Energiatyypit: perinteinen ja vaihtoehtoinen. Tulevaisuuden energiaa

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

Kaikki olemassa olevat energia-alueet voidaan ehdollisesti jakaa kypsiin, kehittyviin ja teoreettisen opiskelun vaiheessa oleviin. Jotkut tekniikat ovat käytettävissä myös yksityisessä taloudessa, kun taas toisia voidaan käyttää vain teollisen tuen puitteissa. Nykyaikaisia energiatyyppejä on mahdollista pohtia ja arvioida eri kohdista, mutta yleiset taloudellisen kannattavuuden ja tuotannon tehokkuuden kriteerit ovat perustavanlaatuisia. Perinteisten ja vaihtoehtoisten energiantuotantotekniikoiden käyttökäsitykset eroavat nykyään monessa suhteessa näissä parametreissa.

Perinteinen Energia

Tämä on laaja kerros vakiintuneita lämpö- ja sähköteollisuutta, joka tuottaa noin 95 % maailman energiankuluttajista. Resurssin tuottaminen tapahtuu erikoisasemilla - nämä ovat lämpövoimaloiden, vesivoimaloiden, ydinvoimaloiden jne. kohteita. Ne työskentelevät valmiilla raaka-ainepohjalla, jonka käsittelyprosessissa kohdeenergia on syntyy. Energiantuotannossa erotetaan seuraavat vaiheet:

• Raaka-aineiden tuotanto, valmistus ja toimitusyhden tai toisen energiatyypin tuotantokohde. Nämä voivat olla polttoaineen t alteenotto- ja rikastusprosesseja, öljytuotteiden polttoa jne.
• Raaka-aineiden siirto yksiköihin ja kokoonpanoihin, jotka muuntavat suoraan energiaa.
• Prosessit energian muuntamiseksi primääristä toissijaiseksi. Näitä syklejä ei ole kaikilla asemilla, mutta esimerkiksi energian toimituksen ja myöhemmän jakelun helpottamiseksi voidaan käyttää erilaisia sen muotoja - pääasiassa lämpöä ja sähköä.
• Valmiin muunnetun energian, sen siirron ja jakelun huolto.

Loppuvaiheessa resurssi lähetetään loppukäyttäjille, jotka voivat olla sekä kansantalouden sektoreita että tavallisia asunnonomistajia.

Lämpövoimateollisuus

Yleisin energiateollisuus Venäjällä. Maan lämpövoimalaitokset tuottavat yli 1 000 MW käyttämällä raaka-aineena hiiltä, kaasua, öljytuotteita, liuskeesiintymiä ja turvetta. Tuotettu primäärienergia muunnetaan edelleen sähköksi. Teknologisesti tällaisilla asemilla on paljon etuja, jotka määräävät niiden suosion. Näitä ovat käyttöolosuhteiden vaatimattomuus ja työnkulun teknisen organisoinnin helppous.

Lämpövoimalaitokset lauhdelaitosten ja sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten muodossa voidaan rakentaa suoraan niille alueille, joissa kulutustavaraa otetaan t alteen tai missä kuluttaja sijaitsee. Kausivaihtelut eivät vaikuta asemien vakauteen, mikä tekee sellaisenenergialähteet ovat luotettavia. Mutta TPP:llä on myös haittoja, joita ovat ehtyvien polttoaineresurssien käyttö, ympäristön saastuminen, tarve liittää suuria määriä työvoimaresursseja jne.

Vesivoima

Sähköasemien muotoiset hydraulirakenteet on suunniteltu tuottamaan sähköä muuntamalla vesivirran energiaa. Toisin sanoen sukupolven teknologinen prosessi saadaan aikaan keinotekoisten ja luonnonilmiöiden yhdistelmällä. Asema luo käytön aikana riittävän vedenpaineen, joka sitten ohjataan turbiinin siipille ja aktivoi sähkögeneraattorit. Hydrologiset energiatyypit eroavat käytettyjen yksiköiden tyypistä, laitteiden vuorovaikutuksesta luonnonvesivirtojen kanssa jne. Suorituskykyindikaattoreiden mukaan voidaan erottaa seuraavat vesivoimalaitostyypit:

• Pieni - tuottaa jopa 5 MW.
• Keskikokoinen - jopa 25 MW.
• Tehokas - yli 25 MW.

Luokitusta sovelletaan myös vedenpaineen voiman mukaan:

• Matalapaineiset asemat - jopa 25 m.
• Keskipaine - alkaen 25 m.
• Korkea paine - yli 60 m.

Vesivoimaloiden etuja ovat ympäristöystävällisyys, taloudellinen saatavuus (ilmainen energia), ehtymätön käyttöresurssi. Samaan aikaan hydrauliset rakenteet vaativat suuria alkukustannuksia varastoinfrastruktuurin tekniseltä organisoinnilta, ja niillä on myös rajoituksiaasemien maantieteellinen sijainti - vain siellä, missä joet tarjoavat riittävän vedenpaineen.

Ydinvoimateollisuus

Tietyssä mielessä tämä on lämpöenergian alalaji, mutta käytännössä ydinvoimaloiden suorituskykyindikaattorit ovat suuruusluokkaa lämpövoimaloita korkeammat. Venäjällä on käytössä täydet ydinvoiman tuotantosyklit, mikä mahdollistaa suurien energiamäärien tuottamisen, mutta uraanimalmin käsittelytekniikoiden käyttöön liittyy myös suuria riskejä. Keskustelua turvallisuuskysymyksistä ja erityisesti tämän alan tehtävien popularisoinnista toteuttaa ANO "Ydinenergian tietokeskus", jolla on edustustoja 17 Venäjän alueella.

Reaktorilla on keskeinen rooli ydinenergian tuotantoprosessien toteuttamisessa. Tämä on yksikkö, joka on suunniteltu tukemaan atomien fissioreaktioita, joihin vuorostaan liittyy lämpöenergian vapautuminen. Reaktoreita on erilaisia, ja ne vaihtelevat käytetyn polttoaineen ja jäähdytysnesteen tyypistä. Yleisimmin käytetty konfiguraatio on kevytvesireaktori, jossa jäähdytysaineena käytetään tavallista vettä. Uraanimalmi on ydinvoimateollisuuden tärkein jalostusresurssi. Tästä syystä ydinvoimalat suunnitellaan yleensä sijoittamaan reaktorit lähelle uraaniesiintymiä. Venäjällä on tällä hetkellä toiminnassa 37 reaktoria, joiden kokonaistuotantokapasiteetti on noin 190 miljardia kWh/vuosi.

Vaihtoehtoisen energian ominaisuudet

Melkein kaikki vaihtoehtoiset energialähteet ovat vertailukelpoisiataloudellinen edullisuus ja ympäristöystävällisyys. Itse asiassa tässä tapauksessa jalostettu resurssi (öljy, kaasu, kivihiili jne.) korvataan luonnonenergialla. Tämä voi olla auringonvaloa, tuulivirtoja, maan lämpöä ja muita luonnollisia energianlähteitä, lukuun ottamatta hydrologisia luonnonvaroja, joita pidetään nykyään perinteisinä. Vaihtoehtoiset energiakonseptit ovat olleet olemassa jo pitkään, mutta tähän päivään asti niillä on pieni osuus maailman kokonaisenergiahuollosta. Näiden toimialojen kehityksen viivästykset liittyvät sähköntuotantoprosessien teknologisen organisoinnin ongelmiin.

Mutta mikä on syy vaihtoehtoisen energian aktiiviselle kehittämiselle nykyään? Suurelta osin tarve vähentää ympäristön saastumista ja ympäristöongelmia yleensä. Lähitulevaisuudessa ihmiskunta voi myös kohdata energiantuotannossa käytettyjen perinteisten resurssien ehtymisen. Siksi myös organisatorisista ja taloudellisista esteistä huolimatta yhä enemmän huomiota kiinnitetään vaihtoehtoisten energiamuotojen kehittämishankkeisiin.

Geoterminen Energia

Yksi yleisimmistä tavoista saada energiaa kotiin. Geoterminen energia syntyy maapallon sisäisen lämmön kerääntymisen, siirron ja muuntamisen yhteydessä. Teollisessa mittakaavassa maanalaisia kiviä huolletaan jopa 2-3 kilometrin syvyydessä, jossa lämpötila voi ylittää 100°C. Mitä tulee geotermisten järjestelmien yksilölliseen käyttöön, pinta-akkuja käytetään useammin, jotka eivät sijaitse kaivoissa syvyydessä, vaanvaakasuoraan. Toisin kuin muut lähestymistavat vaihtoehtoisen energian tuottamiseen, lähes kaikki tuotantosyklin geotermiset energialähteet käyvät ilman muunnosvaihetta. Eli primäärilämpöenergia toimitetaan samassa muodossa loppukuluttajalle. Siksi käytetään sellaista käsitettä kuin maalämpöjärjestelmät.

Aurinkoenergia

Yksi vanhimmista vaihtoehtoisista energiakonsepteista, jossa käytetään aurinkosähkö- ja termodynaamisia järjestelmiä varastointilaitteistoina. Valosähköisen tuotantomenetelmän toteuttamiseksi käytetään valon fotonien (kvanttien) energian muuntajia sähköksi. Termodynaamiset asennukset ovat toimivampia ja voivat aurinkovirtojen ansiosta tuottaa sekä lämpöä sähköllä että mekaanisella energialla liikkeellepanevana voimana.

Kaaviot ovat melko yksinkertaisia, mutta tällaisten laitteiden toiminnassa on monia ongelmia. Tämä johtuu siitä, että aurinkoenergialle on periaatteessa tunnusomaista useat ominaisuudet: päivittäisistä ja vuodenaikojen vaihteluista johtuva epävakaus, riippuvuus säästä, valovirtojen alhainen tiheys. Siksi aurinkopaneelien ja akkujen suunnitteluvaiheessa kiinnitetään paljon huomiota meteorologisten tekijöiden tutkimukseen.

A altoenergia

Aalloista sähkön tuottaminen tapahtuu vuoroveden energian muutoksen seurauksena. Useimpien tämäntyyppisten voimalaitosten ytimessä on uima-allas,joka järjestetään joko joen suuaukon erottamisen yhteydessä tai tukkimalla lahti padolla. Muodostettuun esteeseen on järjestetty hydrauliturbiineilla varustetut rummut. Vedenpinnan muuttuessa nousuveden aikana turbiinin siivet pyörivät, mikä edistää sähkön tuotantoa. Osittain tämäntyyppinen energia on samanlainen kuin vesivoimaloiden toimintaperiaatteet, mutta vuorovaikutuksen mekaniikassa itse vesivaran kanssa on merkittäviä eroja. A altoasemia voidaan käyttää merten ja v altamerten rannikoilla, joissa vedenpinta nousee 4 metriin, mikä mahdollistaa jopa 80 kW/m tehon tuotannon. Tällaisten rakenteiden puute johtuu siitä, että rummut häiritsevät makean ja meriveden vaihtoa, mikä vaikuttaa negatiivisesti meren eliöiden elämään.

Tuulienergia

Toinen sähköntuotantotapa, joka on saatavilla kotitalouksien käyttöön, jolle on ominaista tekninen yksinkertaisuus ja taloudellinen kohtuuhintaisuus. Ilmamassojen kineettinen energia toimii prosessoituna resurssina ja pyörivillä siipillä varustettu moottori toimii akuna. Tyypillisesti tuulienergiassa käytetään sähkövirtageneraattoreita, jotka aktivoituvat potkurilla varustettujen pysty- tai vaakaroottoreiden pyörimisen seurauksena. Tämän tyyppinen keskimääräinen kotitalousasema pystyy tuottamaan 2-3 kW.

Tulevaisuuden energiateknologiat

Asiantuntijoiden mukaan vuoteen 2100 mennessä hiilen ja öljyn yhteenlaskettu osuus globaalista tasapainosta on noin 3 %, minkä pitäisi vähentää lämpöydinenergiaatoissijaisena energialähteenä. Aurinkovoimaloiden tulisi olla etusijalla, samoin kuin uudet konseptit avaruusenergian muuntamiseksi langattomiin siirtokanaviin. Tulevaisuuden energiaksi muodostumisen prosessien pitäisi alkaa jo vuonna 2030, jolloin tulee hiilivetypolttoainelähteiden luopumisen ja siirtymisen "puhtaisiin" ja uusiutuviin luonnonvaroihin aika.

Venäjän energianäkymät

Kotimaisen energian tulevaisuus liittyy pääasiassa perinteisten luonnonvarojen muuntamismenetelmien kehittämiseen. Alan avainaseman tulee olla ydinvoimalla, mutta yhdistelmäversiona. Ydinvoimalaitosten infrastruktuuria on täydennettävä vesirakentamisen elementeillä ja ympäristöystävällisten biopolttoaineiden käsittelykeinoilla. Mahdollisissa kehitysnäkymissä ei viimeinen sija ole aurinkoparistoille. Venäjällä tämä segmentti tarjoaa vielä nykyäänkin monia houkuttelevia ideoita - erityisesti paneeleja, jotka voivat toimia jopa talvella. Paristot muuttavat valon energiaa sellaisenaan jopa ilman lämpökuormitusta.

Johtopäätös

Nykyaikaiset energiahuollon ongelmat asettavat suurimmat v altiot valinnan edelle sähkön ja lämmön ja sähkön tuotannon ympäristön puhtauden välillä. Suurin osa kehitetyistä vaihtoehtoisista energialähteistä kaikkine eduineen ei pysty täysin korvaamaan perinteisiä luonnonvaroja, joita voidaan käyttää vielä useita vuosikymmeniä. Siksi tulevaisuuden energiaa on moniaAsiantuntijat esittävät sen eräänlaisena symbioosina erilaisista energiantuotannon käsitteistä. Lisäksi uusia teknologioita ei odoteta vain teollisella tasolla, vaan myös kotitalouksissa. Tässä suhteessa voidaan huomioida energiantuotannon gradientti-lämpötila- ja biomassaperiaatteet.