Новый способ получения электроэнергии – Энергетика и промышленность России – № 15-16 (155-156) август 2010 года – WWW.EPRUSSIA.RU
Газета “Энергетика и промышленность России” | № 15-16 (155-156) август 2010 года
При этом создаваемый магнитный импульс создает в обмотке с ферромагнитным элементом импульс электрического тока.Известны следующие способы получения электроэнергии: химический, тепловой, с применением светочувствительных элементов и т. д., а также промышленные способы с применением генераторов переменного и постоянного тока, работающих на основе закона Ампера.
Наиболее близким к предлагаемому автором является способ получения электроэнергии от генератора постоянного или переменного тока, работающих на основе закона Ампера.
Недостатком выбранного в качестве прототипа способа является использование в качестве источника энергии механической силы. Получение этой силы сопровождается большими потерями, поэтому коэффициент полезного действия этого способа невысок. Кроме того, использование преобразователей химической (или другой) энергии в механическую, а затем в электрическую значительно усложняет систему и снижает эффективность ее работы.
Целью изобретения является прямое преобразование химической энергии, запасенной в веществе, в электрическую.
Цель достигается тем, что для получения электроэнергии используется энергия движения и рекомбинации свободных радикалов молекул газа в постоянном внешнем магнитном поле, образующейся при подаче активизирующегося импульса.
Для образования активных свободных радикалов используются высокоактивные горючие газы. В результате быстрого распространения волны горения образуются устойчивые соединения, и это (распространение волны) способствует, при движении объема свободных радикалов, изменению внешнего магнитного поля.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ получения электроэнергии отличается отсутствием промежуточных ступеней для ее получения.
Таким образом, предлагаемый способ получения электроэнергии вполне может считаться новым.
Способ заключается в следующем.
На круглый стержень из ферромагнитного материала намотан токопроводящий провод, причем на обмотку надеты полые немагнитные торроидальные кольца. Последние имеют два патрубка: впускной и выпускной, с управляемыми задвижками каждый. Между впускным и выпускным патрубками внутри торроидального кольца имеется плотная перегородка, в которую встроена запальная свеча, связанная с блоком управления. Ферромагнитный стержень усиливает создаваемые в объеме колец электромагнитные импульсы, а также может создавать вокруг себя постоянное магнитное поле.
Для получения электроэнергии открывают управляемый клапан и через впускной патрубок подают горючую газовую смесь в полое торроидальное кольцо. После заполнения кольца на запальную свечу подают короткий активизирующий импульс, при этом вокруг образовавшегося разряда возникает интенсивное образование свободных радикалов по мере движения волны горения по объему тора. Свободные радикалы, распространяясь от свечи до другой стороны перегородки, изменяют постоянный магнитный поток стержня. Образовавшийся в стержне переменный магнитный поток создает в обмотке импульс электродвижущей силы самоиндукции.
Использование предлагаемого способа получения электроэнергии обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
– позволяет упростить конструкцию машин, производящих электроэнергию;
– по сравнению с существующими способами экономичен, обладает более высоким коэффициентом полезного действия;
– позволяет использовать экологически чистые виды топлива для производства электроэнергии.
Это изобретение (патент РФ № 2091975) вполне может быть использовано для более качественного промышленного получения электроэнергии.
Дешевый, безопасный, экологичный, но редкий способ получения электричества в промышленных масштабах – Наука – Коммерсантъ
После Чернобыля мир не испугался и не прекратил строительство атомных электростанций. Мир решил, наверное, что это сработал специфически советский человеческий фактор. После катастрофы на АЭС “Фукусима” в Японии человечество осознало, что атомная энергия опасна даже в руках осторожных, ответственных, и технически продвинутых цивилизаций. Германия и другие страны ЕС уже думают о полном прекращении использования АЭС. Поэтому поиск новых, менее опасных источников энергии сейчас актуален как никогда. Одним из таких источников может стать тепло земли.
Сидим на грелке
Под наружной оболочкой Земли — земной корой — находится разогретая мантия, где, возможно, зарождаются вулканы (по другим теориям, вулканы зарождаются во внешней, расплавленной оболочке ядра). Горячая магма поднимается вверх по тектоническим трещинам и вступает в контакт с океанической водой, которая инфильтрируется из придонных областей океана в околомагматические зоны. Там вода нагревается, вбирает часть растворенных в магме газов — таких как сероводород и углекислый газ — и других химических веществ, захватывая и элементы из пород, сквозь которые она фильтруется. Увеличение содержания СО2 вызывает образование сильного адсорбента — кальциевого силикагеля, что ведет к изменению проницаемости водовмещающих комплексов и, в конечном счете, к тепловой и геохимической самоизоляции геотермальной системы. Считается, что наличие силикагеля обусловливает высокие концентрации разных веществ в термальных водах.
На континентах земная кора обычно очень мощная — до 70, иногда до 100 километров. Более древние магматические породы обычно перекрыты толстым осадочным чехлом, и магме его просто не прорвать. Там же, где земная кора тоньше — например, в зонах перехода от континентальной коры к океанической — магме, раскаленным газам и перегретому водяному пару легче выбраться на поверхность. Именно в таких районах случаются самые интересные геологические события наших дней — извержения вулканов, землетрясения, именно там фыркают и плюются гейзеры, дымят фумаролы, и именно там сравнительно легок доступ к подземным источникам тепла. Вообще-то наиболее активные проявления вулканизма отмечаются в областях, где кора тоньше всего — на дне океанов, в зонах срединно-океанических хребтов, но ни видеть, ни толком изучать, ни тем более использовать этот вулканизм мы пока не научились.
Основная часть территории России расположена на двух древних, 2,5 – 3,5 млрд лет, платформах (Восточно-Европейской и Сибирской). Между ними лежит сравнительно молодая (всего 250-400 млн лет), но тоже надежная Западно-Сибирская плита. Поэтому в России районы с тонкой корой находятся только на дальних окраинах — на Камчатке и Курильских островах, которые входят в зону активных геологических процессов. “В областях современного вулканизма формируются и геотермальные месторождения, — говорит доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией тепломассопереноса ИВиС ДВО РАН Алексей Кирюхин. – Условия их формирования могут быть разными. Довольно часто работает правило: чем больше и активнее вулкан, тем меньше шансов найти в его окрестностях геотермальное месторождение (пример — вулкан Ключевский), чем крупнее геотермальное месторождение, тем меньше шансов увидеть в его пределах большой вулкан (пример — Долина гейзеров в Калифорнии)”.
Окраины Тихого океана образуют Тихоокеанское огненное кольцо. Огненное оно потому, что здесь сосредоточено большинство действующих вулканов. Здесь же происходит субдукция
Области современного активного вулканизма в основном сосредоточены в так называемом Тихоокеанском огненном кольце — это практически все окраины Тихого Океана, включая Камчатку, Курилы, Японию, Индонезию, Филиппины, Анды и Кордильеры, цепочку Алеутских островов и архипелаг Огненная Земля. Все эти территории относятся к зонам самой молодой, альпийской складчатости, и на окраинах материков подвержены процессу субдукции — поддвиганию океанической коры под континентальную. В процессе субдукции окраинные участки континентальной коры вздымаются, формируя горные хребты, а “ныряющая” фронтальная зона тонкой океанической коры плавится, давая “сырье” для современных вулканов.
К зонам альпийской складчатости относятся также Альпы и Пиренеи, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи. Многие вулканы здесь уже прошли активную стадию, и в породах, перекрывающих остывающую магму, происходят постмагматические процессы. В таких районах затухающего или “дремлющего” вулканизма — который проявляется не столько извержениями, сколько работой гейзеров, фумарол, грязевых вулканов — как раз и существует возможность получения электричества в промышленных масштабах. В других, менее активных, областях, впрочем, тоже можно использовать земное тепло. Даже в стабильных платформенных областях встречаются источники термальных вод, да и геотермический градиент может быть достаточно высоким.Креативная, дешевая и чистая технология
Использовать геотермальное тепло можно по-разному. Во-первых, как древние римляне, можно непосредственно применять термальные воды для обогрева и ванн. Бесчисленные горячие источники в Европе ли, в Америке, на Филиппинах, — это проявления все тех же поствулканических процессов. В России тепло подземных вод используется для обогрева зданий и теплиц в Калининградской области, в Западной Сибири, в Краснодарском крае. Такое “прямое” использование тепла позволяет сэкономить и снизить нагрузку на окружающую среду.
Новозеландская геотермальная станция Ваиракеи открыта в 1958 году, первой после войны и второй в мире (самая первая построена в итальянском городе Лардерелло в 1904 году).
Фото: National Geographic/Getty Images/Fotobank
Можно использовать тепловые насосы, позволяющие обогревать или охлаждать жилые дома за счет разницы температур между воздухом и грунтом. А можно — в дополнение к простому обогреву — построить геотермальную электростанцию и получать очень дешевую электроэнергию. В зависимости от геологических условий, — то есть от температуры пород, наличия и состава воды в них — могут использоваться разные типы гидротермоэлектростанций.
В некоторых случаях геотермальная энергия позволяет убить сразу нескольких зайцев. Например, “Шеврон” использует для ее получения горячие воды, выкачиваемые из недр вместе с нефтью. На поверхности раскаленная смесь воды и пара отделяется от нефти, сепарируется, пар вращает турбины и дает электроэнергию, вода же закачивается обратно в породу. Это позволяет одновременно решить проблему токсичных сбросов и поддержать давление в нефтяном пласте, тем самым улучшая его нефтеотдачу и увеличивая срок использования скважины.
Геотермальная энергетика, новая отрасль на стыке нескольких наук и промышленности, привлекает внимание ученых и практиков разных специальностей. Одни задумываются, как добыть редкие и благородные металлы, растворенные в горячих подземных водах. Может быть, именно в фазе охлаждения этих вод когда-нибудь и удастся извлечь золото и платину.
Другие изобретают способы применения низкотемпературных вод. Главный инженер ОАО “Геотерм” Дмитрий Колесников считает, что вскоре будет разработана технология вторичного использования сепарата, то есть частично охлажденной воды: “Ее можно будет использовать на любых промышленных предприятиях, где есть горячие стоки. Больших мощностей ожидать не стоит, но, во-первых, горячая вода идет на второй цикл, то есть снижается непроизводственное использование энергии, а во-вторых, можно будет решать проблему энергоснабжения самого предприятия”.
Россия отличается стабильностью
Геотермальная энергетика в России начала развиваться в 1960 годах. Тогда были построены первые — по сути, экспериментальные — электростанции. Паужетская ГеоЭС (11 МВт), на одноименном геотермальном месторождении была построена в 1967 году. “Эта электростанция служила как бы опытной площадкой, на ней опробовались технологии, испытывалась паро-водяная смесь”, — рассказал Колесников. Неподалеку от нее расположены Мутновская ГеоЭС (50 МВт) и Верхне-Мутновская (12 МВт) ГеоЭС. На Курилах, на островах Кунашир и Итуруп, тоже работают две относительно небольшие ГеоЭС — 6 и 2,6 МВт. Собственно, этим недлинным списком и ограничивается действующая российская геотермальная энергетика.
Первая в России геотермальная электростанция – Паужетская – введена в эксплуатацию в 1966 году.
Фото: РИА НОВОСТИ
Не в силу политико-экономических или исторических причин, не потому, что за рубежом лучше головы или технологии, но исключительно из-за высокого уровня стабильности российского геологического устройства западные, восточные, юго-восточные и даже некоторые африканские страны оставили нас далеко позади в области геотермальной энергетики. В Исландии на геотермальных электростанциях получают 30% электроэнергии, на Филиппинах – более 25%, в Сальвадоре и Коста-Рике – около 15%, в Новой Зеландии и Никарагуа – 10%. В США доля “геотермального” электричества невелика, всего 0,3%, но по объемам выработки США опережают все остальные страны мира.
В США к широко известным геотермальным электростанциям в Калифорнии и Неваде в 2006 году добавилась маленькая, но необычная электростанция в самой что ни на есть глубокой американской глубинке — на Аляске, на курорте China Hot Springs. Хотя термальные источники там горячи для человека (74С), эта температура все же слишком низка для производства энергии по обычной технологии. Тем не менее, решение — применение бинарного цикла — было найдено: в теплообменнике природная вода отдает свое тепло специальному реагенту, который закипает даже при столь низкой температуре. Слегка охлажденная (примерно до 70 градусов) вода честно возвращается в исходный горизонт. За пять лет эксплуатации температура поступающей воды упала примерно на градус. Три генератора могут давать 650 кВт в час, что достаточно, например, для обслуживания целого поселка. Каждый генератор стоит около $800 000, и окупаемости за полгода ожидать не стоит. Но лет за 10 эти инвестиции окупятся даже при цене электричества в 6 центов за киловатт. Генератор, работающий на мазуте, “стоил” 30 центов за киловатт, так что разница очевидна.
А бинарная технология, использованная на Аляске, вообще-то изобретена в России еще в 1967 году, и использована на Паратунском геотермальном месторождении на Камчатке.
Экономика горячей воды
Как считает Дмитрий Колесников, преимущества геотермальной энергетики — в простоте процесса и дешевизне получаемой энергии. “Собственно, бурится скважина, из которой идет паро-водяная смесь, которая на станции сепарируется, пар вращает турбину, и дальше все работает как в обычной котельной”, — объяснил он принцип работы.
Возле исландского города Гриндавика геотермальная электростанция совмещена со spa-курортом
Фото: AFP/EASTNEWS
Геотермальная энергия действительно обходится очень дешево, прежде всего за счет экономии на углеводородном сырье. Самое дорогое — это скважины и линии электропередач. Правда, там, где можно построить ГЭС, геотермальные электростанции будут не столь экономически привлекательными. Но в России мощнейшие ГЭС строились тогда, когда понятия частной собственности на землю не было. Сегодня, чтобы затопить гигантские территории, нужно будет их у кого-то выкупить, что сильно поднимет цену киловатт-часа. Да и землю жалко (поэтому современные ГЭС строятся в основном в горах, где площадь затопления минимальна). А вот при сравнении цены “геотермального” киловатт-часа с ценой электричества, вырабатываемого ТЭС, разница уже сегодня не в пользу углеводородной энергетики.
Экология соленой воды
Люди, которые занимаются геотермальной энергетикой, как-то с восхищением к ней относятся. Они понимают, что это сравнительно дешевый, сравнительно безопасный способ получения электроэнергии из возобновляемых источников. Тем не менее, как и во всех отраслях промышленности, здесь есть свои проблемы.
Да, углеводородного топлива на ГеоЭС нет, но проблема отходов существует. “Отходы” — это остывшая подземная вода, часто сильно соленая. Ее нельзя сбросить в ближайшую речку, она слишком токсична. Кроме того, при изъятии материала из недр обычно повышается сейсмическая активность, и из-за сейсмодислокаций приток пароводяной смеси на поверхность может вообще прекратиться. “Воды у нас (на Паужетской электростанции) — 1000 тонн в час, в идеале должен быть замкнутый цикл, на поверхность мы эту воду сливать не можем. Воду — сепарат — мы закачиваем обратно в пласт. Правда, не в то место, откуда мы ее берем, иначе мы быстро охладим “дающий” участок. Поэтому закачиваем не в него, а в соседние зоны”, — объясняет Колесников.
В связи с высокой агрессивностью горячих подземных вод возникает проблема коррозии, износа оборудования. Но с коррозией, по мнению Колесникова, бороться можно — надо просто правильно подбирать материалы.
Геотермальную энергию добывать не всегда легко. Часто геотермальные месторождения находятся в труднодоступных местах или в зонах повышенной сейсмической активности. В сейсмически активных зонах постройка ГеоЭС не только сопряжена с угрозой для работников, но может оказаться экономически бессмысленной: при структурных подвижках геотермальное месторождение может просто исчезнуть или поменять режим так, что работа станции станет невыгодной.
Геотермы вообще недостаточно изучены. Поверхностные, более легкодоступные геотермы часто имеют довольно короткий срок жизни. Исследования же глубоко залегающих, более крупных геотермальных месторождений требуют больших средств. Пока российская экономика живет за счет высоких цен на углеводородное сырье, научные и практические работы по геотермам будут оставаться недофинансированными. Это приведет к тому, что Россия, некогда первой применившая бинарную технологию, вновь окажется в хвосте, как и со сланцевым газом.
“Хотим, не хотим, а развивать будем”
Вряд ли геотермальная энергия придет в каждый дом. В России, во всяком случае, не завтра. Низкотемпературные технологии получения электричества пока еще дороги, а самое главное — в платформенных областях, где проживает большая часть населения России, горячие напорные подземные воды редки. Поэтому в ближайшее время можно ожидать только развития применения тепловых насосов, которые позволяют напрямую использовать тепло земли.
Возможности для постройки ГеоТЭС, кроме Камчатки и Курил, существуют на Урале, в Краснодарском крае, на Ставрополье. Анализируются возможности строительства ГеоЭС в южных областях Западной Сибири. “А вообще, должна быть энергетическая стратегия по регионам, комплексный подход. Если есть возможность построить геотермальную электростанцию — надо строить: это и дешевая энергия, и отсутствие потребности в углеводородном сырье”, — считает Колесников.
Алексей Кирюхин уверен, что геотермальную энергию можно получать всюду — вопрос в количестве и качестве. Но, конечно, для гидротермальных электростанций главным ограничивающим фактором еще долго будет служить строгая привязанность к источникам тепла.
Даже если экономия на геотермальной электроэнергии окажется меньше ожидаемой, выигрыш для природы очевиден. Валентина Свалова из Института геоэкологии РАН в работе “Геотермальные ресурсы России и их комплексное использование” показала, что если за счет геотермальной энергетики удастся достичь выработки электричества в 7800 ГВт.ч, то это позволит сэкономить 15,4 млн баррелей нефти, что исключит выброс приблизительно 7 млн тонн СО2.
Возобновляемость и дешевизна делают геотермальную энергию крайне привлекательной. “Хотя геотермальные электростанции имеют более низкий потенциал, дают меньшую мощность, они не требуют использования углеводородного сырья, — повторяет Колесников. — Ситуация с нефтью понятна, цены будут только расти, поэтому, хотим мы или не хотим, а геотермальную энергетику развивать будем”.
Суммарная мощность геотермальных электростанций
|
Татьяна Крупина
Основные способы генерации электроэнергии в России
Чтобы более точно прогнозировать производственные показатели, выручку и себестоимость генерирующих компаний для их последующего фундаментального анализа, необходимо понимать как производится электроэнергия и какие факторы влияют на ее выработку.
Производство электроэнергии
Электрическая энергия, по большей части, образуется за счет механической энергии от вращения турбины. Отличия лишь в том, за счет чего приводится в движение эта турбина.
Производство электроэнергии можно разделить по способам получения на 2 основных типа: из невозобновляемых источников энергии (использование в качестве топлива такого сырья как природный газ, уголь, мазут или дизельное топливо) и из возобновляемых источников энергии, где в качестве ресурсов используется энергия воды, ветра, солнца и пр.
Еще есть атомная энергетика, где в качестве источника электроэнергии используется ядерная энергия, выделяемая при делении атомов. Подробно рассмотрен этот тип не будет, т.к. в России все атомные электростанции (АЭС) принадлежат государственной корпорации «Росатом», акции которой не котируются на Московской бирже.
Тепловая генерация
К производству электроэнергии из невозобновляемых источников относится тепловая генерация. Электричество производится на тепловых электростанциях (ТЭС), которые бывают двух типов: конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ). Принцип работы одинаковый, а отличие лишь в том, что КЭС производят в основном электроэнергию, а ТЭЦ еще и тепловую энергию, используемую для отопления и горячего водоснабжения. КЭС называют ГРЭС — государственная районная электростанция, которые часто можно спутать с ГЭС — гидроэлектростанция, о них будет рассказано другой части статьи.
На данный момент тепловая генерация — это самый популярный способ производства энергии основными генерирующими компаниями, которые торгуются на Московской бирже («Интер РАО», «РусГидро», «Юнипро», «Мосэнерго», «ОГК-2», «ТГК-1», «Энел Россия»).
На картинке представлена схема работы компании «Мосэнерго»:
https://mosenergo.gazprom.ru/about/business-model/
В тепловой генерации, как следует из названия, приводит в движение турбину тепловая энергия в виде пара, которая образуется в результате сжигания органического топлива.
Более детальная схема работы ТЭЦ «Мосэнерго» представлена на картинке:
https://mosenergo.gazprom.ru/about/business-model/tpp-operation-sheme/
Еще более наглядно узнать про принцип работы ТЭЦ можно в коротком познавательном видео:
Все больше компаний, акции которых торгуются на Московской бирже, на своих ТЭС переходят на газ, как более экологически чистое топливо, постепенно отказываясь от угля и прочих видов топлива. Это важно, т.к. львиную долю в себестоимости генерирующих компаний составляет топливообеспечение, которое формируется в зависимости от цен, в основном, на газ.
Если ТЭЦ производят электроэнергию и тепло, то котельные производят только тепловую энергию, которая направляется потребителям для отопления помещений и обеспечения горячего водоснабжения.
Принцип работы котельной «Мосэнерго» представлен на рисунке:
https://mosenergo.gazprom.ru/about/business-model/boiler-operation-sheme/
Котельные существенно уступают в энергоэффективности ТЭЦ, которые вырабатывают еще и электроэнергию. Поэтому компании, у которых еще есть котельные постепенно от них отказываются, перенаправляя нагрузку на ТЭЦ, что позволяет повысить эффективность работы и экономит топливо.
Перейдем к рассмотрению производства электроэнергии благодаря возобновляемым источникам энергии. Так называемая «зеленая» энергия образуется за счет постоянно восстанавливающихся или неиссякаемым по человеческим меркам ресурсов. Это может быть поток воды, ветер, солнечный свет или тепловая энергия недр Земли.
Гидрогенерация
На гидроэлектростанциях (ГЭС) вращает турбину поток воды. Обычно строится плотина, которая перекрывает реку. В месте перекрытия образуется водохранилище. В плотине есть специальные водозаборные отверстия, через которые вода по трубам поступает к турбине, вращает ее и продолжает свой путь обратно в русло реки, расположенное ниже уровня водохранилища. Вращающаяся турбина приводит в движение генератор, который, непосредственно, и вырабатывает электроэнергию. Таким образом энергия водного потока преобразуется в электрическую.
Схема работы гидроэлектростанции (ГЭС):
https://www.kp.ru/best/krsk/metalenergy/
На динамику выработки электроэнергии ГЭС влияет уровень воды в водохранилищах. Чем он выше, тем больше выработка.
Из достоинств стоит отметить дешевизну электроэнергии по сравнению с тепловой генерацией.
В России явным лидером в гидрогенерации является «РусГидро».
Ветряная генерация
На ветряных электростанциях (ВЭС) в движение турбину приводит ветер. Ветряная электростанция представляет собой ветропарк, который состоит из нескольких ветрогенераторов. Принцип работы простой: ветер вращает лопасти, которые соединены с генератором, производящим электроэнергию. Необходимая скорость ветра для размещения ветряной электростанции составляет от 4,5 м/с. Так как скорость ветра возрастает с повышением высоты, то ВЭС стараются строить на возвышенности, а сами ветрогенераторы высотой 30-60 метров.
Схема работы ветрогенератора:
http://tdap.ru/press/news/podshipniki-dlya-vetrogeneratorov/
На российском рынке на ветряную генерацию делает ставку и активно развивает данное направление «Энел Россия».
Следующие виды генерации электроэнергии не используются в российской энергетике широко.
Солнечная генерация
Солнечные электростанции (СЭС) состоят из большого количества солнечных батарей, которые чаще всего представляют собой фотоэлемент, являющийся полупроводниковым устройством, преобразующим солнечную энергию в электрическую.
Отличительной особенностью от других видов генераций, является иной принцип преобразования энергии без использования турбин. Из недостатков следует отметить зависимость от погодных условий и времени суток, сезонность в средних и высоких широтах, необходимость использования довольно большой площади.
В России солнечную генерацию использует «РусГидро».
Геотермальная генерация
На геотермальных электростанциях (ГеоТЭС) электрическая энергия вырабатывается за счет тепловой энергии из недр Земли. Принцип работы аналогичен тепловым электростанциям, но нет необходимости в сжигании топлива, т.к. тепло уже имеется в виде пара или горячей воды, благодаря гейзерам.
В России ГеоТЭС расположены в Камчатском крае и принадлежат ПАО «Камчатскэнерго», которое входит в группу «РусГидро».
Ниже представлена сводная таблица с разбивкой установленных мощностей основных генерирующих компаний, представленных на Московской бирже, по видам производства энергии:
«Интер РАО» | «РусГидро» | «Юнипро» | «Мосэнерго» | ОГК-2 | ТГК-1 | «Энел Россия» | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Теплогенерация, МВт | 31390 | 8506 | 11245 | 12825 | 19012 | 4062 | 5629 |
Гидрогенерация, МВт | 439 | 29366 | 0 | 0 | 0 | 2856 | 0 |
Ветрогенерация, МВт | 32 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Солнечная генерация, МВт | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Геотермальная генерация, МВт | 0 | 74 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Общая мощность, МВт | 31860 | 37954 | 11245 | 12825 | 19012 | 6918 | 5629 |
Основным типом производства энергии является тепловая генерация. Гидрогенерация представлена 2-мя компаниями: «РусГидро», где гидрогенерация составляет более 77% от общей мощности, и «ТГК-1», где гидрогенерация составляет более 41%. Ветряная генерация используется «Интер РАО», но в ближайшей перспективе «Энел Россия» вырвется в лидеры, т.к. в 2021 году вводится в эксплуатацию Азовская ВЭС мощностью 90 МВт, а в следующие 3-4 года планируется достроить еще 2 ветропарка общей мощностью 272 МВт.
В следующей статье мы рассмотрим основные источники заработка генерирующих компаний в России
5 альтернативных способов получения электроэнергии — VINUR
Сегодня все больше внимания уделяется вопросу получения электрической энергии альтернативными способами. Как получить электричество? Скоро человечество столкнется с проблемой дефицита нефти, газа и угля. Также возможны сокращения добычи урана, который используется на атомных электростанциях. Поэтому у нас возникает логичный вопрос: что мы будем делать дальше? Ведь без электричества в мире начнется полный хаос, так как все глобальные сети работают за счет потребления электричества. К чему может привести конец эры углеводородов?
Решением данной проблемы ученые занимаются уже несколько десятилетий. Появляется все больше разработок, связанных с получением электрического тока из альтернативных источников. Некоторые из них используются человеком довольно успешно. Многие страны мира стали задействовать силы природы для преобразования их энергии в электричество. В новостях часто сообщается об открытии новых электростанций, которые работают с использованием силы ветра, отлива и прилива морей, солнечной энергии и других.
Но чтобы сократить потребление электричества и создать благоприятные условия для работы оборудования, человек использует трехфазный стабилизатор напряжения или бытовые стабилизирующие устройства. Это позволяет частично решать вопросы с перепадами напряжения в быту и на производстве, а также создает экономически выгодные условия его потребления. Мы начали уделять больше внимания экономии энергоресурсов и улучшению качества их потребления.
Наука не стоит на месте
Сегодня человечество разработало множество способов, как получить электрический ток за счет природных явлений. Мы решили рассказать сегодня про 5 способов вырабатывания электроэнергии, которые считаем необычными по той причине, что они не набрали достаточной популярности. Может, некоторые из вас скажут, что они являются экономически затратными и неэффективными, но это не говорит о том, что человечество от них откажется.
Эти инновационные способы в ближайшее время смогут использоваться человеком, как новые источники получения электрического тока. Даже с появлением нефти человечество считало этот природный ресурс неэффективным и неизвестным, но сегодня она используется во многих областях нашей деятельности.
Сегодня мы еще точно не можем сказать, чем человечество заменит привычные электрические источники. Возможно, один из способов, который мы опишем ниже, станет альтернативным.
Морская вода
Запасы соленой воды на планете просто огромны, поэтому ученые решили разработать электростанцию, которая будет работать на данном ресурсе. Единственная электрическая станция была построена в Европе фирмой Starkraft. Электрическая энергия добывается по технологии использования осмоса. Если говорить простым языком, происходит смешивание соленой и пресной воды, что приводит к образованию энергии из-за увеличения энтропии жидкостей. Данная энергия необходима для приведения в действие гидротурбин электрогенераторов.
Этот способ не такой эффективный, как атомные электростанции, но он не наносит большого вреда окружающей среде.
Топливные элементы
Сегодня также разработана электростанция, которая работает на элементах топливного типа, имеющая мощность до 0,5 ГВт. Работает она за счет горения топлива в элементе, который перерабатывает энергию тепла в электрический ток. По сути, это дизельный генератор, в котором не используется дизельное топливо и генератор. Электростанция не загрязняет окружающую среду, так как не выбрасывает в атмосферу продукты горения. Также такой источник получения электрической энергии имеет высокий КПД.
Термические генераторы
Для того чтобы получить электрический ток можно использовать энергию тепла. Этой теории уже больше 100 лет, но сегодня она стала популярной из-за большого применения технологий по энергетической экономии. Сегодня данный способ используют и в промышленных масштабах. Например, в коммунально-отопительных системах получают тепло и электроэнергию для своих нужд.
Пьезоэлектрические генераторы
Закон сохранения кинетической энергии стал основой работ для получения электричества в экспериментальных установках — пьезоэлектрических генераторах. Их применяют в качестве эксперимента в зонах большого передвижения людей, танцполах, на железнодорожных вокзалах и в метро. Есть даже идея создавать «зеленые» фитнес-центры и спортзалы, в которых посетители смогут своими действиями производить до 3,6 мегават электричества в год.
Наногенераторы
Вы знаете, что в организме человека происходят микроколебания, которые можно преобразовать в электрическую энергию? Для преобразования небольших колебаний в организме человека в электрический ток используются наногенераторы. Такие технологии можно применять для зарядки мобильных устройств. Любое движение человека можно использовать для получения электрической энергии. Сегодня существует много разработок, которые объединяют использование наногенераторов и солнечных батарей.
Электрическая энергия – энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока). Электрическая энергия применяется для:
Перечислим преимущества электрической энергии перед другими видами энергии:
К недостаткам электрической энергии можно отнести невозможность запасать ее в больших количествах и сохранять эти запасы длительное время. Электрическая и магнитная энергии тесно взаимосвязаны друг с другом. Магнитная энергия – это энергия постоянных магнитов, обладающих большим запасом энергии, но плохо отдающих ее. Электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля, поэтому чаще всего говорят об электромагнитной энергии. Электромагнитная энергия – это энергия электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны. Таким образом, электромагнитная энергия – это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, например в теплоту. |
Найден новый способ получения электричества: Город: Среда обитания: Lenta.ru
Житель республики Сьерра-Леоне в Западной Африке Джеремия Торонка (Jeremiah Thoronka) разработал специальную установку, которая позволяет обеспечить электричеством тысячи домов без особых усилий и вреда природе. Молодой человек нашел способ производства «чистой» энергии из вибраций в окружающей среде, сообщает «Би-би-си».
Третий год подряд Торонка, которому сейчас 20 лет, занимается решением проблемы дефицита энергоснабжения родной страны, с которой сам сталкивался с детства. Поступив в Африканский университет лидерства в Руанде (African Leadership University in Rwanda), молодой человек основал инновационный стартап по производству электричества Optim Energy.
В основе технологии лежит пьезоэлектрическое устройство, которое использует энергию тепла, движения и давления из окружающей среды. Когда установка находится под дорогой с интенсивным движением транспорта и пешеходным трафиком, она поглощает вибрации и использует их для генерации электрического тока. Выбросов парникового газа, в отличие от классических электростанций, при этом нет, так как отсутствует процесс сжигания топлива.
Материалы по теме
08:01 — 20 апреля
00:00 — 17 июня
Новое величие.
Россия может возглавить мировую энергетическую революцию. Что ей мешает?
Такой источник электричества имеет преимущества и перед некоторыми альтернативными установками для выработки энергии. Работа вибрационных устройств не зависит от погодных условий, как солнечные и ветряные станции. Еще одним большим плюсом изобретения является отсутствие необходимости в батареях и подключении к внешнему источнику питания.
По данным организации «Устойчивая энергия для всех» (Sustainable Energy for All (SEforALL)), только 26 процентов населения Сьерра-Леоне имеют доступ к электричеству. В сельской местности большинство людей не могут подключиться к национальной сети. С доступным электричеством у детей появится больше времени для учебы и включения в цифровую среду мира, а у взрослых — возможность поддерживать экономическую деятельность, считает представитель университета Винни Мучина (Winnie Muchina).
Компания Optim Energy провела успешную пилотную программу в нескольких районах, и население с радостью приняло новинку. Используя два устройства, стартап бесплатно обеспечил электроэнергией 150 домов с населением в 1,5 тысячи человек, а также 15 школ. Кроме того, Торонка выпустил онлайн-калькулятор энергоэффективности, который отслеживает модели потребления людей в зависимости от использования ими разной бытовой техники.
Работа Торонки получила международное признание. В марте 2021 года ему вручили «Молодежную премию содружества» (Commonwealth Youth Award), которую ежегодно присуждают пяти молодым людям, изменившим жизнь своих сограждан в лучшую сторону. Приз в 2,8 тысячи долларов Торонка потратит на развертывание устройств еще в нескольких городах и прибрежных регионах Сьерра-Леоне, чтобы к 2030 году обеспечить электроэнергией около 100 тысяч человек.
В поисках новых источников энергии, которые являются безопасными для природы, другая африканская страна, Кения, решила подробнее изучить ресурсы подземных вод. Национальная электростанция Олкария компании Kenya Electricity Generating Co (KenGen) получает электричество из геотермальных залежей в вулканических зонах, пропитанных сернистыми газами.
Знаете ли вы про экзотические способы добычи энергии?
Острая потребность в энергии приводит к появлению новых, необычных методов ее получения. Как показывает практика, если подойти к вопросу творчески, то можно использовать для этого даже деревья, бактерии, пешеходов и сахар.
Электричество от людей
Использовать энергию от вибрации предложили лондонские ученые. Был разработан проект для преобразования вибраций от пешеходов и проезжающего транспорта в электроэнергию, используемую для освещения улиц. При этом только от одного человека ожидалось получить не менее 3 ватт. Еще один вариант получения энергии от передвижения людей заключался в применении специальных генераторов при ходьбе. Такие генераторы можно подключать к небольшим устройствам, не требующим много энергии. Расположенные в обуви, они должны преобразовывать механическую энергию в электрическую, питая локальные устройства.
Однако дальнейшего развития и применения на практике ни один из этих методов не получил. А вот идея применять энергию, полученную от работы крематория, оказалась не только удачной, но и стала успешно использоваться в шведском городе Хельсингборге. Около 10% энергии, что идет на отопление (а это 60 000 домов), производится печами крематория. Этот необычный, однако энергоэффективный и экологически чистый метод используют с 1997, когда руководство крематория и местная энергетическая компания заключили договор на поставку тепла от работы печей для отопления города.
Бактерии и электричество
Участвовать в выработке электричества могут не только люди, но и бактерии. Это доказали на практике ученые Англии. Микробиолог Линн Маккаски использовала бактерии вида Escherichia coli для переработки в электроэнергию отходов фабрики шоколада. Бактерии расщепляли сахар, находящийся в растворенных отходах производства, и вырабатывали водород. Работающий на этом водороде топливный элемент производил электроэнергию эквивалентную той, что необходима для работы вентилятора. В Америке, по словам некоторых изданий, пошли дальше, и вывели специальный вирус, преобразующий в электричество вибрации.
Электричество от деревьев
Использовать деревья в качестве батарейки предлагают исследователи из Массачусетса. Абсолютно безопасный как для деревьев, так и для окружающей среды метод, предполагает использование металлических прутьев. Одним концом прут втыкают в кору дерева, а вторым в грунт, получая таким образом потенциал. С помощью специальной схемы происходит преобразование полученной энергии в постоянный ток и увеличение напряжения на выходе. Полученную энергию можно накапливать в аккумуляторе и использовать для освещения дорожных знаков и работы противопожарных датчиков в лесных массивах.
Добывать энергию можно от любых деревьев весь год, так как ее количество не зависит ни от высоты дерева, ни от наличия на нем листьев.
Электричество от сточных вод
Использовать сточные воды для получения электричества предложили ученые Пенсильвании. Здесь на помощь также были призваны бактерии, которые выделяют углекислый газ в результате переработки отходов. Протекающие при этом химические реакции обеспечивают переход электронов между атомами. На этом этапе ученые применили специальную трубу, чтобы заставить электроны идти в нужном для них направлении. Труба состоит из пластмассы и имеет внутри восемь периферийных электродов в виде графитовых стержней, и центральный электрод из пластика, графита и платины. В этой цепи между центральным и боковыми стержнями получается ток при прохождении сточных вод. Пока что не удалось получить ток высокой мощности, однако в перспективе ученые надеются усовершенствовать метод и применять его для очистки сточных вод.
Сладкая батарейка
Компания Sony разработала батарейку мощностью 50мВт, которая получает свой заряд благодаря глюкозе. Внешняя оболочка изготовлена из растительного пластика, имеет длину 39 мм. Внутренняя часть полая и включает два электрода. Если залить внутрь раствор глюкозы (а за неимением такового подойдет и обычная газировка), запускается химическая реакция, из расщепленной глюкозы высвобождаются электроны и ионы водорода. Это приводит к образованию электрического тока и воды. Свою разработку компания обещает внедрить в производство в ближайшем будущем.
Хотя большинство из подобных альтернативных методов добычи электроэнергии пока что не получили коммерческого значения, дальнейшие исследования в этом направлении могут существенно облегчить электроснабжение домов.
Об энергоснабжении частных домов в любых условиях можно прочесть здесь.
Электроэнергия в США – Управление энергетической информации США (EIA)
Электроэнергия в США производится (генерируется) с использованием различных источников энергии и технологий
Соединенные Штаты используют множество различных источников энергии и технологий для производства электроэнергии. Источники и технологии менялись со временем, и некоторые из них используются чаще, чем другие.
Три основных категории энергии для производства электроэнергии – это ископаемое топливо (уголь, природный газ и нефть), ядерная энергия и возобновляемые источники энергии.Большая часть электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами с использованием ископаемого топлива, ядерной энергии, биомассы, геотермальной и солнечной тепловой энергии. Другие основные технологии производства электроэнергии включают газовые турбины, гидротурбины, ветряные турбины и солнечные фотоэлектрические установки.
Нажмите для увеличения
Ископаемое топливо – крупнейший источник энергии для производства электроэнергии
Природный газ был крупнейшим источником U – около 40%.S. Производство электроэнергии в 2020 году. Природный газ используется в паровых турбинах и газовых турбинах для выработки электроэнергии.
Угольбыл третьим по величине источником энергии для производства электроэнергии в США в 2020 году – около 19%. Почти все угольные электростанции используют паровые турбины. Несколько угольных электростанций преобразуют уголь в газ для использования в газовой турбине для выработки электроэнергии.
Нефть была источником менее 1% выработки электроэнергии в США в 2020 году. Остаточное жидкое топливо и нефтяной кокс используются в паровых турбинах.Дистиллятное или дизельное топливо используется в дизельных генераторах. Остаточное жидкое топливо и дистилляты также можно сжигать в газовых турбинах.
Ядерная энергия обеспечивает пятую часть электроэнергии США
Ядерная энергия была источником около 20% выработки электроэнергии в США в 2020 году. Атомные электростанции используют паровые турбины для производства электроэнергии за счет ядерного деления.
Возобновляемые источники энергии обеспечивают растущую долю электроэнергии в США
Многие возобновляемые источники энергии используются для выработки электроэнергии и являются источником около 20% всего U.С. Производство электроэнергии в 2020 году.
Гидроэлектростанции произвели около 7,3% от общего объема производства электроэнергии в США и около 37% электроэнергии из возобновляемых источников энергии в 2020 году. 1 Гидроэлектростанции используют проточную воду для вращения турбины, подключенной к генератору.
Энергия ветра была источником около 8,4% от общего объема производства электроэнергии в США и около 43% электроэнергии из возобновляемых источников в 2020 году. Ветровые турбины преобразуют энергию ветра в электричество.
Биомасса была источником около 1,4% от общего объема производства электроэнергии в США в 2020 году. Биомасса сжигается непосредственно на пароэлектрических электростанциях или может быть преобразована в газ, который можно сжигать в парогенераторах, газовых турбинах или внутреннем сгорании. двигатели-генераторы.
Солнечная энергия обеспечила около 2,3% всей электроэнергии США в 2020 году. Фотоэлектрическая (PV) и солнечно-тепловая энергия – два основных типа технологий производства солнечной электроэнергии. Преобразование PV производит электричество непосредственно из солнечного света в фотоэлектрических элементах.В большинстве гелиотермических систем для выработки электроэнергии используются паровые турбины.
Геотермальные электростанции произвели около 0,5% от общего объема производства электроэнергии в США в 2020 году. Геотермальные электростанции используют паровые турбины для выработки электроэнергии.
1 Включая обычные гидроэлектростанции.
Последнее обновление: 18 марта 2021 г.
Различные методы производства электроэнергии
Для чего мы используем энергию?
Различные методы производства электроэнергии
Существуют различные методы производства электроэнергии в зависимости от видов энергии.
Среди источников энергии уголь и природный газ используются для выработки электроэнергии путем сжигания (тепловая энергия), уран путем ядерного деления (ядерная энергия), чтобы использовать их тепло для кипячения воды и вращающейся паровой турбины.
Среди возобновляемых источников энергии солнечный свет напрямую преобразуется в электричество (фотоэлектрическая энергия), энергия вращения ветра преобразуется в электричество (энергия ветра), вращение водяного колеса проточной водой для производства (гидро). Магматическое тепло закипает подземную воду, чтобы вращать паровую турбину для генерации (геотермальной энергии).
Продолжается непрерывное развитие технологий для преобразования энергии ресурсов или возобновляемых источников энергии в электричество с меньшими потерями. Для эксплуатации электростанции также важно проводить техническое обслуживание или обучение операторов.
Тепловая мощность
Производство энергии на пылеугольном топливе в настоящее время является основным методом производства электроэнергии на угле. Уголь измельчается до мелкого порошка и сжигается в котле. Нагрев в бойлере превращает воду в пар.Давление пара вращает паровую турбину, а генератор вырабатывает электричество.
Электроэнергетика с комбинированным циклом сначала вырабатывает газ за счет сжигания топлива в сжатом воздухе.
Давление газа вращает газовую турбину, а генератор вырабатывает электричество.
Кроме того, тепло выхлопных газов газовой турбины используется для кипячения воды для выработки пара, который вращает турбину для генерации.
Комбинированный цикл комплексной газификации угля (IGCC) газифицирует топливный уголь в газификаторе.Газифицированное топливо сжигается в сжатом воздухе с образованием газа. Давление газа вращает газовую турбину для выработки электроэнергии. Кроме того, тепло выхлопных газов газовой турбины используется для превращения воды в пар для выработки электроэнергии.
Международное сличение энергоэффективности производства тепловой энергии
Международное сравнение эффективности производства тепловой энергии (ископаемое топливо). Установки для разжигания угля в Японии достигают наивысшего КПД, вырабатывая много электроэнергии с меньшим количеством топлива.Хотя эффективность генерации может быть увеличена за счет использования мощностей (или технологий) производства электроэнергии с новейшей и высочайшей эффективностью, важно проводить техническое обслуживание объекта или также поддерживать или повышать качество работы.
Атомная энергетика
Легкая вода означает обычную воду в отличие от тяжелой воды. В активной зоне реактора в результате ядерного деления вырабатывается тепло, которое затем вызывает кипение воды с образованием пара. Пар используется для вращения турбины для выработки электроэнергии, затем охлаждается в конденсаторе морской водой и снова превращается в жидкую воду.Затем эта вода возвращается в активную зону реактора.
Легкая вода означает обычную воду в отличие от тяжелой воды. В активной зоне реактора при ядерном делении выделяется тепло, но нагретая вода подавляется перед кипением за счет приложения высокого давления. Эта вода с высокой температурой и давлением направляется в парогенератор, превращает воду в пар, а затем вращает турбину для выработки электроэнергии в генераторе, после чего она охлаждается в конденсаторе морской водой и снова превращается в жидкую воду.Затем эта вода возвращается в паровую турбину.
Глоссарий
методов производства электроэнергии – наука поражена
Без электричества наша жизнь остановилась бы. Его использование стало настолько неизбежным, что люди редко задумываются о том, как он возникает. Чтобы узнать больше о различных методах выработки электроэнергии, прочтите эту статью.
| Fast Fact Одна молния может нести ошеломляющие 5 миллиардов джоулей электричества и настолько мощна, что ею можно осветить около 150 миллионов лампочек.Этой электроэнергии хватит на то, чтобы весь город мог работать в течение одного дня без зависимости от других источников! |
Электроэнергия вырабатывается из таких источников, как вода, ветер и солнечные лучи. Однако это косвенные источники. Непосредственными источниками преобразования энергии в электричество являются статическая энергия, электромагнитная индукция и химическая энергия. Он также включает фотоэлектрический процесс (преобразование света в электрическую энергию), прямое преобразование разницы температур, ядерную энергию и т. Д.
Большая часть электроэнергии производится за счет тепловых двигателей. Тепло в основном поступает от сжигания ископаемого топлива, ядерного деления и других возобновляемых источников энергии. Ниже приведены основные методы, которые используются для выработки электроэнергии.
Методы производства электроэнергии
Турбины
Эти устройства в основном приводятся в движение жидкостью или газом, которые действуют как энергоносители. Турбины могут приводиться в движение ветром или текущей водой. Пар является одним из источников, которые могут приводить в действие турбины, и для этой среды вода кипятится с помощью тепла от методов ядерного деления, сжигания угля, природного газа или нефти.Ниже рассмотрены основные методы производства электроэнергии.
Уголь
Первый шаг состоит в равномерном измельчении угольных блоков до мелких фрагментов и помещении их в печь, прикрепленную к водогрейному котлу. После нагрева и сгорания вода закипает, и образующийся пар используется для приведения в действие турбин для выработки электроэнергии. Альтернативный метод – использование водоугольного топлива (CWS), что помогает повысить эффективность производства электроэнергии.Из общего количества электроэнергии, производимой на нашей планете, около 40% приходится на нагрев угля.
Геотермальная энергия
Внутри Земли хранятся огромные запасы тепла, которое в основном передается от расплавленной мантии к коровым частям нашей планеты. Такие источники, как горячие источники, гейзеры и водоносные горизонты с горячей водой, эксплуатируются геотермальными электростанциями. С помощью таких сред, как нагнетание холодной воды и других жидкостей, пар, произведенный из таких источников, улавливается и в дальнейшем используется для питания турбин для выработки электроэнергии.Более 15% всей электроэнергии в Исландии производится за счет геотермальной энергии.
Биомасса
Навоз, древесная щепа, части растений, такие как ветви и листья, органические отходы, разлагающаяся масса животных и т. Д., Являются основными примерами биомассы. Эти материалы могут быть сожжены или подвергнуты горению для выработки тепла, которое в дальнейшем используется для производства электроэнергии. Некоторые из источников также ферментируются для производства биогаза, который можно легко сжигать и преобразовывать в электричество с помощью биогазовых электростанций.Биомасса является очень многообещающим и важным источником возобновляемой энергии, и ее использование для выработки электроэнергии неуклонно растет.
Ветряные турбины
Использование энергии ветра – еще один способ производства электроэнергии. Ветряные мельницы – это устройства, использующие энергию ветра и действующие как турбины для производства электроэнергии. Вращающиеся лопасти соединены с генераторами кабелями, которые передают кинетическую энергию генераторам. Самая большая мощность по выработке электроэнергии – ветряная турбина Vesta V-164.Его мощность оценивается в 8 МВт.
Гидроэлектростанции
Вода, текущая с большой силой, также может приводить в действие турбину для выработки электроэнергии. Плотины строятся между течением реки не только для хранения воды, но и для выработки электроэнергии с помощью турбин. Эти турбины устанавливаются на гидроаккумулирующей электростанции, и вода, падающая с большой высоты, используется для их вращения, что, в свою очередь, запускает генераторы, в конечном итоге производя электроэнергию.В США имеется более 2000 гидроэлектростанций, которые вырабатывают около 7% всей электроэнергии, производимой в регионе.
Приливная энергия
Также наблюдается стремительный прогресс в производстве электроэнергии с использованием энергии приливов и отливов. Один из важнейших неиссякаемых источников энергии – приливные растения – используют энергию, переносимую волнами, которые с огромной силой обрушиваются на прибрежные районы. Турбины построены под зоной прерывателя внутри цилиндрических агрегатов, на которые волны ударяются с максимальной силой.Высокий импульс приливных волн способствует вращению турбин и, следовательно, генерирует электрическую энергию. Приливные заграждения и генераторы приливных потоков – это два основных метода производства электроэнергии с использованием силы волн.
Фотоэлектрические панели
Они преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, в отличие от солнечных концентраторов тепла. Первоначально считалось, что они лучше всего подходят для сельской местности, где нет электросети или надлежащей инфраструктуры.Но с ростом осведомленности об их экологических преимуществах эти панели широко используются по всему миру. Многие эксперименты проводятся по использованию солнечной энергии. Германия является крупнейшим производителем фотоэлектрических панелей, а странами, использующими самые передовые технологии, являются Китай и Япония. Материалами, используемыми для изготовления солнечных чипов, являются монокристаллический и поликристаллический кремний, теллурид кадмия, сульфид меди и т. Д. Панели заключены в модули, которые затем подключаются к соответствующим устройствам с помощью медных кабелей.Фотоэлектрические элементы используются для выработки электроэнергии в зданиях, транспорте (автомобили, грузовики, велосипеды и т. Д.), Космических кораблях и космических станциях, зарядных устройствах для сотовых телефонов и т. Д.
Ядерное деление
Когда ядро атома расщепляется, происходит химическая реакция, которая называется делением ядра. Этот процесс происходит в ядерном реакторе. Наиболее часто используемый минерал в процессе производства ядерной энергии – уран. Он помещается в активную зону реактора, и случайные нейтроны выделяются в активной зоне.Эти нейтроны сталкиваются с ядром атома урана, в результате чего происходит деление, вызывая цепную реакцию. Следствием этой реакции является выделение большого количества тепла в активной зоне. Но есть хладагенты, которые поглощают тепло, которое далее по трубопроводу передается в паровой котел. После этого тепло от теплоносителя проходит через стенки трубок, в которых закипает вода, полученная из ближайшего природного источника. Нагретый H 2 O превращается в пар, который приводит в движение турбину, что приводит к выработке электроэнергии.Основная проблема этого метода – образование ядерных отходов, которые чрезвычайно вредны для окружающей среды.
Топливные элементы
Устройства, вырабатывающие электричество с помощью химической энергии, получаемой из определенных видов топлива, известны как топливные элементы. В этих устройствах происходит химическая реакция с участием топлива, окислителя и кислорода. Для них требуется постоянная подача топлива и необходимых химикатов, в отличие от устройств, называемых аккумуляторами (используемых в сотовых телефонах, радиоприемниках, портативных компьютерах и т. Д.).), которые требуют ограниченного количества химикатов и могут заряжаться несколько раз. Различные углеводороды, водород и метанол являются некоторыми примерами топлива, используемого в этом методе, и из этих вариантов водород является наиболее предпочтительным элементом для использования в качестве топлива. Надежность этих устройств выше, чем у других методов, таких как угольные электростанции, ветряные турбины и электричество, вырабатываемое фотоэлектрическими панелями. Будучи эффективными на 99%, они широко используются во многих коммерческих приложениях.Эту технологию можно назвать одной из самых многообещающих и перспективных, которая в ближайшем будущем может превзойти другие методы. Исследования по производству таких устройств в соответствии с экологической безопасностью и охраной окружающей среды все еще продолжаются.
Помимо этих методов, существуют другие методы генерации электричества (например, батареи, статическое электричество, пьезоэлектрические кристаллы и т. Д.), Для которых проводится множество экспериментов. Эти методы используются в относительно небольших масштабах по сравнению с описанными выше способами.Нововведения в этой области могут привести к минимизации использования невозобновляемых источников энергии для производства электроэнергии.
9 необычных способов производства электроэнергии
Мы рыскали в Интернете и собрали десять самых необычно интересных способов производства электроэнергии. Как видно из нашего списка, производство энергии может быть запутанным процессом, поэтому вы можете оставить грязную работу профессионалам. Надеемся, что в будущем коммунальные предприятия смогут использовать некоторые из этих методов в качестве альтернативы традиционным источникам энергии.
Когда лук выжимается, его сок можно превратить в метан. Затем метан можно использовать для производства электроэнергии. Это уже делается в некоторых странах, и по крайней мере одна калифорнийская компания экономит более полумиллиона долларов на счетах за электроэнергию, внедряя этот метод (компания также занимается оптовой торговлей луком).
Кинетическая энергия также может использоваться для производства электричества. Эта концепция была реализована в различных европейских ночных клубах. Когда гости ночного клуба танцуют, их движения могут производить достаточно электричества, чтобы не выключать свет и играть музыку.Фактически, эта технология в настоящее время разрабатывается, так что генераторы кинетической энергии могут быть размещены в других общественных местах, включая дороги и детские площадки.
Аналогичным образом тепло выхлопных газов автомобиля можно использовать для выработки электроэнергии. В городах с интенсивным движением этот метод может показаться особенно многообещающим. По сути, разницу температур в разных трубах можно использовать для создания значительного количества энергии. Затем тепло можно преобразовать в электричество с помощью термоэлектрического генератора.
Тепло тела – еще один потенциальный источник электричества. В Швеции, например, компания придумала способ использования тепла тела для снижения затрат на энергию за счет использования теплообменников в системах вентиляции поездов. Во-первых, системы вентиляции преобразуют тепло тела в горячую воду. Затем горячая вода используется для согрева пассажиров и персонала. Более того, широко распространено сообщение о снижении затрат на электроэнергию на впечатляющие 25 процентов.
Не менее любопытен и другой метод, связанный с потением, – это носимые устройства, при которых люди носят куртки, улавливающие тепло тела.Затем захваченное тепло можно использовать для зарядки электронных устройств, таких как мобильные телефоны и планшеты.
Мысль о взрывающихся озерах может вызывать в воображении образы из научно-фантастических фильмов, но таких озер действительно существует. В этих озерах есть резервуары, состоящие из углекислого газа и метана, которые иногда выбрасывают горячий газ и воду. Например, правительство Руанды использовало газ из одного из этих озер для создания впечатляющего количества энергии.
Хотя идея поначалу может показаться неприятной (и вонючей), отходы животноводства можно использовать для производства электроэнергии.Этот процесс обычно называют регенерацией биогаза. В основном навоз помещается в обогреваемый резервуар и превращается в газ. Затем газ можно использовать для питания генератора, производя при этом более чистую энергию.
Флуоресцентный белок, который заставляет медузу светиться, можно управлять для высвобождения электронов и, в конечном итоге, для производства электричества. Как ни странно, эта технология может принести непосредственную пользу медицинской сфере. Например, топливные элементы, сделанные из белка медузы, можно использовать для питания крошечных устройств, которые затем можно использовать для обнаружения и лечения определенных заболеваний.
Еще один крутой способ генерировать электричество – это педаль. Когда велотренажер присоединен к генератору, электричество, генерируемое педалями, может питать небольшие приборы и бытовую электронику. Фактически доказано, что мощность педали генерирует достаточно электроэнергии для питания блендеров, сотовых устройств и даже стиральных машин. Энтузиасты DIY серьезно отнеслись к этому виду выработки энергии, потому что он сокращает использование ископаемого топлива, давая вам кардиотренировку.
Мусор – одна из самых острых проблем современности.Поскольку мусор продолжает накапливаться с большой скоростью, люди продолжают потреблять и выбрасывать все больше и больше материалов. Возможность использовать мусор для производства электроэнергии может быть экологически чистой и экономичной. Фактически, армия США использовала генераторы, работающие на мусоре, в качестве топлива для своих операций во время войны в Ираке, и в настоящее время некоторые муниципалитеты сжигают мусор для выработки электроэнергии. Не волнуйтесь, поставщики энергии обычно стараются очищать выхлопные газы с помощью специальных фильтров, устраняя неприятные запахи и токсичные выбросы.
Независимо от того, где вы живете, вам, вероятно, не придется прибегать к причудливым методам, чтобы получить необходимое электричество. Кто знает? Когда-нибудь вы можете обнаружить, что местные энергетические компании, такие как Amigo Energy, используют лук и мусор, чтобы обеспечить вас доступной и устойчивой энергией. А пока, если вы живете в Техасе, ознакомьтесь с продуктами Amigo Energy для возобновляемых источников энергии. Они не такие странные, как методы, представленные в нашем списке, но все же довольно интересны.
От компании amigoenergy
Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: производство и распределение электроэнергии
Подключаемые гибридные электромобили (PHEV) и полностью электрические транспортные средства (EV) – собирательно именуемые подзаряжаемыми электромобилями (PEV) – накапливают электричество в батареях для питания одного или нескольких электродвигателей.Батареи заряжаются в основном путем подключения к внешним источникам электроэнергии, произведенной из природного газа, угля, ядерной энергии, энергии ветра, гидроэнергии и солнечной энергии.
Электромобили, а также PHEV, работающие в полностью электрическом режиме, не производят выхлопных газов. Однако существуют выбросы, связанные с производством большей части электроэнергии в Соединенных Штатах. См. Раздел о выбросах для получения дополнительной информации о местных источниках электроэнергии и выбросах.
Производство
По данным U.Администрация энергетической информации США, большая часть электроэнергии в стране в 2019 году была произведена за счет природного газа, угля и ядерной энергии.
Электроэнергия также производится из возобновляемых источников, таких как гидроэнергия, биомасса, ветер, геотермальная энергия и солнечная энергия. В совокупности возобновляемые источники энергии произвели около 17% электроэнергии страны в 2019 году.
За исключением фотоэлектрической (PV) генерации, первичные источники энергии используются прямо или косвенно для перемещения лопаток турбины, подключенной к электрическому генератору.Турбогенератор преобразует механическую энергию в электрическую. В случае природного газа, угля, ядерного деления, биомассы, нефти, геотермальной энергии и солнечной энергии выделяемое тепло используется для создания пара, который перемещает лопасти турбины. В случае ветроэнергетики и гидроэнергетики лопасти турбины перемещаются непосредственно потоком ветра и воды соответственно. Солнечные фотоэлектрические панели преобразуют солнечный свет напрямую в электричество с помощью полупроводников.
Количество энергии, производимой каждым источником, зависит от сочетания видов топлива и источников энергии, используемых в вашем районе.Чтобы узнать больше, см. Раздел о выбросах. Узнайте больше о производстве электроэнергии в Управлении энергетической информации Министерства энергетики США.
Передача и распределение электроэнергии
Электроэнергия в Соединенных Штатах часто перемещается на большие расстояния от генерирующих объектов до местных распределительных подстанций через сеть передачи высоковольтных линий протяженностью почти 160 000 миль. Генерирующие объекты обеспечивают энергоснабжение сети при низком напряжении от 480 вольт (В) на малых генерирующих объектах до 22 киловольт (кВ) на более крупных электростанциях.Когда электричество покидает генерирующую установку, напряжение повышается или «повышается» с помощью трансформатора (типичные диапазоны от 115 кВ до 765 кВ), чтобы минимизировать потери мощности на больших расстояниях. Поскольку электричество передается через сеть и поступает в зоны нагрузки, напряжение понижается трансформаторами подстанции (диапазоны от 69 кВ до 4,16 кВ). Чтобы подготовиться к подключению клиентов, напряжение снова снижается (бытовые клиенты используют 120/240 В; коммерческие и промышленные клиенты обычно используют 208/120 В или 480/277 В).
Автомобили с розеткой и электрическая инфраструктура
Полностью электрические автомобили и гибридные электромобили с подзарядкой от сети представляют собой новый спрос на электроэнергию, но они вряд ли станут перегрузкой для значительной части наших существующих генерирующих ресурсов в ближайшем будущем. Значительное увеличение количества этих транспортных средств в Соединенных Штатах не обязательно потребует добавления новых мощностей по выработке электроэнергии в зависимости от того, когда, где и на каком уровне мощности заряжаются транспортные средства.
Спрос на электроэнергию растет и падает в зависимости от времени суток и времени года. Мощности по производству, передаче и распределению электроэнергии должны удовлетворять спрос в периоды пиковой нагрузки; но большую часть времени электроэнергетическая инфраструктура не работает на полную мощность. В результате электромобили и PHEV могут практически не создавать необходимости в дополнительных мощностях.
Согласно исследованию Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, существующая электроэнергетическая инфраструктура США обладает достаточной мощностью, чтобы удовлетворить около 73% потребностей в энергии легковых автомобилей страны.Согласно моделям развертывания, разработанным исследователями из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), разнообразие бытовых электрических нагрузок и электрических нагрузок должно позволить введение и рост рынка PEV при расширении сетей «умных сетей». Интеллектуальные сетевые сети обеспечивают двустороннюю связь между коммунальным предприятием и его потребителями, а также контроль линий электропередачи с помощью интеллектуальных счетчиков, интеллектуальных приборов, возобновляемых источников энергии и энергоэффективных ресурсов. Интеллектуальные сетевые сети могут обеспечить возможность мониторинга и защиты жилой распределительной инфраструктуры от любых негативных воздействий из-за увеличения спроса на электроэнергию со стороны транспортных средств, поскольку они способствуют зарядке в непиковые периоды и сокращают расходы для коммунальных предприятий, операторов сетей и потребителей.
Анализ NREL также продемонстрировал потенциал синергии между PEV и распределенными источниками возобновляемой энергии. Например, маломасштабные возобновляемые источники энергии, такие как солнечные панели на крыше, могут как обеспечивать чистую энергию для транспортных средств, так и снижать спрос на распределительную инфраструктуру за счет выработки электроэнергии вблизи точки использования.
Коммунальные предприятия, производители транспортных средств, производители зарядного оборудования и исследователи работают над тем, чтобы обеспечить плавную интеграцию PEV в U.S. электроэнергетическая инфраструктура. Некоторые коммунальные предприятия предлагают более низкие тарифы в непиковое время, чтобы стимулировать зарядку бытовых транспортных средств, когда спрос на электроэнергию самый низкий. Транспортные средства и многие типы зарядного оборудования (также известного как оборудование подачи электромобилей или EVSE) могут быть запрограммированы так, чтобы задерживать зарядку до непиковых периодов. «Умные» модели даже способны связываться с сетью, агрегаторами нагрузки или владельцами объектов / домов, что позволяет им автоматически взимать плату, когда спрос на электроэнергию и цены на нее наиболее благоприятны; например, когда цены самые низкие, соответствуют потребностям местного распределения (например, температурным ограничениям) или соответствуют требованиям возобновляемой генерации.
Powering A Generation: Производство электроэнергии
Генерация Электроны
Есть много способов производить электричество. Электроны может течь между некоторыми различными материалами, обеспечивая ток, как в обычная батарея. Будучи надежными и портативными, химические батареи работают вниз быстро. Для обеспечения большого количества стабильной мощности, необходимой для построены современные общества, большие электростанции. Большинство электростанций производить электричество с помощью машины, называемой генератором.
Ротор турбины 1925 г. для генератора Westinghouse, Изображение № 21.035, Коллекция исторических изображений Science Service, Национальный музей американской истории
Генераторысостоят из двух важных частей: ротор (который вращается) и статор (который остается неподвижным). Генераторы использовать принцип электромагнитной индукции, который использует соотношение между магнетизмом и электричеством. В больших генераторах переменного тока внешняя оболочка с мощными магнитами вращается вокруг неподвижной «арматуры» который обмотан тяжелой проволокой.При движении магниты вызывают электрический разряд. ток в проводе.
Важно понимать, что электричество не добывается и не заготавливается, его нужно производить. И поскольку это не так легко хранится в большом количестве, он должен изготавливаться по мере необходимости. Электричество это форма энергии, но не источник энергии. Различные электростанции использовать различные источники энергии для производства электроэнергии. Два самых распространенных типы – «Тепловые растения» и «Кинетические растения».
Тепловой Генерирующие установки
Тепловые станции используют энергию тепла для производства электроэнергии.Вода нагревается в бойлере до состояния высокотемпературного пара. Этот затем пар проходит через турбину, к которой прикреплено множество лопастей вентилятора. к валу. Когда пар движется по лопастям, он заставляет вал вращаться. Этот вращающийся вал соединен с ротором генератора, и генератор производит электричество.
Схема термического (масляного
сжигание) в системе Hydro-Québec
Copyright, Hydro-Québec
На ископаемом топливе растения
Ископаемое топливо – остатки растений и животный мир, который жил очень давно.Подвержены воздействию высоких температур и давлений за миллионы лет под землей эти останки были преобразованы в формы углерода: уголь, нефть и природный газ. В отличие от самого электричества, ископаемое топливо можно хранить в больших количествах. После 100 лет исследований и развития, установки, работающие на ископаемом топливе, в целом надежны, а проблемы которые действительно происходят, обычно ограничиваются определенной территорией. Многие электроэнергетические компании на протяжении десятилетий эксплуатировали установки, работающие на ископаемом топливе, и эти установки (теперь полностью оплачены) очень выгодно запускать.Это не только увеличивает прибыль утилита, но снижает прямые затраты для пользователей.
Однако электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут создавать серьезные экологические проблемы. При сжигании этого топлива образуется диоксид серы. и загрязнение воздуха оксидом азота, требующее дорогих скрубберов. Сточные Воды из отработанного пара может уносить загрязняющие вещества в водосборники. Даже с очень хороший контроль загрязнения, по-прежнему образуются отходы. Углекислый газ газ и зола являются текущими проблемами.
Кроме того, ископаемое топливо невозобновляемо.На их создание ушли миллионы лет, и в какой-то момент они закончатся. Их извлечение и транспортировка для использования создало экологические проблемы. Открытая добыча угля и разливы нефти в море могут иметь катастрофические последствия. по экосистемам.
Когенерация
Нефть стала слишком дорогой для большинства электростанции. Уголь и природный газ в настоящее время дешевы в США и стоят используется чаще. Эти два вида топлива используются более эффективно в «когенерационных» установках.Когенерация – это не новая идея, и использует преимущества того, как работают многие крупные потребители электроэнергии. Многие фабрики в производственном процессе используют пар. Коммунальные предприятия часто производят и продают пар для этих клиентов, а также для запуска собственных генераторов.
Вместо того, чтобы просто сгущать и истощать отработанный пар после прохождения через турбину, «верхний цикл» когенераторы подают этот полезный товар ближайшим потребителям. «Нижний цикл» когенераторы работают в обратном направлении и используют отработанный пар из промышленных обработка для привода турбин.За счет повторного использования пара тепловой КПД при когенерации растения могут превышать 50%.
Недавно разработанные когенерационные установки использовать новые материалы и конструкции для повышения надежности и контролировать оба термическое и атмосферное загрязнение. Поскольку эти новые технологии разработаны в растения с самого начала, они дешевле в установке. Экономика а возможности когенерационной технологии позволяют многим станциям возвращаться сжигать уголь без превышения стандартов качества воздуха. “Циркулирующий Котлы с псевдоожиженным слоем, селективно-каталитические (и некаталитические) «Редукция» и «Без сброса» систем очистки воды. являются примерами технологий, используемых для контроля различных экологических проблемы.
Комбинированный цикл и биомассы
Некоторые газовые установки могут производить электроэнергию без Стим. Они используют турбины, очень похожие на те, что используются на реактивных самолетах. Вместо сжигания реактивного топлива и создания тяги, однако эти агрегаты сжигают естественный газ и мощность генератора. Газотурбинные генераторы были популярны много лет, потому что их можно быстро запустить в ответ на временные скачки спроса на электроэнергию.Более новый поворот – «Комбинированный цикл». завод, который использует газовые турбины таким образом, но затем направляет горячие выхлопной газ в котел, который заставляет пар вращать другой ротор. Этот существенно повышает общий КПД электростанции.
В дополнение к этим нововведениям, некоторые тепловые станции проектируются для сжечь «биомассу». (Показан завод по производству биомассы во Флориде, авторское право на изображение: US Generating). Термин применяется к древесным отходам или какой-либо другой возобновляемый растительный материал.Например, Okeelanta Cogenration. Завод во Флориде сжигает отходы переработки сахарного тростника операций в течение одной части года, а древесные отходы во время выращивания сезон.
Ядерная Растения
Хотя есть некоторые важные технические (и социальные) отличия, атомные электростанции – это тепловые станции, которые производят электроэнергию во многом так же, как и на заводах, работающих на ископаемом топливе. Разница в том, что они генерировать пар, используя тепло атомного деления, а не сжигая уголь, нефть или газ.Затем пар вращает генератор, как и в других тепловых растения.
Схема атомной станции в Гидро-Квебеке
система
, авторское право, Hydro-Québec
Атомные станции не используют большое количество топлива и не часто заправляются топливом, в отличие от угольной электростанции, которая должна иметь железнодорожные составы. топлива, поставляемого регулярно. Тот факт, что парниковые газы и взвешенные в воздухе частицы минимальны при нормальной эксплуатации, что делает атомную энергетику привлекательной для многих, кто обеспокоен качеством воздуха.Сточные Воды горячее, чем на ископаемом заводе, и большие градирни предназначены для решения этой проблемы.
Однако стремление к полевой ядерной власть в США пошатнулась перед лицом озабоченности общественности вопросами безопасности, окружающей среды и экономики. Поскольку было указано больше механизмов безопасности, стоимость строительства и система сложности росли. Кроме того, на заводах обнаружены неожиданные причуды, например преждевременный износ котельных труб. Инженеры-ядерщики утверждают, что ранние проблемы с ядерной заводов подлежат техническим исправлениям, и работают над новыми “по своей сути безопасные »конструкции заводов.Противники утверждают, что простое использование урана и плутоний в качестве топлива создает слишком много проблем и рисков, не стоящих никакой пользы от технологии должно быть.
Пока что одна проблема, которая не решена проблема утилизации отработавших ядер топлива и загрязненных принадлежностей. которые могут оставаться опасными в течение тысяч лет. Постоянное захоронение в геологически стабильные местоположения – это план, который реализуется в настоящее время, хотя это все еще очень спорно.
Крупные аварии на Три-Майл Остров в 1979 г. и Чернобыль в 1986 г. атомная промышленность, общественные катастрофы.Сохраняющиеся экономические проблемы сделали атомные станции менее привлекательными для инвестиций. Несмотря на то, что он произвел 22% электроэнергии Америки в 1996 г. будущее ядерной энергетики в этой стране остается неопределенным и горячо обсуждается.
кинетическая Генерирующие установки
Гидроэлектростанции и ветряки также преобразовывать энергию в электричество. Вместо тепловой энергии используют кинетическая энергия или энергия движения. Движущийся ветер или вода (иногда называемый «белый уголь») вращает турбину, которая, в свою очередь, вращает ротор генератора.Поскольку топливо не сжигается, не происходит загрязнения воздуха. произведено. Ветер и вода – возобновляемые ресурсы, и, хотя есть было много последних технических инноваций, у нас есть долгая история использования эти источники энергии. Однако проблемы существуют даже с этими технологиями.
Гидроэлектрический Растения
В эксплуатации находятся два основных типа гидроэлектростанций. Один тип, завод «русла реки», потребляет энергию от быстро движущегося объекта. ток, чтобы раскрутить турбину.Расход воды в большинстве рек может быть разным. широко в зависимости от количества осадков. Следовательно, есть несколько подходящих площадки для русловых растений.
Мост гидроэлектрический растения используют резервуар для компенсации периодов засухи и для повысить давление воды в турбинах. Эти искусственные озера покрывают большие территории, часто создавая живописные спортивные и развлекательные объекты. Массивные плотины также необходимы для борьбы с наводнениями. Раньше мало кто задавал вопросы распространенное предположение, что выгоды перевешивают затраты.
Эти расходы связаны с потерей земли. затоплен водохранилищем. Плотины вытеснили людей и уничтожили дикую природу среда обитания и археологические памятники. Прорыв дамбы может иметь катастрофические последствия. Некоторые экологические затрат можно избежать за счет продуманного дизайна; используя рыболовные лестницы, чтобы разрешить Одним из хороших примеров является обход плотины рыбой. Однако остаются другие расходы, и протесты против некоторых недавних гидроэнергетических проектов стали столь же злыми как антиядерные протесты.
Особый вид гидроэнергетики называется «ГАЗ».Некоторые негидростанции могут воспользоваться периоды низкой потребности (и низких затрат) за счет откачки воды в резервуар. Когда спрос возрастает, часть этой воды проходит через гидротурбину. для выработки электроэнергии. Поскольку энергоблоки с “пиковой нагрузкой” (б / у для удовлетворения временных скачков спроса), как правило, их эксплуатация обходится дороже, чем блоки “базовой нагрузки” (которые работают большую часть времени), гидроаккумулирующие установки это один из способов повысить эффективность системы.
Ветер Мощность
Ветроэлектростанции не нуждаются в резервуарах и не создают загрязнения воздуха.Небольшие ветряные мельницы могут обеспечить энергией отдельные дома. Воздух несет гораздо меньше энергии, чем вода, однако, гораздо больше нужно вращать роторы. Нужны либо несколько очень больших ветряных мельниц. или много маленьких для эксплуатации коммерческой ветряной электростанции. В любом случае конструкция затраты могут быть высокими.
Как и русловые гидроэлектростанции, там это ограниченное количество подходящих мест, где ветер дует предсказуемо. Даже на таких объектах часто приходится проектировать турбины со специальной зубчатой передачей, чтобы ротор вращался с постоянной скоростью в несмотря на переменную скорость ветра.Некоторые находят меньше технических проблем с инсталляциями, способными превратить живописный хребет или перейти в некрасивую сталь лес, или это может сказаться на птицах.
Альтернатива Поколения
Электростанции других типов не использовать традиционное оборудование для производства электроэнергии. Геотермальные установки заменяют котлы с самой Землей. Фотогальваника («PV») и топливо Ячейки идут дальше, полностью отказываясь от турбогенераторов. Эти альтернативные энергетические технологии разрабатывались уже несколько десятилетий, и защитники считают, что техническая и политическая ситуация теперь принесет их на рынок.
Геотермальная энергия Растения
Давление, радиоактивный распад и подстилающий слой Расплавленная порода действительно нагревает глубины земной коры. Яркий Пример тепла, доступного под землей, наблюдается, когда гейзеры извергаются, отправляя пар и горячая вода высоко в воздухе. Природные источники пара и горячей воды привлекали внимание энергетиков с начала нынешнего века.
При нажатии на эту естественную тепловую энергии, геотермальные электростанции вырабатывают электричество с низким уровнем загрязнения.Есть несколько разных сортов растений, и продукт из геотермальная площадка используется как для отопления, так и для производства электроэнергии. Найти подходящие сайты может быть сложно, хотя из-за технических новшеств происходят, больше сайтов становятся практичными. Использование геотермальных источников также может имеют эффект «выключения» природных гейзеров, и эта возможность необходимо учитывать на этапе планирования.
Солнечная Мощность
Солнечные элементы или “фотоэлектрические батареи” не используйте генератор; они генератор.Обычно собираются панелями, эти устройства используют способность света вызывать ток течь в некоторых веществах. Ряд ячеек соединены вместе, и ток течет от панели, когда на нее попадает солнечный свет. Они не производят загрязнение во время работы, и большинство ученых предсказывают, что запас топлива прослужит не менее 4 миллиардов лет.
Солнечные панели были относительно дорогими сделать, а ночью и в непогоду они конечно работать не будут. Некоторые процессы, необходимые для их производства, недавно были поставлены под сомнение с точки зрения экологии.Не весь солнечный свет, падающий на солнечную батарею, превращается в электричество, и повышение эффективности было медленной работой. Тем не менее, идея использования всего этого свободного солнечного света остается мощным двигателем солнечной энергии. власть.
Топливо Ячейки
Ценится за их полезность на космических кораблях, топливные элементы химически объединяют вещества для выработки электроэнергии. В то время как это может звучать очень похоже на батарею, топливные элементы питаются от непрерывный поток топлива.В американском космическом корабле “Шаттл”, например, топливные элементы объединить водород и кислород для производства воды и электричества.
Топливные элементы обычно были дорогими для изготовления и не очень хорошо подходят для больших инсталляций. Однако они представляют “модульная” технология в этом качестве может быть добавлена в небольшие приращения (5-20 МВт) по мере необходимости, позволяя коммунальным предприятиям сократить капитальные затраты и сроки строительства. Исследования кажутся многообещающими; одна испытательная установка в Йонкерсе, штат Нью-Йорк, может производить 200 кВт с использованием газа, образующегося при работе водоочистных сооружений.Кроме того, в Японии в качестве центрального источника энергии используются установки на топливных элементах.
Децентрализованная генерация
Максимальная полезность топливных элементов или фотоэлектрических элементов не может лежать в крупных центральных электростанциях. В эпоху, предшествовавшую великой сети проводов, охватывающие весь континент, небольшая генерирующая станция на помещения имели экономический смысл для многих деловых и промышленных потребителей. Поскольку двигатели и оборудование были усовершенствованы и спроектированы с учетом новое энергоснабжение, больше клиентов электрифицировали свой бизнес и дома.
В начале 20-х гг. -е гг. г. малых генерирующих компаний консолидировано и независимых растения медленно исчезли. Просто покупать стало экономичнее энергия от централизованного коммунального предприятия, а не вырабатывается на месте. Крупные региональные энергетические пулы выросли, поскольку компании объединили свои передачи системы и разделяемые резервные мощности. «Экономия масштаба» стала часы-слова.
Это может измениться в 21 st Века.По мере совершенствования технологии производства электроэнергии и защиты окружающей среды растут опасения, сама концепция крупных централизованных генерирующих станций ставится под сомнение. Например, в большинстве случаев это неэкономично. для обогрева домов и предприятий из центра. Индивидуальные печи обеспечивать теплом отдельные здания за счет топлива, обеспечиваемого сопутствующими системы транспортировки и распределения. Бензиновые или дизельные генераторы обеспечивать децентрализованное электроснабжение зданий в чрезвычайных ситуациях, хотя они не экономичен для штатного питания.Продолжение технических улучшений в топливные элементы или фотогальваника могут изменить эту экономику. Эта возможность особенно привлекателен, учитывая стоимость и возражения против строительства. большие линии электропередач.
Как производится электричество | Endesa
А ветер? Откуда это взялось?
Возможно, мы никогда об этом не думали. Солнце оказывает на наш мир ряд эффектов, и одно из них – ветер. Между от 1% до 2% солнечной радиации , поглощаемой планетой, в конечном итоге превращается в ветер.Это связано с тем, что земная кора передает в воздух большее количество солнечной энергии, заставляя его нагреваться, становиться менее объемным и расширяться. В то же время самый холодный и тяжелый воздух, исходящий из морей, рек и океанов, приходит в движение, чтобы занять место, оставленное теплым воздухом. Эти колебания создают движущийся воздух, а ветер – не что иное, как движущийся воздух.
Каждая масса воздуха, которая перемещается из областей с высоким атмосферным давлением в области с более низким давлением со скоростью, пропорциональной разнице давления между обеими областями (чем больше разница, тем сильнее дует ветер), считается ветром.
А солнце? Как он превращается в электричество?Энергия солнца исходит от солнечного света и тепла. Чтобы преобразовать их в энергию, необходимы листы полупроводникового металла: фотоэлектрических элементов .
Эти элементы покрыты прозрачным стеклом, которое пропускает излучение и минимизирует потери тепла, и имеют один или несколько слоев полупроводникового материала. Благодаря этим элементам они могут управлять всей солнечной энергией.
Все чаще можно увидеть солнечные батареи на крышах домов и построек. Эти панели полностью сформированы этими фотоэлектрическими элементами.
Говорят, что установка дорогая, но данные показывают, что покупка окупается , с экономией около 30% потребления, что в долгосрочной перспективе (25 лет) означает оплату от 20000 евро до евро. На 30 000 меньше, что делает его очень ценным в среднесрочной и долгосрочной перспективе. Еще одним преимуществом является то, что они не требуют особого ухода.
А как работает солнечная панель?
В основном через солнечные лучи. Они состоят из фотонов , которые достигают фотоэлектрических элементов пластины, создавая между ними электрическое поле и, таким образом, электрическую цепь. Чем ярче свет, тем больше ток электричества.
Фотоэлектрические элементы отвечают за преобразование солнечного света в электричество в форме постоянного тока с градуировкой от 380 до 800 вольт.
