Traditsioonilised ja alternatiivsed viisid elektrienergia tootmiseks

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Praegu kasutab inimkond elektri tootmiseks kõiki võimalikke viise. Selle ressursi tähtsust on raske üle hinnata. Ja selle tarbimine kasvab iga päevaga. Seetõttu pööratakse üha enam tähelepanu ebatraditsioonilistele elektritootmisviisidele. Samal ajal ei suuda need allikad praeguses arengujärgus täielikult rahuldada Maa elanikkonna vajadusi. Selles artiklis antakse lühid alt ülevaade peamistest traditsioonilistest ja alternatiivsetest elektritootmisviisidest.

Soojuselektrijaamadest elektri saamine

See elektritootmisviis on kõige levinum. Näiteks Vene Föderatsioonis moodustavad soojusallikad peaaegu 80% kogu vajaliku ressursi tootmisest. Aastad mööduvadKeskkonnakaitsjad karjuvad juba praktiliselt selliste insenerirajatiste negatiivsest mõjust keskkonnale ja inimeste tervisele, kuid eelmise sajandi keskel ehitatud (või isegi revolutsioonieelsed) jaamad varustavad jätkuv alt elektriga asustatud linnu ja suuri tööstusettevõtteid.

Soojusallikad on traditsioonilised meetodid elektrienergia tootmiseks. Ja nüüd, kolm-neli aastakümmet, on nad toodangu poolest edetabelis liidripositsioonil. Ja seda vaatamata alternatiivsete elektritootmismeetodite kiirele arengule.

Kõigi inseneriprojektide hulgas eristatakse eritüüpi konstruktsioone. Tegemist on soojuse ja elektri koostootmisjaamadega, mille lisafunktsiooniks on linnaelanike majade ja korterite varustamine soojusega. Ekspertide hinnangul on selliste elektrijaamade kasutegur äärmiselt madal ning toodetud ressursi ülekandmine pikkadele vahemaadele on seotud suurte kadudega.

Energiatootmine toimub järgmiselt. Tahket, vedelat või gaasilist kütust põletatakse, soojendades boileris oleva vee märkimisväärse temperatuurini. Auru jõud liigutab turbiini labasid, pannes turbiini generaatori rootori pöörlema ja tootma elektrit.

Hüdroelektrijaamad on paljulubav viis elektri tootmiseks

Vene impeeriumis alustati veeenergia elektrienergiaks muutmiseks mõeldud keerukate insenertehniliste ehitiste ehitamist. Sellest ajast on möödunud palju aastaid ja see allikas on endiselt aktiivne.kasutatud. NSV Liidu industrialiseerimise aastatel (1930. aastad) kasvasid üle kogu riigi hiiglaslikud hüdroelektrijaamad. Nende hiiglaste (mis on väärt ainult ühte Zaporižžja hüdroelektrijaama!) ehitusse visati kõik noore ja hapra riigi jõud. Nende aastate insenertehnilised ehitised töötavad endiselt ja toodavad märkimisväärsel hulgal elektrit.

Praegu panustab riik "roheliste" elektritootmisviiside arendamisele. Seetõttu rahastatakse aktiivselt kaasaegsete ja väga tootlike hüdroelektrijaamade ehitamist kogu riigis. Jõgede väikestele lisajõgedele keskmise suurusega rajatiste rajamise strateegia on end igati õigustanud. Üks selline jaam suudab täielikult rahuldada väikeste naaberasulate elektrivajaduse. Riigi mastaabis toob see kaasa rahvamajanduse efektiivsuse ja kodumaiste tööstuskaupade tootjate konkurentsivõime tõusu.

Selle tehnoloogia puudusteks on selliste objektide kõrge hind ja väga pikk tasuvusaeg. Peamised kulud on paisu ehitamiseks. Aga vaja on püstitada hoone ise (haldus- ja masinahooned), ehitada seade vee väljajuhtimiseks jne. Konstruktsiooni parameetrid ja koostis sõltuvad paljudest teguritest: generaatorite installeeritud võimsusest ja vee rõhust, elektrijaama tüübist (tamm, kanal, ümbersuunamine, hoidla, looded). Suurtel laevatatavatel jõgedel asuvatel hüdroelektrijaamadel on ka keerulised laevatatavad lüüsid ja kanalid, mis tagavad kalade rände kudemisaladele.

Tuumaenergiatööstus

Tuumaelektrijaam ei üllata täna enam kedagi. Selliseid rajatisi hakati aktiivselt püstitama juba NSV Liidus. Seetõttu kuulub see tehnoloogia traditsiooniliste elektritootmismeetodite hulka.

Tuumaelektrijaamu ehitatakse endiselt aktiivselt mitte ainult Venemaal, vaid ka lähi- ja kaugemates välisriikides. Näiteks Vene juurtega firma Rosatom rahastab sellise allika ehitamist Valgevene Vabariiki. Muide, see jaam on sellel territooriumil esimene.

Maailma suhtumine tuumaenergiasse on väga mitmetähenduslik. Näiteks Saksamaa otsustas tõsiselt rahumeelsest aatomist täielikult loobuda. Ja seda ajal, mil Venemaa Föderatsioon investeerib aktiivselt uusima põlvkonna rajatiste ehitamisse.

Teadlased on usaldusväärselt kindlaks teinud, et tuumakütuse lademed maa soolestikus on palju suuremad kui kõik süsivesinike tooraine (nafta ja gaas) varud. Üha kasvav nõudlus süsivesinike järele toob kaasa nende hinnatõusu. Seetõttu tasub tuumaenergia arendamine end ära.

Tuuleenergia

Tööstuslikus mastaabis tuuleenergiatööstus tekkis suhteliselt hiljuti ja lisati ebatraditsiooniliste elektritootmisviiside loetellu. Ja see on väga paljutõotav tehnoloogia. Suure tõenäosusega võib väita, et kauges tulevikus toodavad tuulikud nii palju elektrit, kui inimkonnal vaja on. Ja need pole tühjad sõnad, sest kõige tagasihoidlikumate hinnangute järgiTeadlaste sõnul on tuule kogujõud maakera pinnal vähem alt sada korda suurem kõigi veevarude võimsusest.

Peamine probleem on õhuvoolude ebaühtlus, mis muudab energiatootmise prognoosimise keeruliseks. Venemaa tohutul territooriumil puhuvad pidev alt tuuled. Ja kui õpite seda ammendamatut ressurssi tõhus alt ja tõhus alt kasutama, saate rohkem kui rahuldada kõik rasketööstuse ja riigi elanikkonna vajadused.

Vaatamata tuuleenergia kasutamise ilmselgele kasule, ei ületa tuuleparkide toodetud elektri kogus üht protsenti koguenergiast. Nendel eesmärkidel kasutatavad seadmed on väga kallid, lisaks ei ole sellised rajatised tõhusad igas piirkonnas ja elektri pikkade vahemaade transportimine on seotud suurte kadudega.

Geotermiline energia

Geotermiliste allikate arendamine tähistas uut verstaposti alternatiivsete elektritootmismeetodite väljatöötamise ajaloos.

Elektri tootmise põhimõte seisneb maa-alusest allikast tuleva kuuma veeauru kineetilise ja potentsiaalse energia varustamine generaatori turbiini labadele, mis toodab pöörlevate liikumiste kaudu voolu. Teoreetiliselt on temperatuuride erinevus maakoore pinnal ja sügavustes iseloomulik igale piirkonnale. Tavaliselt on see aga minimaalne ja seda pole võimalik elektri tootmiseks kasutada. Selliste jaamade ehitamine on õigustatud ainult aast alteatud piirkonnad meie planeedil (seismiliselt aktiivsed). Island on selle meetodi väljatöötamisel teerajaja. Nendel eesmärkidel võib kasutada ka Venemaa Kamtšatka maid.

Energia saamise põhimõte on järgmine. Maa sisikonnast tuleb kuum vesi pinnale. Siin on rõhk palju madalam, mistõttu vesi keeb. Eraldatud aur juhitakse läbi torujuhtme ja paneb pöörlema generaatori turbiinide labad. Selle kaasaegse elektritootmisviisi tulevikku on raske ennustada. Võib-olla ehitatakse selliseid jaamu massiliselt Vene Föderatsiooni territooriumile või võib-olla see idee aja jooksul hääbub ja keegi ei mäleta seda.

Ookeani soojusenergia arendamine

Maailma ookeanid on oma ulatuselt hämmastavad. Spetsialistid ei saa anda isegi ligikaudset hinnangut sellesse kogunenud soojusenergia koguse kohta. Üks on selge – kasutamata jääb kolossaalne hulk ressursse. Praeguseks on juba ehitatud elektrijaamade prototüübid, mis muudavad ookeanivete soojusenergia vooluks. Need on siiski pilootprojektid ja pole kindlust, et seda energiavaldkonda edasi arendatakse.

Ebb and flow elektrienergiatööstuse teenistuses

Mõõna ja voolu võimsa jõu muutmine väärtuslikeks tuletisinstrumentideks on uus viis elektri tootmiseks. Nende nähtuste olemus on nüüd teada ja see ei tekita seda aupaklikku aukartust, mis meie esivanemate seas tekkis. See on tingitud magnetvälja mõjustplaneedi ustav satelliit – kuu.

Kõige märgatavamad loodete ja mõõnde hoovused on märgatavad merede ja ookeanide madalates vetes, aga ka jõesängides.

Esimene jaam, mis andis tõesti tulemuse, ehitati 1913. aastal Ühendkuningriigis Liverpooli lähedal. Sellest ajast peale on paljud riigid püüdnud seda kogemust korrata, kuid lõpuks loobusid nad sellest ettevõtmisest erinevatel põhjustel.

Päikeseenergia

Tegelikult tekkisid kõik looduslikud fossiilsed kütused miljoneid aastaid tagasi päikesevalguse osalusel ja mõjul. Seega võime öelda, et inimkond on pikka aega ja aktiivselt kasutanud päikesest saadud tooteid. Tegelikult võlgneme jõgede ja järvede olemasolu sellele ammendamatule allikale, mis tagab vee ringluse. Seda aga ei mõelda tänapäevase päikeseenergia all. Suhteliselt hiljuti on teadlased suutnud välja töötada ja toota spetsiaalseid patareisid. Nad toodavad elektrit, kui päikesevalgus nende pinda tabab. See tehnoloogia viitab alternatiivsele elektritootmisviisile.

Päike on ehk kõige võimsam allikas praegu teadaolevatest. Kolme päeva jooksul saab planeet Maa nii palju energiat, kui seda ei ole kõigis uuritud ja potentsiaalsetes igat tüüpi soojusressursside hoiustes. Maakoore pinnale jõuab sellest energiast aga vaid 1/3 ja suurem osa sellest hajub atmosfääris. Ja ometi räägime kolossaalsetest mahtudest. Ekspertide sõnul üks väike veehoidlasaab sama palju energiat kui üsna suur soojuselektrijaam.

Maailmas on installatsioone, mis kasutavad auru tootmiseks päikesevalguse energiat. See juhib generaatorit ja toodab elektrit. Sellised installid on aga väga haruldased.

Sõltumata elektrienergia tootmise põhimõttest peab paigaldis olema varustatud kollektoriga – seadmega päikesevalguse koondamiseks. Kindlasti on paljud päikesepaneele oma silmaga näinud. Tundub, et need on tumeda klaasi all. Selgub, et selline kate on kõige lihtsam kollektor. Selle tööpõhimõte põhineb asjaolul, et tume läbipaistev materjal laseb läbi päikesekiiri, kuid viivitab ja peegeldab infrapuna- ja ultraviolettkiirgust. Aku sees on torud töötava ainega. Kuna soojuskiirgus ei kandu läbi tumeda kile, on töövedelike temperatuur palju kõrgem kui ümbritseva õhu temperatuur. Tuleb märkida, et sellised lahendused toimivad tõhus alt ainult troopilistel laiuskraadidel, kus pole vajadust kollektorit pärast päikest keerata.

Teine kattetüüp on nõguspeegel. Sellised seadmed on väga kallis lahendus, mistõttu pole see leidnud laialdast rakendust. Selline kollektor suudab soojendada kuni kolm tuhat kraadi Celsiuse järgi.

See suund areneb kiiresti. Euroopas ei üllata te kedagi majadega, mis on elektrivõrkudest lahti ühendatud. Seda aga tööstuslikus mastaabiselektrit selle meetodiga ei toodeta. Selliste majade katustel uhkeldavad päikesepaneelid. See on väga küsitav investeering. Parimal juhul tasub selliste seadmete paigaldamine end ära alles pärast kümmet aastat töötamist.

Merehoovuste kasutamine

See on väga ebatavaline viis elektri tootmiseks. Ookeanide põhjapiirkondade ja lõunapoolsete (ekvatoriaalsete) temperatuuride erinevuse tõttu tekivad kogu mahu ulatuses võimsad hoovused. Kui turbiin on vette kastetud, pöörab seda võimas vool. See on selliste elektrijaamade tööpõhimõtte aluseks.

Samas seda energiaallikat praegu aktiivselt ei kasutata. Lahendamata on palju inseneriprobleeme. Tehakse ainult katsetööd. Britid on selles suunas kõige aktiivsemad. Võimalik, et lähitulevikus kerkivad Suurbritannia ranniku lähedale elektrijaamade kolooniad, mille labad panevad liikuma merehoovused.

Koju elektri hankimise viisid

Elektrit saab toota ka kodus. Ja kui te seda probleemi tõsiselt võtate, saate isegi majapidamise elektrivajaduse rahuldada.

Esiteks tuleb märkida, et mõned loetletud elektritootmismeetodid on eramajanduses üsna rakendatavad. Nii paigaldavad paljud põllumehed ja lihts alt maamõisate omanikud oma kruntidele tuulikud. Samuti võib üha sagedamini näha päikesepaneele maamajade katustel.

On ka teisielektritootmise viisid, kuid nende praktiline rakendamine ei tule kõne allagi. See on rohkem meelelahutuseks või katsetamiseks.