Energijos rūšys: tradicinė ir alternatyvi. Ateities energija

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Visas esamas energijos sritis sąlygiškai galima suskirstyti į brandžias, besivystančias ir esančias teorinių studijų stadijoje. Kai kurias technologijas galima įdiegti net privačioje ekonomikoje, o kitos gali būti naudojamos tik pramoninės paramos rėmuose. Šiuolaikines energijos rūšis galima svarstyti ir vertinti iš skirtingų pozicijų, tačiau esminę reikšmę turi universalūs ekonominio pagrįstumo ir gamybos efektyvumo kriterijai. Daugeliu atžvilgių tradicinių ir alternatyvių energijos gamybos technologijų naudojimo koncepcijos šiais parametrais šiandien skiriasi.

Tradicinė energija

Tai platus nusistovėjusių šilumos ir elektros pramonės sluoksnis, tiekiantis apie 95 % pasaulio energijos vartotojų. Išteklių generavimas vyksta specialiose stotyse – tai šiluminių elektrinių, hidroelektrinių, atominių elektrinių ir kt. objektai. Jie dirba su paruošta žaliavų baze, kurios procese gaunama tikslinė energija. yra generuojamas. Išskiriami šie energijos gamybos etapai:

• Žaliavų gamyba, paruošimas ir pristatymas įvienos ar kitos rūšies energijos gamybos objektas. Tai gali būti kuro gavybos ir sodrinimo procesai, naftos produktų deginimas ir kt.
• Žaliavų perkėlimas į įrenginius ir mazgus, kurie tiesiogiai konvertuoja energiją.
• Energijos keitimo iš pirminės į antrinę procesai. Šių ciklų nėra visose stotyse, tačiau, pavyzdžiui, energijos tiekimo ir tolesnio paskirstymo patogumui gali būti naudojamos įvairios jos formos – daugiausia šilumos ir elektros.
• Pagamintos konvertuotos energijos, jos perdavimo ir paskirstymo priežiūra.

Paskutiniame etape ištekliai siunčiami galutiniams vartotojams, kurie gali būti tiek šalies ekonomikos sektoriai, tiek paprasti namų savininkai.

Šiluminės energijos pramonė

Dažniausiai paplitusi energetikos pramonė Rusijoje. Šalies šiluminės elektrinės gamina daugiau nei 1000 MW, kaip žaliavą naudodamos anglį, dujas, naftos produktus, skalūnų telkinius ir durpes. Sukurta pirminė energija toliau paverčiama elektros energija. Technologiškai tokios stotys turi daug privalumų, nuo kurių priklauso ir jų populiarumas. Tai apima nereikalaujančias eksploatavimo sąlygas ir lengvą techninį darbo eigos organizavimą.

Šiluminės energetikos įrenginiai kondensacinių įrenginių ir kogeneracinių elektrinių pavidalu gali būti statomi tiesiai tose vietose, kur išgaunami sunaudojami ištekliai arba kur yra vartotojas. Sezoniniai svyravimai neturi įtakos stočių stabilumui, todėl toks yraenergijos š altiniai yra patikimi. Tačiau TPP taip pat turi trūkumų, įskaitant išsenkančių kuro išteklių naudojimą, aplinkos taršą, poreikį prijungti didelius darbo išteklių kiekius ir kt.

Hidroenergija

Energijos pastočių pavidalo hidraulinės konstrukcijos yra skirtos generuoti elektros energiją, konvertuojant vandens srauto energiją. Tai yra, technologinį gamybos procesą užtikrina dirbtinių ir gamtos reiškinių derinys. Darbo metu stotis sukuria pakankamą vandens slėgį, kuris vėliau nukreipiamas į turbinos mentes ir įjungia elektros generatorius. Hidrologiniai energijos tipai skiriasi naudojamų agregatų tipu, įrenginių sąveikos su natūraliais vandens srautais konfigūracija ir kt. Pagal veiklos rodiklius galima išskirti šiuos hidroelektrinių tipus:

• Mažas – generuokite iki 5 MW.
• Vidutinė – iki 25 MW.
• Galingas – daugiau nei 25 MW.

A klasifikacija taip pat taikoma atsižvelgiant į vandens slėgio jėgą:

• Žemo slėgio stotys – iki 25 m.
• Vidutinis slėgis – nuo 25 m.
• Aukštas slėgis – virš 60 m.

Hidroelektrinių pranašumai yra ekologiškumas, ekonomiškumas (nemokama energija), neišsenkantys darbo ištekliai. Tuo pačiu metu hidrotechnikos statiniai reikalauja didelių pradinių sąnaudų techniniam saugyklos infrastruktūros organizavimui, taip pat turi apribojimųgeografinė stočių padėtis – tik ten, kur upės užtikrina pakankamą vandens slėgį.

Branduolinės energijos pramonė

Tam tikra prasme tai yra šiluminės energijos porūšis, tačiau praktiškai atominių elektrinių veiklos rodikliai yra eilės tvarka aukštesni nei šiluminių elektrinių. Rusija naudoja pilnus branduolinės energijos gamybos ciklus, o tai leidžia generuoti didelius kiekius energijos išteklių, tačiau taip pat yra didžiulė rizika naudojant urano rūdos perdirbimo technologijas. Saugos klausimų aptarimą ir šios pramonės užduočių populiarinimą, ypač, vykdo ANO „Branduolinės energijos informacijos centras“, turintis atstovybes 17 Rusijos regionų.

Reaktorius atlieka pagrindinį vaidmenį vykdant branduolinės energijos gamybos procesus. Tai įrenginys, skirtas palaikyti atomų dalijimosi reakcijas, kurias savo ruožtu lydi šiluminės energijos išsiskyrimas. Yra įvairių tipų reaktoriai, kurie skiriasi naudojamo kuro ir aušinimo skysčio rūšimi. Dažniausiai naudojama lengvojo vandens reaktoriaus konfigūracija, naudojant paprastą vandenį kaip aušinimo skystį. Urano rūda yra pagrindinis branduolinės energetikos pramonės perdirbimo išteklius. Dėl šios priežasties atominės elektrinės dažniausiai suprojektuotos taip, kad reaktoriai būtų šalia urano telkinių. Šiandien Rusijoje veikia 37 reaktoriai, kurių bendras gamybos pajėgumas yra apie 190 milijardų kWh per metus.

Alternatyvios energijos ypatybės

Beveik visi alternatyvios energijos š altiniai yra palyginti palankūsfinansinis prieinamumas ir ekologiškumas. Iš tikrųjų šiuo atveju perdirbti ištekliai (nafta, dujos, anglis ir kt.) pakeičiami natūralia energija. Tai gali būti saulės šviesa, vėjo srovės, žemės šiluma ir kiti natūralūs energijos š altiniai, išskyrus hidrologinius išteklius, kurie dabar laikomi tradiciniais. Alternatyvios energijos koncepcijos egzistavo ilgą laiką, tačiau iki šių dienų jos užima nedidelę viso pasaulio energijos tiekimo dalį. Šių pramonės šakų plėtros vėlavimas yra susijęs su elektros gamybos procesų technologinio organizavimo problemomis.

Bet kokia šiandien yra aktyvios alternatyviosios energetikos plėtros priežastis? Didele dalimi – poreikis sumažinti aplinkos taršos lygį ir aplinkos problemas apskritai. Taip pat netolimoje ateityje žmonija gali susidurti su tradicinių energijos gamyboje naudojamų išteklių išeikvojimu. Todėl, net nepaisant organizacinių ir ekonominių kliūčių, vis daugiau dėmesio skiriama alternatyvių energijos formų plėtros projektams.

Geoterminė energija

Vienas iš labiausiai paplitusių būdų pasisemti energijos namuose. Geoterminė energija susidaro vidinės Žemės šilumos kaupimosi, perdavimo ir transformacijos procese. Pramoniniu mastu požeminės uolienos aptarnaujamos iki 2-3 km gylyje, kur temperatūra gali viršyti 100°C. Kalbant apie individualų geoterminių sistemų naudojimą, dažniau naudojami paviršiniai akumuliatoriai, esantys ne šuliniuose gilumoje, ohorizontaliai. Skirtingai nuo kitų alternatyvios energijos gamybos būdų, beveik visi geoterminės energijos š altiniai gamybos cikle apsieina be konversijos etapo. Tai yra, pirminė šiluminė energija tokia pačia forma tiekiama galutiniam vartotojui. Todėl naudojama tokia sąvoka kaip geoterminio šildymo sistemos.

Saulės energija

Viena iš seniausių alternatyvios energijos koncepcijų, naudojanti fotovoltinę ir termodinamines sistemas kaip saugojimo įrangą. Fotoelektros generavimo metodui įgyvendinti naudojami šviesos fotonų energijos (kvantų) keitikliai į elektros energiją. Termodinaminiai įrenginiai yra funkcionalesni ir dėl saulės srautų gali generuoti šilumą naudojant elektrą ir mechaninę energiją, kad sukurtų varomąją jėgą.

Schemos gana paprastos, tačiau eksploatuojant tokią įrangą kyla daug problemų. Taip yra dėl to, kad saulės energijai iš principo būdinga nemažai ypatybių: nestabilumas dėl kasdienių ir sezoninių svyravimų, priklausomybė nuo oro sąlygų, mažas šviesos srautų tankis. Todėl saulės baterijų ir baterijų projektavimo etape daug dėmesio skiriama meteorologinių veiksnių tyrimui.

Bangų energija

Elektros generavimo iš bangų procesas vyksta dėl potvynio energijos transformacijos. Daugumos tokio tipo elektrinių centre yra baseinas,kuri organizuojama arba upės žiočių atskyrimo metu, arba įlanką užtveriant užtvanka. Suformuotame užtvaroje išdėstytos pralaidos su hidraulinėmis turbinomis. Potvynių ir atoslūgių metu kintant vandens lygiui, turbinos mentės sukasi, o tai prisideda prie elektros energijos gamybos. Iš dalies ši energijos rūšis yra panaši į hidroelektrinių veikimo principus, tačiau sąveikos su pačiu vandens ištekliu mechanika turi didelių skirtumų. Bangų stotys gali būti naudojamos jūrų ir vandenynų pakrantėse, kur vandens lygis pakyla iki 4 m, todėl galima pagaminti iki 80 kW/m galią. Tokių konstrukcijų trūksta dėl to, kad pralaidos sutrikdo gėlo ir jūros vandens mainus, o tai neigiamai veikia jūros organizmų gyvenimą.

Vėjo energija

Kitas privačiuose namų ūkiuose naudojamas elektros gamybos būdas, pasižymintis technologiniu paprastumu ir ekonomišku įperkamumu. Oro masių kinetinė energija veikia kaip apdorotas išteklius, o variklis su besisukančiomis mentėmis – kaip akumuliatorius. Paprastai vėjo energijai gaminti naudojami elektros srovės generatoriai, kurie įjungiami dėl vertikalių arba horizontalių rotorių su sraigtais sukimosi. Vidutinė tokio tipo buitinė stotis gali generuoti 2–3 kW.

Ateities energetikos technologijos

Ekspertų teigimu, iki 2100 m. bendra anglies ir naftos dalis pasaulio balanse sudarys apie 3 %, o tai turėtų stabdyti termobranduolinę energiją.kaip antrinis energijos išteklių š altinis. Pirmąją vietą turėtų užimti saulės energijos stotys, taip pat naujos koncepcijos, kaip konvertuoti kosmoso energiją, pagrįstą belaidžiais perdavimo kanalais. Tapimo ateities energija procesai turėtų prasidėti jau 2030 m., kai ateis angliavandenilių kuro š altinių atsisakymo ir perėjimo prie „švarių“ir atsinaujinančių išteklių laikotarpis.

Rusijos energetikos perspektyva

Butinės energijos ateitis daugiausia siejama su tradicinių gamtos išteklių transformavimo būdų plėtra. Pagrindinę vietą pramonėje turės užimti branduolinė energija, tačiau kombinuota versija. Atominių elektrinių infrastruktūra turės būti papildyta hidrotechnikos elementais ir aplinkai nekenksmingo biokuro perdirbimo priemonėmis. Ne paskutinę vietą galimose plėtros perspektyvose užima saulės baterijos. Rusijoje net ir šiandien šis segmentas siūlo daug patrauklių idėjų – ypač plokščių, kurios gali veikti net žiemą. Baterijos paverčia pačios šviesos energiją net be šiluminės apkrovos.

Išvada

Šiuolaikinės energijos tiekimo problemos iškelia didžiausias valstybes prieš pasirinkimą tarp energijos ir aplinkos švaros, gaminant šilumą ir elektros energiją. Dauguma sukurtų alternatyvių energijos š altinių su visais savo privalumais negali visiškai pakeisti tradicinių išteklių, kurie, savo ruožtu, gali būti naudojami dar kelis dešimtmečius. Todėl ateities energijos yra daugekspertai tai pristato kaip savotišką įvairių energijos gamybos sampratų simbiozę. Be to, naujų technologijų laukiama ne tik pramonės, bet ir namų ūkiuose. Šiuo atžvilgiu galima atkreipti dėmesį į gradiento-temperatūros ir biomasės energijos gamybos principus.