• Mis on elektrienergia tootmine?
• Kuidas toodetakse elektrienergiat?
• Elektrisektori etapid
• Elektritootmise tüübid
• Taastuv energia

Selgitame, mis on elektrienergia tootmine, selle tüübid ja kuidas seda toodetakse. Lisaks elektrisektori etapid.

Suur osa meie igapäevaelust sõltub elektrienergiast.

Mis on elektrienergia tootmine?

Põlvkond elektrienergia hõlmab komplekti protsessid erinev, mille kaudu seda saab toota elektrit, või mis on sama, teisendada teisi vorme Energia saadaval aadressil loodus (keemiline energia, kineetika, soojus, valgus, tuumaenergiajne) kasutatavas elektrienergias.

Võime toota elektrit on üks peamisi muresid inimkond kaasaegne, alates sellest tarbimist Alates selle avastamisest 19. sajandil on see laialt levinud ja normaliseerunud, kuni meie igapäevaelus hädavajalikuks muutunud. Meie kodud, tööstusharudAvalik valgustus, isegi meie isiklikud seadmed, sõltuvad pidevast ja stabiilsest elektritoiteallikast.

Seega on maailma energiatarbimine tõusuteel. Kui 1900. aastal oli globaalne energiatarbimine vaid 0,7 teravatti (0,7 x 1012 W), siis juba 2005. aastal hinnati seda umbes 500 eksadžaulile (5 x 1020 J), mis võrdub 138 900 teravattiga.

Tööstussektor on kõigist suurim tarbija ja seetõttu vastutab arenenud maailm (nn esimene maailm) suurima osa tarbimisest. Näiteks USA tarbib 25% kogu maailmas toodetud energiast.

Seetõttu on uute ja tõhusamate viiside otsimine selle saamiseks valdkond, kuhu investeeritakse tohutult teaduslikke ja tehnoloogilisi ressursse, eriti ajal, mil kliimamuutused mõjutavad ilmastikumõjusid. industrialiseerimine ja põlemisest fossiilkütused see pole muutunud mitte ainult ilmseks, vaid ka murettekitavaks.

Kuidas toodetakse elektrienergiat?

Generaatori turbiini pööramiseks saab kasutada erinevat tüüpi energiat.

Üldiselt toodetakse elektrit suurtes rajatistes, mida nimetatakse elektrijaamadeks või elektrijaamadeks, mis, kasutades ära erinevat tüüpi elektrienergiat toormaterjal või looduslikud protsessid "toodavad" elektrit.

Selleks on enamikul elektrijaamadel generaatorid, mis on suured seadmed, mis genereerivad vahelduvvoolu. Need koosnevad mähist, mis on suur pöörlev materjalirull elektrijuht keermedesse paigutatud ja a magnet mis jääb fikseerituks.

Magneti sees olevat mähist suurel kiirusel pöörates tekib nähtus, mida nimetatakse elektromagnetiliseks induktsiooniks: magnetväli Tulemus mobiliseerib juhtiva materjali elektronid, luues energiavoo, mis tuleb seejärel "ette valmistada" jaotamiseks läbi trafode seeria.

Küsimus on siis selles, kuidas panna mähis suurel kiirusel ja ühtlaselt pöörlema. 19. sajandil elektriga tehtud katsetes tekitati see jalgratta pedaalides, millest saadi muidugi imeväike.

Elektrijaamade puhul on vaja midagi palju keerukamat: turbiini, mis on pöörlev seade, mis suudab edastada mehaaniline energia poolile, pannes selle pöörlema, muu jõu kasutamisest.

Näiteks võite kasutada kose langevat vett või pidevat tuule puhumist või enamikul juhtudel aur tõusev kogus heas koguses keevat vett, mille jaoks on vaja omakorda tekitada konstantne kogus soojust, abil põlemine erinevat tüüpi materjalidest.

Nagu näha, pole elektrienergia genereerimise täielik protsess midagi muud kui keemilise energia muundamine kalorienergiaks (põlemine), et hiljem muuta see kineetiliseks ja mehaaniliseks (turbiini mobiliseerides) ning hiljem elektromagnetiliseks, st. , , elektris.

Elektrisektori etapid

Elektrit jaotatakse elektriliinide kaudu.

Elektrisektor on see, mis vastutab kogu elektritootmise ahela eest, alates selle algusest kuni selle tarbimiseni näiteks igas meie kodus. Kogu energiatootmise tsükkel selles sektoris hõlmab järgmisi etappe:

• Põlvkond. Esimene etapp seisneb loogiliselt võttes elektri hankimises olemasolevate vahenditega mis tahes olemasolevas elektrijaamatüübis.
• Muutumine. Kui elekter on saadud, tehakse see tavaliselt transformatsiooniprotsessile, mis valmistab selle ette transportimiseks mööda elektrivõrku, kuna erinevalt teistest toodetest ja kaupadest ei saa elektrit hiljem tarbimiseks salvestada, vaid see tuleb kohe edastada.

Selle eest vastutavad elektrijaamade läheduses asuvad nn alajaamad ehk trafojaamad ning ka elektrijaamade läheduses asuvad transformatsioonikeskused. populatsioonid tarbijatele, kuna selle ülesanne on moduleerida elektripinget, et muuta elekter transporditavaks (kõrgepinge) ja tarbitavaks (madalpinge).

• Levitamine. Meie kodudesse või seda tarbivatesse tööstusharudesse tuleb lõpuks jõuda elektriga elektriliinidena tuntud juhtmestiku kaudu, mida tavaliselt haldavad erinevad energiajaotus- ja turundusettevõtted.
• Tarbimine. Lõpuks on igal kodumajapidamisel või tööstusettevõttel ühenduspaigaldis, mis ühendab jaotusvõrgud siseruumidega, võimaldades energial olla kõikjal, kus seda vajame.

Elektritootmise tüübid

Tuuleenergia on suhteliselt odav ja elektri tootmiseks ohutu.

Elektritootmine klassifitseeritakse tavaliselt selle elektrijaama tüübi järgi, milles seda toodetakse, või mis on sama, vastavalt sellele, millise konkreetse protseduuri kohaselt kasutatakse turbiini mobiliseerimiseks, et omakorda pöörata spiraali, nagu me eelnevalt selgitasime. aeg toodab elektrit. Seega on meil:

• Termoelektriline energia fossiilkütused. Termoelektrijaamad on need, mis toodavad elektrit soojusenergiast, suures koguses vee keetmisest või sarnaselt muude gaaside kuumutamisest tänu erinevate materjalide põlemisele. orgaaniline (kivisüsi, Nafta, maagaas või muud fossiilkütused) sisemises boileris. Nendel juhtudel vastutab paisuv gaas turbiini liigutamise eest ja seejärel jahutatakse seda, et saaks tsüklit korrata.
• Termotuumaenergia. Termotuumaenergia tööpõhimõte ei erine termoelektri omast, välja arvatud see, et turbiinide pöörlemiseks vajalik soojus saadakse erinevate keemilised protsessid lõhustumine aatomid raske, st pommitades teatud aatomituumasid elemendid, et sundida neid muutuma muudeks kergemateks elementideks ja vabastama tohutult energiat. Nendes tehastes, mida nimetatakse reaktoriteks, on sama loogika aatompomm, kuid seda rakendati rahumeelsetel eesmärkidel. Puuduseks on see, et see tekitab radioaktiivseid jäätmeid, mida on raske käsitseda ja mis on väga mürgised.
• Geotermiline energia. Jällegi, sel juhul allub elektrijaama töö termoelektrilisele mudelile, kuid ilma kütuste või katelde vajaduseta, kuna kasutatakse elektrijaama sisemist soojust. Maakoor. Selleks on vajalik sobiv tektooniline asukoht ehk tektoonilise aktiivsusega ala, mis võimaldab vett maa sügavustesse valada ja tekkivat auru ära kasutada elektriturbiinide mobiliseerimiseks.
• Päikese soojusenergia. Sarnaselt eelmistele juhtumitele kasutavad seda tüüpi elektrijaamad eeliseid päikesevalgus, teravustades ja kontsentreerides seda keeruka peeglisüsteemi abil, et soojendada vedelikke temperatuuril temperatuurid vahemikus 300 kuni 1000 ° C ja seega alustada termoelektrilise genereerimise protsessi.
• Fotogalvaaniline energia. Seda tüüpi energiat saadakse ka päikesevalguse ärakasutamise teel, kuid teises tähenduses: suurte fotogalvaaniliste elementide väljade abil, mis koosnevad päikesevalgusele tundlikest dioodidest, mis tekitavad oma otstes väikeseid potentsiaalseid erinevusi. Nende jaoks on vaja suuri saite päikesepaneelid elektrienergia tootmiseks, kuid samas tehakse seda ilma toorainet nõudmata ja ilma saastama liiga palju keskkond.
• Hüdroenergia. Sel juhul ei liiguta tootmisjaama elektriturbiine mitte soojuse toimel, vaid kose mehaanilist energiat ära kasutades. Sel põhjusel a topograafia selle jaoks spetsiifilised, näiteks katarakt, kosed, võimsad jõed või veekogud, kuhu saab siirdada tammid või tammid. Peale nende veekogude jõhkra muutmise ja nende ökosüsteemid oma, see on vorm puhast energiat, odav ja turvaline.
• Merevee energia või lainejõud. See on nimi, mis on antud tehastele, et saada elektrienergiat loodetest või merelainetest rannikuäärsete rajatiste kaudu, mis ujuvseadmete abil kasutavad ära vee tõuget turbiinide mobiliseerimiseks. Kuid need ei ole vähemalt praegu väga võimsad ja mitte eriti tulusad viisid energia saamiseks.
• Tuuleenergia. Kui eelmistel juhtudel kasutati ära vee loomulikku liikumist, siis tuuleelektrijaamades kasutatakse ära tuule jõudu, eriti piirkondades selles, et see puhub pidevalt, nagu rannikualadel, suurtel tasandikel vms. Selleks on neil terved tuule läbipääsu suhtes tundlikud hiiglaslike propellerite väljad, mis liikudes edastavad mehaanilist energiat elektriturbiinile. See on suhteliselt odav ja ohutu elektritootmise vorm, kuid kahjuks väga vähevõimas ja haljastuse mõttes märkimisväärse kuluga.

Taastuv energia

Elektri hankimine on keeruline ja väga nõudlik protsess keskkonnamõju, eriti selle traditsioonilistes variantides, nagu fossiilkütus. Lisaks on viimastel juhtudel saadaoleval kütusel piiratud varud, kuna söel ja naftal on väga aeglane ja pikaajaline geoloogiline päritolu, mis ei võimalda meil planeedi varusid täiendada sama kiirusega, millega me neid tarbime.

Seetõttu investeeritakse paljud energiasektori jõupingutused võimalike taastuvate allikate otsimisse või juba olemasolevate, nagu päikese-, hüdroelektri- ja maasoojusenergia, täiustamisse.

Inimkonna suured lootused energeetikaküsimustes viitavad aga aatomisünteesi kui ohutu, usaldusväärse, mittesaastava ja taastuva energiaallika võimalusele: võetakse vesinikuaatomid, maailma kõige rikkalikum element. universum, ja ühinevad, et tekitada tohutul hulgal energiat, täpselt nii nagu see toimub südames tähed ruumis.

Kahjuks õndsus tehnoloogia see on meie käeulatusest veel kaugel, seega peab inimkond tegema suuremaid jõupingutusi, et kohandada oma energiatarbimist maailma võimalustega või riskida sellega, et see meie lõpmatu elektrienergia ihas täielikult rikub.