Tipus d'energia: tradicional i alternativa. Energia del futur

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Totes les àrees d'energia existents es poden dividir condicionalment en madures, en desenvolupament i en fase d'estudi teòric. Algunes tecnologies estan disponibles per a la seva implementació fins i tot en una economia privada, mentre que d' altres només es poden utilitzar en el marc del suport industrial. És possible considerar i avaluar els tipus moderns d'energia des de diferents posicions, però els criteris universals de viabilitat econòmica i eficiència de producció són de fonamental importància. En molts aspectes, els conceptes d'ús de tecnologies de generació d'energia tradicionals i alternatives divergeixen avui en dia en aquests paràmetres.

Energia tradicional

Aquesta és una àmplia capa d'indústries de calor i electricitat establertes, que proporciona al voltant del 95% dels consumidors d'energia del món. La generació del recurs té lloc a estacions especials: aquests són els objectes de les centrals tèrmiques, les centrals hidroelèctriques, les centrals nuclears, etc. Treballen amb una base de matèries primeres preparades, en el procés de processament que l'energia objectiu. es genera. Es distingeixen les següents etapes de producció d'energia:

• Producció, preparació i lliurament de matèries primeres aobjecte de producció d'un o altre tipus d'energia. Aquests poden ser processos d'extracció i enriquiment de combustible, combustió de productes derivats del petroli, etc.
• Transferència de matèries primeres a unitats i conjunts que converteixen directament energia.
• Processos de conversió d'energia de primària a secundària. Aquests cicles no estan presents a totes les estacions, però, per exemple, per a la comoditat del lliurament i la posterior distribució d'energia, es poden utilitzar diverses formes, principalment calor i electricitat.
• Manteniment de l'energia transformada acabada, la seva transmissió i distribució.

En l'etapa final, el recurs s'envia als usuaris finals, que poden ser tant els sectors de l'economia nacional com els propietaris ordinaris.

Indústria d'energia tèrmica

La indústria energètica més comuna a Rússia. Les centrals tèrmiques del país produeixen més de 1.000 MW utilitzant com a matèria primera carbó, gas, petroli, jaciments d'esquist i torba. L'energia primària generada es converteix a més en electricitat. Tecnològicament, aquestes estacions tenen molts avantatges, que determinen la seva popularitat. Aquests inclouen condicions de funcionament poc exigents i facilitat per a l'organització tècnica del flux de treball.

Les instal·lacions tèrmiques en forma d'instal·lacions de condensació i centrals combinades de calor i electricitat es poden construir directament a les zones on s'extreu el recurs consumible o on es troba el consumidor. Les fluctuacions estacionals no afecten l'estabilitat de les estacions, la qual cosa la fales fonts d'energia són fiables. Però els TPP també tenen desavantatges, que inclouen l'ús de recursos de combustible esgotables, la contaminació ambiental, la necessitat de connectar grans quantitats de recursos laborals, etc.

Hidroenergia

Les estructures hidràuliques en forma de subestacions energètiques estan dissenyades per generar electricitat com a resultat de la conversió de l'energia del cabal d'aigua. És a dir, el procés tecnològic de generació ve proporcionat per una combinació de fenòmens artificials i naturals. Durant el funcionament, l'estació crea una pressió suficient d'aigua, que després es dirigeix a les pales de la turbina i activa els generadors elèctrics. Els tipus d'energia hidrològics es diferencien pel tipus d'unitats utilitzades, la configuració de la interacció dels equips amb els cabals naturals d'aigua, etc. Segons els indicadors de rendiment, es poden distingir els següents tipus de centrals hidroelèctriques:

• Petit: genera fins a 5 MW.
• Mitjana: fins a 25 MW.
• Potent - més de 25 MW.

També s'aplica una classificació en funció de la força de la pressió de l'aigua:

• Estacions de baixa pressió - fins a 25 m.
• Presió mitjana - a partir de 25 m.
• Alta pressió - per sobre de 60 m.

Els avantatges de les centrals hidroelèctriques inclouen el respecte al medi ambient, la disponibilitat econòmica (energia gratuïta), un recurs de treball inesgotable. Al mateix temps, les estructures hidràuliques requereixen grans costos inicials per a l'organització tècnica de la infraestructura d'emmagatzematge, i també tenen restriccions deubicació geogràfica de les estacions: només on els rius proporcionen una pressió d'aigua suficient.

Indústria de l'energia nuclear

En cert sentit, es tracta d'una subespècie de l'energia tèrmica, però a la pràctica, els indicadors de rendiment de les centrals nuclears són un ordre de magnitud superiors als de les centrals tèrmiques. Rússia utilitza cicles complets de generació d'energia nuclear, que permet generar grans quantitats de recursos energètics, però també hi ha grans riscos d'utilitzar tecnologies de processament de minerals d'urani. La discussió dels problemes de seguretat i la popularització de les tasques d'aquesta indústria, en particular, la porta a terme ANO "Centre d'informació per a l'energia nuclear", que té oficines de representació a 17 regions de Rússia.

El reactor té un paper clau en l'execució dels processos de generació d'energia nuclear. Es tracta d'una unitat dissenyada per suportar les reaccions de fissió dels àtoms, que, al seu torn, van acompanyades de l'alliberament d'energia tèrmica. Hi ha diferents tipus de reactors, que es diferencien pel tipus de combustible i refrigerant utilitzat. La configuració més utilitzada és amb un reactor d'aigua lleugera que utilitza aigua normal com a refrigerant. El mineral d'urani és el principal recurs de processament de la indústria de l'energia nuclear. Per aquest motiu, les centrals nuclears solen estar dissenyades per situar reactors a prop dels jaciments d'urani. Actualment, hi ha 37 reactors en funcionament a Rússia, la capacitat total de generació dels quals és d'uns 190.000 milions de kWh/any.

Característiques de les energies alternatives

Gairebé totes les fonts d'energia alternativa es comparen favorablementassequibilitat financera i respecte al medi ambient. De fet, en aquest cas, el recurs processat (petroli, gas, carbó, etc.) es substitueix per energia natural. Pot ser la llum solar, els corrents del vent, la calor de la terra i altres fonts naturals d'energia, a excepció dels recursos hidrològics, que ara es consideren tradicionals. Els conceptes d'energia alternativa existeixen des de fa molt de temps, però fins avui ocupen una petita part del subministrament energètic mundial total. Els retards en el desenvolupament d'aquestes indústries estan associats a problemes en l'organització tecnològica dels processos de generació d'electricitat.

Però quin és el motiu del desenvolupament actiu de les energies alternatives avui? En gran mesura, la necessitat de reduir la taxa de contaminació ambiental i els problemes ambientals en general. A més, en un futur proper, la humanitat podria enfrontar-se a l'esgotament dels recursos tradicionals utilitzats en la producció d'energia. Per això, tot i els obstacles organitzatius i econòmics, cada cop es presta més atenció als projectes de desenvolupament d'energies alternatives.

Energia geotèrmica

Una de les maneres més habituals d'aconseguir energia a casa. L'energia geotèrmica es genera en el procés d'acumulació, transferència i transformació de la calor interna de la Terra. A escala industrial, les roques subterrànies es donen servei a profunditats de fins a 2-3 km, on la temperatura pot superar els 100 °C. Pel que fa a l'ús individual dels sistemes geotèrmics, s'utilitzen més sovint acumuladors de superfície, situats no en pous a profunditat, sinóhoritzontalment. A diferència d' altres enfocaments per generar energia alternativa, gairebé totes les fonts d'energia geotèrmica en el cicle de producció prescindeixen d'un pas de conversió. És a dir, l'energia tèrmica primària de la mateixa forma es subministra al consumidor final. Per tant, s'utilitza un concepte com ara sistemes de calefacció geotèrmica.

Energia solar

Un dels conceptes d'energia alternativa més antic, utilitzant sistemes fotovoltaics i termodinàmics com a equip d'emmagatzematge. Per implementar el mètode de generació fotoelèctrica, s'utilitzen convertidors de l'energia dels fotons de llum (quanta) en electricitat. Les instal·lacions termodinàmiques són més funcionals i, a causa dels fluxos solars, poden generar tant calor amb electricitat com energia mecànica per crear una força motriu.

Els esquemes són bastant senzills, però hi ha molts problemes en el funcionament d'aquests equips. Això es deu al fet que l'energia solar, en principi, es caracteritza per una sèrie de característiques: inestabilitat per fluctuacions diàries i estacionals, dependència del clima, baixa densitat de fluxos de llum. Per tant, en l'etapa de disseny de plaques solars i bateries, es presta molta atenció a l'estudi dels factors meteorològics.

Energia de les ones

El procés de generació d'electricitat a partir de les ones es produeix com a conseqüència de la transformació de l'energia de la marea. Al cor de la majoria de centrals elèctriques d'aquest tipus hi ha una piscina,que s'organitza o bé durant la separació de la desembocadura del riu, o bé bloquejant la badia amb una presa. En la barrera formada es disposen embornals amb turbines hidràuliques. A mesura que el nivell de l'aigua canvia durant la marea alta, les pales de la turbina giren, la qual cosa contribueix a la generació d'electricitat. En part, aquest tipus d'energia és similar als principis de funcionament de les centrals hidroelèctriques, però la mecànica d'interacció amb el propi recurs hídric presenta diferències significatives. Les estacions d'onatge es poden utilitzar a les costes dels mars i oceans, on el nivell de l'aigua puja fins als 4 m, permetent generar potència de fins a 80 kW/m. La manca d'aquestes estructures es deu al fet que els embornals pertorben l'intercanvi d'aigua dolça i de mar, i això afecta negativament la vida dels organismes marins.

Energia eòlica

Un altre mètode de generació d'electricitat disponible per al seu ús a les llars particulars, caracteritzat per la senzillesa tecnològica i l'assequibilitat econòmica. L'energia cinètica de les masses d'aire actua com a recurs processat, i un motor amb pales giratòries actua com a bateria. Normalment, l'energia eòlica utilitza generadors de corrent elèctric, que s'activen com a resultat de la rotació de rotors verticals o horitzontals amb hèlixs. Una estació domèstica mitjana d'aquest tipus és capaç de generar 2-3 kW.

Tecnologies energètiques del futur

Segons experts, l'any 2100 la quota combinada de carbó i petroli en el balanç global serà d'aproximadament el 3%, cosa que hauria de fer retrocedir l'energia termonuclearcom a font secundària de recursos energètics. Les estacions solars haurien d'ocupar el primer lloc, així com nous conceptes per convertir l'energia espacial a partir de canals de transmissió sense fil. Els processos per convertir-se en l'energia del futur haurien de començar ja l'any 2030, quan arribarà el període d'abandonament de les fonts de combustible d'hidrocarburs i la transició a recursos "nets" i renovables..

Russian Energy Outlook

El futur de l'energia domèstica s'associa principalment al desenvolupament de maneres tradicionals de transformar els recursos naturals. El lloc clau de la indústria l'haurà d'ocupar l'energia nuclear, però en una versió combinada. La infraestructura de les centrals nuclears s'haurà de complementar amb elements d'enginyeria hidràulica i mitjans de processament de biocombustibles respectuosos amb el medi ambient. No és l'últim lloc en les possibles perspectives de desenvolupament a les bateries solars. A Rússia, encara avui, aquest segment ofereix moltes idees atractives, en particular, panells que poden funcionar fins i tot a l'hivern. Les bateries converteixen l'energia de la llum com a tal, fins i tot sense una càrrega tèrmica.

Conclusió

Els problemes moderns de subministrament d'energia posen als estats més grans davant d'una elecció entre l'energia i la neteja ambiental de la generació de calor i electricitat. La majoria de les fonts d'energia alternatives desenvolupades, amb tots els seus avantatges, no són capaços de substituir totalment els recursos tradicionals, que, al seu torn, es poden utilitzar durant diverses dècades més. Per tant, l'energia del futur és moltesels experts el presenten com una mena de simbiosi de diversos conceptes de generació d'energia. A més, s'esperen noves tecnologies no només a nivell industrial, sinó també a les llars. En aquest sentit, es poden observar els principis de gradient de temperatura i biomassa de la generació d'energia.