Energiafajták: hagyományos és alternatív. A jövő energiája

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

Az összes létező energiaterület feltételesen felosztható érett, fejlődő és az elméleti tanulmányozás szakaszában lévő területekre. Egyes technológiák a magángazdaságban is megvalósíthatók, míg mások csak ipari támogatás keretében alkalmazhatók. A modern energiafajták különböző pozíciókból történő mérlegelése és értékelése lehetséges, de alapvető fontosságúak a gazdasági megvalósíthatóság és a termelési hatékonyság univerzális kritériumai. A hagyományos és az alternatív energiatermelési technológiák alkalmazásának koncepciója manapság sok tekintetben eltér ezekben a paraméterekben.

Hagyományos Energia

Ez a hő- és villamosenergia-iparágak széles rétege, amely a világ energiafogyasztóinak körülbelül 95%-át biztosítja. Az erőforrás előállítása speciális állomásokon történik - ezek hőerőművek, vízerőművek, atomerőművek stb. objektumai. Kész nyersanyagbázissal dolgoznak, amelynek feldolgozása során a célenergia keletkezik. Az energiatermelés következő szakaszai különböztethetők meg:

• Alapanyagok gyártása, előkészítése és szállításaegyik vagy másik típusú energia előállításának tárgya. Ezek lehetnek üzemanyag-kinyerési és dúsítási eljárások, kőolajtermékek elégetése stb.
• Nyersanyagok átvitele olyan egységekhez és szerelvényekhez, amelyek közvetlenül átalakítják az energiát.
• Az energia átalakítási folyamatai primerből másodlagossá. Ezek a ciklusok nem minden állomáson vannak, de például az energiaszállítás és az azt követő energiaelosztás kényelme érdekében ennek különféle formái használhatók - elsősorban hő és villamos energia.
• A kész átalakított energia karbantartása, átvitele és elosztása.

A végső szakaszban az erőforrást elküldik a végfelhasználóknak, akik lehetnek a nemzetgazdasági szektorok és a hétköznapi lakástulajdonosok is.

Hőenergia-ipar

A leggyakoribb energiaipar Oroszországban. Az ország hőerőművei több mint 1000 MW-ot termelnek szén, gáz, olajtermékek, palalelőhelyek és tőzeg alapanyagként. A megtermelt primer energiát tovább alakítják elektromos árammá. Technológiailag az ilyen állomásoknak sok előnye van, amelyek meghatározzák népszerűségüket. Ide tartozik a működési feltételek iránti igénytelenség és a munkafolyamat egyszerű technikai megszervezése.

Hőerőművek kondenzációs létesítmények és kapcsolt hő- és erőművek formájában közvetlenül azokon a területeken építhetők, ahol a fogyasztási erőforrást kitermelik, vagy ahol a fogyasztó található. A szezonális ingadozások nem befolyásolják az állomások stabilitását, ami ilyenné tesziaz energiaforrások megbízhatóak. De a hőerőműveknek vannak hátrányai is, amelyek magukban foglalják a kimerülő üzemanyag-források felhasználását, a környezetszennyezést, a nagy mennyiségű munkaerő összekapcsolásának szükségességét stb.

Vízenergia

Az energiaalállomás formájú hidraulikus szerkezeteket úgy tervezték, hogy a vízáramlás energiájának átalakításával villamos energiát termeljenek. Vagyis a generálás technológiai folyamatát mesterséges és természeti jelenségek kombinációja biztosítja. Működés közben az állomás elegendő víznyomást hoz létre, amelyet azután a turbinalapátokhoz irányítanak, és aktiválják az elektromos generátorokat. A hidrológiai energiatípusok különböznek a használt egységek típusától, a berendezések és a természetes vízáramlások kölcsönhatásának konfigurációjától stb. A teljesítménymutatók szerint a következő típusú vízerőműveket lehet megkülönböztetni:

• Kicsi – akár 5 MW-ot is generál.
• Közepes – 25 MW-ig.
• Erőteljes – több mint 25 MW.

A víznyomás erejétől függően is alkalmazunk egy osztályozást:

• Kis nyomású állomások – akár 25 m-ig.
• Közepes nyomás - 25 m-től.
• Magas nyomás – 60 m felett.

A vízerőművek előnyei közé tartozik a környezetbarátság, a gazdaságos elérhetőség (ingyenes energia), a kimeríthetetlen munkaforrás. Ugyanakkor a hidraulikus építmények nagy kezdeti költségeket igényelnek a tároló infrastruktúra műszaki megszervezéséhez, és korlátozásokkal is rendelkeznekaz állomások földrajzi elhelyezkedése – csak ott, ahol a folyók megfelelő víznyomást biztosítanak.

Atomenergia-ipar

Ez bizonyos értelemben a hőenergia egyik alfaja, de a gyakorlatban az atomerőművek teljesítménymutatói egy nagyságrenddel magasabbak, mint a hőerőműveké. Oroszország teljes atomenergia-termelési ciklust alkalmaz, ami nagy mennyiségű energiaforrás előállítását teszi lehetővé, de az uránérc-feldolgozó technológiák alkalmazásának óriási kockázata is van. A biztonsági kérdések megvitatását és az iparág feladatainak népszerűsítését az ANO "Atomenergia Információs Központ" végzi, amelynek Oroszország 17 régiójában van képviselete.

A reaktor kulcsszerepet játszik az atomenergia-termelési folyamatok végrehajtásában. Ez egy olyan egység, amelyet az atomok hasadási reakcióinak támogatására terveztek, amelyek viszont hőenergia felszabadulásával járnak. Különböző típusú reaktorok léteznek, amelyek különböznek a felhasznált tüzelőanyag és hűtőközeg típusától. A leggyakrabban használt konfiguráció egy könnyűvizes reaktor, amely hűtőfolyadékként közönséges vizet használ. Az uránérc az atomenergia-ipar fő feldolgozó erőforrása. Emiatt az atomerőműveket általában úgy tervezik, hogy a reaktorokat uránlelőhelyek közelében helyezzék el. Oroszországban jelenleg 37 reaktor üzemel, amelyek teljes termelési kapacitása mintegy 190 milliárd kWh/év.

Az alternatív energia jellemzői

Majdnem minden alternatív energiaforrás kedvezőa pénzügyi megfizethetőség és a környezetbarátság. Valójában ebben az esetben a feldolgozott erőforrást (olaj, gáz, szén stb.) természetes energiával helyettesítik. Ez lehet napfény, széláramok, földhő és egyéb természetes energiaforrások, kivéve a ma már hagyományosnak számító hidrológiai erőforrásokat. Az alternatív energiakoncepciók régóta léteznek, de a mai napig csekély részesedést foglalnak el a világ teljes energiaellátásában. Ezen iparágak fejlődésének késése a villamosenergia-termelési folyamatok technológiai megszervezésének problémáihoz kapcsolódik.

De mi az oka az alternatív energia manapság aktív fejlesztésének? Nagymértékben a környezetszennyezés mértékének csökkentésének szükségessége és általában a környezeti problémák. Emellett a közeljövőben az emberiség szembesülhet az energiatermelésben használt hagyományos erőforrások kimerülésével. Ezért a szervezeti és gazdasági akadályok ellenére is egyre nagyobb figyelem irányul az alternatív energiaformák fejlesztését célzó projektekre.

Geotermikus energia

Az egyik leggyakoribb módja az otthoni energiaszerzésnek. A geotermikus energia a Föld belső hőjének felhalmozódása, átvitele és átalakulása során keletkezik. Ipari méretekben a föld alatti kőzeteket akár 2-3 km mélységben is kiszolgálják, ahol a hőmérséklet meghaladhatja a 100°C-ot. Ami a geotermikus rendszerek egyedi felhasználását illeti, gyakrabban használnak felszíni akkumulátorokat, amelyek nem a kutak mélyén helyezkednek el, hanemvízszintesen. Az alternatív energia előállításának más megközelítéseitől eltérően a termelési ciklusban szinte minden geotermikus energiaforrás nélkülözi az átalakítási lépést. Vagyis a primer hőenergiát ugyanabban a formában juttatják el a végfelhasználóhoz. Ezért olyan fogalmat használnak, mint a geotermikus fűtési rendszerek.

Napenergia

Az egyik legrégebbi alternatív energiakoncepció, amely fotovoltaikus és termodinamikai rendszereket használ tárolóberendezésként. A fotoelektromos előállítási módszer megvalósításához a fényfotonok (kvantumok) energiájának elektromos árammá alakítóit használják. A termodinamikai berendezések funkcionálisabbak, és a napenergia áramlásának köszönhetően hőt is termelhetnek elektromossággal és mechanikai energiával, hogy hajtóerőt hozzanak létre.

A sémák meglehetősen egyszerűek, de sok probléma merül fel az ilyen berendezések működésében. Ez annak köszönhető, hogy a napenergiát elvileg számos jellemző jellemzi: a napi és szezonális ingadozások miatti instabilitás, az időjárástól való függés, a fényáramok alacsony sűrűsége. Ezért a napelemek és akkumulátorok tervezési szakaszában nagy figyelmet fordítanak a meteorológiai tényezők vizsgálatára.

Hullámenergia

A hullámokból villamos energia előállításának folyamata az árapály energiájának átalakulása eredményeként megy végbe. A legtöbb ilyen típusú erőmű szíve egy medence,amelyet vagy a folyó torkolatának leválasztásakor, vagy az öböl gáttal való elzárásával szerveznek. A kialakított sorompóban hidraulikus turbinákkal ellátott átereszek vannak elrendezve. Az apály idején a vízszint változásával a turbinalapátok forognak, ami hozzájárul az elektromos áram termeléséhez. Ez az energiafajta részben hasonló a vízerőművek működési elveihez, de magával a vízkészlettel való kölcsönhatás mechanikája jelentős eltéréseket mutat. A hullámállomások a tengerek és óceánok partjain használhatók, ahol a vízszint 4 m-re emelkedik, így akár 80 kW/m teljesítmény is termelhető. Az ilyen szerkezetek hiánya annak tudható be, hogy az átereszek megzavarják az édesvíz és a tengervíz cseréjét, és ez negatívan befolyásolja a tengeri élőlények életét.

Szélenergia

A villamosenergia-termelés egy másik módja a magánháztartásokban való felhasználásra, amelyet technológiai egyszerűség és gazdaságos megfizethetőség jellemez. A légtömegek kinetikus energiája feldolgozott erőforrásként, a forgó lapátokkal ellátott motor pedig akkumulátorként működik. A szélenergia jellemzően elektromos áramgenerátorokat használ, amelyek a propelleres függőleges vagy vízszintes rotorok forgása következtében aktiválódnak. Egy átlagos ilyen típusú háztartási állomás 2-3 kW termelésére képes.

A jövő energiatechnológiái

Szakértők szerint 2100-ra a szén és az olaj együttes részesedése a globális egyensúlyban körülbelül 3% lesz, ami visszaszorítja a termonukleáris energiátmint az energiaforrások másodlagos forrása. A napelemes állomásoknak kell az első helyre kerülniük, valamint az űrenergia vezeték nélküli átviteli csatornákon alapuló átalakítására szolgáló új koncepcióknak. A jövő energiájává válás folyamatainak már 2030-ban meg kell kezdődniük, amikor eljön a szénhidrogén-üzemanyag-forrásokról való felhagyás és a „tiszta” és megújuló erőforrásokra való átállás időszaka.

Orosz energiaügyi kilátások

A hazai energia jövője elsősorban a természeti erőforrások átalakítása hagyományos módjainak kialakításához kötődik. Az iparban a kulcs helyet az atomenergiának kell majd elfoglalnia, de kombinált változatban. Az atomerőművek infrastruktúráját ki kell egészíteni a vízépítési elemekkel és a környezetbarát bioüzemanyagok feldolgozásának eszközeivel. A lehetséges fejlesztési kilátások között nem utolsó helyen a napelemek állnak. Oroszországban még ma is ez a szegmens sok vonzó ötletet kínál - különösen olyan paneleket, amelyek még télen is működnek. Az akkumulátorok hőterhelés nélkül is átalakítják a fény energiáját.

Következtetés

Az energiaellátás modern problémái a legnagyobb államokat az energia, illetve a hő- és villamosenergia-termelés környezeti tisztasága közötti választás elé állítják. A kifejlesztett alternatív energiaforrások többsége minden előnyével együtt nem képes teljes mértékben kiváltani a hagyományos erőforrásokat, amelyek viszont még évtizedekig használhatók. Ezért a jövő energiája soka szakértők az energiatermelés különféle koncepcióinak egyfajta szimbiózisaként mutatják be. Ráadásul nem csak ipari szinten, hanem a háztartásokban is új technológiák várhatók. E tekintetben megjegyzendő az energiatermelés gradiens-hőmérséklet és biomassza elve.