Mga uri ng enerhiya: tradisyonal at alternatibo. Enerhiya ng hinaharap

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Lahat ng umiiral na mga bahagi ng enerhiya ay maaaring may kondisyon na hatiin sa mature, pagbuo at pagiging nasa yugto ng teoretikal na pag-aaral. Ang ilang mga teknolohiya ay magagamit para sa pagpapatupad kahit na sa isang pribadong ekonomiya, habang ang iba ay magagamit lamang sa loob ng balangkas ng pang-industriyang suporta. Posibleng isaalang-alang at suriin ang mga modernong uri ng enerhiya mula sa iba't ibang posisyon, ngunit ang unibersal na pamantayan para sa pagiging posible sa ekonomiya at kahusayan sa produksyon ay may pangunahing kahalagahan. Sa maraming aspeto, ang mga konsepto ng paggamit ng mga tradisyonal at alternatibong teknolohiya sa pagbuo ng enerhiya ay nag-iiba ngayon sa mga parameter na ito.

Tradisyonal na Enerhiya

Ito ay isang malawak na layer ng itinatag na industriya ng init at kuryente, na nagbibigay ng humigit-kumulang 95% ng mga consumer ng enerhiya sa mundo. Ang pagbuo ng mapagkukunan ay nagaganap sa mga espesyal na istasyon - ito ang mga bagay ng mga thermal power plant, hydroelectric power station, nuclear power plant, atbp. Gumagana sila sa isang handa na hilaw na materyal na base, sa proseso ng pagproseso kung saan ang target na enerhiya ay nabuo. Ang mga sumusunod na yugto ng paggawa ng enerhiya ay nakikilala:

• Produksyon, paghahanda at paghahatid ng mga hilaw na materyales sabagay ng paggawa ng isa o ibang uri ng enerhiya. Ang mga ito ay maaaring mga proseso ng pagkuha at pagpapayaman ng gasolina, pagkasunog ng mga produktong petrolyo, atbp.
• Paglipat ng mga hilaw na materyales sa mga unit at assemblies na direktang nagko-convert ng enerhiya.
• Mga proseso ng conversion ng enerhiya mula sa pangunahin hanggang sa pangalawa. Ang mga cycle na ito ay wala sa lahat ng istasyon, ngunit, halimbawa, para sa kaginhawahan ng paghahatid at kasunod na pamamahagi ng enerhiya, iba't ibang anyo nito ang maaaring gamitin - pangunahin ang init at kuryente.
• Pagpapanatili ng natapos na na-convert na enerhiya, ang paghahatid at pamamahagi nito.

Sa huling yugto, ipinapadala ang mapagkukunan sa mga end user, na maaaring parehong sektor ng pambansang ekonomiya at mga ordinaryong may-ari ng bahay.

Thermal power industry

Ang pinakakaraniwang industriya ng enerhiya sa Russia. Ang mga thermal power plant sa bansa ay gumagawa ng higit sa 1,000 MW gamit ang coal, gas, oil products, shale deposits at peat bilang feedstock. Ang nabuong pangunahing enerhiya ay higit na na-convert sa kuryente. Sa teknolohiya, ang mga naturang istasyon ay may maraming mga pakinabang, na tumutukoy sa kanilang katanyagan. Kabilang dito ang hindi hinihingi sa mga kundisyon ng pagpapatakbo at kadalian ng teknikal na organisasyon ng daloy ng trabaho.

Ang mga pasilidad ng thermal power sa anyo ng mga condensing facility at pinagsamang heat at power plants ay maaaring direktang itayo sa mga lugar kung saan kinukuha ang consumable resource o kung saan matatagpuan ang consumer. Ang mga pana-panahong pagbabagu-bago ay hindi nakakaapekto sa katatagan ng mga istasyon, na gumagawa ng ganoonmapagkakatiwalaan ang mga mapagkukunan ng enerhiya. Ngunit ang mga TPP ay mayroon ding mga disadvantages, na kinabibilangan ng paggamit ng mga nauubos na mapagkukunan ng gasolina, polusyon sa kapaligiran, ang pangangailangang magkonekta ng malaking halaga ng mga mapagkukunan ng paggawa, atbp.

Hydropower

Ang mga istrukturang haydroliko sa anyo ng mga substation ng enerhiya ay idinisenyo upang makabuo ng kuryente bilang resulta ng pag-convert ng enerhiya ng daloy ng tubig. Iyon ay, ang teknolohikal na proseso ng henerasyon ay ibinibigay ng isang kumbinasyon ng mga artipisyal at natural na phenomena. Sa panahon ng operasyon, ang istasyon ay lumilikha ng sapat na presyon ng tubig, na pagkatapos ay nakadirekta sa mga blades ng turbine at pinapagana ang mga electric generator. Ang mga hydrological na uri ng enerhiya ay naiiba sa uri ng mga yunit na ginamit, ang pagsasaayos ng pakikipag-ugnayan ng mga kagamitan sa mga natural na daloy ng tubig, atbp. Ayon sa mga tagapagpahiwatig ng pagganap, ang mga sumusunod na uri ng mga hydropower plant ay maaaring makilala:

• Maliit - makabuo ng hanggang 5 MW.
• Medium - hanggang 25 MW.
• Makapangyarihan - higit sa 25 MW.

May inilalapat ding klasipikasyon depende sa puwersa ng presyon ng tubig:

• Mga istasyon ng mababang presyon - hanggang 25 m.
• Katamtamang presyon - mula 25 m.
• Mataas na presyon - higit sa 60 m.

Ang mga bentahe ng hydroelectric power plants ay kinabibilangan ng pagiging friendly sa kapaligiran, pagkakaroon ng ekonomiya (libreng enerhiya), hindi mauubos na mapagkukunan sa pagtatrabaho. Kasabay nito, ang mga haydroliko na istruktura ay nangangailangan ng malalaking paunang gastos para sa teknikal na organisasyon ng imprastraktura ng imbakan, at mayroon ding mga paghihigpit saheograpikong lokasyon ng mga istasyon - kung saan ang mga ilog ay nagbibigay ng sapat na presyon ng tubig.

Industriya ng nuclear power

Sa isang kahulugan, ito ay isang subspecies ng thermal energy, ngunit sa pagsasagawa, ang mga indicator ng pagganap ng mga nuclear power plant ay isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mga thermal power plant. Gumagamit ang Russia ng buong cycle ng nuclear power generation, na nagbibigay-daan sa pagbuo ng malaking halaga ng mga mapagkukunan ng enerhiya, ngunit mayroon ding malaking panganib sa paggamit ng mga teknolohiya sa pagpoproseso ng uranium ore. Ang pagtalakay sa mga isyu sa kaligtasan at pagpapasikat ng mga gawain ng industriyang ito, sa partikular, ay isinasagawa ng ANO "Information Center for Nuclear Energy", na mayroong mga tanggapan ng kinatawan sa 17 rehiyon ng Russia.

Ang reactor ay gumaganap ng mahalagang papel sa pagsasagawa ng mga proseso ng pagbuo ng nuclear energy. Ito ay isang yunit na idinisenyo upang suportahan ang mga reaksyon ng fission ng mga atomo, na, naman, ay sinamahan ng pagpapalabas ng thermal energy. Mayroong iba't ibang uri ng mga reactor, naiiba sa uri ng gasolina at coolant na ginamit. Ang pinakakaraniwang ginagamit na pagsasaayos ay sa isang light water reactor na gumagamit ng ordinaryong tubig bilang isang coolant. Ang uranium ore ay ang pangunahing mapagkukunan ng pagproseso sa industriya ng nuclear power. Para sa kadahilanang ito, ang mga nuclear power plant ay karaniwang idinisenyo upang mahanap ang mga reactor malapit sa mga deposito ng uranium. Sa ngayon, mayroong 37 reactor na gumagana sa Russia, ang kabuuang kapasidad ng pagbuo nito ay humigit-kumulang 190 bilyon kWh/taon.

Mga katangian ng alternatibong enerhiya

Halos lahat ng pinagkukunan ng alternatibong enerhiya ay maihahambingkakayahang magamit sa pananalapi at pagkamagiliw sa kapaligiran. Sa katunayan, sa kasong ito, ang naprosesong mapagkukunan (langis, gas, karbon, atbp.) ay pinalitan ng natural na enerhiya. Maaaring ito ay sikat ng araw, agos ng hangin, init ng lupa at iba pang likas na pinagmumulan ng enerhiya, maliban sa mga yamang hydrological, na ngayon ay itinuturing na tradisyonal. Ang mga alternatibong konsepto ng enerhiya ay umiral nang mahabang panahon, ngunit hanggang ngayon ay sumasakop sila ng isang maliit na bahagi sa kabuuang supply ng enerhiya sa mundo. Ang mga pagkaantala sa pag-unlad ng mga industriyang ito ay nauugnay sa mga problema sa teknolohikal na organisasyon ng mga proseso ng pagbuo ng kuryente.

Ngunit ano ang dahilan ng aktibong pag-unlad ng alternatibong enerhiya ngayon? Sa isang malaking lawak, ang pangangailangan na bawasan ang rate ng polusyon sa kapaligiran at mga problema sa kapaligiran sa pangkalahatan. Gayundin, sa malapit na hinaharap, maaaring harapin ng sangkatauhan ang pagkaubos ng mga tradisyonal na mapagkukunang ginagamit sa paggawa ng enerhiya. Samakatuwid, kahit na sa kabila ng mga hadlang sa organisasyon at ekonomiya, higit na binibigyang pansin ang mga proyekto para sa pagbuo ng mga alternatibong anyo ng enerhiya.

Geothermal Energy

Isa sa mga pinakakaraniwang paraan upang makakuha ng enerhiya sa bahay. Ang geothermal energy ay nabuo sa proseso ng akumulasyon, paglipat at pagbabago ng panloob na init ng Earth. Sa isang pang-industriya na sukat, ang mga bato sa ilalim ng lupa ay sineserbisyuhan sa lalim na hanggang 2-3 km, kung saan ang temperatura ay maaaring lumampas sa 100°C. Tulad ng para sa indibidwal na paggamit ng mga geothermal system, ang mga accumulator sa ibabaw ay mas madalas na ginagamit, na matatagpuan hindi sa mga balon sa lalim, ngunitpahalang. Hindi tulad ng iba pang mga diskarte sa pagbuo ng alternatibong enerhiya, halos lahat ng geothermal na pinagmumulan ng enerhiya sa ikot ng produksyon ay ginagawa nang walang hakbang ng conversion. Iyon ay, ang pangunahing thermal energy sa parehong anyo ay ibinibigay sa end consumer. Samakatuwid, ginagamit ang ganitong konsepto bilang geothermal heating system.

Solar energy

Isa sa mga pinakalumang alternatibong konsepto ng enerhiya, gamit ang mga photovoltaic at thermodynamic system bilang kagamitan sa pag-iimbak. Upang ipatupad ang paraan ng pagbuo ng photoelectric, ginagamit ang mga nagko-convert ng enerhiya ng mga light photon (quanta) sa kuryente. Ang mga thermodynamic installation ay mas gumagana at, dahil sa mga solar flow, ay maaaring makabuo ng init gamit ang kuryente at mekanikal na enerhiya upang lumikha ng puwersang nagtutulak.

Ang mga scheme ay medyo simple, ngunit maraming mga problema sa pagpapatakbo ng naturang kagamitan. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang solar energy, sa prinsipyo, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang bilang ng mga tampok: kawalang-tatag dahil sa pang-araw-araw at pana-panahong pagbabagu-bago, pag-asa sa panahon, mababang density ng mga light flux. Samakatuwid, sa yugto ng disenyo ng mga solar panel at baterya, binibigyang pansin ang pag-aaral ng mga salik ng meteorolohiko.

Enerhiya ng alon

Ang proseso ng pagbuo ng kuryente mula sa mga alon ay nangyayari bilang resulta ng pagbabago ng enerhiya ng tubig. Sa gitna ng karamihan sa mga power plant ng ganitong uri ay isang pool,na isinaayos alinman sa panahon ng paghihiwalay ng bukana ng ilog, o sa pamamagitan ng pagharang sa bay gamit ang isang dam. Ang mga culvert na may mga hydraulic turbine ay nakaayos sa nabuong hadlang. Habang nagbabago ang antas ng tubig sa panahon ng high tides, umiikot ang mga blades ng turbine, na nag-aambag sa pagbuo ng kuryente. Sa bahagi, ang ganitong uri ng enerhiya ay katulad ng mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga hydroelectric power plant, ngunit ang mekanika ng pakikipag-ugnayan sa mapagkukunan ng tubig mismo ay may makabuluhang pagkakaiba. Ang mga istasyon ng alon ay maaaring gamitin sa mga baybayin ng mga dagat at karagatan, kung saan ang antas ng tubig ay tumataas sa 4 m, na ginagawang posible na makabuo ng kapangyarihan hanggang sa 80 kW/m. Ang kakulangan ng naturang mga istraktura ay dahil sa ang katunayan na ang mga culvert ay nakakagambala sa pagpapalitan ng sariwang tubig at dagat, at ito ay negatibong nakakaapekto sa buhay ng mga marine organism.

Enerhiya ng hangin

Isa pang paraan ng pagbuo ng kuryente na magagamit sa mga pribadong sambahayan, na nailalarawan sa pagiging simple ng teknolohiya at kakayahang magamit sa ekonomiya. Ang kinetic energy ng mga masa ng hangin ay gumaganap bilang isang naprosesong mapagkukunan, at ang isang makina na may umiikot na mga blades ay gumaganap bilang isang baterya. Karaniwan, ang enerhiya ng hangin ay gumagamit ng mga electric current generator, na naisaaktibo bilang resulta ng pag-ikot ng vertical o horizontal rotors na may propellers. Ang isang karaniwang domestic station ng ganitong uri ay may kakayahang makabuo ng 2-3 kW.

Mga teknolohiya ng enerhiya sa hinaharap

Ayon sa mga eksperto, pagsapit ng 2100 ang pinagsamang bahagi ng karbon at langis sa pandaigdigang balanse ay magiging humigit-kumulang 3%, na dapat itulak pabalik ang thermonuclear energybilang pangalawang mapagkukunan ng mga mapagkukunan ng enerhiya. Dapat mauna ang mga istasyon ng solar, pati na rin ang mga bagong konsepto para sa pag-convert ng enerhiya sa espasyo batay sa mga wireless transmission channel. Ang mga proseso ng pagiging enerhiya ng hinaharap ay dapat magsimula sa 2030, kung kailan ang panahon ng pag-abandona sa mga pinagmumulan ng hydrocarbon fuel at ang paglipat sa "malinis" at nababagong mga mapagkukunan ay darating.

Russian Energy Outlook

Ang kinabukasan ng domestic energy ay pangunahing nauugnay sa pagbuo ng mga tradisyonal na paraan ng pagbabago ng likas na yaman. Ang pangunahing lugar sa industriya ay kailangang sakupin ng nuclear power, ngunit sa isang pinagsamang bersyon. Ang imprastraktura ng mga nuclear power plant ay kailangang dagdagan ng mga elemento ng haydroliko na inhinyero at paraan ng pagproseso ng mga biofuel na pangkalikasan. Hindi ang huling lugar sa posibleng mga prospect ng pag-unlad ay ibinibigay sa mga solar na baterya. Sa Russia, kahit ngayon, ang segment na ito ay nag-aalok ng maraming mga kaakit-akit na ideya - sa partikular, mga panel na maaaring gumana kahit na sa taglamig. Kino-convert ng mga baterya ang enerhiya ng liwanag nang ganoon, kahit na walang thermal load.

Konklusyon

Ang mga modernong problema ng supply ng enerhiya ay nag-uuna sa pinakamalalaking estado bago ang pagpili sa pagitan ng kuryente at kalinisan ng kapaligiran ng init at pagbuo ng kuryente. Karamihan sa mga binuo na alternatibong pinagkukunan ng enerhiya, kasama ang lahat ng kanilang mga pakinabang, ay hindi ganap na palitan ang mga tradisyonal na mapagkukunan, na, sa turn, ay maaaring magamit para sa ilang higit pang mga dekada. Samakatuwid, ang enerhiya ng hinaharap ay maramiIpinakikita ito ng mga eksperto bilang isang uri ng symbiosis ng iba't ibang mga konsepto ng pagbuo ng enerhiya. Bukod dito, ang mga bagong teknolohiya ay inaasahan hindi lamang sa antas ng industriya, kundi pati na rin sa mga sambahayan. Kaugnay nito, mapapansin ng isa ang gradient-temperature at biomass na mga prinsipyo ng pagbuo ng enerhiya.