Perinteisiä ja vaihtoehtoisia tapoja tuottaa sähköä

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Tällä hetkellä ihmiskunta käyttää kaikkia mahdollisia tapoja tuottaa sähköä. Tämän resurssin merkitystä on vaikea yliarvioida. Ja sen kulutus kasvaa joka päivä. Tästä syystä epäperinteisiin sähköntuotantomenetelmiin kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Samaan aikaan nämä lähteet eivät tässä kehitysvaiheessa pysty täysin tyydyttämään maapallon väestön tarpeita. Tässä artikkelissa tarkastellaan lyhyesti tärkeimpiä perinteisiä ja vaihtoehtoisia tapoja tuottaa sähköä.

Sähkön saaminen lämpövoimalaitoksista

Tämä sähköntuotantomenetelmä on yleisin. Esimerkiksi Venäjän federaatiossa lämmönlähteet muodostavat lähes 80 prosenttia tarvittavan resurssin koko tuotannosta. Vuodet kuluvatympäristönsuojelijat huutavat jo käytännössä tällaisten rakenteiden kielteisistä vaikutuksista ympäristöön ja ihmisten terveyteen, mutta viime vuosisadan puolivälissä rakennetut (tai jopa vallankumousta edeltäneet) asemat jatkavat sähkön syöttöä asutuille kaupungeille ja suurille teollisuusyrityksille.

Lämmönlähteet ovat perinteisiä sähköntuotantomenetelmiä. Ja nyt, kolmen tai neljän vuosikymmenen ajan, he ovat olleet tuotoksen suhteen johtavassa asemassa. Ja tämä huolimatta vaihtoehtoisten sähköntuotantomenetelmien nopeasta kehityksestä.

Kaikista suunnitteluprojekteista erottuu erityinen rakennetyyppi. Nämä ovat sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksia, joiden lisätehtävänä on toimittaa lämmöllä asukkaiden taloja ja asuntoja. Asiantuntijoiden mukaan tällaisten voimalaitosten hyötysuhde on erittäin alhainen, ja tuotetun resurssin siirtämiseen pitkiä matkoja liittyy suuria häviöitä.

Energian tuotanto tapahtuu seuraavasti. Poltetaan kiinteää, nestemäistä tai kaasumaista polttoainetta, mikä lämmittää kattilassa olevan veden merkittäviin lämpötiloihin. Höyryn voima käyttää turbiinin siipiä, jolloin turbiinin generaattorin roottori pyörii ja tuottaa sähköä.

Vesivoimalat ovat lupaava tapa tuottaa sähköä

Venäjän v altakunnassa aloitettiin monimutkaisten teknisten rakenteiden rakentaminen vesienergian muuntamiseksi sähköksi. Siitä on kulunut monia vuosia, ja tämä lähde on edelleen aktiivinen.käytetty. Neuvostoliiton teollistumisen vuosina (1930-luvulla) jättimäisiä vesivoimaloita kasvoi koko maassa. Kaikki nuoren ja hauraan maan voimat heitettiin näiden jättiläisten rakentamiseen (joka on vain yhden Zaporizhzhjan vesivoimalan arvoinen!). Noiden vuosien suunnittelurakenteet ovat edelleen toiminnassa ja tuottavat huomattavan määrän sähköä.

Tällä hetkellä v altio panostaa "vihreiden" sähköntuotantotapojen kehittämiseen. Siksi nykyaikaisten ja erittäin tuottavien vesivoimaloiden rakentamista koko maahan rahoitetaan aktiivisesti. Strategia rakentaa keskikokoisia tiloja jokien pienille sivujoille on täysin oikeutettu. Yksi tällainen asema voi täysin tyydyttää pienten naapurikuntien sähköntarpeen. Kansallisessa mittakaavassa tämä lisää kansantalouden tehokkuutta ja kotimaisten teollisuustuotteiden valmistajien kilpailukykyä.

Tämän tekniikan haittoja ovat tällaisten kohteiden korkeat kustannukset ja erittäin pitkät takaisinmaksuajat. Suurin osa kustannuksista aiheutuu padon rakentamisesta. Mutta on tarpeen pystyttää itse rakennus (hallinto- ja konerakennukset), rakentaa laite veden purkamiseen ja niin edelleen. Rakenteen parametrit ja koostumus riippuvat monista tekijöistä: generaattoreiden asennetusta tehosta ja veden paineesta, voimalaitoksen tyypistä (pato, kanava, poikkeama, varasto, vuorovesi). Suurten purjehduskelpoisten jokien vesivoimalaitoksissa on myös monimutkaisia purjehduskelpoisia sulkuja ja kanavia, jotka varmistavat kalojen vaelluksen kutualueille.

Ydinvoimateollisuus

Ydinvoimala ei tänään enää yllätä ketään. Tällaisia tiloja alettiin rakentaa aktiivisesti Neuvostoliitossa. Siksi tämä tekniikka kuuluu perinteisiin sähköntuotantomenetelmiin.

Ydinvoimaloita rakennetaan edelleen aktiivisesti Venäjän lisäksi myös lähi- ja kaukaisissa maissa. Esimerkiksi yritys, jolla on venäläiset juuret, Rosatom rahoittaa tällaisen lähteen rakentamisen Valko-Venäjän tasavallassa. Muuten, tämä asema on ensimmäinen tällä alueella.

Maailman asenne ydinenergiaan on hyvin epäselvä. Esimerkiksi Saksa päätti vakavasti hylätä rauhanomaisen atomin kokonaan. Ja tämä aikana, jolloin Venäjän federaatio investoi aktiivisesti uusimman sukupolven uusien tilojen rakentamiseen.

Tutkijat ovat luotettavasti osoittaneet, että ydinpolttoaineesiintymät maan suolistossa ovat paljon suurempia kuin kaikki hiilivetyjen raaka-ainevarannot (öljy ja kaasu). Hiilivetyjen jatkuvasti kasvava kysyntä johtaa niiden hintojen nousuun. Siksi ydinenergian kehittäminen kannattaa.

Tuulivoima

Teollisen mittakaavan tuulivoimateollisuus syntyi suhteellisen äskettäin ja lisättiin luetteloon ei-perinteisistä tavoista tuottaa sähköä. Ja tämä on erittäin lupaava tekniikka. Suurella todennäköisyydellä voidaan väittää, että tuulimyllyt tuottavat kaukaisessa tulevaisuudessa niin paljon sähköä kuin ihmiskunta tarvitsee. Ja nämä eivät ole tyhjiä sanoja, koska vaatimattomimpien arvioiden mukaantutkijoiden mukaan tuulen kokonaisvoima maapallon pinnalla on vähintään sata kertaa suurempi kuin kaikkien vesivarojen voima.

Suurin ongelma on ilmavirtojen epäjohdonmukaisuus, mikä vaikeuttaa energiantuotannon ennustamista. Tuulet puh altavat jatkuvasti laajalla Venäjän alueella. Ja jos opit käyttämään tätä ehtymätöntä resurssia tehokkaasti ja tehokkaasti, voit enemmän kuin tyydyttää kaikki raskaan teollisuuden ja maan väestön tarpeet.

Tuulivoiman käytön ilmeisistä eduista huolimatta tuulivoimaloiden tuottaman sähkön määrä ei ylitä yhtä prosenttia kokonaisenergiasta. Laitteet näihin tarkoituksiin ovat erittäin kalliita, lisäksi tällaiset tilat eivät ole tehokkaita kaikilla alueilla, ja sähkön kuljetukseen pitkiä matkoja liittyy suuria häviöitä.

Geoterminen Energia

Geotermisten lähteiden kehitys merkitsi uutta virstanpylvästä vaihtoehtoisten sähköntuotantomenetelmien kehityksen historiassa.

Sähköntuotannon periaate on kuuman vesihöyryn liike- ja potentiaalienergian syöttäminen maanalaisesta lähteestä generaattoriturbiinin siiville, joka tuottaa virtaa pyörimisliikkeillä. Teoriassa lämpötilaero maankuoren pinnalla ja syvyyksissä on ominaista mille tahansa alueelle. Se on kuitenkin yleensä minimaalinen, eikä sitä voida käyttää sähköntuotantoon. Tällaisten asemien rakentaminen on perusteltua vain vuonnatietyt planeettamme alueet (seismistisesti aktiivisia). Islanti on edelläkävijä tämän menetelmän kehittämisessä. Myös Venäjän Kamtšatkan maita voidaan käyttää näihin tarkoituksiin.

Energian saamisen periaate on seuraava. Kuuma vesi maan suolistosta tulee pintaan. Paine täällä on paljon alhaisempi, mikä saa veden kiehumaan. Erottunut höyry ohjataan putkilinjan läpi ja pyörittää generaattoriturbiinien siipiä. Tämän modernin sähköntuotantotavan tulevaisuutta on vaikea ennustaa. Ehkä tällaisia asemia rakennetaan massiivisesti Venäjän federaation alueelle, tai ehkä tämä idea kuolee ajan myötä eikä kukaan muista sitä.

Mertien lämpöenergian kehittäminen

Maailman v altameret ovat mittakaav altaan uskomattomia. Asiantuntijat eivät voi antaa edes karkeaa arviota siihen kertyneen lämpöenergian määrästä. Yksi asia on selvä – v altava määrä resursseja jää käyttämättä. Tällä hetkellä on jo rakennettu prototyyppejä voimalaitoksista, jotka muuttavat v altamerten vesien lämpöenergian virraksi. Nämä ovat kuitenkin pilottiprojekteja, eikä ole varmuutta siitä, että tätä energia-alaa kehitetään edelleen.

Ebb and flow sähkövoimateollisuuden palveluksessa

Voiman voimakkaan voiman muuttaminen arvokkaiksi johdannaisiksi on uusi tapa tuottaa sähköä. Näiden ilmiöiden luonne on nyt tiedossa, eikä se aiheuta sitä kunnioittavaa kunnioitusta, joka nousi esi-isiemme keskuudessa. Tämä johtuu magneettikentän vaikutuksestaplaneetan uskollinen satelliitti - kuu.

Huomaavimmat vuorovesi- ja vuorovesivirrat havaitaan merten ja v altamerten matalissa vesissä sekä jokien uomissa.

Ensimmäinen asema, joka todella antoi tuloksen, rakennettiin vuonna 1913 Yhdistyneessä kuningaskunnassa lähellä Liverpoolia. Sen jälkeen monet maat ovat yrittäneet toistaa kokemusta, mutta lopulta ne luopuivat tästä hankkeesta useista syistä.

Aurinkoenergia

Itse asiassa kaikki luonnolliset fossiiliset polttoaineet muodostuivat miljoonia vuosia sitten auringonvalon mukana ja vaikutuksesta. Siten voimme sanoa, että ihmiskunta on pitkään ja aktiivisesti käyttänyt auringosta saatuja tuotteita. Itse asiassa olemme jokien ja järvien olemassaolon velkaa tälle ehtymättömälle lähteelle, joka varmistaa veden kierron. Tätä ei kuitenkaan tarkoiteta nykyaikaisella aurinkoenergialla. Suhteellisen äskettäin tutkijat ovat pystyneet kehittämään ja valmistamaan erityisiä akkuja. Ne tuottavat sähköä, kun auringonvalo osuu niiden pintaan. Tämä tekniikka viittaa vaihtoehtoiseen tapaan tuottaa sähköä.

Aurinko on ehkä tehokkain lähde kaikista tällä hetkellä tunnetuista. Kolmessa päivässä planeetta Maa saa niin paljon energiaa kuin se ei sisällä kaikkia tutkittuja ja mahdollisia kaikentyyppisten lämpöresurssien esiintymiä. Kuitenkin vain 1/3 tästä energiasta saavuttaa maankuoren pinnan, ja suurin osa siitä hajoaa ilmakehään. Ja silti puhumme jättimäisistä volyymeistä. Asiantuntijoiden mukaan yksi pieni säiliösaa yhtä paljon energiaa kuin melko suuri lämpövoimalaitos.

Maailmassa on laitoksia, jotka käyttävät auringonvalon energiaa höyryn tuottamiseen. Se käyttää generaattoria ja tuottaa sähköä. Tällaiset asennukset ovat kuitenkin erittäin harvinaisia.

Sähkön tuotantoperiaatteesta riippumatta asennus on varustettava keräimellä - laitteella auringonvalon keskittämiseen. Varmasti monet ovat nähneet aurinkopaneeleja omin silmin. Ne näyttävät olevan tumman lasin alla. Osoittautuu, että tällainen pinnoite on yksinkertaisin keräilijä. Sen toimintaperiaate perustuu siihen, että tumma läpinäkyvä materiaali läpäisee auringonsäteitä, mutta viivästyttää ja heijastaa infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä. Akun sisällä on putkia, joissa on työainetta. Koska lämpösäteily ei välity tumman kalvon läpi, käyttönesteiden lämpötila on paljon korkeampi kuin ympäristön lämpötila. On syytä huomata, että tällaiset ratkaisut toimivat tehokkaasti vain trooppisilla leveysasteilla, joissa keräilijää ei tarvitse kääntää auringon jälkeen.

Toinen pinnoitetyyppi on kovera peili. Tällaiset laitteet ovat erittäin kallis ratkaisu, joten niille ei ole löydetty laajaa käyttöä. Tällainen keräin voi lämmittää jopa kolme tuhatta celsiusastetta.

Tämä suunta kehittyy nopeasti. Euroopassa et yllätä ketään taloilla, jotka on irrotettu sähköverkoista. Kuitenkin teollisessa mittakaavassasähköä ei tuoteta tällä menetelmällä. Aurinkopaneelit leijuvat tällaisten talojen katoilla. Tämä on erittäin kyseenalainen investointi. Parhaassa tapauksessa tällaisten laitteiden asentaminen kannattaa vasta kymmenen vuoden käytön jälkeen.

Merivirtojen käyttäminen

Tämä on hyvin epätavallinen tapa tuottaa sähköä. V altamerten pohjoisten alueiden ja eteläisten (ekvatoriaalisten) lämpötilaerojen vuoksi syntyy voimakkaita virtauksia koko tilavuudessa. Jos turbiini on upotettu veteen, voimakas virta pyörittää sitä. Tämä on tällaisten voimalaitosten toimintaperiaatteen perusta.

Tätä energialähdettä ei kuitenkaan tällä hetkellä käytetä aktiivisesti. Monia teknisiä haasteita on vielä ratkaisematta. Vain kokeellista työtä tehdään. Britit ovat aktiivisimpia tähän suuntaan. On mahdollista, että lähitulevaisuudessa Ison-Britannian rannikolle ilmaantuu voimalaitospesäkkeitä, joiden siivet saavat liikkeelle merivirrat.

Tapoja saada sähköä kotiin

Sähköä voi tuottaa myös kotona. Ja jos otat tämän asian vakavasti, voit jopa täyttää kotitalouden sähkötarpeet.

Ensinnäkin on huomattava, että jotkut luetelluista sähköntuotantomenetelmistä ovat varsin soveltuvia yksityisessä taloudessa. Joten monet maanviljelijät ja vain maalaistalojen omistajat asentavat tuulimyllyjä tonteilleen. Myös aurinkopaneeleja voi nähdä yhä useammin maalaistalojen katoilla.

On muitakinsähköntuotantotapoja, mutta niiden käytännön soveltaminen ei tule kysymykseen. Tämä on enemmän huvin vuoksi tai kokeilua varten.