a genera energie electrică

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

În prezent, omenirea folosește toate modalitățile posibile de a genera electricitate. Este dificil de supraestimat importanța acestei resurse. Iar consumul său crește în fiecare zi. Din acest motiv, se acordă din ce în ce mai multă atenție metodelor netradiționale de generare a energiei electrice. În același timp, aceste surse aflate în acest stadiu de dezvoltare nu pot satisface pe deplin nevoile populației pământului. Acest articol trece în revistă pe scurt principalele modalități tradiționale și alternative de a genera electricitate.

Obținerea de energie electrică de la centrale termice

Această metodă de generare a energiei electrice este cea mai comună. De exemplu, în Federația Rusă, sursele de căldură reprezintă aproape 80% din întreaga generare a resursei necesare. Anii trececologiștii strigă deja practic despre impactul negativ al unor astfel de structuri inginerești asupra mediului și sănătății umane, dar stațiile construite la mijlocul secolului trecut (sau chiar cele pre-revoluționare) continuă să alimenteze cu energie electrică orașele populate și marile întreprinderi industriale.

Sursele de căldură sunt metode tradiționale de generare a energiei electrice. Și acum, de trei sau patru decenii, aceștia au ocupat o poziție de frunte în clasament în ceea ce privește producția. Și asta în ciuda dezvoltării rapide a metodelor alternative de generare a energiei electrice.

Dintre toate proiectele de inginerie se distinge un tip special de structură. Acestea sunt centrale termice și electrice combinate, a căror funcție suplimentară este de a furniza căldură caselor și apartamentelor cetățenilor. Potrivit experților, eficiența unor astfel de centrale electrice este extrem de scăzută, iar transferul resursei generate pe distanțe mari este asociat cu pierderi mari.

Generarea de energie se realizează după cum urmează. Se arde combustibil solid, lichid sau gazos, încălzind apa din cazan la temperaturi semnificative. Forța aburului antrenează paletele turbinei, determinând rotorul generatorului turbinei să se rotească și să genereze electricitate.

Centralele hidroelectrice sunt o modalitate promițătoare de a genera electricitate

Construcția unor structuri de inginerie complexe concepute pentru a transforma energia apei în energie electrică a început în Imperiul Rus. Au trecut mulți ani de atunci, iar această sursă este încă activă.folosit. În anii de industrializare a URSS (1930), hidrocentrale gigantice au crescut în toată țara. Toate forțele unei țări tinere și fragile au fost aruncate în construcția acestor giganți (care valorează doar o centrală hidroelectrică Zaporizhzhya!). Structurile de inginerie din acei ani sunt încă în funcțiune și generează o cantitate semnificativă de energie electrică.

În prezent, statul pariază pe dezvoltarea unor modalități „verzi” de generare a energiei electrice. Prin urmare, în toată țara se finanțează activ construcția de hidrocentrale moderne și foarte productive. Strategia de construire a unor instalații de dimensiuni medii pe micii afluenți ai râurilor s-a justificat pe deplin. O astfel de stație poate satisface pe deplin nevoile de energie electrică ale micilor așezări adiacente. La scară națională, aceasta va duce la creșterea eficienței economiei naționale și a competitivității producătorilor autohtoni de bunuri industriale.

Dezavantajele acestei tehnologii includ costul ridicat al unor astfel de obiecte și perioadele de rambursare foarte lungi. Principalele costuri sunt pentru construcția barajului. Dar este necesar să ridicați clădirea în sine (cladiri administrative și de mașini), să construiți un dispozitiv pentru evacuarea apei și așa mai departe. Parametrii și compoziția structurii depind de mulți factori: puterea instalată a generatoarelor și presiunea apei, tipul centralei electrice (baraj, canal, deviere, stocare, maree). Centralele hidroelectrice de pe râurile mari navigabile au, de asemenea, ecluze și canale navigabile complexe pentru a asigura migrarea peștilor către zonele de depunere a icrelor.

Industria energiei nucleare

Centrala nucleară de astăzi nu mai surprinde pe nimeni. Astfel de facilități au început să fie ridicate în mod activ în URSS. Prin urmare, această tehnologie aparține metodelor tradiționale de generare a energiei electrice.

Centrale nucleare sunt încă construite în mod activ nu numai în Rusia, ci și în țările apropiate și îndepărtate din străinătate. De exemplu, o companie cu rădăcini rusești Rosatom finanțează construcția unei astfel de surse în Republica Belarus. Apropo, această stație va fi prima din acest teritoriu.

Atitudinea lumii față de energia nucleară este foarte ambiguă. Germania, de exemplu, a decis serios să abandoneze complet atomul pașnic. Și asta într-un moment în care Federația Rusă investește activ în construcția de noi facilități de ultimă generație.

Oamenii de știință au stabilit cu încredere că depozitele de combustibil nuclear din intestinele pământului sunt mult mai mari decât toate rezervele de materii prime de hidrocarburi (petrol și gaz). Cererea din ce în ce mai mare de hidrocarburi duce la creșterea prețului acestora. Acesta este motivul pentru care dezvoltarea energiei nucleare dă roade.

Putere eoliană

Industria energiei eoliene la scară industrială a apărut relativ recent și s-a adăugat la lista modalităților netradiționale de a genera energie electrică. Și aceasta este o tehnologie foarte promițătoare. Cu un grad ridicat de probabilitate, se poate argumenta că, în viitorul îndepărtat, morile de vânt vor genera atâta energie electrică cât are nevoie umanitatea. Și acestea nu sunt cuvinte goale, pentru că după cele mai modeste estimăriOameni de știință, forța totală a vântului de pe suprafața globului este de cel puțin o sută de ori mai mare decât puterea tuturor resurselor de apă.

Principala problemă este inconsecvența fluxurilor de aer, ceea ce face dificilă estimarea producției de energie. Vânturile bat în mod constant pe vastul teritoriu al Rusiei. Și dacă înveți cum să folosești eficient și eficient această resursă inepuizabilă, atunci poți satisface mai mult decât toate nevoile industriei grele și ale populației țării.

În ciuda beneficiilor evidente ale utilizării energiei eoliene, cantitatea de energie electrică generată de parcuri eoliene nu depășește un procent din total. Echipamentele pentru aceste scopuri sunt foarte scumpe, în plus, astfel de facilități nu vor fi eficiente în fiecare zonă, iar transportul energiei electrice pe distanțe lungi este asociat cu pierderi mari.

Energie geotermală

Dezvoltarea surselor geotermale a marcat o nouă piatră de hotar în istoria dezvoltării metodelor alternative de generare a energiei electrice.

Principiul generării de energie este furnizarea energiei cinetice și potențiale a aburului de apă caldă dintr-o sursă subterană către paletele unei turbine generatoare, care produce curent prin mișcări de rotație. În teorie, diferența de temperatură la suprafață și în adâncimea scoarței terestre este caracteristică oricărei zone. Cu toate acestea, este de obicei minim și nu este posibil să îl utilizați pentru a genera energie electrică. Construcția unor astfel de stații se justifică numai înanumite zone ale planetei noastre (seismic active). Islanda este un pionier în dezvoltarea acestei metode. Pământurile din Kamchatka rusă pot fi, de asemenea, folosite în aceste scopuri.

Principiul obținerii energiei este următorul. Apa fierbinte din intestinele pământului iese la suprafață. Presiunea aici este mult mai mică, ceea ce face ca apa să fiarbă. Aburul separat este direcționat prin conductă și rotește paletele turbinelor generatorului. Este greu de prezis viitorul acestui mod modern de producere a energiei electrice. Poate că astfel de stații vor fi construite masiv pe teritoriul Federației Ruse sau poate că această idee se va stinge în timp și nimeni nu își va aminti despre asta.

Dezvoltarea energiei termice oceanice

Oceanele lumii sunt uimitoare în dimensiunea lor. Specialiștii nu pot oferi nici măcar o estimare aproximativă a cantității de energie termică acumulată în acesta. Un lucru este clar – o cantitate colosală de resurse rămâne nefolosită. În prezent, au fost deja construite prototipuri de centrale electrice care transformă energia termică a apelor oceanice în curent. Cu toate acestea, acestea sunt proiecte-pilot și nu există nicio certitudine că acest domeniu de energie va fi dezvoltat în continuare.

Flux și reflux în serviciul industriei energiei electrice

Transformarea forței puternice a fluxului și refluxului în derivate valoroase este o nouă modalitate de a genera electricitate. Natura acestor fenomene este acum cunoscută și nu provoacă acea venerare venerație care a apărut printre strămoșii noștri. Acest lucru se datorează influenței câmpului magneticsatelitul fidel al planetei - luna.

Cei mai vizibili curenți de maree și reflux de apă sunt observați în apele de mică adâncime ale mărilor și oceanelor, precum și în albiile râurilor.

Prima stație care a dat cu adevărat un rezultat a fost construită în 1913 în Marea Britanie, lângă Liverpool. De atunci, multe țări au încercat să repete experiența, dar în cele din urmă au abandonat această afacere din diverse motive.

Energie solară

De fapt, toți combustibilii fosili naturali au fost formați cu milioane de ani în urmă cu participarea și sub influența luminii solare. Astfel, putem spune că omenirea a folosit de mult și activ produse obținute de la soare. De altfel, prezența râurilor și lacurilor îi datorăm acestei surse inepuizabile, care asigură circulația apei. Cu toate acestea, acest lucru nu este ceea ce se înțelege prin energia solară modernă. Relativ recent, oamenii de știință au reușit să dezvolte și să producă baterii speciale. Ele generează electricitate atunci când lumina soarelui le atinge suprafața. Această tehnologie se referă la o modalitate alternativă de a genera electricitate.

Soarele este poate cea mai puternică sursă dintre toate cele cunoscute în prezent. În trei zile, planeta Pământ primește atâta energie cât nu este conținută în toate depozitele explorate și potențiale de toate tipurile de resurse termice. Cu toate acestea, doar 1/3 din această energie ajunge la suprafața scoarței terestre și cea mai mare parte este disipată în atmosferă. Și totuși vorbim de volume colosale. Potrivit experților, un mic rezervorprimește la fel de multă energie ca o centrală termică destul de mare.

Există instalații în lume care folosesc energia luminii solare pentru a produce abur. Acționează un generator și generează energie electrică. Cu toate acestea, astfel de instalări sunt foarte rare.

Indiferent de principiul prin care se genereaza energie electrica, instalatia trebuie sa fie dotata cu un colector - un dispozitiv de concentrare a razelor solare. Cu siguranță mulți au văzut panouri solare cu proprii lor ochi. Se pare că sunt sub sticlă închisă la culoare. Se pare că o astfel de acoperire este cel mai simplu colector. Principiul funcționării sale se bazează pe faptul că un material transparent întunecat transmite razele soarelui, dar întârzie și reflectă radiațiile infraroșii și ultraviolete. În interiorul bateriei există tuburi cu o substanță de lucru. Deoarece radiația termică nu este transmisă prin filmul întunecat, temperatura fluidelor de lucru este mult mai mare decât temperatura ambiantă. Trebuie remarcat faptul că astfel de soluții funcționează eficient numai în latitudini tropicale, unde nu este nevoie să întoarceți colectorul după soare.

Un alt tip de acoperire este o oglindă concavă. Un astfel de echipament este o soluție foarte costisitoare, deci nu și-a găsit o aplicație largă. Un astfel de colector poate asigura încălzirea până la trei mii de grade Celsius.

Această direcție se dezvoltă rapid. În Europa, nu vei surprinde pe nimeni cu casele care sunt deconectate de la rețelele electrice. Cu toate acestea, la scară industrialăelectricitatea nu este generată prin această metodă. Panourile solare se etalează pe acoperișurile unor astfel de case. Aceasta este o investiție extrem de discutabilă. În cel mai bun caz, instalarea unui astfel de echipament se va plăti numai după zece ani de funcționare.

Folosirea curenților marin

Acesta este un mod foarte neobișnuit de a genera energie electrică. Datorită diferenței de temperatură din regiunile nordice ale oceanelor și cele sudice (ecuatoriale), în întreg volumul apar curenți puternici. Dacă o turbină este scufundată în apă, atunci un curent puternic o va roti. Aceasta este baza principiului de funcționare a unor astfel de centrale electrice.

Cu toate acestea, această sursă de energie nu este utilizată în mod activ în prezent. Mai sunt multe provocări de inginerie de rezolvat. Se efectuează doar lucrări experimentale. Britanicii sunt cei mai activi în această direcție. Este posibil ca în viitorul apropiat să apară colonii de centrale electrice în largul coastei Marii Britanii, ale căror pale vor fi puse în mișcare de curenții marini.

Moduri de a obține energie electrică acasă

Electricitatea poate fi generată și acasă. Și dacă iei această problemă în serios, poți chiar să răspunzi nevoilor gospodăriei de energie electrică.

În primul rând, trebuie remarcat faptul că unele dintre metodele enumerate de generare a energiei electrice sunt destul de aplicabile într-o economie privată. Așadar, mulți fermieri și doar proprietari de moșii la țară instalează mori de vânt pe parcelele lor. De asemenea, panourile solare pot fi văzute din ce în ce mai des pe acoperișurile caselor de țară.

Sunt altelemodalități de producere a energiei electrice, dar aplicarea lor practică este exclusă. Acest lucru este mai mult pentru distracție sau în scopul experimentului.