Tipuri de energie: tradiționale și alternative. Energia viitorului

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

Toate domeniile de energie existente pot fi împărțite condiționat în matur, în curs de dezvoltare și aflate în stadiul de studiu teoretic. Unele tehnologii sunt disponibile pentru implementare chiar și într-o economie privată, în timp ce altele pot fi utilizate numai în cadrul sprijinului industrial. Este posibil să se ia în considerare și să se evalueze tipuri moderne de energie din diferite poziții, dar criteriile universale de fezabilitate economică și eficiența producției sunt de o importanță fundamentală. În multe privințe, conceptele de utilizare a tehnologiilor tradiționale și alternative de generare a energiei diferă astăzi în ceea ce privește acești parametri.

Energie tradițională

Acesta este un strat larg de industrii consacrate de energie termică și electrică, care asigură aproximativ 95% din consumatorii de energie din lume. Generarea resursei are loc la stații speciale - acestea sunt obiectele centralelor termice, hidrocentralelor, centralelor nucleare etc. Ele lucrează cu o bază de materie primă gata făcută, în procesul de prelucrare care țintă energia. este generată. Se disting următoarele etape ale producției de energie:

• Producerea, pregătirea și livrarea materiilor prime cătreobiect de producere a unuia sau altui tip de energie. Acestea pot fi procese de extracție și îmbogățire a combustibilului, arderea produselor petroliere etc.
• Transfer de materii prime către unități și ansambluri care convertesc direct energia.
• Procese de conversie a energiei din primar în secundar. Aceste cicluri nu sunt prezente la toate stațiile, dar, de exemplu, pentru confortul livrării și distribuției ulterioare a energiei, pot fi utilizate diferite forme ale acesteia - în principal căldură și electricitate.
• Întreținerea energiei transformate finite, transmiterea și distribuția acesteia.

În etapa finală, resursa este trimisă utilizatorilor finali, care pot fi atât sectoare ale economiei naționale, cât și proprietari obișnuiți.

Industria energiei termice

Cea mai comună industrie energetică din Rusia. Centralele termice din țară produc peste 1.000 MW folosind cărbune, gaze, produse petroliere, zăcăminte de șist și turbă ca materie primă. Energia primară generată este ulterior transformată în energie electrică. Din punct de vedere tehnologic, astfel de posturi au o mulțime de avantaje, care le determină popularitatea. Acestea includ condițiile de operare neprevăzute și ușurința organizării tehnice a fluxului de lucru.

Instalațiile termice sub formă de instalații de condensare și centrale termice combinate pot fi construite direct în zonele în care este extrasă resursa consumabilă sau în care se află consumatorul. Fluctuațiile sezoniere nu afectează stabilitatea stațiilor, ceea ce o facesursele de energie sunt fiabile. Dar TPP-urile au și dezavantaje, care includ utilizarea resurselor de combustibil epuizabile, poluarea mediului, nevoia de a conecta cantități mari de resurse de muncă etc.

Hidroenergie

Structurile hidraulice sub formă de substații energetice sunt concepute pentru a genera energie electrică ca urmare a conversiei energiei debitului de apă. Adică procesul tehnologic de generare este asigurat de o combinație de fenomene artificiale și naturale. În timpul funcționării, stația creează o presiune suficientă de apă, care este apoi direcționată către paletele turbinei și activează generatoarele electrice. Tipurile hidrologice de energie diferă prin tipul de unități utilizate, configurația interacțiunii echipamentelor cu debitele naturale de apă etc. După indicatorii de performanță se pot distinge următoarele tipuri de hidrocentrale:

• Small - generați până la 5 MW.
• Mediu - până la 25 MW.
• Puternic - mai mult de 25 MW.

Se aplică și o clasificare în funcție de forța presiunii apei:

• Stații de joasă presiune - până la 25 m.
• Presiune medie - de la 25 m.
• Presiune în altă - peste 60 m.

Avantajele centralelor hidroelectrice includ respectarea mediului, disponibilitatea economică (energie gratuită), resursa de lucru inepuizabilă. În același timp, structurile hidraulice necesită costuri inițiale mari pentru organizarea tehnică a infrastructurii de depozitare și au, de asemenea, restricții privindamplasarea geografică a stațiilor - numai acolo unde râurile oferă suficientă presiune a apei.

Industria energiei nucleare

Într-un fel, aceasta este o subspecie a energiei termice, dar în practică, indicatorii de performanță ai centralelor nucleare sunt cu un ordin de mărime mai mari decât centralele termice. Rusia folosește cicluri complete de generare a energiei nucleare, ceea ce permite generarea de cantități mari de resurse energetice, dar există și riscuri uriașe de utilizare a tehnologiilor de prelucrare a minereului de uraniu. Discuțiile despre problemele de siguranță și popularizarea sarcinilor acestei industrii, în special, sunt desfășurate de ANO „Centrul de informare pentru energie nucleară”, care are reprezentanțe în 17 regiuni ale Rusiei.

Reactorul joacă un rol cheie în execuția proceselor de generare a energiei nucleare. Aceasta este o unitate concepută pentru a susține reacțiile de fisiune a atomilor, care, la rândul lor, sunt însoțite de eliberarea de energie termică. Există diferite tipuri de reactoare, care diferă în funcție de tipul de combustibil și lichid de răcire utilizat. Cea mai des folosită configurație este cu un reactor de apă ușoară care utilizează apă obișnuită ca lichid de răcire. Minereul de uraniu este principala resursă de prelucrare în industria energiei nucleare. Din acest motiv, centralele nucleare sunt de obicei proiectate pentru a amplasa reactoare în apropierea zăcămintelor de uraniu. Astăzi, în Rusia sunt în funcțiune 37 de reactoare, a căror capacitate totală de generare este de aproximativ 190 miliarde kWh/an.

Caracteristicile energiei alternative

Aproape toate sursele de energie alternativă se compară favorabilaccesibilitatea financiară și respectarea mediului. De fapt, în acest caz, resursa prelucrată (petrol, gaz, cărbune etc.) este înlocuită cu energie naturală. Acestea pot fi lumina soarelui, curenții vântului, căldura pământului și alte surse naturale de energie, cu excepția resurselor hidrologice, care sunt acum considerate tradiționale. Conceptele de energie alternativă există de multă vreme, dar până în prezent ele ocupă o mică parte din totalul aprovizionării mondiale cu energie. Întârzierile în dezvoltarea acestor industrii sunt asociate cu probleme în organizarea tehnologică a proceselor de producere a energiei electrice.

Dar care este motivul dezvoltării active a energiei alternative astăzi? În mare măsură, necesitatea reducerii ratei de poluare a mediului și a problemelor de mediu în general. De asemenea, în viitorul apropiat, omenirea s-ar putea confrunta cu epuizarea resurselor tradiționale utilizate în producția de energie. Prin urmare, chiar și în ciuda obstacolelor organizaționale și economice, se acordă din ce în ce mai multă atenție proiectelor de dezvoltare a formelor alternative de energie.

Energie geotermală

Una dintre cele mai comune moduri de a obține energie acasă. Energia geotermală este generată în procesul de acumulare, transfer și transformare a căldurii interne a Pământului. La scară industrială, rocile subterane sunt deservite la adâncimi de până la 2-3 km, unde temperatura poate depăși 100°C. În ceea ce privește utilizarea individuală a sistemelor geotermale, se folosesc mai des acumulatorii de suprafață, situati nu în puțuri la adâncime, ciorizontal. Spre deosebire de alte abordări de generare a energiei alternative, aproape toate sursele de energie geotermală din ciclul de producție se descurcă fără o etapă de conversie. Adică, energia termică primară în aceeași formă este furnizată consumatorului final. Prin urmare, se utilizează un astfel de concept precum sistemele de încălzire geotermală.

Energie solară

Unul dintre cele mai vechi concepte de energie alternativă, folosind sisteme fotovoltaice și termodinamice ca echipamente de stocare. Pentru a implementa metoda de generare fotoelectrică, se folosesc convertoare ale energiei fotonilor de lumină (quanta) în energie electrică. Instalațiile termodinamice sunt mai funcționale și, datorită fluxurilor solare, pot genera atât căldură cu electricitate, cât și energie mecanică pentru a crea o forță motrice.

Schemele sunt destul de simple, dar există multe probleme în funcționarea unor astfel de echipamente. Acest lucru se datorează faptului că energia solară, în principiu, este caracterizată de o serie de caracteristici: instabilitate datorată fluctuațiilor zilnice și sezoniere, dependență de vreme, densitate scăzută a fluxurilor de lumină. Prin urmare, în etapa de proiectare a panourilor solare și bateriilor, se acordă multă atenție studiului factorilor meteorologici.

Energia valurilor

Procesul de generare a energiei electrice din valuri are loc ca urmare a transformării energiei mareei. În centrul majorității centralelor electrice de acest tip se află o piscină,care se organizează fie în timpul despărțirii gurii râului, fie prin blocarea golfului cu un baraj. Canalele cu turbine hidraulice sunt dispuse în bariera formată. Pe măsură ce nivelul apei se modifică în timpul mareelor în alte, paletele turbinei se rotesc, ceea ce contribuie la generarea de energie electrică. În parte, acest tip de energie este similar cu principiile de funcționare a centralelor hidroelectrice, dar mecanica interacțiunii cu resursa de apă în sine are diferențe semnificative. Stațiile de valuri pot fi utilizate pe coastele mărilor și oceanelor, unde nivelul apei se ridică la 4 m, făcând posibilă generarea de energie de până la 80 kW/m. Lipsa unor astfel de structuri se datorează faptului că canalele perturbă schimbul de apă dulce și de mare, iar acest lucru afectează negativ viața organismelor marine.

Energie eoliană

O altă metodă de generare a energiei electrice disponibilă pentru utilizare în gospodăriile private, caracterizată prin simplitate tehnologică și accesibilitate economică. Energia cinetică a maselor de aer acționează ca o resursă procesată, iar un motor cu pale rotative acționează ca o baterie. În mod obișnuit, energia eoliană utilizează generatoare de curent electric, care sunt activate ca urmare a rotației rotoarelor verticale sau orizontale cu elice. O stație internă medie de acest tip este capabilă să genereze 2-3 kW.

Tehnologii energetice ale viitorului

Potrivit experților, până în 2100 ponderea combinată a cărbunelui și petrolului în balanța globală va fi de aproximativ 3%, ceea ce ar trebui să respingă energia termonuclearăca sursă secundară de resurse energetice. Stațiile solare ar trebui să ocupe primul loc, precum și noile concepte de conversie a energiei spațiale pe baza canalelor de transmisie fără fir. Procesele de a deveni energia viitorului ar trebui să înceapă încă din 2030, când va veni perioada de abandon a surselor de combustibil cu hidrocarburi și trecerea la resurse „curate” și regenerabile.

Russian Energy Outlook

Viitorul energiei interne este asociat în principal cu dezvoltarea modalităților tradiționale de transformare a resurselor naturale. Locul cheie în industrie va trebui să fie ocupat de energia nucleară, dar într-o versiune combinată. Infrastructura centralelor nucleare va trebui completată cu elemente de inginerie hidraulică și mijloace de procesare a biocombustibililor ecologici. Nu ultimul loc în posibilele perspective de dezvoltare este acordat bateriilor solare. În Rusia, chiar și astăzi, acest segment oferă multe idei atractive - în special, panouri care pot funcționa chiar și iarna. Bateriile convertesc energia luminii ca atare, chiar și fără sarcină termică.

Concluzie

Problemele moderne ale aprovizionării cu energie pun cele mai mari state înaintea alegerii între energie electrică și curățenia mediului în generarea de căldură și electricitate. Majoritatea surselor de energie alternative dezvoltate, cu toate avantajele lor, nu sunt capabile să înlocuiască pe deplin resursele tradiționale, care, la rândul lor, pot fi folosite încă câteva decenii. Prin urmare, energia viitorului este multeexperții îl prezintă ca pe un fel de simbioză a diferitelor concepte de generare a energiei. Mai mult, sunt așteptate noi tehnologii nu doar la nivel industrial, ci și în gospodării. În acest sens, se pot observa principiile gradient-temperatură și biomasă ale generării de energie.