Typer av energi: traditionell och alternativ. Framtidens energi

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Alla befintliga energiområden kan villkorligt delas in i mogna, utvecklande och vara i det teoretiska studiestadiet. Vissa tekniker är tillgängliga för implementering även i en privat ekonomi, medan andra endast kan användas inom ramen för industristöd. Det är möjligt att överväga och utvärdera moderna energislag från olika positioner, men universella kriterier för ekonomisk genomförbarhet och produktionseffektivitet är av grundläggande betydelse. I många avseenden skiljer sig koncepten för att använda traditionell och alternativ energigenereringsteknik idag i dessa parametrar.

Traditionell energi

Detta är ett brett lager av etablerade värme- och kraftindustrier som tillhandahåller cirka 95 % av världens energikonsumenter. Genereringen av resursen sker vid speciella stationer - dessa är föremål för termiska kraftverk, vattenkraftverk, kärnkraftverk, etc. De arbetar med en färdig råvarubas, i processen att bearbeta som målenergin genereras. Följande stadier av energiproduktion särskiljs:

• Tillverkning, beredning och leverans av råvaror tillföremål för produktion av en eller annan typ av energi. Dessa kan vara processer för utvinning och anrikning av bränsle, förbränning av petroleumprodukter etc.
• Överföring av råmaterial till enheter och sammansättningar som direkt omvandlar energi.
• Processer för energiomvandling från primär till sekundär. Dessa cykler finns inte på alla stationer, men till exempel för att underlätta leverans och efterföljande distribution av energi kan olika former av den användas - främst värme och el.
• Underhåll av färdig omvandlad energi, dess överföring och distribution.

I slutskedet skickas resursen till slutanvändare, som kan vara både sektorer av samhällsekonomin och vanliga husägare.

Värmekraftindustri

Den vanligaste energiindustrin i Ryssland. Termiska kraftverk i landet producerar mer än 1 000 MW med kol, gas, oljeprodukter, skifferavlagringar och torv som råvara. Den genererade primärenergin omvandlas ytterligare till el. Tekniskt sett har sådana stationer många fördelar, som bestämmer deras popularitet. Dessa inkluderar kravlösa driftsförhållanden och enkel teknisk organisation av arbetsflödet.

Termiska kraftanläggningar i form av kondensanläggningar och kraftvärmeverk kan byggas direkt i de områden där den förbrukningsbara resursen utvinns eller där konsumenten finns. Säsongsvariationer påverkar inte stationernas stabilitet, vilket gör sådanaenergikällor är tillförlitliga. Men TPP har också nackdelar, som inkluderar användningen av uttömliga bränsleresurser, miljöföroreningar, behovet av att koppla ihop stora mängder arbetskraftsresurser etc.

Vattenkraft

Hydrauliska strukturer i form av energistationer är designade för att generera el som ett resultat av att omvandla energin i vattenflödet. Det vill säga, den tekniska processen för generering tillhandahålls av en kombination av konstgjorda och naturfenomen. Under drift skapar stationen ett tillräckligt tryck av vatten, som sedan leds till turbinbladen och aktiverar de elektriska generatorerna. Hydrologiska typer av energi skiljer sig åt i typen av enheter som används, konfigurationen av utrustningens interaktion med naturliga vattenflöden etc. Enligt prestandaindikatorer kan följande typer av vattenkraftverk urskiljas:

• Small – generera upp till 5 MW.
• Medium - upp till 25 MW.
• Kraftfull – mer än 25 MW.

En klassificering tillämpas också beroende på kraften i vattentrycket:

• Lågtrycksstationer - upp till 25 m.
• Medeltryck - från 25 m.
• Högtryck - över 60 m.

Fördelarna med vattenkraftverk inkluderar miljövänlighet, ekonomisk tillgänglighet (fri energi), outtömlig arbetsresurs. Samtidigt kräver hydrauliska strukturer stora initiala kostnader för den tekniska organisationen av lagringsinfrastrukturen och har även restriktioner förstationernas geografiska läge - endast där floder ger tillräckligt med vattentryck.

Kärnkraftsindustrin

På sätt och vis är detta en underart av termisk energi, men i praktiken är prestandaindikatorerna för kärnkraftverk en storleksordning högre än termiska kraftverk. Ryssland använder hela cykler av kärnkraftsproduktion, vilket möjliggör generering av stora mängder energiresurser, men det finns också enorma risker med att använda teknik för bearbetning av uranmalm. Diskussion om säkerhetsfrågor och popularisering av uppgifterna för denna industri, i synnerhet, genomförs av ANO "Information Center for Nuclear Energy", som har representationskontor i 17 regioner i Ryssland.

Reaktorn spelar en nyckelroll i genomförandet av processer för produktion av kärnenergi. Detta är en enhet utformad för att stödja reaktionerna vid klyvning av atomer, som i sin tur åtföljs av frisättning av termisk energi. Det finns olika typer av reaktorer, olika i vilken typ av bränsle och kylvätska som används. Den vanligaste konfigurationen är med en lättvattenreaktor som använder vanligt vatten som kylmedel. Uranmalm är den huvudsakliga bearbetningsresursen inom kärnkraftsindustrin. Av denna anledning är kärnkraftverk vanligtvis konstruerade för att lokalisera reaktorer nära uranfyndigheter. Idag finns det 37 reaktorer i drift i Ryssland, vars totala produktionskapacitet är cirka 190 miljarder kWh/år.

Karakteristika för alternativ energi

Nästan alla källor till alternativ energi jämförs positivtekonomisk överkomlighet och miljövänlighet. Faktum är att i det här fallet ersätts den bearbetade resursen (olja, gas, kol, etc.) med naturlig energi. Detta kan vara solljus, vindströmmar, jordvärme och andra naturliga energikällor, med undantag för hydrologiska resurser, som nu anses vara traditionella. Alternativa energikoncept har funnits länge, men än i dag upptar de en liten del av världens totala energiförsörjning. Förseningar i utvecklingen av dessa industrier är förknippade med problem i den tekniska organisationen av elproduktionsprocesser.

Men vad är anledningen till den aktiva utvecklingen av alternativ energi idag? I stor utsträckning, behovet av att minska graden av miljöföroreningar och miljöproblem i allmänhet. Dessutom kan mänskligheten i en nära framtid möta utarmningen av traditionella resurser som används för energiproduktion. Även trots de organisatoriska och ekonomiska hindren ägnas därför mer och mer uppmärksamhet åt projekt för utveckling av alternativa energiformer.

Geothermal Energy

Ett av de vanligaste sätten att få energi hemma. Geotermisk energi genereras i processen för ackumulering, överföring och omvandling av jordens inre värme. I industriell skala servas underjordiska bergarter på djup upp till 2-3 km, där temperaturen kan överstiga 100°C. När det gäller den individuella användningen av geotermiska system används oftare ytackumulatorer, som inte ligger i brunnar på djupet, menvågrätt. Till skillnad från andra metoder för att generera alternativ energi klarar sig nästan alla geotermiska energikällor i produktionscykeln utan ett omvandlingssteg. Det vill säga att primär värmeenergi i samma form tillförs slutkonsumenten. Därför används ett sådant koncept som bergvärmesystem.

Solenergi

Ett av de äldsta alternativa energikoncepten som använder solceller och termodynamiska system som lagringsutrustning. För att implementera den fotoelektriska genereringsmetoden används omvandlare av energin från ljusfotoner (kvanter) till elektricitet. Termodynamiska installationer är mer funktionella och kan på grund av solflöden generera både värme med el och mekanisk energi för att skapa en drivkraft.

Programmen är ganska enkla, men det finns många problem i driften av sådan utrustning. Detta beror på det faktum att solenergi i princip kännetecknas av ett antal funktioner: instabilitet på grund av dagliga och säsongsbetonade fluktuationer, beroende av vädret, låg densitet av ljusflöden. Därför ägnas mycket uppmärksamhet åt studier av meteorologiska faktorer i designstadiet av solpaneler och batterier.

Vågenergi

Processen att generera elektricitet från vågorna sker som ett resultat av omvandlingen av tidvattnets energi. I hjärtat av de flesta kraftverk av denna typ är en pool,som organiseras antingen under separeringen av flodens mynning, eller genom att viken blockeras med en damm. Kulvertar med hydrauliska turbiner är anordnade i den formade barriären. När vattennivån ändras under högvatten roterar turbinbladen, vilket bidrar till att generera el. Delvis liknar denna typ av energi principerna för drift av vattenkraftverk, men mekaniken för interaktion med själva vattenresursen har betydande skillnader. Vågstationer kan användas vid havets och oceanernas kuster, där vattennivån stiger till 4 m, vilket gör det möjligt att generera effekt upp till 80 kW/m. Bristen på sådana strukturer beror på att kulvertar stör utbytet av sötvatten och havsvatten, och detta påverkar livet för marina organismer negativt.

Vindenergi

En annan metod för att generera el tillgänglig för användning i privata hushåll, kännetecknad av teknisk enkelhet och ekonomisk överkomlighet. Luftmassornas kinetiska energi fungerar som en bearbetad resurs, och en motor med roterande blad fungerar som ett batteri. Vanligtvis använder vindenergi elektriska strömgeneratorer, som aktiveras som ett resultat av rotation av vertikala eller horisontella rotorer med propellrar. En genomsnittlig inrikesstation av denna typ kan generera 2-3 kW.

Framtidens energiteknik

Enligt experter kommer den sammanlagda andelen kol och olja i den globala balansen år 2100 att vara cirka 3 %, vilket borde pressa tillbaka termonukleär energisom en sekundär energikälla. Solstationer bör ta förstaplatsen, liksom nya koncept för omvandling av rymdenergi baserat på trådlösa överföringskanaler. Processerna för att bli framtidens energi bör börja så tidigt som 2030, då perioden av övergivande av kolvätebränslekällor och övergången till "rena" och förnybara resurser kommer.

Russian Energy Outlook

Framtiden för inhemsk energi är främst förknippad med utvecklingen av traditionella sätt att omvandla naturresurser. Nyckelplatsen i branschen kommer att behöva ockuperas av kärnkraft, men i en kombinerad version. Kärnkraftverkens infrastruktur kommer att behöva kompletteras med inslag av vattenteknik och metoder för att bearbeta miljövänliga biobränslen. Inte den sista platsen i de möjliga utvecklingsutsikterna ges till solbatterier. I Ryssland, även idag, erbjuder detta segment många attraktiva idéer - i synnerhet paneler som kan fungera även på vintern. Batterier omvandlar ljusets energi som sådan, även utan termisk belastning.

Slutsats

Moderne problem med energiförsörjning sätter de största staterna före ett val mellan el och miljömässig renhet för värme- och elproduktion. De flesta av de utvecklade alternativa energikällorna, med alla sina fördelar, kan inte fullt ut ersätta traditionella resurser, som i sin tur kan användas i flera årtionden till. Därför är framtidens energi mångaexperter presenterar det som en slags symbios av olika koncept för energigenerering. Dessutom förväntas ny teknik inte bara på industriell nivå utan även i hushållen. I detta avseende kan man notera principerna för gradient-temperatur och biomassa för energigenerering.