Традиционни и алтернативни начини за генериране на електроенергия

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

В момента човечеството използва всички възможни начини за генериране на електричество. Трудно е да се надцени значението на този ресурс. И потреблението му расте всеки ден. Поради тази причина все повече внимание се обръща на нетрадиционните методи за производство на електроенергия. В същото време тези източници на този етап на развитие не могат напълно да задоволят нуждите на населението на Земята. Тази статия накратко прави преглед на основните традиционни и алтернативни начини за генериране на електроенергия.

Получаване на електричество от топлоелектрически централи

Този метод за генериране на електроенергия е най-често срещаният. Например в Руската федерация източниците на топлина представляват почти 80% от цялото производство на необходимия ресурс. Годините минаватеколозите вече на практика крещят за отрицателното въздействие на подобни инженерни конструкции върху околната среда и човешкото здраве, но станциите, построени в средата на миналия век (или дори предреволюционните), продължават да снабдяват с електричество населени градове и големи индустриални предприятия.

Източниците на топлина са традиционни методи за генериране на електроенергия. И сега, в продължение на три-четири десетилетия, те заемат водеща позиция в класацията по отношение на продукцията. И това е въпреки бързото развитие на алтернативни методи за производство на електроенергия.

Сред всички инженерни проекти се отличава специален тип структура. Това са комбинирани топлоелектрически централи, чиято допълнителна функция е да снабдяват къщи и апартаменти на граждани с топлина. Според експерти ефективността на такива електроцентрали е изключително ниска, а пренасянето на генерирания ресурс на дълги разстояния е свързано с големи загуби.

Производството на енергия се извършва по следния начин. Твърдо, течно или газообразно гориво се изгаря, загрявайки водата в котела до значителни температури. Силата на парата задвижва лопатките на турбината, карайки ротора на турбинния генератор да се върти и генерира електричество.

Хидроелектрическите централи са обещаващ начин за генериране на електроенергия

Изграждането на сложни инженерни структури, предназначени да преобразуват водната енергия в електричество, започва в Руската империя. Оттогава минаха много години, а този източник все още е активен.използван. През годините на индустриализацията на СССР (1930-те години) в цялата страна се разрастват гигантски водноелектрически централи. Всички сили на една млада и крехка страна бяха хвърлени в изграждането на тези гиганти (което струва само една Запорожка водноелектрическа централа!). Инженерните структури от онези години все още работят и генерират значително количество електроенергия.

В момента държавата залага на разработването на "зелени" начини за генериране на електроенергия. Затова активно се финансира изграждането на модерни и много продуктивни водноелектрически централи в цялата страна. Стратегията за изграждане на средни съоръжения на малките притоци на реките се оправда напълно. Една такава станция може напълно да задоволи нуждите от електроенергия на малките съседни населени места. В национален мащаб това ще доведе до повишаване на ефективността на националната икономика и конкурентоспособността на местните производители на промишлени стоки.

Недостатъците на тази технология включват високата цена на такива обекти и много дългите периоди на изплащане. Основните разходи са за изграждането на язовира. Но е необходимо да се издигне самата сграда (административни и машинни сгради), да се изгради устройство за заустване на вода и т.н. Параметрите и съставът на конструкцията зависят от много фактори: инсталираната мощност на генераторите и налягането на водата, вида на електроцентралата (язовир, канал, отклонение, съхранение, прилив). Водноелектрическите централи на големите плавателни реки също имат сложни плавателни шлюзове и канали, за да осигурят миграция на рибите към местата за хвърляне на хайвера.

Ядрена енергетика

Атомната електроцентрала днес вече не изненадва никого. Такива съоръжения започнаха активно да се изграждат още в СССР. Следователно тази технология принадлежи към традиционните методи за производство на електроенергия.

Атомните електроцентрали все още се строят активно не само в Русия, но и в близки и далечни страни. Например, компания с руски корени Росатом финансира изграждането на такъв източник в Република Беларус. Между другото, тази станция ще бъде първата на тази територия.

Отношението на света към ядрената енергия е много двусмислено. Германия, например, сериозно реши напълно да се откаже от мирния атом. И това в момент, когато Руската федерация активно инвестира в изграждането на нови съоръжения от последно поколение.

Учените са установили надеждно, че находищата на ядрено гориво в земните недра са много по-големи от всички запаси от въглеводородни суровини (нефт и газ). Постоянно нарастващото търсене на въглеводороди води до поскъпването им. Ето защо развитието на ядрената енергетика се отплаща.

Вятърна мощност

Вятърната енергийна индустрия в индустриален мащаб се появи сравнително наскоро и се добави към списъка с нетрадиционни начини за генериране на електроенергия. И това е много обещаваща технология. С голяма степен на вероятност може да се твърди, че в далечно бъдеще вятърните мелници ще генерират толкова електроенергия, колкото е необходимо на човечеството. И това не са празни думи, защото според най-скромните оценкиучени, общата сила на вятъра на повърхността на земното кълбо е поне сто пъти по-голяма от мощността на всички водни ресурси.

Основният проблем е несъответствието на въздушните потоци, което затруднява прогнозирането на производството на енергия. На огромната територия на Русия постоянно духат ветрове. И ако се научите как ефективно и ефикасно да използвате този неизчерпаем ресурс, тогава можете повече от задоволяване на всички нужди на тежката индустрия и населението на страната.

Въпреки очевидните ползи от използването на вятърна енергия, количеството електроенергия, генерирана от вятърните паркове, не надвишава един процент от общото количество. Оборудването за тези цели е много скъпо, освен това такива съоръжения няма да бъдат ефективни във всяка област, а транспортирането на електроенергия на дълги разстояния е свързано с големи загуби.

Геотермална енергия

Развитието на геотермални източници отбеляза нов етап в историята на развитието на алтернативни методи за производство на електроенергия.

Принципът на генериране на енергия е доставката на кинетична и потенциална енергия на пара гореща вода от подземен източник към лопатките на турбината на генератора, която произвежда ток чрез ротационни движения. На теория температурната разлика на повърхността и в дълбините на земната кора е характерна за всяка област. Обикновено обаче той е минимален и не е възможно да се използва за генериране на електричество. Изграждането на такива станции е оправдано само вопределени области на нашата планета (сеизмично активни). Исландия е пионер в развитието на този метод. За тези цели могат да се използват и земите на руска Камчатка.

Принципът за получаване на енергия е както следва. Горещата вода от земните недра излиза на повърхността. Тук налягането е много по-ниско, което води до кипене на водата. Отделената пара се насочва през тръбопровода и върти лопатките на турбините на генератора. Трудно е да се предвиди бъдещето на този модерен начин за производство на електроенергия. Може би такива станции ще се изграждат масово на територията на Руската федерация или може би тази идея ще изчезне с времето и никой няма да си спомня за нея.

Развитие на океанската топлинна енергия

Световните океани са невероятни по своя мащаб. Специалистите не могат да дадат дори груба оценка на количеството натрупана в него топлинна енергия. Едно е ясно – колосално количество ресурси остават неизползвани. В момента вече са построени прототипи на електроцентрали, които преобразуват топлинната енергия на океанските води в ток. Това обаче са пилотни проекти и няма сигурност, че тази област на енергетиката ще бъде допълнително развита.

Прилив и отлив в услуга на електроенергийната индустрия

Преобразуването на мощната сила на приливите и отливите в ценни производни е нов начин за генериране на електроенергия. Природата на тези явления вече е известна и не предизвиква онова благоговение, възникнало сред нашите предци. Това се дължи на влиянието на магнитното полеверен спътник на планетата - луната.

Най-забележимите приливни и отливи водни течения се наблюдават в плитките води на моретата и океаните, както и в речните корита.

Първата станция, която наистина даде резултат, е построена през 1913 г. в Обединеното кралство близо до Ливърпул. Оттогава много страни се опитаха да повторят опита, но в крайна сметка се отказаха от това начинание по различни причини.

Слънчева енергия

Всъщност всички естествени изкопаеми горива са се образували преди милиони години с участието и под въздействието на слънчевата светлина. По този начин можем да кажем, че човечеството отдавна и активно използва продукти, получени от слънцето. Всъщност дължим наличието на реки и езера на този неизчерпаем източник, който осигурява циркулацията на водата. Това обаче не се разбира под съвременната слънчева енергия. Сравнително наскоро учените успяха да разработят и произвеждат специални батерии. Те генерират електричество, когато слънчевата светлина удари повърхността им. Тази технология се отнася до алтернативен начин за генериране на електроенергия.

Слънцето е може би най-мощният източник от всички известни в момента. За три дни планетата Земя получава толкова енергия, колкото не се съдържа във всички проучени и потенциални находища на всички видове топлинни ресурси. Само 1/3 от тази енергия обаче достига до повърхността на земната кора и по-голямата част от нея се разсейва в атмосферата. И все пак говорим за колосални обеми. Според експерти един малък резервоарполучава толкова енергия, колкото една доста голяма топлоелектрическа централа.

В света има инсталации, които използват енергията на слънчевата светлина за производство на пара. Той задвижва генератор и генерира електричество. Такива инсталации обаче са много редки.

Независимо от принципа, по който се генерира електричество, инсталацията трябва да бъде оборудвана с колектор - устройство за концентриране на слънчева светлина. Със сигурност мнозина са виждали слънчеви панели със собствените си очи. Изглежда, че са под тъмно стъкло. Оказва се, че такова покритие е най-простият колектор. Принципът на неговото действие се основава на факта, че тъмен прозрачен материал пропуска слънчевите лъчи, но забавя и отразява инфрачервеното и ултравиолетовото лъчение. Вътре в батерията има тръби с работно вещество. Тъй като топлинното излъчване не се предава през тъмния филм, температурата на работните течности е много по-висока от температурата на околната среда. Трябва да се отбележи, че подобни решения работят ефективно само в тропическите ширини, където няма нужда да обръщате колектора след слънцето.

Друг вид покритие е вдлъбнато огледало. Такова оборудване е много скъпо решение, така че не е намерило широко приложение. Такъв колектор може да осигури нагряване до три хиляди градуса по Целзий.

Тази посока се развива бързо. В Европа няма да изненадате никого с къщи, които са изключени от електрически мрежи. Въпреки това, в индустриален мащабелектричеството не се генерира по този метод. На покривите на такива къщи се кичат слънчеви панели. Това е много съмнителна инвестиция. В най-добрия случай инсталирането на такова оборудване ще се изплати само след десет години експлоатация.

Използване на морски течения

Това е много необичаен начин за генериране на електричество. Поради температурната разлика в северните райони на океаните и южните (екваториални) в целия обем възникват мощни течения. Ако турбината е потопена във вода, тогава мощен ток ще я завърти. Това е в основата на принципа на работа на такива електроцентрали.

Въпреки това, този източник на енергия в момента не се използва активно. Има много инженерни предизвикателства, които тепърва трябва да бъдат решени. Извършва се само експериментална работа. Британците са най-активни в тази посока. Възможно е в близко бъдеще край бреговете на Великобритания да се появят колонии от електроцентрали, чиито остриета ще бъдат задвижвани от морските течения.

Начини за получаване на електричество у дома

Електричество може да се генерира и у дома. И ако вземете този въпрос сериозно, можете дори да посрещнете нуждите на домакинството от електричество.

На първо място, трябва да се отбележи, че някои от изброените методи за производство на електроенергия са доста приложими в частната икономика. Така че много фермери и просто собственици на селски имоти инсталират вятърни мелници на своите парцели. Също така слънчевите панели могат да се видят все по-често на покривите на селските къщи.

Има и другиначини за производство на електроенергия, но практическото им приложение е изключено. Това е по-скоро за забавление или с цел експеримент.