Enerģijas veidi: tradicionālie un alternatīvie. Nākotnes enerģija

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

Visas esošās enerģētikas jomas nosacīti var iedalīt nobriedušajās, attīstošās un teorētiskās mācības stadijā esošās. Dažas tehnoloģijas ir pieejamas ieviešanai pat privātajā ekonomikā, savukārt citas var izmantot tikai rūpnieciskā atbalsta ietvaros. Mūsdienīgus enerģijas veidus iespējams aplūkot un vērtēt no dažādām pozīcijām, taču principiāla nozīme ir universāliem ekonomiskās iespējamības un ražošanas efektivitātes kritērijiem. Daudzos aspektos tradicionālo un alternatīvo enerģijas ražošanas tehnoloģiju izmantošanas jēdzieni mūsdienās atšķiras no šiem parametriem.

Tradicionālā enerģija

Šis ir plašs siltumenerģijas un elektroenerģijas nozaru slānis, kas nodrošina aptuveni 95% no pasaules enerģijas patērētājiem. Resursa ģenerēšana notiek speciālās stacijās - tās ir termoelektrostaciju, hidroelektrostaciju, atomelektrostaciju uc objekti. Tie strādā ar gatavu izejvielu bāzi, kuras apstrādes procesā tiek iegūta mērķa enerģija. tiek ģenerēts. Izšķir šādus enerģijas ražošanas posmus:

• Izejvielu ražošana, sagatavošana un piegāde uzviena vai cita veida enerģijas ražošanas objekts. Tie var būt kurināmā ieguves un bagātināšanas procesi, naftas produktu sadedzināšana utt.
• Izejvielu pārvietošana uz vienībām un mezgliem, kas tieši pārveido enerģiju.
• Enerģijas pārveidošanas procesi no primārās uz sekundāro. Šie cikli nav visās stacijās, bet, piemēram, enerģijas piegādes un turpmākās sadales ērtībām var izmantot dažādas tās formas - galvenokārt siltumu un elektrību.
• Gatavās pārveidotās enerģijas uzturēšana, tās pārvade un sadale.

Pēdējā posmā resurss tiek nosūtīts galalietotājiem, kas var būt gan tautsaimniecības nozares, gan parastie māju īpašnieki.

Siltumenerģijas nozare

Visizplatītākā enerģētikas nozare Krievijā. Termoelektrostacijas valstī saražo vairāk nekā 1000 MW, kā izejvielu izmantojot ogles, gāzi, naftas produktus, slānekļa atradnes un kūdru. Saražotā primārā enerģija tālāk tiek pārveidota elektroenerģijā. Tehnoloģiski šādām stacijām ir daudz priekšrocību, kas nosaka to popularitāti. Tie ietver neprasīgus ekspluatācijas apstākļus un darbplūsmas tehniskās organizācijas vieglumu.

Termoelektrostacijas kondensācijas iekārtu un koģenerācijas iekārtu veidā var būvēt tieši tajās teritorijās, kur tiek iegūts patērējamais resurss vai kur atrodas patērētājs. Sezonālās svārstības neietekmē staciju stabilitāti, kas tādas padaraenerģijas avoti ir uzticami. Taču TPP ir arī trūkumi, kas ietver izsīkstošu kurināmā resursu izmantošanu, vides piesārņojumu, nepieciešamību pieslēgt lielu daudzumu darbaspēka resursu utt.

Hidroenerģija

Hidrauliskās konstrukcijas enerģijas apakšstaciju veidā ir paredzētas elektroenerģijas ražošanai ūdens plūsmas enerģijas pārveidošanas rezultātā. Tas ir, ražošanas tehnoloģisko procesu nodrošina mākslīgo un dabas parādību kombinācija. Darbības laikā stacija rada pietiekamu ūdens spiedienu, kas pēc tam tiek novirzīts uz turbīnas lāpstiņām un iedarbina elektriskos ģeneratorus. Hidroloģiskie enerģijas veidi atšķiras pēc izmantoto agregātu veida, iekārtu mijiedarbības konfigurācijas ar dabiskajām ūdens plūsmām utt. Pēc darbības rādītājiem var izšķirt šādus hidroelektrostaciju veidus:

• Mazs - ģenerē līdz 5 MW.
• Vidēja - līdz 25 MW.
• Jaudīgs - vairāk nekā 25 MW.

Klasifikācija tiek piemērota arī atkarībā no ūdens spiediena spēka:

• Zema spiediena stacijas - līdz 25 m.
• Vidējs spiediens - no 25 m.
• Augsts spiediens - virs 60 m.

Hidroelektrostaciju priekšrocības ir videi draudzīgums, ekonomiskā pieejamība (bezmaksas enerģija), neizsīkstošs darba resurss. Tajā pašā laikā hidrotehniskās būves prasa lielas sākotnējās izmaksas uzglabāšanas infrastruktūras tehniskajai organizācijai, un tām ir arī ierobežojumistaciju ģeogrāfiskā atrašanās vieta - tikai tur, kur upes nodrošina pietiekamu ūdens spiedienu.

Kodolenerģijas nozare

Savā ziņā šī ir siltumenerģijas pasuga, taču praksē atomelektrostaciju darbības rādītāji ir par kārtu augstāki nekā termoelektrostacijām. Krievija izmanto pilnus kodolenerģijas ražošanas ciklus, kas ļauj saražot lielu daudzumu energoresursu, taču pastāv arī milzīgi riski, izmantojot urāna rūdas apstrādes tehnoloģijas. Drošības jautājumu apspriešanu un īpaši šīs nozares uzdevumu popularizēšanu veic ANO "Kodolenerģijas informācijas centrs", kam ir pārstāvniecības 17 Krievijas reģionos.

Reaktoram ir galvenā loma kodolenerģijas ražošanas procesu izpildē. Šī ir vienība, kas paredzēta, lai atbalstītu atomu dalīšanās reakcijas, kuras, savukārt, pavada siltumenerģijas izdalīšanās. Ir dažādi reaktoru veidi, kas atšķiras atkarībā no izmantotās degvielas un dzesēšanas šķidruma veida. Visbiežāk izmantotā konfigurācija ir ar vieglā ūdens reaktoru, kurā kā dzesēšanas šķidrumu izmanto parasto ūdeni. Urāna rūda ir galvenais pārstrādes resurss kodolenerģijas nozarē. Šī iemesla dēļ atomelektrostacijas parasti ir paredzētas reaktoru izvietošanai tuvu urāna atradnēm. Šobrīd Krievijā darbojas 37 reaktori, kuru kopējā ražošanas jauda ir aptuveni 190 miljardi kWh/gadā.

Alternatīvās enerģijas raksturojums

Gandrīz visi alternatīvās enerģijas avoti ir labvēlīgifinansiālā pieejamība un videi draudzīgums. Faktiski šajā gadījumā pārstrādātais resurss (nafta, gāze, ogles utt.) tiek aizstāts ar dabisko enerģiju. Tas var būt saules gaisma, vēja straumes, zemes siltums un citi dabiski enerģijas avoti, izņemot hidroloģiskos resursus, kas mūsdienās tiek uzskatīti par tradicionāliem. Alternatīvās enerģijas koncepcijas pastāv jau ilgu laiku, taču līdz pat mūsdienām tās ieņem nelielu daļu no kopējā pasaules energoapgādē. Šo nozaru attīstības aizkavēšanās ir saistīta ar problēmām elektroenerģijas ražošanas procesu tehnoloģiskajā organizācijā.

Bet kāds ir iemesls aktīvai alternatīvās enerģijas attīstībai mūsdienās? Lielā mērā nepieciešamība samazināt vides piesārņojuma līmeni un vides problēmas kopumā. Tāpat tuvākajā nākotnē cilvēce var saskarties ar tradicionālo enerģijas ražošanā izmantoto resursu izsīkšanu. Tāpēc, pat neskatoties uz organizatoriskiem un ekonomiskiem šķēršļiem, arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta projektiem alternatīvu enerģijas veidu attīstībai.

Ģeotermālā enerģija

Viens no visizplatītākajiem veidiem, kā iegūt enerģiju mājās. Ģeotermālā enerģija rodas Zemes iekšējā siltuma uzkrāšanās, pārneses un transformācijas procesā. Rūpnieciskā mērogā pazemes ieži tiek apkalpoti līdz 2-3 km dziļumā, kur temperatūra var pārsniegt 100°C. Runājot par ģeotermālo sistēmu individuālo izmantošanu, biežāk tiek izmantoti virszemes akumulatori, kas atrodas nevis akās dziļumā, bethorizontāli. Atšķirībā no citām pieejām alternatīvās enerģijas ražošanai, gandrīz visi ģeotermālās enerģijas avoti ražošanas ciklā iztiek bez pārveidošanas posma. Tas ir, primārā siltumenerģija tādā pašā veidā tiek piegādāta gala patērētājam. Tāpēc tiek izmantots tāds jēdziens kā ģeotermālās apkures sistēmas.

Saules enerģija

Viena no vecākajām alternatīvās enerģijas koncepcijām, kas izmanto fotoelektriskās un termodinamiskās sistēmas kā uzglabāšanas aprīkojumu. Fotoelektriskās ģenerēšanas metodes ieviešanai tiek izmantoti gaismas fotonu enerģijas (kvantu) pārveidotāji elektroenerģijā. Termodinamiskās instalācijas ir funkcionālākas un saules plūsmu dēļ var radīt gan siltumu ar elektrību, gan mehānisko enerģiju, lai radītu dzinējspēku.

Shēmas ir diezgan vienkāršas, taču šādu iekārtu darbībā ir daudz problēmu. Tas ir saistīts ar faktu, ka saules enerģijai principā ir raksturīgas vairākas pazīmes: nestabilitāte ikdienas un sezonas svārstību dēļ, atkarība no laikapstākļiem, zems gaismas plūsmu blīvums. Tāpēc saules paneļu un bateriju projektēšanas stadijā liela uzmanība tiek pievērsta meteoroloģisko faktoru izpētei.

Viļņu enerģija

Elektrības ģenerēšanas process no viļņiem notiek plūdmaiņas enerģijas transformācijas rezultātā. Lielākajai daļai šāda veida spēkstaciju centrā ir baseins,kas tiek organizēts vai nu upes grīvas atdalīšanas laikā, vai arī aizsprostot līci ar aizsprostu. Izveidotajā barjerā tiek sakārtotas caurtekas ar hidrauliskajām turbīnām. Mainoties ūdens līmenim plūdmaiņu laikā, turbīnu lāpstiņas griežas, kas veicina elektroenerģijas ražošanu. Daļēji šis enerģijas veids ir līdzīgs hidroelektrostaciju darbības principiem, taču mijiedarbības mehānikā ar pašu ūdens resursu ir būtiskas atšķirības. Viļņu stacijas var izmantot jūru un okeānu piekrastē, kur ūdens līmenis paaugstinās līdz 4 m, ļaujot saražot jaudu līdz 80 kW/m. Šādu konstrukciju trūkums ir saistīts ar to, ka caurtekas traucē saldūdens un jūras ūdens apmaiņu, un tas negatīvi ietekmē jūras organismu dzīvi.

Vēja enerģija

Cita elektroenerģijas ražošanas metode, kas pieejama lietošanai privātās mājsaimniecībās, ko raksturo tehnoloģiska vienkāršība un ekonomiska pieejamība. Gaisa masu kinētiskā enerģija darbojas kā apstrādāts resurss, un dzinējs ar rotējošiem asmeņiem darbojas kā akumulators. Parasti vēja enerģijā tiek izmantoti elektriskās strāvas ģeneratori, kas tiek aktivizēti vertikālo vai horizontālo rotoru ar dzenskrūves rotācijas rezultātā. Vidēja šāda veida mājsaimniecības stacija spēj ģenerēt 2–3 kW.

Nākotnes enerģētikas tehnoloģijas

Pēc ekspertu domām, līdz 2100. gadam ogļu un naftas kopējā daļa globālajā bilancē būs aptuveni 3%, kam vajadzētu atspiest kodolenerģiju.kā sekundāru energoresursu avotu. Saules stacijām vajadzētu ieņemt pirmo vietu, kā arī jaunām koncepcijām kosmosa enerģijas pārveidošanai, pamatojoties uz bezvadu pārraides kanāliem. Procesiem, lai kļūtu par nākotnes enerģiju, jāsākas jau 2030. gadā, kad pienāks atteikšanās no ogļūdeņražu degvielas avotiem un pāreja uz "tīriem" un atjaunojamiem resursiem periods.

Krievijas enerģētikas perspektīva

Iekšzemes enerģētikas nākotne galvenokārt ir saistīta ar tradicionālo dabas resursu pārveidošanas veidu attīstību. Nozarē galveno vietu būs jāieņem kodolenerģijai, taču kombinētā versijā. Atomelektrostaciju infrastruktūra būs jāpapildina ar hidrotehnikas elementiem un videi draudzīgas biodegvielas pārstrādes līdzekļiem. Ne pēdējā vieta iespējamās attīstības perspektīvās atvēlēta saules baterijām. Krievijā pat šodien šis segments piedāvā daudzas pievilcīgas idejas - jo īpaši paneļus, kas var darboties pat ziemā. Baterijas pārvērš gaismas enerģiju kā tādu, pat bez termiskās slodzes.

Secinājums

Mūsdienu energoapgādes problēmas nostāda lielākās valstis pirms izvēles starp enerģiju un siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošanas vides tīrību. Lielākā daļa izstrādāto alternatīvo enerģijas avotu ar visām to priekšrocībām nespēj pilnībā aizstāt tradicionālos resursus, kurus savukārt var izmantot vēl vairākus gadu desmitus. Tāpēc nākotnes enerģijas ir daudzeksperti to pasniedz kā sava veida dažādu enerģijas ražošanas koncepciju simbiozi. Turklāt jaunas tehnoloģijas gaidāmas ne tikai industriālā līmenī, bet arī mājsaimniecībās. Šajā sakarā var atzīmēt enerģijas ražošanas gradienta-temperatūras un biomasas principus.