Hagyományos és alternatív villamosenergia-termelési módok

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Jelenleg az emberiség minden lehetséges módot bevet az áramtermelésre. Nehéz túlbecsülni ennek az erőforrásnak a jelentőségét. A fogyasztása pedig napról napra nő. Emiatt egyre nagyobb figyelmet fordítanak a nem hagyományos villamosenergia-termelési módszerekre. Ugyanakkor ezek a források a fejlődés ezen szakaszában nem tudják maradéktalanul kielégíteni a Föld lakosságának szükségleteit. Ez a cikk röviden áttekinti a villamosenergia-termelés főbb hagyományos és alternatív módjait.

Hőerőművek villamos energiája

Ez a villamosenergia-termelési módszer a legelterjedtebb. Például az Orosz Föderációban a hőforrások a szükséges erőforrások teljes előállításának csaknem 80% -át teszik ki. Telnek az évekA környezetvédők már gyakorlatilag kiabálnak az ilyen mérnöki építmények környezetre és emberi egészségre gyakorolt negatív hatásáról, de a múlt század közepén épült (vagy akár a forradalom előtti) állomások továbbra is látják el árammal a lakott városokat és a nagy ipari vállalkozásokat.

A hőforrások hagyományos villamosenergia-termelési módszerek. És most, három-négy évtizede, a kibocsátás tekintetében vezető helyet foglalnak el a rangsorban. És ez annak ellenére, hogy gyorsan fejlődnek az alternatív villamosenergia-termelési módszerek.

Minden mérnöki projekt között megkülönböztetünk egy speciális szerkezettípust. Ezek kapcsolt hő- és erőművek, amelyek további funkciója a polgárok házainak és lakásainak hőellátása. A szakértők szerint az ilyen erőművek hatásfoka rendkívül alacsony, és a megtermelt erőforrás nagy távolságra történő átvitele nagy veszteséggel jár.

Az energiatermelés a következőképpen történik. Szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú tüzelőanyag elégetik, ami jelentős hőmérsékletre melegíti fel a kazánban lévő vizet. A gőz ereje hajtja a turbina lapátokat, aminek hatására a turbina generátor forgórésze forog, és elektromos áramot termel.

A vízerőművek ígéretes módja a villamosenergia-termelésnek

Az Orosz Birodalomban megkezdődött a vízenergia villamos energiává alakítására tervezett komplex mérnöki építmények építése. Azóta sok év telt el, és ez a forrás még mindig aktív.használt. A Szovjetunió iparosodásának éveiben (1930-as évek) óriási vízerőművek növekedtek az egész országban. Egy fiatal és törékeny ország minden erejét bedobták ezeknek az óriásoknak az építésébe (ami csak egy Zaporizhzhya vízierőművet ér!). Az akkori mérnöki szerkezetek még mindig működnek, és jelentős mennyiségű villamos energiát termelnek.

Jelenleg az állam "zöld" villamosenergia-termelési módok kidolgozására fogad. Ezért az egész országban aktívan finanszírozzák a modern és nagyon termelékeny vízerőművek építését. Az a stratégia, hogy a folyók kis mellékfolyóin közepes méretű létesítményeket építsenek, teljes mértékben igazolta magát. Egy ilyen állomás teljes mértékben ki tudja elégíteni a szomszédos kistelepülések villamosenergia-szükségletét. Ez országos viszonylatban a nemzetgazdaság hatékonyságának és a hazai iparcikkgyártók versenyképességének növekedéséhez vezet.

Ennek a technológiának a hátrányai közé tartozik az ilyen tárgyak magas költsége és a nagyon hosszú megtérülési idő. A fő költségek a gát építése. De fel kell építeni magát az épületet (közigazgatási és gépépületek), meg kell építeni egy vízleeresztő berendezést stb. A szerkezet paraméterei és összetétele számos tényezőtől függ: a generátorok beépített teljesítményétől és a víz nyomásától, az erőmű típusától (gát, csatorna, elterelő, tároló, árapály). A nagy hajózható folyókon lévő vízerőművek komplex hajózható zsilipekkel és csatornákkal is rendelkeznek, amelyek biztosítják a halak ívóhelyre való vándorlását.

Atomenergia-ipar

Az atomerőmű ma már senkit sem lep meg. Az ilyen létesítményeket a Szovjetunióban kezdtek aktívan felállítani. Ezért ez a technológia a hagyományos villamosenergia-termelési módszerek közé tartozik.

Az atomerőműveket továbbra is aktívan építik nemcsak Oroszországban, hanem a közeli és távoli országokban is. Például egy orosz gyökerekkel rendelkező cég, a Rosatom finanszírozza egy ilyen forrás építését a Fehérorosz Köztársaságban. Egyébként ez az állomás lesz az első ezen a területen.

A világ hozzáállása az atomenergiához nagyon kétértelmű. Németország például komolyan úgy döntött, hogy teljesen felhagy a békés atommal. És ez egy olyan időszakban, amikor az Orosz Föderáció aktívan fektet be a legújabb generációs új létesítmények építésébe.

A tudósok megbízhatóan megállapították, hogy a nukleáris üzemanyag-lerakódások a föld belsejében sokkal nagyobbak, mint a szénhidrogén nyersanyag (olaj és gáz) összes készlete. A szénhidrogének iránti folyamatosan növekvő kereslet drágulásukhoz vezet. Ezért kifizetődő az atomenergia fejlesztése.

Szélenergia

Az ipari méretű szélenergia-ipar viszonylag nemrégiben jelent meg, és felkerült a villamosenergia-termelés nem hagyományos módjainak listájára. És ez egy nagyon ígéretes technológia. Nagy valószínűséggel vitatható, hogy a távoli jövőben a szélmalmok annyi áramot termelnek, amennyire az emberiségnek szüksége van. És ezek nem üres szavak, mert a legszerényebb becslések szerinttudósok szerint a szél teljes ereje a földgömb felszínén legalább százszor nagyobb, mint az összes vízkészlet ereje.

A fő probléma a légáramlások inkonzisztenciája, ami megnehezíti az energiatermelés előrejelzését. A szél folyamatosan fúj Oroszország hatalmas területén. És ha megtanulja, hogyan kell hatékonyan és eredményesen használni ezt a kimeríthetetlen erőforrást, akkor több mint kielégítheti a nehézipar és az ország lakosságának minden igényét.

A szélenergia használatának nyilvánvaló előnyei ellenére a szélerőművek által termelt villamos energia mennyisége nem haladja meg a teljes energiamennyiség egy százalékát. Az ilyen célokra szolgáló berendezések nagyon drágák, ráadásul az ilyen létesítmények nem minden területen lesznek hatékonyak, és a villamos energia nagy távolságra történő szállítása nagy veszteséggel jár.

Geotermikus energia

A geotermikus források fejlesztése új mérföldkövet jelentett az alternatív villamosenergia-termelési módszerek fejlődésének történetében.

Az áramtermelés elve a forró vízgőz kinetikai és potenciális energiájának a földalatti forrásból a generátorturbina lapátjainak ellátása, amely forgó mozgások révén áramot állít elő. Elméletileg bármely területre jellemző a hőmérsékletkülönbség a földkéreg felszínén és mélyén. Általában azonban minimális, áramtermelésre nem lehet felhasználni. Ilyen állomások építése csak ben indokoltbolygónk bizonyos területei (szeizmikusan aktívak). Izland úttörő szerepet tölt be ennek a módszernek a kifejlesztésében. Az orosz Kamcsatka földjei is felhasználhatók erre a célra.

Az energia megszerzésének elve a következő. A föld belsejéből forró víz jön a felszínre. A nyomás itt sokkal alacsonyabb, amitől a víz felforr. A leválasztott gőzt a csővezetéken keresztül vezetik, és megforgatják a generátorturbinák lapátjait. Nehéz megjósolni ennek a modern villamosenergia-termelési módnak a jövőjét. Talán tömegesen építenek majd ilyen állomásokat az Orosz Föderáció területén, vagy ez az ötlet idővel elhal, és senki sem fog emlékezni rá.

Az óceán hőenergiájának fejlesztése

A világ óceánjai elképesztő léptékűek. A szakemberek még hozzávetőlegesen sem tudják megbecsülni a benne felhalmozódott hőenergia mennyiségét. Egy dolog világos: óriási mennyiségű erőforrás marad kihasználatlanul. Jelenleg már megépültek olyan erőművek prototípusai, amelyek az óceánvizek hőenergiáját árammá alakítják át. Ezek azonban kísérleti projektek, és nem biztos, hogy ezt az energiaterületet tovább fogják fejleszteni.

Ebb and flow a villamosenergia-ipar szolgálatában

Az apály és áramlás hatalmas erejének értékes származékokká történő átalakítása az elektromos áram előállításának új módja. E jelenségek természete ma már ismert, és nem váltja ki azt az áhítatos áhítatot, amely őseink körében támadt. Ennek oka a mágneses mező hatásaa bolygó hűséges műholdja - a Hold.

A legszembetűnőbb árapály- és apály-áramok a tengerek és óceánok sekély vizeiben, valamint a folyómedrekben figyelhetők meg.

Az első állomás, amely valóban eredményt hozott, még 1913-ban épült az Egyesült Királyságban, Liverpool közelében. Azóta sok ország megpróbálta megismételni ezt a tapasztalatot, de végül különböző okok miatt felhagytak ezzel a vállalkozással.

Napenergia

Valójában minden természetes fosszilis tüzelőanyag évmilliókkal ezelőtt keletkezett a napfény közreműködésével és hatására. Így elmondhatjuk, hogy az emberiség régóta és aktívan használta a napból nyert termékeket. A folyók és tavak jelenlétét tulajdonképpen ennek a kimeríthetetlen forrásnak köszönhetjük, amely biztosítja a víz keringését. A modern napenergia alatt azonban nem ezt kell érteni. Viszonylag a közelmúltban a tudósok képesek voltak speciális akkumulátorokat kifejleszteni és gyártani. Áramot termelnek, amikor napfény éri felületüket. Ez a technológia a villamosenergia-termelés alternatív módjára utal.

A nap talán a legerősebb forrás a jelenleg ismert összes közül. Három nap alatt a Föld annyi energiát kap, amennyit nem tartalmaz az összes feltárt és potenciális lerakódás minden típusú hőforrásból. Ennek az energiának azonban csak az 1/3-a éri el a földkéreg felszínét, és ennek nagy része eloszlik a légkörben. És mégis kolosszális kötetekről beszélünk. A szakértők szerint egy kis tározóannyi energiát kap, mint egy meglehetősen nagy hőerőmű.

Léteznek olyan létesítmények a világon, amelyek a napfény energiáját használják fel gőz előállítására. Generátort hajt és áramot termel. Az ilyen telepítések azonban nagyon ritkák.

Az elektromos áram előállítási elvétől függetlenül a berendezést fel kell szerelni egy kollektorral – a napfény koncentrálására szolgáló eszközzel. Bizonyára sokan láttak már saját szemükkel napelemeket. Úgy tűnik, hogy sötét üveg alatt vannak. Kiderült, hogy egy ilyen bevonat a legegyszerűbb gyűjtő. Működési elve azon alapul, hogy a sötét átlátszó anyag átereszti a napsugarakat, de késlelteti és visszaveri az infravörös és ultraibolya sugárzást. Az akkumulátor belsejében csövek vannak működő anyaggal. Mivel a hősugárzás nem jut át a sötét filmen, a munkaközeg hőmérséklete sokkal magasabb, mint a környezeti hőmérséklet. Megjegyzendő, hogy az ilyen megoldások csak a trópusi szélességi körökben működnek hatékonyan, ahol nincs szükség a kollektor elforgatására a nap után.

A bevonat másik típusa a homorú tükör. Az ilyen berendezések nagyon költséges megoldást jelentenek, ezért nem találtak széles körű alkalmazást. Egy ilyen kollektor akár háromezer Celsius fokos fűtést is biztosít.

Ez az irány gyorsan fejlődik. Európában senkit sem fog meglepni olyan házakkal, amelyek le vannak választva az elektromos hálózatról. Azonban ipari méretekbenezzel a módszerrel nem termelnek áramot. Az ilyen házak tetején napelemek pompáznak. Ez egy erősen megkérdőjelezhető befektetés. A legjobb esetben az ilyen berendezések telepítése csak tíz évnyi működés után térül meg.

Tengeri áramlatok használata

Ez egy nagyon szokatlan módja az áramtermelésnek. Az óceánok északi régióiban és a déli (egyenlítői) hőmérséklet-különbség miatt erős áramlatok keletkeznek az egész térfogatban. Ha egy turbinát vízbe merítenek, akkor erős áram forgatja. Ez az ilyen erőművek működési elve.

Ezt az energiaforrást azonban jelenleg nem használják aktívan. Számos mérnöki kihívás vár még megoldásra. Csak kísérleti munka folyik. A britek a legaktívabbak ebben az irányban. Lehetséges, hogy a közeljövőben erőművek kolóniái jelennek meg Nagy-Britannia partjainál, amelyek lapátjait a tengeri áramlatok fogják mozgásba lendíteni.

Az otthoni áramszerzés módjai

Villamosenergia otthon is előállítható. És ha komolyan veszi ezt a kérdést, akkor akár a háztartás áramigényét is kielégítheti.

Először is meg kell jegyezni, hogy a felsorolt villamosenergia-termelési módszerek némelyike jól alkalmazható a magángazdaságban. Így sok gazdálkodó és csak vidéki birtoktulajdonos szélmalmot telepít a telkére. Emellett egyre gyakrabban lehet napelemeket látni a vidéki házak tetején.

Vannak mások isvillamosenergia-termelési módokat, de gyakorlati alkalmazásuk szóba sem jöhet. Ez inkább szórakozásból vagy kísérletezésből készült.