Tradicionāli un alternatīvi elektroenerģijas ražošanas veidi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Šobrīd cilvēce izmanto visus iespējamos elektroenerģijas ražošanas veidus. Ir grūti pārvērtēt šī resursa nozīmi. Un tā patēriņš pieaug ar katru dienu. Šī iemesla dēļ arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta netradicionālām elektroenerģijas ražošanas metodēm. Tajā pašā laikā šie avoti šajā attīstības stadijā nevar pilnībā apmierināt zemes iedzīvotāju vajadzības. Šajā rakstā ir īsi apskatīti galvenie tradicionālie un alternatīvie elektroenerģijas ražošanas veidi.

Elektrības iegūšana no termoelektrostacijām

Šī elektroenerģijas ražošanas metode ir visizplatītākā. Piemēram, Krievijas Federācijā siltuma avoti veido gandrīz 80% no visa nepieciešamā resursa ražošanas. Gadi ietvides aizstāvji jau praktiski kliedz par šādu inženierbūvju negatīvo ietekmi uz vidi un cilvēku veselību, bet pagājušā gadsimta vidū (vai pat pirmsrevolūcijas) celtās stacijas turpina apgādāt ar elektrību apdzīvotās pilsētas un lielos rūpniecības uzņēmumus.

Siltuma avoti ir tradicionālas elektroenerģijas ražošanas metodes. Un tagad trīs vai četras desmitgades viņi ir ieņēmuši vadošo pozīciju reitingā produkcijas ziņā. Un tas notiek neskatoties uz straujo alternatīvo elektroenerģijas ražošanas metožu attīstību.

Starp visiem inženiertehniskajiem projektiem izšķir īpašu konstrukciju veidu. Tās ir termoelektrostacijas, kuru papildu funkcija ir nodrošināt ar siltumu iedzīvotāju mājas un dzīvokļus. Pēc ekspertu domām, šādu spēkstaciju efektivitāte ir ārkārtīgi zema, un saražotā resursa pārnešana lielos attālumos ir saistīta ar lieliem zaudējumiem.

Enerģijas ražošana tiek veikta šādi. Tiek sadedzināts cietais, šķidrais vai gāzveida kurināmais, uzsildot ūdeni katlā līdz ievērojamai temperatūrai. Tvaika spēks virza turbīnas lāpstiņas, liekot turbīnas ģeneratora rotoram griezties un ģenerēt elektrību.

Hidroelektrostacijas ir daudzsološs elektroenerģijas ražošanas veids

Krievijas impērijā sākās sarežģītu inženierbūvju būvniecība, kas paredzētas ūdens enerģijas pārvēršanai elektroenerģijā. Kopš tā laika ir pagājuši daudzi gadi, un šis avots joprojām darbojas.lietots. PSRS industrializācijas gados (20. gadsimta 30. gados) visā valstī izauga milzu hidroelektrostacijas. Šo milžu celtniecībā (kas ir tikai vienas Zaporožjes hidroelektrostacijas vērta!) tika iemesti visi jaunas un trauslas valsts spēki. To gadu inženierbūves joprojām darbojas un rada ievērojamu daudzumu elektroenerģijas.

Šobrīd valsts liek likmes uz "zaļo" elektroenerģijas ražošanas veidu izstrādi. Tāpēc aktīvi tiek finansēta modernu un ļoti produktīvu hidroelektrostaciju būvniecība visā valstī. Vidēja lieluma objektu būvniecības stratēģija uz mazajām upju pietekām sevi pilnībā attaisnojusi. Viena šāda stacija var pilnībā apmierināt nelielu blakus apdzīvotu vietu elektroenerģijas vajadzības. Valsts mērogā tas izraisīs valsts ekonomikas efektivitātes un vietējo rūpniecības preču ražotāju konkurētspējas pieaugumu.

Šīs tehnoloģijas trūkumi ietver šādu objektu augstās izmaksas un ļoti ilgus atmaksāšanās periodus. Galvenās izmaksas ir par dambja būvniecību. Bet vajag uzcelt pašu ēku (administratīvās un mašīnbūves), uzbūvēt iekārtu ūdens novadīšanai utt. Konstrukcijas parametri un sastāvs ir atkarīgi no daudziem faktoriem: ģeneratoru uzstādītās jaudas un ūdens spiediena, spēkstacijas veida (dambis, kanāls, novirzīšanās, uzglabāšana, plūdmaiņas). Lielo kuģojamo upju hidroelektrostacijām ir arī sarežģītas kuģojamas slūžas un kanāli, kas nodrošina zivju migrāciju uz nārsta vietām.

Kodolenerģijas nozare

Atomelektrostacija šodien vairs nevienu nepārsteidz. Šādas iekārtas sāka aktīvi celt jau PSRS. Tāpēc šī tehnoloģija pieder pie tradicionālajām elektroenerģijas ražošanas metodēm.

Atomelektrostacijas joprojām aktīvi tiek būvētas ne tikai Krievijā, bet arī tuvākās un tālākās ārvalstīs. Piemēram, uzņēmums ar Krievijas saknēm Rosatom finansē šāda avota būvniecību B altkrievijas Republikā. Starp citu, šī stacija būs pirmā šajā teritorijā.

Pasaules attieksme pret kodolenerģiju ir ļoti neviennozīmīga. Piemēram, Vācija nopietni nolēma pilnībā atteikties no miermīlīgā atoma. Un tas notiek laikā, kad Krievijas Federācija aktīvi investē jaunākās paaudzes jaunu objektu celtniecībā.

Zinātnieki ir droši noskaidrojuši, ka kodoldegvielas nogulsnes zemes zarnās ir daudz lielākas nekā visas ogļūdeņražu izejvielu (naftas un gāzes) rezerves. Arvien pieaugošais pieprasījums pēc ogļūdeņražiem izraisa to cenu pieaugumu. Tāpēc kodolenerģijas attīstība atmaksājas.

Vēja spēks

Vēja enerģijas nozare rūpnieciskā mērogā radās salīdzinoši nesen un tika pievienota netradicionālo elektroenerģijas ražošanas veidu sarakstam. Un šī ir ļoti daudzsološa tehnoloģija. Ar lielu varbūtības pakāpi var apgalvot, ka tālā nākotnē vējdzirnavas radīs tik daudz elektroenerģijas, cik cilvēcei nepieciešams. Un tie nav tukši vārdi, jo pēc vispieticīgākajām aplēsēmzinātnieki, kopējais vēja spēks uz zemeslodes virsmas ir vismaz simts reižu lielāks par visu ūdens resursu jaudu.

Galvenā problēma ir gaisa plūsmu nekonsekvence, kas apgrūtina enerģijas ražošanas prognozēšanu. Vēji pastāvīgi pūš plašajā Krievijas teritorijā. Un, ja jūs iemācīsities efektīvi un lietderīgi izmantot šo neizsīkstošo resursu, jūs varat vairāk nekā apmierināt visas smagās rūpniecības un valsts iedzīvotāju vajadzības.

Neskatoties uz acīmredzamajiem vēja enerģijas izmantošanas ieguvumiem, vēja parku saražotās elektroenerģijas apjoms nepārsniedz vienu procentu no kopējās. Iekārtas šiem mērķiem ir ļoti dārgas, turklāt šādas iekārtas nebūs efektīvas katrā jomā, un elektroenerģijas transportēšana lielos attālumos ir saistīta ar lieliem zaudējumiem.

Ģeotermālā enerģija

Ģeotermālo avotu attīstība iezīmēja jaunu pavērsienu alternatīvu elektroenerģijas ražošanas metožu attīstības vēsturē.

Elektroenerģijas ražošanas princips ir karstā ūdens tvaika kinētiskās un potenciālās enerģijas padeve no pazemes avota uz ģeneratora turbīnas lāpstiņām, kas ģenerē strāvu ar rotācijas kustībām. Teorētiski temperatūras starpība uz virsmas un zemes garozas dziļumos ir raksturīga jebkuram apgabalam. Tomēr parasti tas ir minimāls, un to nav iespējams izmantot elektroenerģijas ražošanai. Šādu staciju būvniecība ir attaisnojama tikai indaži mūsu planētas apgabali (seismiski aktīvi). Islande ir pionieris šīs metodes izstrādē. Šiem nolūkiem var izmantot arī Krievijas Kamčatkas zemes.

Enerģijas iegūšanas princips ir šāds. Karstais ūdens no zemes zarnām nonāk virspusē. Spiediens šeit ir daudz zemāks, kā rezultātā ūdens vārās. Atdalītais tvaiks tiek virzīts pa cauruļvadu un rotē ģeneratora turbīnu lāpstiņas. Ir grūti paredzēt šī modernā elektroenerģijas ražošanas veida nākotni. Varbūt šādas stacijas tiks masveidā celtas Krievijas Federācijas teritorijā, vai arī šī ideja ar laiku izmirs un neviens par to neatcerēsies.

Okeāna siltumenerģijas attīstība

Pasaules okeāni ir pārsteidzoši savā mērogā. Speciālisti nevar sniegt pat aptuvenu novērtējumu par tajā uzkrāto siltumenerģijas daudzumu. Skaidrs ir viens – neizmantots paliek kolosāls līdzekļu apjoms. Šobrīd jau ir uzbūvēti spēkstaciju prototipi, kas okeāna ūdeņu siltumenerģiju pārvērš straumē. Tomēr tie ir izmēģinājuma projekti, un nav pārliecības, ka šī enerģētikas joma tiks tālāk attīstīta.

Ebb and flow elektroenerģijas nozares dienestā

Spēcīgā bēguma un bēguma spēka pārvēršana vērtīgos atvasinājumos ir jauns elektroenerģijas ražošanas veids. Šo parādību būtība tagad ir zināma un neizraisa tādu godbijīgu bijību, kāda radās mūsu senču vidū. Tas ir saistīts ar magnētiskā lauka ietekmiuzticīgais planētas satelīts - mēness.

Pamanāmākās ūdens paisuma un bēguma straumes novērojamas jūru un okeānu seklos ūdeņos, kā arī upju gultnēs.

Pirmā stacija, kas patiešām deva rezultātu, tika uzbūvēta 1913. gadā Apvienotajā Karalistē netālu no Liverpūles. Kopš tā laika daudzas valstis ir mēģinājušas atkārtot šo pieredzi, taču galu galā tās atteicās no šī pasākuma dažādu iemeslu dēļ.

Saules enerģija

Patiesībā visi dabiskie fosilie kurināmie veidojās pirms miljoniem gadu, piedaloties saules gaismai un tās ietekmē. Tādējādi mēs varam teikt, ka cilvēce jau sen un aktīvi izmanto produktus, kas iegūti no saules. Patiesībā šim neizsīkstošajam avotam, kas nodrošina ūdens cirkulāciju, esam parādā upju un ezeru klātbūtni. Tomēr tas nav tas, ko nozīmē mūsdienu saules enerģija. Salīdzinoši nesen zinātnieki ir spējuši izstrādāt un ražot īpašas baterijas. Tie rada elektrību, kad saules gaisma sasniedz to virsmu. Šī tehnoloģija attiecas uz alternatīvu elektroenerģijas ražošanas veidu.

Saule, iespējams, ir visspēcīgākais avots no visiem pašlaik zināmajiem. Trīs dienu laikā planēta Zeme saņem tik daudz enerģijas, cik nav ietverts visos pētītajos un potenciālajos visu veidu siltuma resursu noguldījumos. Taču tikai 1/3 no šīs enerģijas sasniedz zemes garozas virsmu, un lielākā daļa no tās tiek izkliedēta atmosfērā. Un tomēr mēs runājam par kolosāliem apjomiem. Pēc ekspertu domām, viens neliels rezervuārssaņem tikpat daudz enerģijas kā diezgan liela termoelektrostacija.

Pasaulē ir iekārtas, kas izmanto saules gaismas enerģiju, lai ražotu tvaiku. Tas darbina ģeneratoru un ražo elektrību. Tomēr šādas instalācijas ir ļoti reti.

Neatkarīgi no principa, pēc kura tiek ražota elektroenerģija, iekārtai jābūt aprīkotai ar kolektoru - ierīci saules gaismas koncentrēšanai. Protams, daudzi ir redzējuši saules paneļus savām acīm. Šķiet, ka tie atrodas zem tumša stikla. Izrādās, ka šāds pārklājums ir vienkāršākais savācējs. Tās darbības princips ir balstīts uz to, ka tumšs caurspīdīgs materiāls caurlaiž saules starus, bet aizkavē un atstaro infrasarkano un ultravioleto starojumu. Akumulatora iekšpusē ir caurules ar darba vielu. Tā kā termiskais starojums netiek pārraidīts caur tumšo plēvi, darba šķidrumu temperatūra ir daudz augstāka par apkārtējās vides temperatūru. Jāpiebilst, ka šādi risinājumi efektīvi darbojas tikai tropiskajos platuma grādos, kur pēc saules nav jāgriež kolektors.

Cits pārklājuma veids ir ieliekts spogulis. Šāda iekārta ir ļoti dārgs risinājums, tāpēc nav atradis plašu pielietojumu. Šāds kolektors var nodrošināt apkuri līdz trīs tūkstošiem grādu pēc Celsija.

Šis virziens strauji attīstās. Eiropā nevienu nepārsteigsi ar mājām, kas ir atslēgtas no elektrotīkliem. Tomēr rūpnieciskā mērogāelektrība netiek ražota ar šo metodi. Uz šādu māju jumtiem vicinās saules paneļi. Tas ir ļoti apšaubāms ieguldījums. Labākajā gadījumā šādu iekārtu uzstādīšana atmaksāsies tikai pēc desmit gadu darbības.

Jūras straumju izmantošana

Tas ir ļoti neparasts elektroenerģijas ražošanas veids. Temperatūras starpības dēļ okeānu ziemeļu reģionos un dienvidu (ekvatoriālajā) daļā visā tilpumā rodas spēcīgas straumes. Ja turbīna ir iegremdēta ūdenī, tad spēcīga strāva to griezīs. Tas ir šādu elektrostaciju darbības principa pamatā.

Tomēr šis enerģijas avots šobrīd netiek aktīvi izmantots. Vēl ir jāatrisina daudzas inženiertehniskas problēmas. Tiek veikti tikai eksperimentālie darbi. Šajā virzienā visaktīvākie ir briti. Iespējams, ka tuvākajā laikā pie Lielbritānijas krastiem parādīsies spēkstaciju kolonijas, kuru lāpstiņas iedarbinās jūras straumes.

Veidi, kā iegūt elektrību mājās

Elektrību var saražot arī mājās. Un, ja šo jautājumu uztverat nopietni, jūs pat varat apmierināt mājsaimniecības vajadzības pēc elektrības.

Pirmkārt, jāatzīmē, ka daži no uzskaitītajiem elektroenerģijas ražošanas paņēmieniem ir diezgan pielietojami privātajā ekonomikā. Tātad daudzi zemnieki un tikai lauku viensētu īpašnieki savos zemes gabalos uzstāda vējdzirnavas. Tāpat arvien biežāk uz lauku māju jumtiem var redzēt saules paneļus.

Ir arī citielektroenerģijas ražošanas veidi, taču to praktiskā pielietošana nav apšaubāma. Tas ir vairāk izklaidei vai eksperimenta nolūkos.