Jenis tenaga: tradisional dan alternatif. Tenaga masa depan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Semua bidang tenaga sedia ada boleh dibahagikan secara bersyarat kepada matang, membangun dan berada dalam peringkat kajian teori. Sesetengah teknologi tersedia untuk dilaksanakan walaupun dalam ekonomi swasta, manakala yang lain hanya boleh digunakan dalam rangka kerja sokongan industri. Adalah mungkin untuk mempertimbangkan dan menilai jenis tenaga moden dari kedudukan yang berbeza, tetapi kriteria universal untuk kebolehlaksanaan ekonomi dan kecekapan pengeluaran adalah penting. Dalam banyak aspek, konsep penggunaan teknologi penjanaan tenaga tradisional dan alternatif berbeza hari ini dalam parameter ini.

Tenaga Tradisional

Ini adalah lapisan luas industri haba dan kuasa yang mantap, menyediakan kira-kira 95% daripada pengguna tenaga dunia. Penjanaan sumber berlaku di stesen khas - ini adalah objek loji kuasa haba, stesen janakuasa hidroelektrik, loji janakuasa nuklear, dll. Mereka bekerja dengan asas bahan mentah siap, dalam proses pemprosesan yang tenaga sasaran dijana. Peringkat pengeluaran tenaga berikut dibezakan:

• Pengeluaran, penyediaan dan penghantaran bahan mentah kepadaobjek penghasilan satu atau jenis tenaga yang lain. Ini boleh menjadi proses pengekstrakan dan pengayaan bahan api, pembakaran produk petroleum, dsb.
• Pemindahan bahan mentah kepada unit dan pemasangan yang secara langsung menukar tenaga.
• Proses penukaran tenaga daripada primer kepada sekunder. Kitaran ini tidak terdapat di semua stesen, tetapi, sebagai contoh, untuk kemudahan penghantaran dan pengagihan tenaga seterusnya, pelbagai bentuk ia boleh digunakan - terutamanya haba dan elektrik.
• Penyelenggaraan tenaga ditukar siap, penghantaran dan pengedarannya.

Pada peringkat akhir, sumber dihantar kepada pengguna akhir, yang boleh menjadi kedua-dua sektor ekonomi negara dan pemilik rumah biasa.

Industri kuasa terma

Industri tenaga yang paling biasa di Rusia. Loji janakuasa terma di negara ini menghasilkan lebih daripada 1,000 MW menggunakan arang batu, gas, produk minyak, deposit syal dan gambut sebagai bahan mentah. Tenaga primer yang dijana akan ditukarkan lagi kepada tenaga elektrik. Dari segi teknologi, stesen sedemikian mempunyai banyak kelebihan, yang menentukan popularitinya. Ini termasuk tidak menuntut kepada keadaan operasi dan kemudahan organisasi teknikal aliran kerja.

Kemudahan kuasa terma dalam bentuk kemudahan pemeluwapan dan gabungan haba dan loji kuasa boleh dibina terus di kawasan di mana sumber boleh guna diekstrak atau di mana pengguna berada. Turun naik bermusim tidak menjejaskan kestabilan stesen, yang menjadikannya sedemikiansumber tenaga boleh dipercayai. Tetapi TPP juga mempunyai kelemahan, termasuk penggunaan sumber bahan api yang habis, pencemaran alam sekitar, keperluan untuk menyambung sejumlah besar sumber tenaga kerja, dsb.

Kuasa Hidro

Struktur hidraulik dalam bentuk pencawang tenaga direka untuk menjana tenaga elektrik hasil daripada menukar tenaga aliran air. Iaitu, proses penjanaan teknologi disediakan oleh gabungan fenomena buatan dan semula jadi. Semasa operasi, stesen mencipta tekanan air yang mencukupi, yang kemudiannya diarahkan ke bilah turbin dan mengaktifkan penjana elektrik. Jenis tenaga hidrologi berbeza dalam jenis unit yang digunakan, konfigurasi interaksi peralatan dengan aliran air semula jadi, dsb. Mengikut penunjuk prestasi, jenis loji kuasa hidro berikut boleh dibezakan:

• Kecil - menjana sehingga 5 MW.
• Sederhana - sehingga 25 MW.
• Berkuasa - lebih daripada 25 MW.

Pengkelasan juga digunakan bergantung pada daya tekanan air:

• Stesen tekanan rendah - sehingga 25 m.
• Tekanan sederhana - dari 25 m.
• Tekanan tinggi - melebihi 60 m.

Kelebihan loji kuasa hidroelektrik termasuk mesra alam, ketersediaan ekonomi (tenaga bebas), sumber kerja yang tidak habis-habis. Pada masa yang sama, struktur hidraulik memerlukan kos permulaan yang besar untuk organisasi teknikal infrastruktur penyimpanan, dan juga mempunyai sekatan ke ataslokasi geografi stesen - hanya di mana sungai memberikan tekanan air yang mencukupi.

Industri tenaga nuklear

Dari satu segi, ini adalah subspesies tenaga haba, tetapi dalam praktiknya, penunjuk prestasi loji kuasa nuklear adalah susunan magnitud yang lebih tinggi daripada loji kuasa terma. Rusia menggunakan kitaran penuh penjanaan tenaga nuklear, yang membolehkan menjana sejumlah besar sumber tenaga, tetapi terdapat juga risiko besar menggunakan teknologi pemprosesan bijih uranium. Perbincangan isu keselamatan dan mempopularkan tugas industri ini, khususnya, dijalankan oleh ANO "Pusat Maklumat Tenaga Nuklear", yang mempunyai pejabat perwakilan di 17 wilayah Rusia.

Reaktor memainkan peranan penting dalam pelaksanaan proses penjanaan tenaga nuklear. Ini adalah unit yang direka untuk menyokong tindak balas pembelahan atom, yang, seterusnya, disertai dengan pembebasan tenaga haba. Terdapat pelbagai jenis reaktor, berbeza dalam jenis bahan api dan penyejuk yang digunakan. Konfigurasi yang paling biasa digunakan adalah dengan reaktor air ringan menggunakan air biasa sebagai penyejuk. Bijih uranium adalah sumber pemprosesan utama dalam industri tenaga nuklear. Atas sebab ini, loji kuasa nuklear biasanya direka untuk mencari reaktor berhampiran dengan deposit uranium. Hari ini, terdapat 37 reaktor sedang beroperasi di Rusia, jumlah kapasiti penjanaan adalah kira-kira 190 bilion kWj/tahun.

Ciri-ciri tenaga alternatif

Hampir semua sumber tenaga alternatif mempunyai perbandingan yang baikkemampuan kewangan dan kemesraan alam sekitar. Malah, dalam kes ini, sumber yang diproses (minyak, gas, arang batu, dll.) digantikan dengan tenaga semula jadi. Ini mungkin cahaya matahari, arus angin, haba bumi dan sumber tenaga semula jadi lain, kecuali sumber hidrologi, yang kini dianggap tradisional. Konsep tenaga alternatif telah wujud untuk masa yang lama, tetapi sehingga hari ini ia menduduki bahagian kecil dalam jumlah bekalan tenaga dunia. Kelewatan dalam pembangunan industri ini dikaitkan dengan masalah dalam organisasi teknologi proses penjanaan elektrik.

Tetapi apakah sebab pembangunan aktif tenaga alternatif hari ini? Pada tahap yang besar, keperluan untuk mengurangkan kadar pencemaran alam sekitar dan masalah alam sekitar secara umum. Juga, dalam masa terdekat, manusia mungkin menghadapi kehabisan sumber tradisional yang digunakan dalam pengeluaran tenaga. Oleh itu, walaupun terdapat halangan organisasi dan ekonomi, semakin banyak perhatian diberikan kepada projek untuk pembangunan bentuk tenaga alternatif.

Tenaga Geoterma

Salah satu cara paling biasa untuk mendapatkan tenaga di rumah. Tenaga geoterma dijana dalam proses pengumpulan, pemindahan dan transformasi haba dalaman Bumi. Pada skala industri, batuan bawah tanah diservis pada kedalaman sehingga 2-3 km, di mana suhu boleh melebihi 100°C. Bagi penggunaan individu sistem geoterma, akumulator permukaan lebih kerap digunakan, tidak terletak di telaga pada kedalaman, tetapisecara mendatar. Tidak seperti pendekatan lain untuk menjana tenaga alternatif, hampir semua sumber tenaga geoterma dalam kitaran pengeluaran dilakukan tanpa langkah penukaran. Iaitu, tenaga haba primer dalam bentuk yang sama dibekalkan kepada pengguna akhir. Oleh itu, konsep seperti sistem pemanasan geoterma digunakan.

Tenaga suria

Salah satu konsep tenaga alternatif tertua, menggunakan sistem fotovoltaik dan termodinamik sebagai peralatan penyimpanan. Untuk melaksanakan kaedah penjanaan fotoelektrik, penukar tenaga foton cahaya (quanta) kepada elektrik digunakan. Pemasangan termodinamik lebih berfungsi dan, disebabkan oleh aliran suria, boleh menjana kedua-dua haba dengan elektrik dan tenaga mekanikal untuk mencipta daya penggerak.

Skim ini agak mudah, tetapi terdapat banyak masalah dalam pengendalian peralatan tersebut. Ini disebabkan oleh fakta bahawa tenaga suria, pada dasarnya, dicirikan oleh beberapa ciri: ketidakstabilan akibat turun naik harian dan bermusim, pergantungan pada cuaca, ketumpatan rendah fluks cahaya. Oleh itu, pada peringkat reka bentuk panel solar dan bateri, banyak perhatian diberikan kepada kajian faktor meteorologi.

Tenaga gelombang

Proses penjanaan elektrik daripada ombak berlaku hasil daripada perubahan tenaga air pasang. Di tengah-tengah kebanyakan loji kuasa jenis ini ialah kolam,yang dianjurkan sama ada semasa pemisahan muara sungai, atau dengan menyekat teluk dengan empangan. Pembentung dengan turbin hidraulik disusun dalam halangan yang terbentuk. Apabila paras air berubah semasa air pasang, bilah turbin berputar, yang menyumbang kepada penjanaan elektrik. Sebahagiannya, jenis tenaga ini serupa dengan prinsip operasi loji kuasa hidroelektrik, tetapi mekanik interaksi dengan sumber air itu sendiri mempunyai perbezaan yang ketara. Stesen ombak boleh digunakan di pantai laut dan lautan, di mana paras air meningkat kepada 4 m, memungkinkan untuk menjana kuasa sehingga 80 kW/m. Kekurangan struktur sedemikian adalah disebabkan oleh fakta bahawa pembentung mengganggu pertukaran air tawar dan laut, dan ini memberi kesan negatif kepada kehidupan organisma marin.

Tenaga angin

Kaedah lain penjanaan elektrik yang tersedia untuk digunakan dalam isi rumah persendirian, dicirikan oleh kesederhanaan teknologi dan kemampuan ekonomi. Tenaga kinetik jisim udara bertindak sebagai sumber yang diproses, dan enjin dengan bilah berputar bertindak sebagai bateri. Biasanya, tenaga angin menggunakan penjana arus elektrik, yang diaktifkan sebagai hasil daripada putaran rotor menegak atau mendatar dengan kipas. Purata stesen domestik jenis ini mampu menjana 2-3 kW.

Teknologi tenaga masa hadapan

Menurut pakar, menjelang 2100 bahagian gabungan arang batu dan minyak dalam imbangan global akan menjadi kira-kira 3%, yang sepatutnya menolak tenaga termonuklearsebagai sumber sekunder sumber tenaga. Stesen solar harus mengambil tempat pertama, serta konsep baharu untuk menukar tenaga angkasa berdasarkan saluran penghantaran tanpa wayar. Proses menjadi tenaga masa depan harus bermula seawal 2030, apabila tempoh pengabaian sumber bahan api hidrokarbon dan peralihan kepada sumber "bersih" dan boleh diperbaharui akan tiba.

Tinjauan Tenaga Rusia

Masa depan tenaga domestik terutamanya dikaitkan dengan pembangunan cara tradisional untuk mengubah sumber semula jadi. Tempat utama dalam industri perlu diduduki oleh kuasa nuklear, tetapi dalam versi gabungan. Infrastruktur loji tenaga nuklear perlu ditambah dengan unsur kejuruteraan hidraulik dan cara pemprosesan biobahan api mesra alam. Bukan tempat terakhir dalam prospek pembangunan yang mungkin diberikan kepada bateri solar. Di Rusia, walaupun hari ini, segmen ini menawarkan banyak idea menarik - khususnya, panel yang boleh berfungsi walaupun pada musim sejuk. Bateri menukar tenaga cahaya seperti itu, walaupun tanpa beban haba.

Kesimpulan

Masalah moden bekalan tenaga meletakkan negeri terbesar sebelum pilihan antara kuasa dan kebersihan alam sekitar haba dan penjanaan elektrik. Kebanyakan sumber tenaga alternatif yang dibangunkan, dengan semua kelebihannya, tidak dapat menggantikan sepenuhnya sumber tradisional, yang seterusnya, boleh digunakan untuk beberapa dekad lagi. Oleh itu, tenaga masa depan adalah banyakpakar membentangkannya sebagai sejenis simbiosis pelbagai konsep penjanaan tenaga. Selain itu, teknologi baharu dijangka bukan sahaja di peringkat perindustrian, tetapi juga dalam isi rumah. Dalam hal ini, seseorang boleh perhatikan suhu kecerunan dan prinsip biojisim penjanaan tenaga.