Vrste energije: tradicionalna i alternativna. Energija budućnosti

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

Sva postojeća područja energije mogu se uvjetno podijeliti na zrela, u razvoju i koja su u fazi teorijskog proučavanja. Neke su tehnologije dostupne za implementaciju čak iu privatnom gospodarstvu, dok se druge mogu koristiti samo u okviru industrijske potpore. Suvremene vrste energije moguće je razmatrati i vrednovati s različitih pozicija, no od temeljne su važnosti univerzalni kriteriji ekonomske isplativosti i učinkovitosti proizvodnje. U mnogim aspektima, koncepti korištenja tradicionalnih i alternativnih tehnologija proizvodnje energije danas se razlikuju u ovim parametrima.

Tradicionalna energija

Ovo je širok sloj uspostavljenih industrija toplinske i električne energije, koji osiguravaju oko 95% svjetskih potrošača energije. Proizvodnja resursa odvija se na posebnim stanicama - to su objekti termoelektrana, hidroelektrana, nuklearnih elektrana, itd. Oni rade s gotovom sirovinskom bazom, u procesu prerade čiji ciljna energija se generira. Razlikuju se sljedeće faze proizvodnje energije:

• Proizvodnja, priprema i isporuka sirovina doobjekt proizvodnje jedne ili druge vrste energije. To mogu biti procesi ekstrakcije i obogaćivanja goriva, sagorijevanja naftnih derivata itd.
• Prijenos sirovina u jedinice i sklopove koji izravno pretvaraju energiju.
• Procesi pretvorbe energije iz primarne u sekundarnu. Ovi ciklusi nisu prisutni na svim stanicama, ali, na primjer, radi pogodnosti isporuke i naknadne distribucije energije, mogu se koristiti različiti oblici - uglavnom toplina i električna energija.
• Održavanje gotove pretvorene energije, njezin prijenos i distribucija.

U završnoj fazi, resurs se šalje krajnjim korisnicima, koji mogu biti i sektori nacionalnog gospodarstva i obični vlasnici kuća.

Industrija toplinske energije

Najčešća energetska industrija u Rusiji. Termoelektrane u zemlji proizvode više od 1.000 MW koristeći ugljen, plin, naftne derivate, nalazišta škriljevca i treset kao sirovinu. Proizvedena primarna energija dalje se pretvara u električnu energiju. Tehnološki, takve postaje imaju puno prednosti, koje određuju njihovu popularnost. To uključuje nezahtjevne radne uvjete i lakoću tehničke organizacije tijeka rada.

Termoenergetski objekti u obliku kondenzacijskih postrojenja i termoelektrana mogu se graditi izravno u područjima gdje se vadi potrošni resurs ili gdje se nalazi potrošač. Sezonske fluktuacije ne utječu na stabilnost stanica, što ih činiizvori energije su pouzdani. Ali TE imaju i nedostatke, koji uključuju korištenje iscrpivih izvora goriva, onečišćenje okoliša, potrebu za povezivanjem velikih količina radnih resursa, itd.

Hidroelektrana

Hidraulične konstrukcije u obliku energetskih trafostanica dizajnirane su za proizvodnju električne energije kao rezultat pretvaranja energije protoka vode. Odnosno, tehnološki proces stvaranja osigurava kombinacija umjetnih i prirodnih pojava. Tijekom rada stanica stvara dovoljan tlak vode, koja se zatim usmjerava na lopatice turbine i aktivira električne generatore. Hidrološke vrste energije razlikuju se po vrsti korištenih jedinica, konfiguraciji interakcije opreme s prirodnim tokovima vode itd. Prema pokazateljima učinkovitosti mogu se razlikovati sljedeće vrste hidroelektrana:

• Mali - generirajte do 5 MW.
• Srednji - do 25 MW.
• Snažan - više od 25 MW.

A klasifikacija se također primjenjuje ovisno o sili pritiska vode:

• Stanice niskog pritiska - do 25 m.
• Srednji pritisak - od 25 m.
• Visoki pritisak - iznad 60 m.

Prednosti hidroelektrana su ekološka prihvatljivost, ekonomska dostupnost (besplatna energija), neiscrpan radni resurs. Istodobno, hidraulične konstrukcije zahtijevaju velike početne troškove za tehničku organizaciju skladišne infrastrukture, a također imaju ograničenja nageografski položaj postaja - samo tamo gdje rijeke pružaju dovoljan pritisak vode.

Nuklearna energetska industrija

U određenom smislu, ovo je podvrsta toplinske energije, ali u praksi su pokazatelji učinka nuklearnih elektrana za red veličine veći od termoelektrana. Rusija koristi pune cikluse proizvodnje nuklearne energije, što omogućuje generiranje velikih količina energetskih resursa, ali postoje i veliki rizici korištenja tehnologija prerade rude urana. Raspravu o sigurnosnim pitanjima i popularizaciji zadataka ove industrije, posebno, provodi ANO "Informacijski centar za nuklearnu energiju", koji ima predstavništva u 17 regija Rusije.

Reaktor igra ključnu ulogu u izvođenju procesa proizvodnje nuklearne energije. Ovo je jedinica dizajnirana za podršku reakcijama fisije atoma, koje su, zauzvrat, popraćene oslobađanjem toplinske energije. Postoje različite vrste reaktora, koji se razlikuju po vrsti goriva i rashladne tekućine. Najčešće korištena konfiguracija je s lakovodnim reaktorom koji koristi običnu vodu kao rashladno sredstvo. Uranova ruda glavni je resurs za preradu u industriji nuklearne energije. Zbog toga su nuklearne elektrane obično dizajnirane za lociranje reaktora u blizini nalazišta urana. Danas u Rusiji radi 37 reaktora, čiji je ukupni proizvodni kapacitet oko 190 milijardi kWh godišnje.

Karakteristike alternativne energije

Gotovo svi izvori alternativne energije povoljno se uspoređujufinancijska pristupačnost i ekološka prihvatljivost. Zapravo, u ovom slučaju se prerađeni resurs (nafta, plin, ugljen itd.) zamjenjuje prirodnom energijom. To može biti sunčeva svjetlost, strujanja vjetra, zemaljska toplina i drugi prirodni izvori energije, s izuzetkom hidroloških resursa, koji se danas smatraju tradicionalnim. Koncepti alternativne energije postoje dugo vremena, ali do danas zauzimaju mali udio u ukupnoj svjetskoj opskrbi energijom. Zastoji u razvoju ovih industrija povezani su s problemima u tehnološkoj organizaciji procesa proizvodnje električne energije.

Ali koji je razlog za aktivan razvoj alternativne energije danas? U velikoj mjeri, potreba za smanjenjem stope onečišćenja okoliša i okolišnih problema općenito. Također, u bliskoj budućnosti čovječanstvo bi se moglo suočiti s iscrpljivanjem tradicionalnih resursa koji se koriste u proizvodnji energije. Stoga se, usprkos organizacijskim i ekonomskim preprekama, sve više pažnje posvećuje projektima razvoja alternativnih oblika energije.

geotermalna energija

Jedan od najčešćih načina dobivanja energije kod kuće. Geotermalna energija nastaje u procesu akumulacije, prijenosa i transformacije unutarnje topline Zemlje. U industrijskim razmjerima, podzemne stijene se servisiraju na dubinama do 2-3 km, gdje temperatura može prijeći 100°C. Što se tiče individualne upotrebe geotermalnih sustava, češće se koriste površinski akumulatori, koji se ne nalaze u bušotinama na dubini, većvodoravno. Za razliku od drugih pristupa generiranju alternativne energije, gotovo svi izvori geotermalne energije u proizvodnom ciklusu prolaze bez koraka pretvorbe. Odnosno, primarna toplinska energija u istom obliku se isporučuje krajnjem potrošaču. Stoga se koristi koncept geotermalnog grijanja.

Sunčeva energija

Jedan od najstarijih koncepata alternativne energije, koji koristi fotonaponske i termodinamičke sustave kao opremu za pohranu. Za provedbu metode fotoelektrične proizvodnje koriste se pretvarači energije svjetlosnih fotona (kvanta) u električnu energiju. Termodinamičke instalacije su funkcionalnije i zbog sunčevih tokova mogu generirati i toplinu pomoću električne i mehaničke energije kako bi stvorile pokretačku snagu.

Sheme su prilično jednostavne, ali postoji mnogo problema u radu takve opreme. To je zbog činjenice da sunčevu energiju, u principu, karakterizira niz značajki: nestabilnost zbog dnevnih i sezonskih fluktuacija, ovisnost o vremenu, niska gustoća svjetlosnih tokova. Stoga se u fazi projektiranja solarnih panela i baterija velika pozornost posvećuje proučavanju meteoroloških čimbenika.

Energija valova

Proces generiranja električne energije iz valova nastaje kao rezultat transformacije energije plime. U srcu većine elektrana ovog tipa je bazen,koji se organizira ili prilikom odvajanja ušća rijeke, ili pregradom uvale branom. U formiranu pregradu postavljaju se propusti s hidrauličkim turbinama. Kako se razina vode mijenja tijekom plime, lopatice turbine se okreću, što doprinosi stvaranju električne energije. Djelomično je ova vrsta energije slična principima rada hidroelektrana, ali mehanika interakcije sa samim vodnim resursom ima značajne razlike. Valne stanice mogu se koristiti na obalama mora i oceana, gdje se razina vode diže do 4 m, što omogućuje proizvodnju snage do 80 kW/m. Nedostatak ovakvih struktura posljedica je činjenice da propusti remete razmjenu slatke i morske vode, a to negativno utječe na život morskih organizama.

Energija vjetra

Još jedna metoda proizvodnje električne energije dostupna za korištenje u privatnim kućanstvima, koju karakterizira tehnološka jednostavnost i ekonomska pristupačnost. Kinetička energija zračnih masa djeluje kao obrađeni resurs, a motor s rotirajućim lopaticama djeluje kao baterija. Tipično, energija vjetra koristi generatore električne struje, koji se aktiviraju kao rezultat rotacije vertikalnih ili horizontalnih rotora s propelerima. Prosječna domaća stanica ovog tipa sposobna je proizvesti 2-3 kW.

Energetske tehnologije budućnosti

Prema stručnjacima, do 2100. kombinirani udio ugljena i nafte u globalnoj bilanci bit će oko 3%, što bi trebalo potisnuti termonuklearnu energijukao sekundarni izvor energenata. Na prvom mjestu bi trebale zauzeti solarne stanice, ali i novi koncepti pretvorbe svemirske energije na temelju bežičnih prijenosnih kanala. Procesi postajanja energijom budućnosti trebali bi započeti već 2030. godine, kada će doći razdoblje napuštanja izvora ugljikovodičnih goriva i prelaska na "čiste" i obnovljive izvore..

Russian Energy Outlook

Budućnost domaće energije uglavnom je povezana s razvojem tradicionalnih načina transformacije prirodnih resursa. Ključno mjesto u industriji morat će zauzeti nuklearna energija, ali u kombiniranoj verziji. Infrastruktura nuklearnih elektrana morat će se nadopuniti elementima hidrauličkog inženjerstva i sredstvima za preradu ekološki prihvatljivih biogoriva. Ne posljednje mjesto u mogućim perspektivama razvoja dano je solarnim baterijama. U Rusiji, čak i danas, ovaj segment nudi mnoge atraktivne ideje - posebice ploče koje mogu raditi čak i zimi. Baterije pretvaraju energiju svjetlosti kao takvu, čak i bez toplinskog opterećenja.

Zaključak

Moderni problemi opskrbe energijom stavljaju najveće države pred izbor između električne energije i ekološke čistoće proizvodnje topline i električne energije. Većina razvijenih alternativnih izvora energije, sa svim svojim prednostima, nije u stanju u potpunosti zamijeniti tradicionalne izvore, koji se, pak, mogu koristiti još nekoliko desetljeća. Stoga je energija budućnosti mnogostručnjaci ga predstavljaju kao svojevrsnu simbiozu različitih koncepata proizvodnje energije. Štoviše, nove tehnologije se očekuju ne samo na industrijskoj razini, već iu kućanstvima. U tom smislu, može se primijetiti princip gradijenta-temperature i biomase proizvodnje energije.