Enerji türleri: geleneksel ve alternatif. Geleceğin enerjisi

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Mevcut tüm enerji alanları şartlı olarak olgun, gelişen ve teorik çalışma aşamasında olan olarak ayrılabilir. Bazı teknolojiler özel bir ekonomide bile uygulanmaya hazırken, diğerleri sadece endüstriyel destek çerçevesinde kullanılabilir. Modern enerji türlerini farklı konumlardan ele almak ve değerlendirmek mümkündür, ancak ekonomik fizibilite ve üretim verimliliği için evrensel kriterler temel öneme sahiptir. Günümüzde geleneksel ve alternatif enerji üretim teknolojilerini kullanma kavramları birçok açıdan bu parametrelerde farklılık göstermektedir.

Geleneksel Enerji

Bu, dünyadaki enerji tüketicilerinin yaklaşık %95'ini sağlayan, yerleşik ısı ve enerji endüstrilerinden oluşan geniş bir katmandır. Kaynağın üretimi özel istasyonlarda gerçekleşir - bunlar termik santrallerin, hidroelektrik santrallerin, nükleer santrallerin vb. nesneleridir. Hedef enerjinin işlenmesi sürecinde hazır bir hammadde tabanı ile çalışırlar. oluşturuldu. Enerji üretiminin aşağıdaki aşamaları ayırt edilir:

• Hammaddelerin üretimi, hazırlanması ve teslimatıbir veya başka bir enerji türünün üretim nesnesi. Bunlar, yakıtın çıkarılması ve zenginleştirilmesi, petrol ürünlerinin yakılması vb. işlemler olabilir.
• Hammaddelerin doğrudan enerjiyi dönüştüren birimlere ve montajlara transferi.
• Birincilden ikincil enerjiye dönüşüm süreçleri. Bu çevrimler tüm istasyonlarda mevcut değildir, ancak örneğin, enerjinin dağıtımı ve ardından dağıtımının kolaylığı için, başta ısı ve elektrik olmak üzere çeşitli biçimleri kullanılabilir.
• Bitmiş dönüştürülmüş enerjinin bakımı, iletimi ve dağıtımı.

Son aşamada kaynak, hem ülke ekonomisinin sektörleri hem de sıradan ev sahipleri olabilen son kullanıcılara gönderilir.

Termik enerji endüstrisi

Rusya'daki en yaygın enerji endüstrisi. Ülkedeki termik santraller, hammadde olarak kömür, gaz, petrol ürünleri, şeyl yatakları ve turba kullanarak 1.000 MW'tan fazla üretim yapıyor. Üretilen birincil enerji daha sonra elektriğe dönüştürülür. Teknolojik olarak, bu tür istasyonların popülerliklerini belirleyen birçok avantajı vardır. Bunlar, çalışma koşullarının iddiasız olmasını ve iş akışının teknik organizasyonunun kolaylığını içerir.

Yoğuşmalı tesisler şeklinde termik santraller ve kombine ısı ve enerji santralleri doğrudan tüketilebilir kaynağın çıkarıldığı veya tüketicinin bulunduğu alanlara kurulabilir. Mevsimsel dalgalanmalar istasyonların stabilitesini etkilemez, bu daenerji kaynakları güvenilirdir. Ancak TPP'lerin aynı zamanda, tükenebilir yakıt kaynaklarının kullanımı, çevre kirliliği, büyük miktarlarda işgücü kaynaklarını birbirine bağlama ihtiyacı vb. gibi dezavantajları da vardır.

Hidroelektrik

Enerji trafo merkezleri şeklindeki hidrolik yapılar, su akışının enerjisinin dönüştürülmesi sonucu elektrik üretmek üzere tasarlanmıştır. Yani, teknolojik üretim süreci, yapay ve doğal olayların bir kombinasyonu ile sağlanır. Çalışma sırasında, istasyon yeterli bir su basıncı oluşturur ve bu su daha sonra türbin kanatlarına yönlendirilir ve elektrik jeneratörlerini harekete geçirir. Hidrolojik enerji türleri, kullanılan ünitelerin türüne, ekipmanın doğal su akışlarıyla etkileşiminin konfigürasyonuna vb. göre farklılık gösterir. Performans göstergelerine göre, aşağıdaki hidroelektrik santral türleri ayırt edilebilir:

• Small - 5 MW'a kadar üretin.
• Orta - 25 MW'a kadar.
• Güçlü - 25 MW'tan fazla.

Su basıncının kuvvetine bağlı olarak da bir sınıflandırma uygulanır:

• Düşük basınç istasyonları - 25 m'ye kadar.
• Orta basınç - 25 m'den itibaren.
• Yüksek basınç - 60 m'nin üzerinde.

Hidroelektrik santrallerin avantajları arasında çevre dostu olma, ekonomik kullanılabilirlik (bedava enerji), tükenmez çalışma kaynağı sayılabilir. Aynı zamanda, hidrolik yapılar, depolama altyapısının teknik organizasyonu için büyük başlangıç maliyetleri gerektirir ve ayrıcaistasyonların coğrafi konumu - yalnızca nehirlerin yeterli su basıncı sağladığı yerlerde.

Nükleer enerji endüstrisi

Bir anlamda, bu termal enerjinin bir alt türüdür, ancak pratikte, nükleer santrallerin performans göstergeleri, termik santrallerden bir büyüklük sırası daha yüksektir. Rusya, büyük miktarda enerji kaynağı üretmeye izin veren tam nükleer enerji üretim döngüleri kullanıyor, ancak uranyum cevheri işleme teknolojilerini kullanmanın büyük riskleri de var. Güvenlik konularının tartışılması ve özellikle bu endüstrinin görevlerinin yaygınlaştırılması, Rusya'nın 17 bölgesinde temsilcilikleri bulunan ANO "Nükleer Enerji Bilgi Merkezi" tarafından yürütülmektedir.

Reaktör, nükleer enerji üretim süreçlerinin yürütülmesinde kilit bir rol oynar. Bu, sırayla termal enerjinin serbest bırakılmasının eşlik ettiği atomların fisyon reaksiyonlarını desteklemek için tasarlanmış bir birimdir. Kullanılan yakıt ve soğutma sıvısı türüne göre farklı reaktör türleri vardır. En yaygın olarak kullanılan konfigürasyon, soğutucu olarak sıradan su kullanan hafif su reaktörüdür. Uranyum cevheri, nükleer enerji endüstrisindeki ana işleme kaynağıdır. Bu nedenle nükleer santraller genellikle uranyum yataklarına yakın reaktörleri yerleştirmek için tasarlanır. Bugün Rusya'da toplam üretim kapasitesi yaklaşık 190 milyar kWh/yıl olan 37 reaktör işletmede.

Alternatif enerjinin özellikleri

Neredeyse tüm alternatif enerji kaynakları olumlu bir şekilde karşılaştırılırfinansal satın alınabilirlik ve çevre dostu olma. Aslında bu durumda işlenmiş kaynağın (petrol, gaz, kömür vb.) yerini doğal enerji alıyor. Bu, artık geleneksel olarak kabul edilen hidrolojik kaynaklar hariç, güneş ışığı, rüzgar akımları, toprak ısısı ve diğer doğal enerji kaynakları olabilir. Alternatif enerji kavramları uzun süredir var olmuştur, ancak bugüne kadar toplam dünya enerji arzında küçük bir paya sahiptirler. Bu endüstrilerin gelişimindeki gecikmeler, elektrik üretim süreçlerinin teknolojik organizasyonundaki problemlerle ilişkilidir.

Fakat günümüzde alternatif enerjinin aktif olarak gelişmesinin nedeni nedir? Büyük ölçüde, çevre kirliliği oranını ve genel olarak çevre sorunlarını az altma ihtiyacı. Ayrıca yakın gelecekte insanlık, enerji üretiminde kullanılan geleneksel kaynakların tükenmesiyle karşı karşıya kalabilir. Bu nedenle, örgütsel ve ekonomik engellere rağmen, alternatif enerji biçimlerinin geliştirilmesine yönelik projelere giderek daha fazla önem verilmektedir.

Jeotermal Enerji

Evde enerji elde etmenin en yaygın yollarından biri. Jeotermal enerji, Dünya'nın iç ısısının biriktirilmesi, aktarılması ve dönüştürülmesi sürecinde üretilir. Endüstriyel ölçekte, sıcaklığın 100°C'yi aşabileceği 2-3 km'ye kadar derinliklerde yer altı kayalarına hizmet verilir. Jeotermal sistemlerin bireysel kullanımına gelince, derinlikteki kuyularda değil, yüzey akümülatörleri daha sık kullanılır.yatay olarak. Alternatif enerji üretmeye yönelik diğer yaklaşımlardan farklı olarak, üretim döngüsündeki hemen hemen tüm jeotermal enerji kaynakları, bir dönüşüm adımı olmadan gerçekleşir. Yani aynı formdaki birincil termal enerji son tüketiciye verilir. Bu nedenle jeotermal ısıtma sistemleri gibi bir kavram kullanılmaktadır.

Güneş enerjisi

Fotovoltaik ve termodinamik sistemleri depolama ekipmanı olarak kullanan en eski alternatif enerji konseptlerinden biri. Fotoelektrik üretim yöntemini uygulamak için ışık fotonlarının (kuanta) enerjisinin elektriğe dönüştürücüleri kullanılır. Termodinamik kurulumlar daha işlevseldir ve güneş akışları nedeniyle bir itici güç oluşturmak için hem elektrik hem de mekanik enerji ile ısı üretebilir.

Şemalar oldukça basittir, ancak bu tür ekipmanların çalışmasında birçok sorun vardır. Bunun nedeni, güneş enerjisinin prensip olarak bir takım özelliklerle karakterize edilmesidir: günlük ve mevsimsel dalgalanmalardan kaynaklanan istikrarsızlık, havaya bağımlılık, düşük ışık akı yoğunluğu. Bu nedenle güneş panelleri ve pillerin tasarım aşamasında meteorolojik faktörlerin çalışmasına çok dikkat edilir.

Dalga enerjisi

Dalgalardan elektrik üretme süreci, gelgit enerjisinin dönüşümü sonucu oluşur. Bu türdeki çoğu santralin kalbinde bir havuz vardır.ya nehir ağzının ayrılması sırasında ya da körfezin bir barajla kapatılmasıyla düzenlenir. Oluşturulan bariyerde hidrolik türbinli menfezler düzenlenmiştir. Yüksek gelgitler sırasında su seviyesi değiştikçe, türbin kanatları dönerek elektrik üretimine katkıda bulunur. Kısmen, bu tür enerji, hidroelektrik santrallerinin çalışma ilkelerine benzer, ancak su kaynağının kendisiyle etkileşim mekaniğinin önemli farklılıkları vardır. Dalga istasyonları, su seviyesinin 4 m'ye kadar çıktığı deniz ve okyanus kıyılarında kullanılabilir ve 80 kw/m'ye kadar güç üretilmesini mümkün kılar. Bu tür yapıların olmaması, menfezlerin tatlı ve deniz suyu alışverişini bozmasından kaynaklanmaktadır ve bu da deniz canlılarının yaşamını olumsuz etkilemektedir.

Rüzgar enerjisi

Teknolojik basitlik ve ekonomik satın alınabilirlik ile karakterize edilen, özel evlerde kullanıma uygun elektrik üretmenin başka bir yöntemi. Hava kütlelerinin kinetik enerjisi işlenmiş bir kaynak görevi görür ve dönen kanatlı bir motor pil görevi görür. Tipik olarak, rüzgar enerjisi, pervanelerle dikey veya yatay rotorların dönmesi sonucu etkinleştirilen elektrik akımı jeneratörlerini kullanır. Bu tip ortalama bir yerel istasyon 2-3 kW üretme kapasitesine sahiptir.

Geleceğin enerji teknolojileri

Uzmanlara göre, 2100 yılına kadar kömür ve petrolün küresel dengedeki toplam payı yaklaşık %3 olacak ve bu da termonükleer enerjiyi geriletecekİkincil enerji kaynağı olarak. Güneş istasyonları, kablosuz iletim kanallarına dayalı uzay enerjisini dönüştürmek için yeni kavramların yanı sıra ilk sırada yer almalıdır. Geleceğin enerjisi olma süreçleri, hidrokarbon yakıt kaynaklarının terk edilmesi, “temiz” ve yenilenebilir kaynaklara geçiş döneminin geleceği 2030 gibi erken bir tarihte başlamalıdır.

Rus Enerji Görünümü

Yerli enerjinin geleceği, temel olarak doğal kaynakları dönüştürmenin geleneksel yollarının geliştirilmesiyle ilişkilidir. Endüstrideki kilit yerin nükleer enerji tarafından işgal edilmesi gerekecek, ancak birleşik bir versiyonda. Nükleer santrallerin altyapısı, hidrolik mühendislik unsurları ve çevre dostu biyoyakıtların işlenmesi araçları ile desteklenmelidir. Olası gelişme beklentilerinde son yer güneş pillerine verilmez. Rusya'da, bugün bile, bu segment birçok çekici fikir sunuyor - özellikle kışın bile çalışabilen paneller. Piller, termal yük olmasa bile ışığın enerjisini dönüştürür.

Sonuç

Modern enerji arzı sorunları, en büyük devletleri, ısı ve elektrik üretiminin güç ve çevre temizliği arasında bir seçimin önüne koyuyor. Gelişmiş alternatif enerji kaynaklarının çoğu, tüm avantajlarıyla birlikte, birkaç on yıl daha kullanılabilecek geleneksel kaynakların yerini tam olarak alamamaktadır. Bu nedenle, geleceğin enerjisi çokuzmanlar bunu çeşitli enerji üretimi kavramlarının bir tür sembiyozu olarak sunarlar. Ayrıca, yeni teknolojilerin sadece endüstriyel düzeyde değil, aynı zamanda evlerde de olması bekleniyor. Bu bağlamda, enerji üretiminin gradyan sıcaklığı ve biyokütle ilkeleri not edilebilir.