- Mi az elektromos energia előállítása?
- Hogyan állítják elő az elektromos energiát?
- A villamosenergia-szektor szakaszai
- A villamosenergia-termelés típusai
- Megújuló energia
Elmagyarázzuk, hogy mi az elektromos áramtermelés, milyen fajtáit és hogyan állítják elő. Ezenkívül a villamosenergia-szektor szakaszai.
Mi az elektromos energia előállítása?
A generáció elektromos energia halmazát foglalja magában folyamatokat különböző, amelyen keresztül előállítható elektromosság, vagy ami ugyanaz, átalakítsa más formáit Energia elérhető a természet (kémiai energia, kinetika, termikus, fény, nukleárisstb.) a felhasználható elektromos energiában.
A villamosenergia-termelés képessége az egyik fő szempont a emberiség kortárs, hiszen annak fogyasztás A 19. századi felfedezése óta elterjedt és normalizálódott, egészen addig a pontig, hogy nélkülözhetetlenné vált mindennapi életünkben. Az otthonaink, iparágakA közvilágítás, még a személyes készülékeink is, az állandó és stabil áramellátástól függenek.
Így a világ energiafogyasztása növekszik. Míg 1900-ban a globális energiafogyasztás még csak 0,7 Terawatt (0,7 x 1012 W) volt, addig 2005-ben már körülbelül 500 Exajoule-ra (5 x 1020 J) becsülték, ami 138 900 Terawattnak felel meg.
Az ipari szektor a legnagyobb fogyasztó, ezért a fejlett világ (az ún. első világ) felelős a fogyasztás legmagasabb százalékáért. Az Egyesült Államok például a világszerte megtermelt energia 25%-át fogyasztja el.
Ezért a megszerzésének új és hatékonyabb utak keresése olyan terület, amelybe óriási tudományos és technológiai erőforrásokat fektetnek be, különösen akkor, amikor az éghajlati hatások iparosítás és az égéstől fosszilis tüzelőanyagok nemcsak nyilvánvalóvá, de riasztóvá is vált.
Hogyan állítják elő az elektromos energiát?
A villamos energiát általában nagy létesítményekben, úgynevezett erőművekben vagy erőművekben állítják elő, amelyek különböző típusait kihasználva nyersanyag vagy természetes folyamatok „gyártják” a villamos energiát.
Ehhez az erőművek többsége generátorral rendelkezik, amelyek nagy eszközök, amelyek generálnak váltakozó áram. Egy tekercsből állnak, amely egy nagy, forgó anyagtekercs elektromos vezető szálakba rendezve, és a mágnes ami rögzített marad.
A mágnes belsejében lévő tekercs nagy sebességgel forgatásával elektromágneses indukciónak nevezett jelenség lép fel: a mágneses mező Az eredmény mozgósítja a vezető anyag elektronjait, energiaáramlást hozva létre, amelyet ezután "elő kell készíteni" a transzformátorok sorozatán keresztül történő elosztásra.
A kérdés tehát az, hogyan kell a tekercset nagy sebességgel és egyenletesen forogni. A 19. században elektromos árammal végzett kísérletek során bicikli pedálozásával állították elő, ami persze csak elenyésző mennyiséget produkált.
Az erőművek esetében valami sokkal kifinomultabbra van szükség: egy turbinára, amely egy forgó eszköz, amely képes átvitelre. mechanikus energia a tekercsre, forgásra késztetve, más erő alkalmazásától.
Használhatja például a zuhanó vizet egy vízesésben, vagy az állandó szélfújást, vagy a legtöbb esetben a gőz jó mennyiségű forrásban lévő víz növekvő mennyisége, amelyhez viszont állandó mennyiségű vizet kell előállítani hőség, segítségével a égés különféle típusú anyagokból.
Amint látni fogjuk, az elektromos energia előállításának teljes folyamata nem más, mint a kémiai energia kalóriaenergiává történő átalakítása (égés), hogy később kinetikussá és mechanikussá (a turbina mozgósításával), majd később elektromágnesessé, azaz , , villanyban.
A villamosenergia-szektor szakaszai
A villamosenergia-szektor felelős a villamosenergia-termelés teljes köréért, a kezdetektől a fogyasztásig, például minden otthonunkban. Ebben az ágazatban a teljes energiatermelési ciklus a következő szakaszokból áll:
- Generáció. Az első szakasz logikusan abból áll, hogy a rendelkezésre álló eszközökkel áramot nyernek a létező erőművek bármelyikében.
- Átalakítás. A villamos energia beszerzése után általában egy átalakítási folyamatnak vetik alá, amely felkészíti azt az elektromos hálózaton történő szállításra, mivel a villamos energiát más termékekkel és árukkal ellentétben nem lehet később fogyasztásra tárolni, hanem azonnal továbbítani kell.
Az erőművek szomszédságában található ún. alállomások vagy transzformátorok, valamint az erőművekhez közeli transzformációs központok felelősek ezért. populációk fogyasztók számára, mivel küldetése az elektromos feszültség modulálása, hogy az elektromosságot szállíthatóvá (nagyfeszültségű) és fogyaszthatóvá (kisfeszültségűvé) tegye.
- Terjesztés. Az elektromos áramot végre el kell juttatni otthonainkba vagy az azt fogyasztó iparágakhoz egy elektromos vezetéknek nevezett vezetékhálózaton keresztül, amelyet általában különböző energiaelosztó és marketing cégek látnak el.
- Fogyasztás. Végül minden fogyasztói háztartásban vagy ipari üzemben van egy összekötő telepítés, amely összeköti az elosztó hálózatokat a beltéri létesítményekkel, lehetővé téve, hogy az energia ott legyen, ahol szükségünk van rá.
A villamosenergia-termelés típusai
A villamosenergia-termelést általában aszerint osztályozzák, hogy milyen erőműben állítják elő, vagy mi azonos, milyen konkrét eljárás szerint, mint korábban kifejtettük, mozgósítják a turbinát, mintsem a tekercset forgatják, ami viszont Az idő elektromosságot termel. Így a következőkkel rendelkezünk:
- Termoelektromos energia fosszilis tüzelőanyagok. A hőerőművek azok, amelyek hőenergiából, nagy mennyiségű víz felforralásával vagy hasonló módon más gázok felmelegítésével villamos energiát termelnek, különféle anyagok elégetésének köszönhetően. organikus (Szén, Petróleum, földgáz vagy más fosszilis tüzelőanyag) belső kazánban. Ezekben az esetekben a táguló gáz felelős a turbina mozgatásáért, majd lehűtik, hogy meg tudja ismételni a ciklust.
- Termonukleáris energia. A termonukleáris energia működési elve nem különbözik a termoelektromosétól, azzal az eltéréssel, hogy a turbinák forgatásához szükséges hőt különféle kémiai folyamatok hasadása atomok nehéz, vagyis bizonyos atommagokat bombázva elemeket, hogy más könnyebb elemekké váljanak, és hatalmas mennyiségű energia szabaduljon fel. Ezekben az üzemekben, az úgynevezett reaktorokban, ugyanaz a logika a atombomba, de békés célokra alkalmazták. Hátránya, hogy nehezen kezelhető és erősen mérgező radioaktív hulladékot termel.
- Geotermikus energia. Ebben az esetben is az erőmű működése a termoelektromos modellnek megfelel, de tüzelőanyag vagy kazán nélkül, mivel az erőmű belső hőjét használják fel. Földkéreg. Ehhez megfelelő tektonikus helyszínre van szükség, vagyis olyan tektonikus aktivitású területre, amely lehetővé teszi, hogy a víz a föld mélyére önthető, és a keletkező gőzt kihasználva mozgósítsa az elektromos turbinákat.
- Naphőenergia. Az előző esetekhez hasonlóan az ilyen típusú erőművek is kihasználják a napfény, fókuszálva és koncentrálva egy komplex tükörrendszer segítségével, a folyadékok felmelegítése érdekében hőmérsékletek 300 és 1000 °C között, és ezzel beindul a termoelektromos generálási folyamat.
- Fotovoltaikus energia. Ezt a fajta energiát a napfény kihasználásával is nyerik, de más értelemben: napfényre érzékeny diódákból álló fotovoltaikus cellák nagy mezőivel, amelyek végein kis potenciálkülönbségeket generálnak. Ezekhez nagy oldalak szükségesek napelemek villamos energia termelésére, ugyanakkor nyersanyagigény nélkül és anélkül történik szennyezik túl sok a környezet.
- Hidroelektrikus erő. Ebben az esetben a termelő erőmű elektromos turbináit nem hő hatására mozgatják, hanem egy vízesés mechanikai energiáját kihasználva. Emiatt a topográfia erre jellemző, például szürkehályog, vízesés, hatalmas folyók vagy víztestek, amelyekbe gátakat lehet beültetni, ill. gátak. Túl ezeknek a víztesteknek a brutális módosításán és azok ökoszisztémák saját, ez egy formája tiszta energia, olcsó és biztonságos.
- Tengervíz energia vagy hullámerő. Így nevezik azokat a növényeket, amelyek az árapályból vagy a tenger hullámaiból nyernek elektromos energiát olyan tengerparti létesítményeken keresztül, amelyek úszóeszközökön keresztül kihasználják a víz nyomását a turbinák mozgósítására. Ezek azonban nem túl erős és nem túl jövedelmező módok az energiaszerzésre, legalábbis jelenleg.
- Szélenergia. Ha az előző esetekben a víz természetes mozgását használták ki, akkor a szélerőművekben a szél erejét használják ki, különösen régiók abban, hogy folyamatosan fúj, mint a part menti övezetek, a nagy síkságok vagy hasonlók. Ehhez a szél áthaladására érzékeny óriási légcsavarok egész mezői vannak, amelyek mozgás közben mechanikai energiát adnak át egy elektromos turbinának. Viszonylag olcsó és biztonságos villamosenergia-termelési forma, de sajnos nagyon kis teljesítményű és tereprendezési szempontból jelentős költséggel jár.
Megújuló energia
A villamos energia beszerzése összetett és rendkívül igényes folyamat. környezeti hatás, különösen annak hagyományos változataiban, mint például a fosszilis tüzelőanyag. Ráadásul az utóbbi esetekben a rendelkezésre álló tüzelőanyag korlátozott készletekkel rendelkezik, mivel a szén és az olaj nagyon lassú és elhúzódó geológiai eredetű, ami nem teszi lehetővé, hogy a bolygókészleteket ugyanolyan ütemben töltsük fel, mint ahogyan fogyasztjuk.
Emiatt az energiaszektor erőfeszítései nagy részét a lehetséges megújuló források felkutatásába, vagy a már meglévők – például a nap-, víz- és geotermikus energia – fejlesztésébe fektetik.
Az emberiség energiaügyekben rejlő nagy reményei azonban az atomfúzió, mint biztonságos, megbízható, nem szennyező és megújuló energiaforrás lehetőségére mutatnak rá: a hidrogénatomokat veszik, a világ legnagyobb mennyiségben előforduló elemét. világegyetem, és egyesülve hatalmas mennyiségű energiát termelnek, ahogyan az a szívében történik csillagok a térben.
Sajnos, boldogság technológia még messze van tőlünk, ezért az emberiségnek nagyobb erőfeszítéseket kell tennie, hogy energiafogyasztását a világ lehetőségeihez igazítsa, vagy fennáll annak a veszélye, hogy végtelen elektromos energia iránti vágyunkban teljesen tönkreteszi azt.