Soorte energie: tradisioneel en alternatief. Energie van die toekoms

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Alle bestaande areas van energie kan voorwaardelik verdeel word in volwasse, ontwikkelende en in die stadium van teoretiese studie. Sommige tegnologieë is beskikbaar vir implementering selfs in 'n private ekonomie, terwyl ander slegs binne die raamwerk van industriële ondersteuning gebruik kan word. Dit is moontlik om moderne tipes energie vanuit verskillende posisies te oorweeg en te evalueer, maar universele kriteria vir ekonomiese haalbaarheid en produksiedoeltreffendheid is van fundamentele belang. In baie opsigte verskil die konsepte van die gebruik van tradisionele en alternatiewe energieopwekkingstegnologie vandag in hierdie parameters.

Tradisionele Energie

Dit is 'n wye laag gevestigde hitte- en kragbedrywe, wat sowat 95% van die wêreld se energieverbruikers verskaf. Die opwekking van die hulpbron vind plaas by spesiale stasies - dit is die voorwerpe van termiese kragsentrales, hidro-elektriese kragstasies, kernkragsentrales, ens. Hulle werk met 'n klaargemaakte grondstofbasis, in die proses van verwerking wat die teikenenergie word gegenereer. Die volgende stadiums van energieproduksie word onderskei:

• Produksie, voorbereiding en aflewering van grondstowwe aanvoorwerp van produksie van een of ander tipe energie. Dit kan prosesse wees van ontginning en verryking van brandstof, verbranding van petroleumprodukte, ens.
• Oordrag van grondstowwe na eenhede en samestellings wat energie direk omskakel.
• Prosesse van energie-omskakeling van primêr na sekondêr. Hierdie siklusse is nie by alle stasies aanwesig nie, maar, byvoorbeeld, vir die gerief van aflewering en die daaropvolgende verspreiding van energie, kan verskeie vorme daarvan gebruik word - hoofsaaklik hitte en elektrisiteit.
• Instandhouding van voltooide omgeskakelde energie, die oordrag en verspreiding daarvan.

In die finale stadium word die hulpbron na eindgebruikers gestuur, wat beide sektore van die nasionale ekonomie en gewone huiseienaars kan wees.

Termiese kragbedryf

Die mees algemene energiebedryf in Rusland. Termiese kragsentrales in die land produseer meer as 1 000 MW deur steenkool, gas, olieprodukte, skalieafsettings en turf as grondstof te gebruik. Die opgewekte primêre energie word verder in elektrisiteit omgeskakel. Tegnologies het sulke stasies baie voordele, wat hul gewildheid bepaal. Dit sluit in onaanvaarbare bedryfstoestande en gemak van tegniese organisasie van die werkvloei.

Termiese kragfasiliteite in die vorm van kondensasiefasiliteite en gekombineerde hitte- en kragaanlegte kan direk gebou word in die gebiede waar die verbruikbare hulpbron ontgin word of waar die verbruiker geleë is. Seisoenale skommelinge beïnvloed nie die stabiliteit van die stasies nie, wat so maakenergiebronne is betroubaar. Maar TPP's het ook nadele, wat insluit die gebruik van uitputbare brandstofbronne, omgewingsbesoedeling, die behoefte om groot hoeveelhede arbeidshulpbronne te verbind, ens.

Waterkrag

Hidrouliese strukture in die vorm van energie-substasies is ontwerp om elektrisiteit op te wek as gevolg van die omskakeling van die energie van die watervloei. Dit wil sê, die tegnologiese proses van generering word verskaf deur 'n kombinasie van kunsmatige en natuurlike verskynsels. Tydens werking skep die stasie 'n voldoende waterdruk, wat dan na die turbinelemme gerig word en die elektriese kragopwekkers aktiveer. Hidrologiese tipes energie verskil in die tipe eenhede wat gebruik word, die konfigurasie van die interaksie van toerusting met natuurlike watervloei, ens. Volgens prestasie-aanwysers kan die volgende tipes hidrokragsentrales onderskei word:

• Small - genereer tot 5 MW.
• Medium - tot 25 MW.
• Kragtig - meer as 25 MW.

'n Klassifikasie word ook toegepas na gelang van die krag van waterdruk:

• Laedrukstasies - tot 25 m.
• Mediumdruk - vanaf 25 m.
• Hoëdruk - bo 60 m.

Die voordele van hidro-elektriese kragsentrales sluit in omgewingsvriendelikheid, ekonomiese beskikbaarheid (gratis energie), onuitputlike werkende hulpbron. Terselfdertyd vereis hidrouliese strukture groot aanvanklike koste vir die tegniese organisasie van die bergingsinfrastruktuur, en het ook beperkings opgeografiese ligging van stasies - slegs waar riviere voldoende waterdruk verskaf.

Kernkragbedryf

In 'n sekere sin is dit 'n subspesie van termiese energie, maar in die praktyk is die prestasie-aanwysers van kernkragsentrales 'n orde van grootte hoër as termiese kragsentrales. Rusland gebruik volle siklusse van kernkragopwekking, wat dit moontlik maak om groot hoeveelhede energiebronne op te wek, maar daar is ook groot risiko's van die gebruik van uraanerts-verwerkingstegnologieë. Bespreking van veiligheidskwessies en popularisering van die take van hierdie bedryf, in die besonder, word uitgevoer deur ANO "Inligtingsentrum vir Kernenergie", wat verteenwoordigende kantore in 17 streke van Rusland het.

Die reaktor speel 'n sleutelrol in die uitvoering van kernenergie-opwekkingsprosesse. Dit is 'n eenheid wat ontwerp is om die reaksies van splitsing van atome te ondersteun, wat op sy beurt gepaard gaan met die vrystelling van termiese energie. Daar is verskillende tipes reaktore, wat verskil in die tipe brandstof en koelmiddel wat gebruik word. Die konfigurasie wat die meeste gebruik word, is met 'n ligtewaterreaktor wat gewone water as koelmiddel gebruik. Uraanerts is die hoofverwerkingshulpbron in die kernkragbedryf. Om hierdie rede word kernkragsentrales gewoonlik ontwerp om reaktore naby uraanneerslae op te spoor. Vandag is daar 37 reaktore in werking in Rusland, waarvan die totale opwekkingskapasiteit ongeveer 190 miljard kWh/jaar is.

Kenmerke van alternatiewe energie

Byna alle bronne van alternatiewe energie vergelyk gunstigfinansiële bekostigbaarheid en omgewingsvriendelikheid. Trouens, in hierdie geval word die verwerkte hulpbron (olie, gas, steenkool, ens.) vervang met natuurlike energie. Dit kan sonlig, windstrome, aardhitte en ander natuurlike bronne van energie wees, met die uitsondering van hidrologiese hulpbronne, wat nou as tradisioneel beskou word. Alternatiewe energiekonsepte bestaan al lank, maar beslaan tot vandag toe 'n klein aandeel in die totale wêreldenergievoorraad. Vertragings in die ontwikkeling van hierdie nywerhede word geassosieer met probleme in die tegnologiese organisasie van elektrisiteitsopwekkingsprosesse.

Maar wat is die rede vir die aktiewe ontwikkeling van alternatiewe energie vandag? Tot 'n groot mate, die behoefte om die tempo van omgewingsbesoedeling en omgewingsprobleme in die algemeen te verminder. Ook, in die nabye toekoms kan die mensdom die uitputting van tradisionele hulpbronne wat in energieproduksie gebruik word, in die gesig staar. Daarom word, selfs ten spyte van die organisatoriese en ekonomiese struikelblokke, al hoe meer aandag gegee aan projekte vir die ontwikkeling van alternatiewe vorme van energie.

Geotermiese Energie

Een van die mees algemene maniere om energie by die huis te kry. Geotermiese energie word opgewek in die proses van akkumulasie, oordrag en transformasie van die interne hitte van die Aarde. Op industriële skaal word ondergrondse gesteentes op dieptes van tot 2-3 km bedien, waar die temperatuur 100°C kan oorskry. Wat die individuele gebruik van geotermiese stelsels betref, word oppervlakakkumulators meer dikwels gebruik, wat nie in putte op die diepte geleë is nie, maarhorisontaal. Anders as ander benaderings tot die opwekking van alternatiewe energie, doen byna alle geotermiese energiebronne in die produksiesiklus sonder 'n omskakelingstap. Dit wil sê, primêre termiese energie in dieselfde vorm word aan die eindverbruiker verskaf. Daarom word so 'n konsep soos geotermiese verhittingstelsels gebruik.

Sonenergie

Een van die oudste alternatiewe energiekonsepte, wat fotovoltaïese en termodinamiese stelsels as bergingstoerusting gebruik. Om die foto-elektriese genereringsmetode te implementeer, word omsetters van die energie van ligfotone (kwanta) in elektrisiteit gebruik. Termodinamiese installasies is meer funksioneel en kan, as gevolg van sonstrome, beide hitte met elektrisiteit en meganiese energie opwek om 'n dryfkrag te skep.

Die skemas is redelik eenvoudig, maar daar is baie probleme in die werking van sulke toerusting. Dit is te wyte aan die feit dat sonenergie in beginsel gekenmerk word deur 'n aantal kenmerke: onstabiliteit as gevolg van daaglikse en seisoenale skommelinge, afhanklikheid van die weer, lae digtheid van ligvloede. Daarom word daar in die ontwerpstadium van sonpanele en batterye baie aandag gegee aan die studie van meteorologiese faktore.

Golfenergie

Die proses om elektrisiteit uit die golwe op te wek vind plaas as gevolg van die transformasie van die energie van die gety. Die kern van die meeste kragsentrales van hierdie tipe is 'n swembad,wat óf tydens die skeiding van die mond van die rivier georganiseer word, óf deur die baai met 'n dam te versper. Duikers met hidrouliese turbines is in die gevormde versperring gerangskik. Soos die watervlak tydens hoogwater verander, roteer die turbinelemme, wat bydra tot die opwekking van elektrisiteit. Gedeeltelik is hierdie tipe energie soortgelyk aan die beginsels van werking van hidro-elektriese kragsentrales, maar die meganika van interaksie met die waterhulpbron self het beduidende verskille. Golfstasies kan aan die kus van die see en oseane gebruik word, waar die watervlak tot 4 m styg, wat dit moontlik maak om krag tot 80 kW/m op te wek. Die gebrek aan sulke strukture is te wyte aan die feit dat duikers die uitruil van vars- en seewater ontwrig, en dit beïnvloed die lewe van mariene organismes negatief.

Windenergie

Nog 'n metode om elektrisiteit op te wek wat beskikbaar is vir gebruik in private huishoudings, gekenmerk deur tegnologiese eenvoud en ekonomiese bekostigbaarheid. Die kinetiese energie van lugmassas dien as 'n verwerkte hulpbron, en 'n enjin met roterende lemme dien as 'n battery. Tipies gebruik windenergie elektriese stroomopwekkers, wat geaktiveer word as gevolg van die rotasie van vertikale of horisontale rotors met skroewe. 'n Gemiddelde huishoudelike stasie van hierdie tipe is in staat om 2-3 kW op te wek.

Energietegnologieë van die toekoms

Volgens kenners sal die gesamentlike aandeel van steenkool en olie in die globale balans teen 2100 ongeveer 3% wees, wat termonukleêre energie sal terugstootas 'n sekondêre bron van energiebronne. Sonkragstasies moet die eerste plek inneem, asook nuwe konsepte vir die omskakeling van ruimte-energie gebaseer op draadlose transmissiekanale. Die prosesse om die energie van die toekoms te word, behoort so vroeg as 2030 te begin, wanneer die tydperk van verlating van koolwaterstofbrandstofbronne en die oorgang na "skoon" en hernubare hulpbronne sal kom.

Russian Energy Outlook

Die toekoms van huishoudelike energie word hoofsaaklik geassosieer met die ontwikkeling van tradisionele maniere om natuurlike hulpbronne te transformeer. Die sleutelplek in die bedryf sal deur kernkrag ingeneem moet word, maar in’n gekombineerde weergawe. Die infrastruktuur van kernkragsentrales sal aangevul moet word deur elemente van hidrouliese ingenieurswese en maniere om omgewingsvriendelike biobrandstof te verwerk. Nie die laaste plek in die moontlike ontwikkelingsvooruitsigte word aan sonbatterye gegee nie. In Rusland, selfs vandag, bied hierdie segment baie aantreklike idees - veral panele wat selfs in die winter kan werk. Batterye skakel die energie van lig as sodanig om, selfs sonder 'n termiese las.

Gevolgtrekking

Moderne probleme van energievoorsiening plaas die grootste state voor 'n keuse tussen krag en omgewingsnetheid van hitte en elektrisiteitsopwekking. Die meeste van die ontwikkelde alternatiewe energiebronne, met al hul voordele, is nie in staat om tradisionele hulpbronne ten volle te vervang nie, wat op hul beurt vir nog 'n paar dekades gebruik kan word. Daarom is die energie van die toekoms baiekenners bied dit aan as 'n soort simbiose van verskeie konsepte van energieopwekking. Boonop word nuwe tegnologieë nie net op industriële vlak verwag nie, maar ook in huishoudings. In hierdie verband kan 'n mens let op die gradiënt-temperatuur en biomassa-beginsels van energie-opwekking.