Vrste energije: tradicionalna in alternativna. Energija prihodnosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Vsa obstoječa področja energije lahko pogojno razdelimo na zrela, razvijajoča se in so v fazi teoretičnega študija. Nekatere tehnologije so na voljo za implementacijo tudi v zasebnem gospodarstvu, druge pa le v okviru industrijske podpore. Sodobne vrste energije je mogoče obravnavati in ocenjevati z različnih stališč, vendar so temeljnega pomena univerzalna merila ekonomske izvedljivosti in učinkovitosti proizvodnje. V mnogih pogledih se koncepti uporabe tradicionalnih in alternativnih tehnologij za proizvodnjo energije danes v teh parametrih razlikujejo.

tradicionalna energija

To je širok sloj uveljavljenih industrij toplote in energije, ki zagotavljajo približno 95 % svetovnih porabnikov energije. Nastajanje vira poteka na posebnih postajah - to so objekti termoelektrarn, hidroelektrarn, jedrskih elektrarn itd. Delajo s pripravljeno surovino, v procesu predelave katere ciljna energija se generira. Razlikujemo naslednje stopnje proizvodnje energije:

• Proizvodnja, priprava in dostava surovin dopredmet proizvodnje ene ali druge vrste energije. To so lahko procesi pridobivanja in obogatitve goriva, zgorevanja naftnih derivatov itd.
• Prenos surovin v enote in sklope, ki neposredno pretvarjajo energijo.
• Procesi pretvorbe energije iz primarne v sekundarno. Ti cikli niso prisotni na vseh postajah, vendar se lahko na primer za udobje dostave in naknadne distribucije energije uporabljajo različne oblike le-te – predvsem toplota in elektrika.
• Vzdrževanje končne pretvorjene energije, njen prenos in distribucija.

Na zadnji stopnji se vir pošlje končnim uporabnikom, ki so lahko tako sektorji nacionalnega gospodarstva kot navadni lastniki stanovanj.

Industrija toplotne energije

Najpogostejša energetska industrija v Rusiji. Termoelektrarne v državi proizvajajo več kot 1.000 MW z uporabo premoga, plina, naftnih derivatov, nahajališč skrilavca in šote kot surovine. Ustvarjena primarna energija se nadalje pretvarja v električno energijo. Tehnološko imajo takšne postaje veliko prednosti, ki določajo njihovo priljubljenost. Ti vključujejo nezahtevne pogoje delovanja in enostavno tehnično organizacijo delovnega procesa.

Termoelektrarne v obliki kondenzacijskih objektov in soproizvodnje toplote in elektrarn se lahko gradijo neposredno na območjih, kjer se pridobiva potrošni vir ali kjer se nahaja odjemalec. Sezonska nihanja ne vplivajo na stabilnost postaj, zaradi česar je takoviri energije so zanesljivi. Toda TE imajo tudi slabosti, ki vključujejo uporabo izčrpnih virov goriva, onesnaževanje okolja, potrebo po povezovanju velikih količin delovne sile itd.

Hidroelektrarna

Hidravlične konstrukcije v obliki energetskih postaj so zasnovane za proizvodnjo električne energije kot posledica pretvorbe energije vodnega toka. To pomeni, da je tehnološki proces generiranja zagotovljen s kombinacijo umetnih in naravnih pojavov. Med delovanjem postaja ustvari zadosten tlak vode, ki se nato usmeri na lopatice turbine in aktivira električne generatorje. Hidrološke vrste energije se razlikujejo po vrsti uporabljenih enot, konfiguraciji interakcije opreme z naravnimi vodnimi tokovi itd. Glede na kazalnike učinkovitosti je mogoče razlikovati naslednje vrste hidroelektrarn:

• Majhna - ustvari do 5 MW.
• Srednji - do 25 MW.
• Zmogljiv - več kot 25 MW.

Uporablja se tudi klasifikacija glede na silo vodnega tlaka:

• Nizkotlačne postaje - do 25 m.
• Srednji tlak - od 25 m.
• Visoktlak - nad 60 m.

Prednosti hidroelektrarn vključujejo prijaznost do okolja, ekonomsko dostopnost (brezplačna energija), neizčrpen delovni vir. Hkrati hidravlične konstrukcije zahtevajo velike začetne stroške za tehnično organizacijo skladiščne infrastrukture in imajo tudi omejitve gledegeografska lokacija postaj - samo tam, kjer reke zagotavljajo zadosten vodni pritisk.

jedrska energetska industrija

V nekem smislu je to podvrsta toplotne energije, v praksi pa so kazalniki učinkovitosti jedrskih elektrarn za red večji od termoelektrarn. Rusija uporablja polne cikle proizvodnje jedrske energije, kar omogoča pridobivanje velikih količin energetskih virov, vendar obstajajo tudi velika tveganja uporabe tehnologij predelave uranove rude. Zlasti razpravo o varnostnih vprašanjih in popularizacijo nalog te industrije izvaja ANO "Informacijski center za jedrsko energijo", ki ima predstavništva v 17 regijah Rusije.

Reaktor ima ključno vlogo pri izvajanju procesov proizvodnje jedrske energije. To je enota, zasnovana za podporo reakcijam cepitve atomov, ki jih spremlja sproščanje toplotne energije. Obstajajo različne vrste reaktorjev, ki se razlikujejo po vrsti uporabljenega goriva in hladilne tekočine. Najpogosteje uporabljena konfiguracija je z lahkim vodnim reaktorjem, ki uporablja običajno vodo kot hladilno tekočino. Uranova ruda je glavni predelovalni vir v jedrski energetiki. Zaradi tega so jedrske elektrarne običajno zasnovane tako, da locirajo reaktorje v bližini nahajališč urana. Danes v Rusiji obratuje 37 reaktorjev, katerih skupna proizvodna zmogljivost je približno 190 milijard kWh/leto.

Značilnosti alternativne energije

Skoraj vsi viri alternativne energije so primerljivifinančna dostopnost in prijaznost do okolja. Dejansko se v tem primeru predelani vir (nafta, plin, premog itd.) nadomesti z naravno energijo. To so lahko sončna svetloba, vetrni tokovi, zemeljska toplota in drugi naravni viri energije, z izjemo hidroloških virov, ki danes veljajo za tradicionalne. Koncepti alternativne energije obstajajo že dolgo, vendar do danes zavzemajo majhen delež v celotni svetovni oskrbi z energijo. Zamude v razvoju teh panog so povezane s težavami v tehnološki organizaciji procesov proizvodnje električne energije.

Kaj pa je razlog za aktiven razvoj alternativne energije danes? V veliki meri je treba zmanjšati stopnjo onesnaženosti okolja in okoljske probleme na splošno. Prav tako se lahko v bližnji prihodnosti človeštvo sooči z izčrpanjem tradicionalnih virov, ki se uporabljajo pri proizvodnji energije. Zato se kljub organizacijskim in ekonomskim oviram vse več pozornosti namenja projektom razvoja alternativnih oblik energije.

geotermalna energija

Eden najpogostejših načinov pridobivanja energije doma. Geotermalna energija nastane v procesu kopičenja, prenosa in preoblikovanja notranje toplote Zemlje. V industrijskem obsegu se podzemne kamnine servisirajo na globinah do 2-3 km, kjer lahko temperatura preseže 100°C. Kar zadeva individualno uporabo geotermalnih sistemov, se pogosteje uporabljajo površinski akumulatorji, ki se ne nahajajo v vrtinah na globini, ampakvodoravno. Za razliko od drugih pristopov k pridobivanju alternativne energije skoraj vsi viri geotermalne energije v proizvodnem ciklu potekajo brez koraka pretvorbe. To pomeni, da se primarna toplotna energija v enaki obliki dobavlja končnemu porabniku. Zato se uporablja tak koncept, kot so geotermalni ogrevalni sistemi.

sončna energija

Eden najstarejših konceptov alternativne energije, ki uporablja fotovoltaične in termodinamične sisteme kot opremo za shranjevanje. Za izvedbo metode fotoelektrične proizvodnje se uporabljajo pretvorniki energije svetlobnih fotonov (kvantov) v električno energijo. Termodinamične inštalacije so bolj funkcionalne in zaradi sončnih tokov lahko proizvajajo toploto z električno in mehansko energijo, da ustvarijo gonilno silo.

Sheme so precej preproste, vendar je pri delovanju takšne opreme veliko težav. To je posledica dejstva, da so za sončno energijo načeloma značilne številne značilnosti: nestabilnost zaradi dnevnih in sezonskih nihanj, odvisnost od vremena, nizka gostota svetlobnih tokov. Zato se v fazi načrtovanja sončnih kolektorjev in baterij veliko pozornosti namenja proučevanju meteoroloških dejavnikov.

valovna energija

Proces generiranja električne energije iz valov nastane kot posledica preoblikovanja energije plime. V središču večine tovrstnih elektrarn je bazen,ki se organizira bodisi med ločitvijo ustja reke bodisi tako, da zaliv zaprejo z jezom. V oblikovani pregradi so razporejeni prepusti s hidravličnimi turbinami. Ko se gladina vode med plimovanjem spreminja, se lopatice turbine vrtijo, kar prispeva k proizvodnji električne energije. Delno je ta vrsta energije podobna načelom delovanja hidroelektrarn, vendar ima mehanika interakcije z vodnim virom bistvene razlike. Valovne postaje se lahko uporabljajo na obalah morij in oceanov, kjer se nivo vode dvigne do 4 m, kar omogoča proizvodnjo energije do 80 kW/m. Pomanjkanje takšnih struktur je posledica dejstva, da prepusti motijo izmenjavo sladke in morske vode, kar negativno vpliva na življenje morskih organizmov.

Energija vetra

Druga metoda pridobivanja električne energije, ki je na voljo za uporabo v zasebnih gospodinjstvih, za katero je značilna tehnološka preprostost in ekonomska dostopnost. Kinetična energija zračnih mas deluje kot predelan vir, motor z vrtljivimi lopaticami pa deluje kot baterija. Običajno vetrna energija uporablja generatorje električnega toka, ki se aktivirajo kot posledica vrtenja navpičnih ali horizontalnih rotorjev s propelerji. Povprečna domača postaja te vrste lahko proizvede 2-3 kW.

Energetske tehnologije prihodnosti

Po mnenju strokovnjakov bo do leta 2100 skupni delež premoga in nafte v svetovni bilanci znašal približno 3%, kar naj bi potisnilo termonuklearno energijo nazaj.kot sekundarni vir energije. Na prvem mestu naj bi bile sončne postaje, pa tudi novi koncepti za pretvorbo vesoljske energije na podlagi brezžičnih prenosnih kanalov. Procesi postajanja energije prihodnosti naj bi se začeli že leta 2030, ko bo prišlo obdobje opuščanja virov ogljikovodikovih goriv in prehoda na "čiste" in obnovljive vire..

ruski energetski Outlook

Prihodnost domače energetike je povezana predvsem z razvojem tradicionalnih načinov preoblikovanja naravnih virov. Ključno mesto v panogi bo morala zavzeti jedrska energija, vendar v kombinirani izvedbi. Infrastrukturo jedrskih elektrarn bo treba dopolniti z elementi hidravličnega inženiringa in s sredstvi za predelavo okolju prijaznih biogoriv. Ne zadnje mesto v možnih razvojnih možnostih so sončne baterije. V Rusiji še danes ta segment ponuja številne privlačne ideje - zlasti plošče, ki lahko delujejo tudi pozimi. Baterije pretvarjajo energijo svetlobe kot tako, tudi brez toplotne obremenitve.

Sklep

Sodobni problemi oskrbe z energijo postavljajo največje države pred izbiro med električno energijo in okoljsko čistostjo proizvodnje toplote in električne energije. Večina razvitih alternativnih virov energije z vsemi svojimi prednostmi ne more v celoti nadomestiti tradicionalnih virov, ki jih je mogoče uporabljati še nekaj desetletij. Zato je energije prihodnosti velikostrokovnjaki ga predstavljajo kot nekakšno simbiozo različnih konceptov pridobivanja energije. Poleg tega se nove tehnologije pričakujejo ne le na industrijski ravni, ampak tudi v gospodinjstvih. V zvezi s tem lahko opazimo načela gradientne temperature in biomase pri proizvodnji energije.