Tradicionalni i alternativni načini proizvodnje električne energije

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Trenutno, čovječanstvo koristi sve moguće načine za proizvodnju električne energije. Teško je precijeniti važnost ovog resursa. A njegova potrošnja svakim danom raste. Zbog toga se sve više pažnje posvećuje netradicionalnim metodama proizvodnje električne energije. Istovremeno, ovi izvori u ovoj fazi razvoja ne mogu u potpunosti zadovoljiti potrebe stanovništva Zemlje. Ovaj članak ukratko prikazuje glavne tradicionalne i alternativne načine proizvodnje električne energije.

Dobivanje električne energije iz termoelektrana

Ova metoda proizvodnje električne energije je najčešća. Na primjer, u Ruskoj Federaciji izvori topline čine gotovo 80% cjelokupne proizvodnje potrebnog resursa. Godine prolazeekolozi već praktički viču o negativnom utjecaju ovakvih inženjerskih objekata na okoliš i zdravlje ljudi, ali stanice izgrađene sredinom prošlog stoljeća (ili čak one predrevolucionarne) i dalje opskrbljuju strujom naseljene gradove i velika industrijska poduzeća.

Izvori topline su tradicionalne metode proizvodnje električne energije. I sada, tri ili četiri desetljeća, zauzimaju vodeću poziciju na ljestvici po proizvodnji. I to unatoč brzom razvoju alternativnih metoda proizvodnje električne energije.

Među svim inženjerskim projektima izdvaja se posebna vrsta konstrukcije. Riječ je o termoelektranama, čija je dodatna funkcija opskrba toplinom kuća i stanova građana. Prema riječima stručnjaka, učinkovitost takvih elektrana je izuzetno niska, a prijenos generiranog resursa na velike udaljenosti povezan je s velikim gubicima.

Proizvodnja energije provodi se na sljedeći način. Čvrsto, tekuće ili plinovito gorivo se spaljuje, zagrijavajući vodu u kotlu na značajne temperature. Sila pare pokreće lopatice turbine, uzrokujući da se rotor turbinskog generatora okreće i proizvodi električnu energiju.

Hidroelektrane su obećavajući način za proizvodnju električne energije

Izgradnja složenih inženjerskih struktura dizajniranih za pretvaranje vodene energije u električnu energiju započela je u Ruskom Carstvu. Od tada je prošlo mnogo godina, a ovaj izvor je još uvijek aktivan.korišteni. Tijekom godina industrijalizacije SSSR-a (1930-ih) diljem zemlje rasle su divovske hidroelektrane. Sve snage mlade i krhke zemlje bile su bačene u izgradnju ovih divova (što vrijedi samo jedna Zaporoška hidroelektrana!). Inženjerske građevine tih godina još uvijek rade i proizvode značajnu količinu električne energije.

Trenutno se država kladi na razvoj "zelenih" načina proizvodnje električne energije. Stoga se u cijeloj zemlji aktivno financira izgradnja modernih i vrlo produktivnih hidroelektrana. Strategija izgradnje objekata srednje veličine na malim pritokama rijeka u potpunosti se opravdala. Jedna takva stanica može u potpunosti zadovoljiti potrebe za električnom energijom malih susjednih naselja. Na nacionalnoj razini, to će dovesti do povećanja učinkovitosti nacionalnog gospodarstva i konkurentnosti domaćih proizvođača industrijske robe.

Nedostaci ove tehnologije uključuju visoku cijenu takvih objekata i vrlo duga razdoblja povrata. Glavni troškovi su za izgradnju brane. Ali potrebno je podići samu zgradu (upravne i strojne zgrade), izgraditi uređaj za ispuštanje vode i sl. Parametri i sastav konstrukcije ovise o mnogim čimbenicima: instaliranoj snazi generatora i tlaku vode, vrsti elektrane (brana, kanal, skretanje, skladište, plima). Hidroelektrane na velikim plovnim rijekama također imaju složene plovne brave i kanale kako bi se osigurala migracija ribe u mrijestilišta.

Nuklearna energetska industrija

Nuklearna elektrana danas više nikoga ne iznenađuje. Takvi objekti počeli su se aktivno podizati još u SSSR-u. Stoga ova tehnologija spada u tradicionalne metode proizvodnje električne energije.

Nuklearne elektrane se još uvijek aktivno grade ne samo u Rusiji, već iu zemljama bližeg i dalekog inozemstva. Na primjer, tvrtka s ruskim korijenima Rosatom financira izgradnju takvog izvora u Republici Bjelorusiji. Usput, ova postaja će biti prva na ovom području.

Stav svijeta prema nuklearnoj energiji vrlo je dvosmislen. Njemačka je, na primjer, ozbiljno odlučila potpuno napustiti miroljubivi atom. I to u vrijeme kada Ruska Federacija aktivno ulaže u izgradnju novih objekata najnovije generacije.

Znanstvenici su pouzdano utvrdili da su naslage nuklearnog goriva u utrobi zemlje mnogo veće od svih rezervi ugljikovodičnih sirovina (nafta i plin). Sve veća potražnja za ugljikovodicima dovodi do njihovog poskupljenja. Zato se razvoj nuklearne energije isplati.

Snaga vjetra

Energija vjetra u industrijskim razmjerima nastala je relativno nedavno i dodana na popis netradicionalnih načina proizvodnje električne energije. A ovo je vrlo obećavajuća tehnologija. S velikim stupnjem vjerojatnosti može se tvrditi da će u dalekoj budućnosti vjetrenjače proizvoditi onoliko električne energije koliko čovječanstvu treba. I to nisu prazne riječi, jer prema najskromnijim procjenamaznanstvenici, ukupna snaga vjetra na površini globusa barem je stotinu puta veća od snage svih vodnih resursa.

Glavni problem je nedosljednost strujanja zraka, zbog čega je teško predvidjeti proizvodnju energije. Na ogromnom teritoriju Rusije neprestano pušu vjetrovi. A ako naučite kako učinkovito i učinkovito koristiti ovaj neiscrpni resurs, tada možete više nego zadovoljiti sve potrebe teške industrije i stanovništva zemlje.

Unatoč očitim prednostima korištenja energije vjetra, količina električne energije koju generiraju vjetroelektrane ne prelazi jedan posto ukupne. Oprema za ove namjene je vrlo skupa, osim toga, takvi objekti neće biti učinkoviti u svakom području, a transport električne energije na velike udaljenosti povezan je s velikim gubicima.

geotermalna energija

Razvoj geotermalnih izvora označio je novu prekretnicu u povijesti razvoja alternativnih metoda proizvodnje električne energije.

Princip proizvodnje električne energije je opskrba kinetičkom i potencijalnom energijom tople vodene pare iz podzemnog izvora do lopatica generatorske turbine, koja proizvodi struju kroz rotacijske pokrete. U teoriji, temperaturna razlika na površini iu dubini zemljine kore karakteristična je za bilo koje područje. Međutim, obično je minimalan i nije ga moguće koristiti za proizvodnju električne energije. Izgradnja ovakvih stanica opravdana je samo uodređena područja našeg planeta (seizmički aktivna). Island je pionir u razvoju ove metode. Zemlje ruske Kamčatke također se mogu koristiti u ove svrhe.

Princip dobivanja energije je sljedeći. Vruća voda iz utrobe zemlje izlazi na površinu. Tlak je ovdje puno niži, zbog čega voda proključa. Odvojena para se usmjerava kroz cjevovod i rotira lopatice turbina generatora. Teško je predvidjeti budućnost ovog modernog načina proizvodnje električne energije. Možda će se takve postaje masovno graditi na teritoriju Ruske Federacije, ili će možda ova ideja s vremenom izumrijeti i nitko se toga neće sjećati.

Razvoj oceanske toplinske energije

Svjetski oceani su nevjerojatni u svojim razmjerima. Stručnjaci ne mogu dati ni grubu procjenu količine toplinske energije akumulirane u njemu. Jedno je jasno – kolosalna količina resursa ostaje neiskorištena. Trenutno su već izgrađeni prototipovi elektrana koje pretvaraju toplinsku energiju oceanskih voda u struju. Međutim, radi se o pilot projektima i nema sigurnosti da će se ovo područje energetike dalje razvijati.

Priliv i tok u službi elektroprivrede

Transformacija snažne sile oseke i oseke u vrijedne derivate novi je način proizvodnje električne energije. Priroda ovih pojava sada je poznata i ne izaziva ono strahopoštovanje koje je nastalo među našim precima. To je zbog utjecaja magnetskog poljavjerni satelit planeta - mjesec.

Najuočljivije plimne i oseke vode uočene su u plitkim vodama mora i oceana, kao iu riječnim koritima.

Prva postaja koja je stvarno dala rezultat izgrađena je davne 1913. godine u Velikoj Britaniji blizu Liverpoola. Od tada su mnoge zemlje pokušale ponoviti iskustvo, ali su na kraju odustale od ovog pothvata iz raznih razloga.

Sunčeva energija

Zapravo, sva prirodna fosilna goriva nastala su prije milijuna godina uz sudjelovanje i pod utjecajem sunčeve svjetlosti. Dakle, možemo reći da čovječanstvo dugo i aktivno koristi proizvode dobivene od sunca. Naime, ovom nepresušnom izvoru, koji osigurava cirkulaciju vode, dugujemo prisutnost rijeka i jezera. Međutim, to nije ono što se podrazumijeva pod modernom solarnom energijom. Relativno nedavno, znanstvenici su uspjeli razviti i proizvesti posebne baterije. Oni proizvode električnu energiju kada sunčeva svjetlost udari njihovu površinu. Ova tehnologija se odnosi na alternativni način proizvodnje električne energije.

Sunce je možda najmoćniji izvor od svih trenutno poznatih. U tri dana planet Zemlja dobije onoliko energije koliko je nema u svim istraženim i potencijalnim nalazištima svih vrsta toplinskih resursa. Međutim, samo 1/3 te energije dopire do površine zemljine kore, a većina se raspršuje u atmosferi. A ipak govorimo o kolosalnim količinama. Prema riječima stručnjaka, jedan mali rezervoarprima energije koliko i prilično velika termoelektrana.

U svijetu postoje instalacije koje koriste energiju sunčeve svjetlosti za proizvodnju pare. Pokreće generator i proizvodi električnu energiju. Međutim, takve su instalacije vrlo rijetke.

Bez obzira na princip po kojem se proizvodi električna energija, instalacija mora biti opremljena kolektorom - uređajem za koncentriranje sunčeve svjetlosti. Sigurno su mnogi svojim očima vidjeli solarne panele. Čini se da su pod tamnim staklom. Ispada da je takav premaz najjednostavniji kolektor. Princip njegova rada temelji se na činjenici da tamni prozirni materijal propušta sunčeve zrake, ali odgađa i reflektira infracrveno i ultraljubičasto zračenje. Unutar baterije nalaze se cijevi s radnom tvari. Budući da se toplinsko zračenje ne prenosi kroz tamni film, temperatura radnih fluida je mnogo viša od temperature okoline. Treba napomenuti da takva rješenja učinkovito djeluju samo u tropskim geografskim širinama, gdje nema potrebe za okretanjem kolektora nakon sunca.

Druga vrsta premaza je konkavno ogledalo. Takva oprema je vrlo skupo rješenje, pa nije našla široku primjenu. Takav kolektor može osigurati zagrijavanje do tri tisuće stupnjeva Celzija.

Ovaj smjer se brzo razvija. U Europi nećete nikoga iznenaditi kućama koje su isključene iz električne mreže. Međutim, u industrijskim razmjerimaelektrična energija se ne proizvodi ovom metodom. Na krovovima takvih kuća vijore se solarni paneli. Ovo je vrlo upitna investicija. U najboljem slučaju, ugradnja takve opreme isplatit će se tek nakon deset godina rada.

Upotreba morskih struja

Ovo je vrlo neobičan način proizvodnje električne energije. Zbog temperaturne razlike u sjevernim predjelima oceana i južnim (ekvatorijalnim), u cijelom volumenu nastaju snažne struje. Ako je turbina uronjena u vodu, tada će je rotirati snažna struja. To je temelj principa rada takvih elektrana.

Međutim, ovaj se izvor energije trenutno ne koristi aktivno. Mnogo je inženjerskih izazova koje tek treba riješiti. Izvodi se samo eksperimentalni rad. Britanci su u tom smjeru najaktivniji. Moguće je da će se u bliskoj budućnosti uz obale Velike Britanije pojaviti kolonije elektrana čije će oštrice pokretati morske struje.

Načini da dobijete struju kod kuće

Struja se također može proizvoditi kod kuće. A ako ovo pitanje shvatite ozbiljno, možete čak i zadovoljiti potrebe kućanstva za strujom.

Prije svega, treba napomenuti da su neke od navedenih metoda proizvodnje električne energije prilično primjenjive u privatnom gospodarstvu. Dakle, mnogi poljoprivrednici i samo vlasnici seoskih imanja postavljaju vjetrenjače na svoje parcele. Također, solarni paneli se sve češće mogu vidjeti na krovovima seoskih kuća.

Ima i drugihnačina proizvodnje električne energije, ali njihova praktična primjena ne dolazi u obzir. Ovo je više za zabavu, ili u svrhu eksperimenta.