Мы объясним, что такое производство электроэнергии, ее виды и как она производится. Кроме того, этапы развития электроэнергетического сектора
Большая часть нашей повседневной жизни зависит от электрической энергии
Что такое производство электроэнергии?
Производство электрической энергии охватывает все различные процессы , с помощью которых может быть произведено электричество , или, другими словами, преобразование других форм энергии , имеющихся в природе химической кинетической тепловой световой ядерной и т.д.) в пригодную для использования электрическую энергию. ) в полезную электрическую энергию
Способность производить электроэнергию является одной из главных проблем современного человечества , учитывая, что ее потребление стало широко распространенным и стандартизированным с момента ее открытия в 19 веке, до такой степени, что она стала незаменимой в нашей повседневной жизни. Наши дома, промышленные предприятия , уличное освещение, даже наши бытовые приборы зависят от постоянного и стабильного снабжения электроэнергией
Таким образом, потребление энергии в мире постоянно растет. Если в 1900 году мировое потребление энергии составляло всего 0,7 тераватт (0,7 х 1012 Вт), то к 2005 году оно оценивалось примерно в 500 эксаджоулей (5 х 1020 Дж), что эквивалентно 138 900 тераватт
Промышленный сектор является самым крупным потребителем из всех, и поэтому развитые страны (так называемый ‘первый мир’) отвечают за самые высокие проценты потребления. Соединенные Штаты, например, потребляют 25% энергии, вырабатываемой во всем мире
Поэтому поиск новых и более эффективных способов его получения – это область, в которую вкладываются огромные научные и технологические ресурсы, особенно в то время, когда климатические последствия индустриализации и сжигания ископаемого топлива стали не только очевидными, но и тревожными
Вы можете найти это полезным: Источники энергии
Как производится электрическая энергия?
Для вращения турбины генератора могут использоваться различные виды энергии.
Электроэнергия, как правило, производится на больших установках, называемых электростанциями, которые используют различные виды сырья или естественные процессы для производства электроэнергии
Для этой цели большинство электростанций имеют генераторы переменного тока, которые представляют собой большие устройства , вырабатывающие переменный ток. Они состоят из катушки, которая представляет собой большую вращающуюся спираль из электропроводящего материала , уложенного в провода, и магнита , который остается неподвижным
При вращении катушки внутри магнита с высокой скоростью происходит явление, называемое электромагнитной индукцией: результирующее магнитное поле мобилизует электроны в проводящем материале, создавая поток энергии, который затем должен быть подготовлен для распределения с помощью ряда трансформаторов
Вопрос заключается в том, как заставить катушку вращаться с высокой скоростью и постоянно. В экспериментах 19 века с электричеством оно вырабатывалось при вращении педалей велосипеда, что, конечно, давало лишь незначительное количество
В случае с электростанциями требуется нечто гораздо более сложное: турбина, которая представляет собой вращающееся устройство, способное передавать механическую энергию на катушку, заставляя ее вращаться, за счет использования другой силы
Например, он может использовать падающую воду в водопаде, или постоянное дуновение ветра, или, в большинстве случаев, поднимающийся пар от хорошего количества кипящей воды, что в свою очередь требует генерации постоянного количества тепла путем сгорания различных типов материалов
Как мы увидим, весь процесс производства электроэнергии – это не что иное, как преобразование химической энергии в тепловую энергию (сгорание), затем в кинетическую и механическую энергию (при движении турбины), а затем в электромагнитную энергию, т.е. электричество
Этапы развития электроэнергетического сектора
Электричество распределяется по линиям электропередач.
Сектор электроэнергетики – это сектор, который отвечает за весь цикл производства электроэнергии, от ее зарождения до потребления, например, в каждом из наших домов. Весь цикл производства энергии в этом секторе включает следующие этапы:
- Поколение. Первый этап, по логике, состоит в получении электроэнергии доступными способами, на любом из существующих типов электростанций.
- Преобразование. После получения электроэнергии она обычно подвергается процессу преобразования, который подготавливает ее к транспортировке по сети, поскольку электроэнергия, в отличие от других продуктов и товаров, не может храниться для последующего потребления, а должна передаваться немедленно.
Для этого используются подстанции или трансформаторные станции, расположенные вблизи электростанций, а также трансформаторные станции, расположенные вблизи потребителей , поскольку их задача – модулировать электрическое напряжение, чтобы сделать электроэнергию пригодной для транспортировки (высокое напряжение) и потребления (низкое напряжение)
- Распространение. В конечном итоге электроэнергия должна быть доставлена в наши дома или на предприятия, которые ее потребляют, через сеть проводов, известную как электросеть, которой обычно занимаются различные компании по распределению и сбыту электроэнергии.
- Потребление. Наконец, каждое потребительское домашнее хозяйство или промышленное предприятие имеет фидерную установку, которая связывает распределительные сети с внутренними установками, позволяя энергии присутствовать там, где она необходима.
Виды производства электроэнергии
Энергия ветра относительно недорога и безопасна для производства электроэнергии.
Производство электроэнергии обычно классифицируется по типу электростанции, на которой она производится, или, другими словами, в соответствии с конкретным процессом, используемым для, как объяснялось выше, мобилизации турбины, вращающей катушку, которая, в свою очередь, вырабатывает электроэнергию. Таким образом, мы имеем:
- Термоэлектрическая энергия из ископаемого топлива. Термоэлектрические электростанции – это электростанции, которые производят электричество из тепловой энергии путем кипячения большого количества воды или аналогичным образом нагревания других газов при сжигании различных органических материалов (угля, нефти природного газа или другого ископаемого топлива) во внутреннем котле. В этих случаях расширяющийся газ приводит в движение турбину, а затем охлаждается, чтобы цикл можно было повторить.
- Термоядерная энергия. Принцип работы термоядерной энергетики не отличается от принципа работы термоэлектрической энергетики, за исключением того, что тепло, необходимое для вращения турбин, получается в результате различных химических процессов деления тяжелых атомов, то есть, бомбардируя атомные ядра определенных элементов частицами, заставляя их превращаться в более легкие элементы и высвобождая огромное количество энергии. Эти установки, известные как реакторы, работают по той же логике, что и атомная бомба , но применяются в мирных целях. Недостатком является образование радиоактивных отходов, с которыми трудно обращаться и которые очень токсичны.
- Геотермальная энергия Опять же, в этом случае работа электростанции следует термоэлектрической модели, но без необходимости в топливе или котлах, поскольку используется внутреннее тепло земной коры. Для этого необходимо подходящее тектоническое место, т.е. район с тектонической активностью, позволяющей заливать воду глубоко в землю и использовать полученный пар для привода электрических турбин.
- Солнечная тепловая энергия. Как и в предыдущих случаях, этот тип электростанции использует солнечный свет , фокусируя и концентрируя его с помощью сложной системы зеркал, для нагрева жидкости до температуры от 300 до 1000 °C, и таким образом запускает процесс термоэлектрической генерации.
- Фотовольтаика. Этот вид энергии также получают путем использования солнечного света, но в другом смысле: с помощью больших полей фотоэлектрических элементов, состоящих из чувствительных к солнечному свету диодов, которые генерируют небольшую разность потенциалов на своих концах. Для выработки электроэнергии требуются большие площадки этих солнечных панелей , но при этом они не требуют сырья и не сильно загрязняют окружающую среду
- Гидроэнергетика. В этом случае электрические турбины электростанции приводятся в движение не теплом, а механической энергией водопада. Поэтому для этого необходим особый рельеф , например, водопады, водопады, быстротекущие реки или водоемы, где можно построить плотины или дамбы. Помимо грубого изменения этих водоемов и их экосистем , это форма чистой , дешевой и безопасной энергии.
- Приливная или волновая энергия. Так называются установки для получения электрической энергии от приливов и отливов или морских волн с помощью прибрежных установок, использующих плавучие устройства для использования тяги воды в качестве привода турбин. Однако это не очень мощные и не очень выгодные способы получения энергии, по крайней мере, на данный момент.
- Энергия ветра. Если в предыдущих случаях использовалось естественное движение воды, то в ветряных электростанциях используется тяга ветра, особенно в регионах , где ветер дует постоянно, например, в прибрежных районах, на больших равнинах и т.п. Для этого используются целые поля гигантских, чувствительных к ветру пропеллеров, которые при своем движении передают механическую энергию электрической турбине. Это относительно дешевый и безопасный способ производства электроэнергии, но, к сожалению, он не очень мощный и требует больших затрат на благоустройство территории.
Возобновляемые источники энергии
Производство электроэнергии – сложный процесс с очень высоким воздействием на окружающую среду , особенно в его традиционных вариантах, таких как ископаемое топливо. Более того, в последних случаях доступное топливо имеет ограниченные запасы, так как уголь и нефть имеют очень медленное и длительное геологическое происхождение, что не позволяет пополнять планетарные запасы с той же скоростью, с которой мы их потребляем
Поэтому многие усилия энергетического сектора направлены на поиск возможных возобновляемых источников или на улучшение уже существующих, таких как солнечная, гидроэлектрическая и геотермальная энергия
Однако большие энергетические надежды человечества указывают на возможность атомного синтеза как безопасного, надежного, экологически чистого и возобновляемого источника энергии: атомы водорода, самого распространенного элемента во Вселенной , берутся и сплавляются вместе для получения огромного количества энергии, как это происходит в сердце звезд в космосе
К сожалению, такие технологии все еще далеко за пределами нашей досягаемости, поэтому человечеству придется приложить больше усилий, чтобы адаптировать свое энергопотребление к возможностям мира, или рискнуть полностью разрушить его в нашем стремлении к бесконечной электроэнергии
Добавить комментарий