Παραδοσικοί και εναλλακτικοί τρόποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Επί του παρόντος, η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί όλους τους πιθανούς τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί η σημασία αυτού του πόρου. Και η κατανάλωσή του αυξάνεται καθημερινά. Για το λόγο αυτό, δίνεται όλο και μεγαλύτερη προσοχή στις μη παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ταυτόχρονα, αυτές οι πηγές σε αυτό το στάδιο ανάπτυξης δεν μπορούν να ικανοποιήσουν πλήρως τις ανάγκες του πληθυσμού της γης. Αυτό το άρθρο εξετάζει εν συντομία τους κύριους παραδοσιακούς και εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Λήψη ηλεκτρικής ενέργειας από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς

Αυτή η μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι η πιο κοινή. Για παράδειγμα, στη Ρωσική Ομοσπονδία, οι πηγές θερμότητας αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 80% της συνολικής παραγωγής του απαραίτητου πόρου. Τα χρόνια περνούνΟι περιβαλλοντολόγοι ήδη φωνάζουν πρακτικά για τις αρνητικές επιπτώσεις τέτοιων μηχανικών κατασκευών στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία, αλλά οι σταθμοί που κατασκευάστηκαν στα μέσα του περασμένου αιώνα (ή ακόμα και προεπαναστατικοί) συνεχίζουν να τροφοδοτούν κατοικημένες πόλεις και μεγάλες βιομηχανικές επιχειρήσεις με ηλεκτρική ενέργεια.

Οι πηγές θερμότητας είναι παραδοσιακές μέθοδοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Και τώρα, εδώ και τρεις ή τέσσερις δεκαετίες, κατέχουν ηγετική θέση στην κατάταξη ως προς την παραγωγή. Και αυτό παρά την ταχεία ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Μεταξύ όλων των μηχανικών έργων, διακρίνεται ένας ειδικός τύπος κατασκευής. Πρόκειται για σταθμούς συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής, η πρόσθετη λειτουργία των οποίων είναι η παροχή θερμότητας σε σπίτια και διαμερίσματα πολιτών. Σύμφωνα με τους ειδικούς, η απόδοση τέτοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι εξαιρετικά χαμηλή και η μεταφορά του παραγόμενου πόρου σε μεγάλες αποστάσεις συνδέεται με μεγάλες απώλειες.

Η παραγωγή ενέργειας πραγματοποιείται ως εξής. Στερεό, υγρό ή αέριο καύσιμο καίγεται, θερμαίνοντας το νερό στο λέβητα σε σημαντικές θερμοκρασίες. Η δύναμη του ατμού οδηγεί τα πτερύγια του στροβίλου, αναγκάζοντας τον ρότορα της γεννήτριας να περιστρέφεται και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι ένας πολλά υποσχόμενος τρόπος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Η κατασκευή σύνθετων μηχανικών κατασκευών που σχεδιάστηκαν για τη μετατροπή της ενέργειας του νερού σε ηλεκτρική ξεκίνησε στη Ρωσική Αυτοκρατορία. Από τότε έχουν περάσει πολλά χρόνια και αυτή η πηγή είναι ακόμα ενεργή.μεταχειρισμένος. Στα χρόνια της εκβιομηχάνισης της ΕΣΣΔ (δεκαετία 1930), γιγάντια υδροηλεκτρικά εργοστάσια αναπτύχθηκαν σε όλη τη χώρα. Όλες οι δυνάμεις μιας νέας και εύθραυστης χώρας ρίχτηκαν στην κατασκευή αυτών των γιγάντων (που αξίζει μόνο έναν υδροηλεκτρικό σταθμό Zaporizhzhya!). Οι μηχανολογικές κατασκευές εκείνων των ετών εξακολουθούν να λειτουργούν και παράγουν σημαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.

Αυτή τη στιγμή, το κράτος ποντάρει στην ανάπτυξη «πράσινων» τρόπων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ως εκ τούτου, χρηματοδοτείται ενεργά η κατασκευή σύγχρονων και πολύ παραγωγικών υδροηλεκτρικών σταθμών σε όλη τη χώρα. Η στρατηγική κατασκευής μεσαίων εγκαταστάσεων σε μικρούς παραπόταμους των ποταμών έχει δικαιωθεί πλήρως. Ένας τέτοιος σταθμός μπορεί να καλύψει πλήρως τις ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια μικρών παρακείμενων οικισμών. Σε εθνική κλίμακα, αυτό θα οδηγήσει σε αύξηση της αποτελεσματικότητας της εθνικής οικονομίας και της ανταγωνιστικότητας των εγχώριων κατασκευαστών βιομηχανικών προϊόντων.

Τα μειονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας περιλαμβάνουν το υψηλό κόστος τέτοιων αντικειμένων και τις πολύ μεγάλες περιόδους απόσβεσης. Τα κύρια έξοδα αφορούν την κατασκευή του φράγματος. Αλλά είναι απαραίτητο να ανεγερθεί το ίδιο το κτίριο (διοικητικά και μηχανοκίνητα κτίρια), να κατασκευαστεί μια συσκευή για την απόρριψη νερού και ούτω καθεξής. Οι παράμετροι και η σύνθεση της δομής εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες: την εγκατεστημένη ισχύ των γεννητριών και την πίεση του νερού, τον τύπο της μονάδας παραγωγής ενέργειας (φράγμα, κανάλι, εκτροπή, αποθήκευση, παλιρροιακό). Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί σε μεγάλα πλεύσιμα ποτάμια διαθέτουν επίσης πολύπλοκες πλωτές κλειδαριές και κανάλια για να εξασφαλίσουν τη μετανάστευση των ψαριών στις περιοχές αναπαραγωγής.

Βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας

Ο πυρηνικός σταθμός σήμερα δεν εκπλήσσει πλέον κανέναν. Τέτοιες εγκαταστάσεις άρχισαν να δημιουργούνται ενεργά στην ΕΣΣΔ. Επομένως, αυτή η τεχνολογία ανήκει στις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι πυρηνικοί σταθμοί εξακολουθούν να κατασκευάζονται ενεργά όχι μόνο στη Ρωσία, αλλά και σε χώρες κοντά και μακριά στο εξωτερικό. Για παράδειγμα, μια εταιρεία με ρωσικές ρίζες Rosatom χρηματοδοτεί την κατασκευή μιας τέτοιας πηγής στη Δημοκρατία της Λευκορωσίας. Παρεμπιπτόντως, αυτός ο σταθμός θα είναι ο πρώτος σε αυτήν την περιοχή.

Η στάση του κόσμου για την πυρηνική ενέργεια είναι πολύ διφορούμενη. Η Γερμανία, για παράδειγμα, αποφάσισε σοβαρά να εγκαταλείψει εντελώς το ειρηνικό άτομο. Και αυτό τη στιγμή που η Ρωσική Ομοσπονδία επενδύει ενεργά στην κατασκευή νέων εγκαταστάσεων τελευταίας γενιάς.

Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει αξιόπιστα ότι οι αποθέσεις πυρηνικού καυσίμου στα έγκατα της γης είναι πολύ μεγαλύτερες από όλα τα αποθέματα πρώτων υλών υδρογονανθράκων (πετρέλαιο και αέριο). Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για υδρογονάνθρακες οδηγεί στην άνοδο της τιμής τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας αποδίδει καρπούς.

Αιολική Ισχύς

Η βιομηχανία αιολικής ενέργειας σε βιομηχανική κλίμακα εμφανίστηκε σχετικά πρόσφατα και προστέθηκε στον κατάλογο των μη παραδοσιακών τρόπων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Και αυτή είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία. Με μεγάλο βαθμό πιθανότητας, μπορεί να υποστηριχθεί ότι στο μακρινό μέλλον, οι ανεμόμυλοι θα παράγουν τόση ηλεκτρική ενέργεια όση χρειάζεται η ανθρωπότητα. Και αυτά δεν είναι κενά λόγια, γιατί σύμφωνα με τις πιο μετριοπαθείς εκτιμήσειςΟι επιστήμονες, η συνολική δύναμη του ανέμου στην επιφάνεια του πλανήτη είναι τουλάχιστον εκατό φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη όλων των υδάτινων πόρων.

Το κύριο πρόβλημα είναι η ασυνέπεια των ροών αέρα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την πρόβλεψη της παραγωγής ενέργειας. Οι άνεμοι πνέουν συνεχώς στο αχανές έδαφος της Ρωσίας. Και αν μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε αποτελεσματικά και αποδοτικά αυτόν τον ανεξάντλητο πόρο, τότε μπορείτε να ικανοποιήσετε όλες τις ανάγκες της βαριάς βιομηχανίας και του πληθυσμού της χώρας.

Παρά τα προφανή οφέλη από τη χρήση αιολικής ενέργειας, η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τα αιολικά πάρκα δεν υπερβαίνει το ένα τοις εκατό του συνόλου. Ο εξοπλισμός για αυτούς τους σκοπούς είναι πολύ ακριβός, επιπλέον, τέτοιες εγκαταστάσεις δεν θα είναι αποτελεσματικές σε κάθε περιοχή και η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις συνδέεται με μεγάλες απώλειες.

Γεωθερμική Ενέργεια

Η ανάπτυξη των γεωθερμικών πηγών σηματοδότησε ένα νέο ορόσημο στην ιστορία της ανάπτυξης εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αρχή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι η παροχή κινητικής και δυναμικής ενέργειας ατμού ζεστού νερού από μια υπόγεια πηγή στα πτερύγια μιας τουρμπίνας γεννήτριας, η οποία παράγει ρεύμα μέσω περιστροφικών κινήσεων. Θεωρητικά, η διαφορά θερμοκρασίας στην επιφάνεια και στα βάθη του φλοιού της γης είναι χαρακτηριστική για κάθε περιοχή. Ωστόσο, συνήθως είναι ελάχιστος και δεν είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η κατασκευή τέτοιων σταθμών δικαιολογείται μόνο σεορισμένες περιοχές του πλανήτη μας (σεισμικά ενεργές). Η Ισλανδία είναι πρωτοπόρος στην ανάπτυξη αυτής της μεθόδου. Τα εδάφη της ρωσικής Καμτσάτκα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για αυτούς τους σκοπούς.

Η αρχή της απόκτησης ενέργειας είναι η εξής. Ζεστό νερό από τα έγκατα της γης βγαίνει στην επιφάνεια. Η πίεση εδώ είναι πολύ χαμηλότερη, γεγονός που κάνει το νερό να βράζει. Ο διαχωρισμένος ατμός κατευθύνεται μέσω του αγωγού και περιστρέφει τα πτερύγια των στροβίλων της γεννήτριας. Είναι δύσκολο να προβλέψουμε το μέλλον αυτού του σύγχρονου τρόπου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ίσως τέτοιοι σταθμοί θα κατασκευαστούν μαζικά στο έδαφος της Ρωσικής Ομοσπονδίας, ή ίσως αυτή η ιδέα θα εξαφανιστεί με την πάροδο του χρόνου και κανείς δεν θα το θυμάται.

Ανάπτυξη της θερμικής ενέργειας των ωκεανών

Οι ωκεανοί του κόσμου είναι εκπληκτικοί στην κλίμακα τους. Οι ειδικοί δεν μπορούν να δώσουν ούτε μια πρόχειρη εκτίμηση της ποσότητας της θερμικής ενέργειας που συσσωρεύεται σε αυτό. Ένα πράγμα είναι ξεκάθαρο – ένα τεράστιο ποσό πόρων παραμένει αχρησιμοποίητο. Προς το παρόν, έχουν ήδη κατασκευαστεί πρωτότυπα σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπουν τη θερμική ενέργεια των νερών των ωκεανών σε ρεύμα. Ωστόσο, αυτά είναι πιλοτικά έργα και δεν υπάρχει βεβαιότητα ότι αυτός ο τομέας ενέργειας θα αναπτυχθεί περαιτέρω.

Άμπωτη και ροή στην υπηρεσία της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας

Η μετατροπή της ισχυρής δύναμης της άμπωτης και της ροής σε πολύτιμα παράγωγα είναι ένας νέος τρόπος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η φύση αυτών των φαινομένων είναι πλέον γνωστή και δεν προκαλεί αυτό το ευλαβικό δέος που προέκυψε στους προγόνους μας. Αυτό οφείλεται στην επίδραση του μαγνητικού πεδίουπιστός δορυφόρος του πλανήτη - το φεγγάρι.

Τα πιο αισθητά παλιρροιακά και άμπωτα ρεύματα νερού παρατηρούνται στα ρηχά νερά των θαλασσών και των ωκεανών, καθώς και στις κοίτες ποταμών.

Ο πρώτος σταθμός που έδωσε πραγματικά αποτέλεσμα κατασκευάστηκε το 1913 στο Ηνωμένο Βασίλειο κοντά στο Λίβερπουλ. Από τότε, πολλές χώρες προσπάθησαν να επαναλάβουν την εμπειρία, αλλά στο τέλος εγκατέλειψαν αυτό το εγχείρημα για διάφορους λόγους.

Ηλιακή ενέργεια

Στην πραγματικότητα, όλα τα φυσικά ορυκτά καύσιμα σχηματίστηκαν πριν από εκατομμύρια χρόνια με τη συμμετοχή και υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι η ανθρωπότητα έχει από καιρό και ενεργά χρησιμοποιήσει προϊόντα που λαμβάνονται από τον ήλιο. Στην ανεξάντλητη αυτή πηγή, που εξασφαλίζει την κυκλοφορία του νερού, οφείλουμε μάλιστα την παρουσία ποταμών και λιμνών. Ωστόσο, αυτό δεν εννοείται με τη σύγχρονη ηλιακή ενέργεια. Σχετικά πρόσφατα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να αναπτύξουν και να παράγουν ειδικές μπαταρίες. Παράγουν ηλεκτρισμό όταν το ηλιακό φως χτυπά την επιφάνειά τους. Αυτή η τεχνολογία αναφέρεται σε έναν εναλλακτικό τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο ήλιος είναι ίσως η πιο ισχυρή πηγή από όλες τις γνωστές σήμερα. Σε τρεις ημέρες, ο πλανήτης Γη λαμβάνει όση ενέργεια δεν περιέχεται σε όλα τα εξερευνημένα και πιθανά κοιτάσματα όλων των τύπων θερμικών πόρων. Ωστόσο, μόνο το 1/3 αυτής της ενέργειας φτάνει στην επιφάνεια του φλοιού της γης και το μεγαλύτερο μέρος της διαχέεται στην ατμόσφαιρα. Κι όμως μιλάμε για κολοσσιαίους όγκους. Σύμφωνα με τους ειδικούς, μια μικρή δεξαμενήλαμβάνει τόση ενέργεια όση μια αρκετά μεγάλη θερμοηλεκτρική μονάδα.

Υπάρχουν εγκαταστάσεις στον κόσμο που χρησιμοποιούν την ενέργεια του ηλιακού φωτός για την παραγωγή ατμού. Οδηγεί μια γεννήτρια και παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, τέτοιες εγκαταστάσεις είναι πολύ σπάνιες.

Ανεξάρτητα από την αρχή με την οποία παράγεται ηλεκτρική ενέργεια, η εγκατάσταση πρέπει να είναι εξοπλισμένη με συλλέκτη - μια συσκευή για τη συγκέντρωση του ηλιακού φωτός. Σίγουρα πολλοί έχουν δει ηλιακούς συλλέκτες με τα μάτια τους. Φαίνεται ότι είναι κάτω από σκούρο γυαλί. Αποδεικνύεται ότι μια τέτοια επίστρωση είναι ο απλούστερος συλλέκτης. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται στο γεγονός ότι ένα σκούρο διαφανές υλικό μεταδίδει τις ακτίνες του ήλιου, αλλά καθυστερεί και αντανακλά την υπέρυθρη και την υπεριώδη ακτινοβολία. Μέσα στην μπαταρία υπάρχουν σωλήνες με λειτουργική ουσία. Δεδομένου ότι η θερμική ακτινοβολία δεν μεταδίδεται μέσω του σκούρου φιλμ, η θερμοκρασία των ρευστών εργασίας είναι πολύ υψηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Πρέπει να σημειωθεί ότι τέτοιες λύσεις λειτουργούν αποτελεσματικά μόνο σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη, όπου δεν χρειάζεται να γυρίζετε τον συλλέκτη μετά τον ήλιο.

Ένας άλλος τύπος επίστρωσης είναι ο κοίλος καθρέφτης. Ένας τέτοιος εξοπλισμός είναι μια πολύ ακριβή λύση, επομένως δεν έχει βρει ευρεία εφαρμογή. Ένας τέτοιος συλλέκτης μπορεί να παρέχει θέρμανση έως και τρεις χιλιάδες βαθμούς Κελσίου.

Αυτή η κατεύθυνση αναπτύσσεται γρήγορα. Στην Ευρώπη δεν θα εκπλήξετε κανέναν με σπίτια που είναι αποσυνδεδεμένα από τα ηλεκτρικά δίκτυα. Ωστόσο, σε βιομηχανική κλίμακαηλεκτρική ενέργεια δεν παράγεται με αυτή τη μέθοδο. Ηλιακά πάνελ επιδεικνύονται στις στέγες τέτοιων σπιτιών. Αυτή είναι μια πολύ αμφισβητήσιμη επένδυση. Στην καλύτερη περίπτωση, η εγκατάσταση τέτοιου εξοπλισμού θα αποδώσει μόνο μετά από δέκα χρόνια λειτουργίας.

Χρήση θαλάσσιων ρευμάτων

Αυτός είναι ένας πολύ ασυνήθιστος τρόπος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας στις βόρειες περιοχές των ωκεανών και στις νότιες (ισημερινές), ισχυρά ρεύματα προκύπτουν σε όλο τον όγκο. Εάν ένας στρόβιλος βυθιστεί στο νερό, τότε ένα ισχυρό ρεύμα θα τον περιστρέψει. Αυτή είναι η βάση της αρχής λειτουργίας τέτοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.

Ωστόσο, αυτή η πηγή ενέργειας προς το παρόν δεν χρησιμοποιείται ενεργά. Υπάρχουν πολλές προκλήσεις μηχανικής που πρέπει να επιλυθούν ακόμη. Γίνονται μόνο πειραματικές εργασίες. Οι Βρετανοί είναι οι πιο δραστήριοι προς αυτή την κατεύθυνση. Είναι πιθανό στο εγγύς μέλλον να εμφανιστούν αποικίες σταθμών παραγωγής ενέργειας στα ανοικτά των ακτών της Μεγάλης Βρετανίας, τα πτερύγια των οποίων θα τεθούν σε κίνηση από θαλάσσια ρεύματα.

Τρόποι για να αποκτήσετε ρεύμα στο σπίτι

Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί επίσης να παραχθεί στο σπίτι. Και αν πάρετε αυτό το θέμα στα σοβαρά, μπορείτε να καλύψετε ακόμη και τις ανάγκες του νοικοκυριού για ηλεκτρισμό.

Καταρχάς, πρέπει να σημειωθεί ότι ορισμένες από τις αναφερόμενες μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι αρκετά εφαρμόσιμες σε μια ιδιωτική οικονομία. Έτσι, πολλοί αγρότες και απλώς ιδιοκτήτες εξοχικών κτημάτων εγκαθιστούν ανεμόμυλους στα οικόπεδά τους. Επίσης, οι ηλιακοί συλλέκτες εμφανίζονται όλο και πιο συχνά στις στέγες εξοχικών σπιτιών.

Υπάρχουν κι άλλοιτρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά η πρακτική εφαρμογή τους αποκλείεται. Αυτό είναι περισσότερο για διασκέδαση ή για πειράματα.