Energialiigid: traditsiooniline ja alternatiivne. Tuleviku energia

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

Kõik olemasolevad energiavaldkonnad võib tinglikult jagada küpseteks, arenevateks ja teoreetilise õppe staadiumis olevateks. Mõned tehnoloogiad on rakendamiseks saadaval isegi eramajanduses, samas kui teisi saab kasutada ainult tööstusliku toetuse raames. Kaasaegseid energialiike on võimalik kaaluda ja hinnata erinevatest positsioonidest, kuid põhimõttelise tähtsusega on universaalsed majandusliku otstarbekuse ja tootmise efektiivsuse kriteeriumid. Traditsiooniliste ja alternatiivsete energiatootmistehnoloogiate kasutamise kontseptsioonid erinevad tänapäeval nende parameetrite poolest.

Traditsiooniline energia

See on suur hulk väljakujunenud soojus- ja elektritööstusi, mis pakuvad umbes 95% maailma energiatarbijatest. Ressursi genereerimine toimub spetsiaalsetes jaamades - need on soojuselektrijaamade, hüdroelektrijaamade, tuumaelektrijaamade jne objektid. Nad töötavad valmis toorainebaasiga, mille töötlemisel kasutatakse sihtenergiat. genereeritakse. Eristatakse järgmisi energiatootmise etappe:

• Tooraine tootmine, ettevalmistamine ja tarnimineühe või teise energialiigi tootmisobjekt. Need võivad olla kütuse ekstraheerimise ja rikastamise protsessid, naftasaaduste põletamine jne.
• Toormaterjalide ülekandmine üksustele ja sõlmedele, mis muundavad otseselt energiat.
• Energia muundamise protsessid primaarsest sekundaarseks. Neid tsükleid ei ole kõigis jaamades, kuid näiteks energia tarnimise ja hilisema jaotamise hõlbustamiseks saab kasutada selle erinevaid vorme - peamiselt soojust ja elektrit.
• Lõppenud muundatud energia, selle edastamise ja jaotamise hooldus.

Lõppetapis saadetakse ressurss lõppkasutajatele, kelleks võivad olla nii rahvamajanduse sektorid kui ka tavalised majaomanikud.

Soojusenergiatööstus

Kõige levinum energiatööstus Venemaal. Riigi soojuselektrijaamad toodavad enam kui 1000 MW, kasutades lähteainena kivisütt, gaasi, naftasaadusi, põlevkivimaardlaid ja turvast. Toodetud primaarenergia muudetakse edasi elektriks. Tehnoloogiliselt on sellistel jaamadel palju eeliseid, mis määravad nende populaarsuse. Nende hulka kuuluvad töötingimuste vähenõudlikkus ja töövoo tehnilise korraldamise lihtsus.

Soojusenergiarajatisi kondensatsioonirajatiste ning soojuse ja elektri koostootmisjaamade näol saab ehitada otse piirkondadesse, kus tarberessurssi ammutatakse või kus asub tarbija. Hooajalised kõikumised ei mõjuta jaamade stabiilsust, mis teeb selliseksenergiaallikad on usaldusväärsed. Kuid elektrijaamadel on ka puudusi, mille hulka kuuluvad ammendavate kütuseressursside kasutamine, keskkonnareostus, vajadus ühendada suuri tööjõuressursse jne.

Hüdroenergia

Energiaalajaamade kujul olevad hüdrokonstruktsioonid on mõeldud elektrienergia tootmiseks veevoolu energia muundamise tulemusena. See tähendab, et genereerimise tehnoloogilise protsessi tagab tehis- ja loodusnähtuste kombinatsioon. Töötamise ajal tekitab jaam piisava veesurve, mis seejärel suunatakse turbiini labadele ja käivitab elektrigeneraatorid. Hüdroloogilised energiatüübid erinevad kasutatavate agregaatide tüübi, seadmete ja looduslike veevoolude vastasmõju konfiguratsiooni jms poolest. Toimivusnäitajate järgi võib eristada järgmist tüüpi hüdroelektrijaamu:

• Väike – toota kuni 5 MW.
• Keskmine – kuni 25 MW.
• Võimas – üle 25 MW.

Sõltuv alt veesurve jõust rakendatakse ka klassifikatsiooni:

• Madala rõhuga jaamad – kuni 25 m.
• Keskmine rõhk – alates 25 m.
• Kõrgrõhk – üle 60 m.

Hüdroelektrijaamade eelisteks on keskkonnasõbralikkus, ökonoomne kättesaadavus (tasuta energia), ammendamatu tööressurss. Samal ajal nõuavad hüdroehitised suuri esialgseid kulusid lao infrastruktuuri tehniliseks korraldamiseks ja neil on ka piirangudjaamade geograafiline asukoht – ainult seal, kus jõed tagavad piisava veesurve.

Tuumaenergiatööstus

Teatud mõttes on tegemist soojusenergia alamliigiga, kuid praktikas on tuumajaamade töönäitajad suurusjärgu võrra kõrgemad kui soojuselektrijaamadel. Venemaal kasutatakse tuumaenergia tootmise täistsüklit, mis võimaldab toota suurel hulgal energiaressursse, kuid uraanimaagi töötlemise tehnoloogiate kasutamisega kaasnevad ka suured riskid. Ohutusküsimuste arutelu ja selle tööstusharu ülesannete populariseerimine, eriti, viib läbi ANO "Tuumaenergia teabekeskus", millel on esindused 17 Venemaa piirkonnas.

Reaktor mängib tuumaenergia tootmisprotsesside läbiviimisel võtmerolli. See on seade, mis on loodud toetama aatomite lõhustumisreaktsioone, millega omakorda kaasneb soojusenergia vabanemine. Reaktoreid on erinevat tüüpi, mis erinevad kasutatava kütuse ja jahutusvedeliku tüübi poolest. Kõige sagedamini kasutatav konfiguratsioon on kergveereaktor, mis kasutab jahutusvedelikuna tavalist vett. Uraanimaak on tuumaenergiatööstuse peamine töötlemisressurss. Sel põhjusel on tuumaelektrijaamad tavaliselt kavandatud paigutama reaktoreid uraanimaardlate lähedusse. Tänapäeval töötab Venemaal 37 reaktorit, mille tootmisvõimsus kokku on umbes 190 miljardit kWh/aastas.

Alternatiivse energia omadused

Peaaegu kõik alternatiivsed energiaallikad on soodsadrahaline taskukohasus ja keskkonnasõbralikkus. Tegelikult asendatakse sel juhul töödeldud ressurss (nafta, gaas, kivisüsi jne) loodusliku energiaga. See võib olla päikesevalgus, tuulevoolud, maasoojus ja muud looduslikud energiaallikad, välja arvatud hüdroloogilised ressursid, mida tänapäeval peetakse traditsioonilisteks. Alternatiivsed energiakontseptsioonid on eksisteerinud pikka aega, kuid tänapäevani on neil väike osa kogu maailma energiavarustusest. Viivitused nende tööstusharude arengus on seotud probleemidega elektritootmisprotsesside tehnoloogilises korralduses.

Aga mis on tänapäeval alternatiivenergia aktiivse arengu põhjus? Suures osas vajadus vähendada keskkonnareostuse määra ja keskkonnaprobleeme üldiselt. Samuti võib inimkonda lähiajal silmitsi seista energiatootmisel kasutatavate traditsiooniliste ressursside ammendumisega. Seetõttu pööratakse isegi organisatsioonilistele ja majanduslikele takistustele vaatamata üha enam tähelepanu alternatiivsete energialiikide arendamise projektidele.

Geotermiline energia

Üks levinumaid viise kodus energia saamiseks. Geotermiline energia tekib Maa sisemise soojuse akumuleerumise, ülekande ja muundamise protsessis. Tööstuslikus mastaabis hooldatakse maa-aluseid kivimeid kuni 2-3 km sügavusel, kus temperatuur võib ületada 100°C. Mis puutub geotermiliste süsteemide individuaalsesse kasutusse, siis sagedamini kasutatakse pinnaakusid, mis ei asu sügavusel kaevudes, vaidhorisontaalselt. Erinev alt teistest alternatiivse energia tootmise meetoditest on peaaegu kõik geotermilised energiaallikad tootmistsüklis ilma konversioonietapita. See tähendab, et lõpptarbijale tarnitakse samal kujul primaarsoojusenergiat. Seetõttu kasutatakse sellist mõistet nagu maaküttesüsteemid.

Päikeseenergia

Üks vanimaid alternatiivenergia kontseptsioone, mis kasutab salvestusseadmetena fotogalvaanilisi ja termodünaamilisi süsteeme. Fotoelektrilise genereerimise meetodi rakendamiseks kasutatakse valgusfootonite energia (kvantide) muundajaid elektriks. Termodünaamilised paigaldised on funktsionaalsemad ja võivad päikesevoogude tõttu genereerida nii soojust elektri kui ka mehaanilise energiaga, et luua liikumapanev jõud.

Skeemid on üsna lihtsad, kuid selliste seadmete töös on palju probleeme. See on tingitud asjaolust, et päikeseenergiat iseloomustavad põhimõtteliselt mitmed omadused: igapäevastest ja hooajalistest kõikumistest tingitud ebastabiilsus, sõltuvus ilmastikust, valgusvoogude madal tihedus. Seetõttu pööratakse päikesepaneelide ja akude projekteerimisetapis palju tähelepanu meteoroloogiliste tegurite uurimisele.

Laineenergia

Lainetest elektrienergia tootmise protsess toimub mõõna energia muundamise tulemusena. Enamiku seda tüüpi elektrijaamade keskmes on bassein,mis korraldatakse kas jõesuudme eraldamise käigus või lahte tammiga tõkestades. Moodustatud tõkkesse on paigutatud hüdroturbiinidega truubid. Kuna veetase tõusu ajal muutub, pöörlevad turbiini labad, mis aitab kaasa elektrienergia tootmisele. Osaliselt sarnaneb see energialiik hüdroelektrijaamade tööpõhimõtetega, kuid veeressursi enda vastastikmõju mehhanismil on olulisi erinevusi. Lainejaamu saab kasutada merede ja ookeanide rannikul, kus veetase tõuseb 4 meetrini, võimaldades toota võimsust kuni 80 kW/m. Selliste struktuuride puudumine on tingitud asjaolust, et truubid häirivad mage- ja merevee vahetust ning see mõjutab negatiivselt mereorganismide elu.

Tuuleenergia

Teine kodumajapidamistes kasutatav elektritootmisviis, mida iseloomustab tehnoloogiline lihtsus ja majanduslik taskukohasus. Õhumasside kineetiline energia toimib töödeldud ressursina ja pöörlevate labadega mootor akuna. Tavaliselt kasutatakse tuuleenergias elektrivoolugeneraatoreid, mis aktiveeruvad propelleritega vertikaalsete või horisontaalsete rootorite pöörlemise tulemusena. Keskmine seda tüüpi kodujaam on võimeline tootma 2–3 kW.

Tuleviku energiatehnoloogiad

Ekspertide sõnul on 2100. aastaks söe ja nafta osakaal globaalses tasakaalus umbes 3%, mis peaks termotuumaenergiat tagasi lükkamasekundaarse energiaallikana. Esikohale peaksid jääma päikesejaamad, aga ka uued kontseptsioonid kosmoseenergia muundamiseks traadita edastuskanalitel. Tulevikuenergiaks saamise protsessid peaksid algama juba 2030. aastal, mil saabub süsivesinikkütuseallikatest loobumise periood ning üleminek "puhastele" ja taastuvatele ressurssidele.

Venemaa energiaväljavaade

Kodumaise energia tulevik on peamiselt seotud traditsiooniliste loodusvarade ümberkujundamise viiside arendamisega. Võtmekoha tööstuses peab hõivama tuumaenergia, kuid kombineeritud versioonis. Tuumaelektrijaamade infrastruktuuri tuleb täiendada hüdrotehniliste elementide ja keskkonnasõbralike biokütuste töötlemise vahenditega. Võimalike arenguperspektiivide osas ei ole viimasel kohal päikesepatareid. Venemaal pakub see segment isegi tänapäeval palju atraktiivseid ideid - eriti paneele, mis võivad töötada isegi talvel. Patareid muundavad valguse kui sellise energia isegi ilma termilise koormuseta.

Järeldus

Kaasaegsed energiavarustuse probleemid seavad suurimad riigid ette valiku võimsuse ning soojuse ja elektri tootmise keskkonnapuhtuse vahel. Enamik väljatöötatud alternatiivseid energiaallikaid koos kõigi nende eelistega ei suuda täielikult asendada traditsioonilisi ressursse, mida saab omakorda kasutada veel mitu aastakümmet. Seetõttu on tulevikuenergiat paljueksperdid esitlevad seda kui omamoodi sümbioosi erinevatest energiatootmise kontseptsioonidest. Pealegi on uusi tehnoloogiaid oodata mitte ainult tööstuslikul tasandil, vaid ka kodumajapidamistes. Sellega seoses võib märkida energiatootmise gradiendi-temperatuuri ja biomassi põhimõtteid.