Электр энергиясын өндірудің дәстүрлі және балама әдістері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Қазіргі уақытта адамзат электр қуатын өндірудің барлық мүмкін жолдарын пайдаланады. Бұл ресурстың маңыздылығын асыра бағалау қиын. Ал оның тұтынуы күн сайын артып келеді. Осы себепті электр энергиясын өндірудің дәстүрлі емес әдістеріне көбірек көңіл бөлінуде. Сонымен бірге бұл көздер дамудың осы кезеңінде жер тұрғындарының қажеттіліктерін толық қанағаттандыра алмайды. Бұл мақалада электр энергиясын өндірудің негізгі дәстүрлі және балама әдістері қысқаша қарастырылады.

Электр қуатын жылу электр станцияларынан алу

Электр энергиясын өндірудің бұл әдісі ең кең таралған. Мысалы, Ресей Федерациясында жылу көздері қажетті ресурстың барлық генерациясының 80% дерлік құрайды. Жылдар өтедіэкологтар мұндай инженерлік құрылымдардың қоршаған ортаға және адам денсаулығына кері әсері туралы іс жүзінде айқайлап жатыр, бірақ өткен ғасырдың ортасында салынған станциялар (тіпті революцияға дейінгілер) елді мекендер мен ірі өнеркәсіптік кәсіпорындарды электр энергиясымен қамтамасыз етуді жалғастыруда.

Жылу көздері электр энергиясын өндірудің дәстүрлі әдістері болып табылады. Енді міне, олар үш-төрт онжылдықта өнім көлемі бойынша рейтингте жетекші орынға ие болды. Бұл электр энергиясын өндірудің баламалы әдістерінің қарқынды дамуына қарамастан.

Барлық инженерлік жобалардың ішінде құрылымның ерекше түрі ерекшеленеді. Бұлар қосымша қызметі азаматтардың үйлері мен пәтерлерін жылумен қамтамасыз ету болып табылатын біріктірілген жылу электр станциялары. Сарапшылардың пікірінше, мұндай электр станцияларының тиімділігі өте төмен, ал өндірілген ресурсты ұзақ қашықтыққа тасымалдау үлкен шығындармен байланысты.

Энергияны өндіру келесідей жүзеге асырылады. Қатты, сұйық немесе газ тәрізді отын жағылады, қазандықтағы суды айтарлықтай температураға дейін қыздырады. Будың күші турбина қалақтарын қозғап, турбиналық генератор роторының айналуына және электр энергиясын өндіруіне себепші болады.

Су электр станциялары – электр энергиясын өндірудің перспективалы жолы

Су энергиясын электр энергиясына айналдыруға арналған күрделі инженерлік құрылыстарды салу Ресей империясында басталды. Содан бері талай жылдар өтті, бұл көз әлі де белсенді.пайдаланылады. КСРО-ның индустрияландыру жылдарында (1930 ж.) бүкіл елде алып су электр станциялары бой көтерді. Бұл алпауыт құрылыстарды салуға (бұл бір ғана Запорожье су электр станциясының құны!) жас және нәзік елдің бар күшін салды. Сол жылдардағы инженерлік құрылымдар әлі де жұмыс істеп жатыр және айтарлықтай мөлшерде электр энергиясын өндіреді.

Қазір мемлекет электр энергиясын өндірудің «жасыл» жолдарын дамытуға бәс тігуде. Сондықтан республика бойынша заманауи және өте өнімді су электр станцияларының құрылысы белсенді түрде қаржыландырылуда. Өзендердің шағын тармақтарында орташа құрылыстар салу стратегиясы өзін толық ақтады. Осындай бір станция іргелес жатқан шағын елді мекендердің электр энергиясына деген сұранысын толық қанағаттандыра алады. Ұлттық масштабта бұл ұлттық экономиканың тиімділігін және өнеркәсіп тауарларын шығаратын отандық өндірушілердің бәсекеге қабілеттілігін арттыруға әкеледі.

Бұл технологияның кемшіліктеріне мұндай объектілердің жоғары құны және өте ұзақ өтелу мерзімі жатады. Негізгі шығындар бөгет құрылысына жұмсалады. Бірақ ғимараттың өзін тұрғызу (әкімшілік және машиналық ғимараттар), суды ағызатын құрылғыны салу және т.б. Құрылымның параметрлері мен құрамы көптеген факторларға байланысты: генераторлардың орнатылған қуаты мен судың қысымы, электр станциясының түріне (бөгет, арна, бұру, қойма, толқын). Кеме қатынайтын ірі өзендердегі су электр станцияларында да балықтардың уылдырық шашатын жерлерге көшуін қамтамасыз ететін күрделі кеме жүретін құлыптар мен арналар бар.

Атом энергетикасы

Атом электр станциясы бүгінде ешкімді таң қалдырмайды. Мұндай нысандар КСРО-да белсенді түрде тұрғызыла бастады. Сондықтан бұл технология электр энергиясын өндірудің дәстүрлі әдістеріне жатады.

Атом электр станциялары тек Ресейде ғана емес, жақын және алыс шетелдерде де белсенді түрде салынуда. Мысалы, ресейлік тамыры бар компания «Росатом» Беларусь Республикасында мұндай көздің құрылысын қаржыландырады. Айтпақшы, бұл станция осы аумақтағы бірінші станция болады.

Әлемнің атом энергетикасына деген көзқарасы өте екіұшты. Германия, мысалы, бейбіт атомнан толығымен бас тартуға шындап шешім қабылдады. Бұл Ресей Федерациясы соңғы буынның жаңа нысандарының құрылысына белсенді түрде инвестиция салып жатқан уақытта.

Ғалымдар жер қойнауындағы ядролық отынның кен орындары көмірсутек шикізатының (мұнай және газ) барлық қорларынан әлдеқайда көп екенін сенімді түрде анықтады. Көмірсутектерге сұраныстың үнемі артуы олардың қымбаттауына алып келеді. Міне, сондықтан атом энергетикасын дамыту өз жемісін береді.

Жел қуаты

Өнеркәсіптік масштабтағы жел энергетикасы салыстырмалы түрде жақында пайда болды және электр энергиясын өндірудің дәстүрлі емес тәсілдерінің тізіміне қосылды. Және бұл өте перспективалы технология. Ықтималдылықтың жоғары дәрежесімен, алыс болашақта жел диірмендері адамзатқа қажетті электр энергиясын өндіреді деп айтуға болады. Және бұл бос сөздер емес, өйткені ең қарапайым бағалаулар бойыншаҒалымдар, жер бетіндегі желдің жалпы күші барлық су ресурстарының күшінен кем дегенде жүз есе артық.

Негізгі мәселе - ауа ағындарының сәйкес келмеуі, бұл энергия өндірісін болжауды қиындатады. Ресейдің кең аумағында жел үнемі соғады. Ал осы сарқылмас ресурсты тиімді және тиімді пайдалануды үйренсеңіз, ауыр өнеркәсіп пен ел халқының барлық қажеттіліктерін қанағаттандырудан да артық болады.

Жел энергиясын пайдаланудың айқын артықшылықтарына қарамастан, жел электр станциялары өндіретін электр энергиясының көлемі жалпы көлемнің бір пайызынан аспайды. Бұл мақсаттарға арналған жабдық өте қымбат, сонымен қатар мұндай қондырғылар әр ауданда тиімді бола бермейді, ал электр энергиясын ұзақ қашықтыққа тасымалдау үлкен шығындармен байланысты.

Геотермалдық энергия

Геотермалдық көздердің дамуы электр энергиясын өндірудің баламалы әдістерін дамыту тарихындағы жаңа кезең болды.

Энергияны өндіру принципі – айналмалы қозғалыстар арқылы ток тудыратын генератор турбинасы қалақтарына жер асты көзінен ыстық су буының кинетикалық және потенциалдық энергиясын беру. Теориялық тұрғыдан жер қыртысының бетіндегі және тереңдігіндегі температура айырмашылығы кез келген аймаққа тән. Дегенмен, ол әдетте ең аз, және оны электр энергиясын өндіру үшін пайдалану мүмкін емес. Мұндай стансалардың құрылысы тек ақталадыпланетамыздың кейбір аймақтары (сейсмикалық белсенді). Исландия бұл әдісті дамытуда пионер болып табылады. Бұл мақсаттарға Ресейдің Камчаткасының жерлерін де пайдалануға болады.

Энергияны алу принципі келесідей. Жер қойнауынан шыққан ыстық су бетіне шығады. Мұнда қысым әлдеқайда төмен, бұл судың қайнауына әкеледі. Бөлінген бу құбыр арқылы бағытталады және генератор турбиналарының қалақтарын айналдырады. Электр энергиясын өндірудің бұл заманауи әдісінің болашағын болжау қиын. Мүмкін мұндай станциялар Ресей Федерациясының аумағында жаппай салынуы мүмкін немесе бұл идея уақыт өте келе жойылып, бұл туралы ешкім есіне алмайтын шығар.

Мұхиттың жылу энергиясын дамыту

Дүниежүзілік мұхиттар өзінің масштабында таң қалдырады. Мамандар ондағы жинақталған жылу энергиясының шамамен болжамын да бере алмайды. Бір нәрсе анық – ресурстардың орасан зор көлемі пайдаланылмаған. Қазіргі уақытта мұхит суларының жылу энергиясын токқа айналдыратын электр станцияларының тәжірибелік үлгілері жасалды. Дегенмен, бұл пилоттық жобалар және бұл энергия саласының одан әрі дамитынына сенімділік жоқ.

Электр энергетикасы саласына қызмет көрсетудегі ағын және ағын

Төгілу мен ағынның қуатты күшін құнды туындыларға айналдыру - электр энергиясын өндірудің жаңа тәсілі. Бұл құбылыстардың табиғаты қазір белгілі және біздің ата-бабаларымыздың арасында пайда болған қастерлі қорқынышты тудырмайды. Бұл магнит өрісінің әсеріненпланетаның сенімді серігі - Ай.

Судың ең көрнекті толқындары мен құлдырауы теңіздер мен мұхиттардың таяз суларында, сондай-ақ өзен арналарында байқалады.

Нәтиже берген алғашқы станция 1913 жылы Ұлыбританияда Ливерпуль маңында салынған. Содан бері көптеген елдер тәжірибені қайталауға тырысты, бірақ соңында әртүрлі себептермен бұл кәсіпорыннан бас тартты.

Күн энергиясы

Шын мәнінде, барлық табиғи қазба отындары миллиондаған жылдар бұрын күн сәулесінің қатысуымен және әсерінен пайда болған. Осылайша, адамзат бұрыннан күннен алынған өнімдерді белсенді түрде қолданды деп айта аламыз. Негізінде, су айналымын қамтамасыз ететін осынау сарқылмас қайнар көзге өзендер мен көлдердің болуына қарыздармыз. Дегенмен, бұл қазіргі күн энергиясы дегенді білдірмейді. Салыстырмалы түрде жақында ғалымдар арнайы батареяларды жасап шығара алды. Күн сәулесі олардың бетіне түскенде олар электр энергиясын өндіреді. Бұл технология электр қуатын өндірудің баламалы әдісін білдіреді.

Күн қазіргі кездегі барлық заттардың ең қуатты көзі болуы мүмкін. Үш күн ішінде Жер планетасы жылу ресурстарының барлық түрлерінің барланған және ықтимал кен орындарында жоқ энергияны алады. Бірақ бұл энергияның 1/3 бөлігі ғана жер қыртысының бетіне жетеді, ал оның көп бөлігі атмосферада таралады. Дегенмен, біз орасан зор көлемдер туралы айтып отырмыз. Мамандардың айтуынша, бір шағын су қоймасыайтарлықтай үлкен жылу электр станциясы сияқты көп энергия алады.

Әлемде бу шығару үшін күн сәулесінің энергиясын пайдаланатын қондырғылар бар. Ол генераторды басқарады және электр энергиясын шығарады. Дегенмен, мұндай орнатулар өте сирек кездеседі.

Электр энергиясы қай принцип бойынша өндірілетініне қарамастан, қондырғы коллектормен - күн сәулесін шоғырландыруға арналған құрылғымен жабдықталуы керек. Көптеген күн батареяларын өз көздерімен көргені сөзсіз. Олар қара әйнектің астында қалған сияқты. Мұндай жабын ең қарапайым коллектор болып табылады. Оның жұмыс істеу принципі күңгірт мөлдір материалдың күн сәулелерін өткізетініне негізделген, бірақ инфрақызыл және ультракүлгін сәулелерді кешіктіріп, шағылыстырады. Батареяның ішінде жұмыс істейтін заты бар түтіктер бар. Термиялық сәулелену қараңғы пленка арқылы берілмейтіндіктен, жұмыс сұйықтықтарының температурасы қоршаған орта температурасынан әлдеқайда жоғары. Айта кету керек, мұндай шешімдер күн сәулесінен кейін коллекторды бұрудың қажеті жоқ тропикалық ендіктерде ғана тиімді жұмыс істейді.

Қаптаманың тағы бір түрі - ойыс айна. Мұндай жабдық өте қымбат шешім болып табылады, сондықтан ол кең қолдануды таба алмады. Мұндай коллектор Цельсий бойынша үш мың градусқа дейін қыздыруды қамтамасыз ете алады.

Бұл бағыт қарқынды дамып келеді. Еуропада электр желілерінен ажыратылған үйлермен ешкімді таң қалдырмайсыз. Дегенмен, өнеркәсіптік ауқымдабұл әдіспен электр энергиясы өндірілмейді. Мұндай үйлердің төбесінде күн батареялары жарқырайды. Бұл өте күмәнді инвестиция. Ең жақсы жағдайда мұндай жабдықты орнату он жыл жұмыс істегеннен кейін ғана ақталады.

Теңіз ағындарын пайдалану

Бұл электр энергиясын өндірудің өте ерекше тәсілі. Мұхиттардың солтүстік аймақтарында және оңтүстік (экваторлық) температура айырмашылығына байланысты бүкіл көлем бойынша күшті ағыстар пайда болады. Егер турбина суға батырылса, онда күшті ток оны айналдырады. Бұл осындай электр станцияларының жұмыс істеу принципінің негізі.

Алайда бұл қуат көзі қазір белсенді түрде пайдаланылмайды. Көптеген инженерлік мәселелер әлі шешілмей тұр. Тек эксперименттік жұмыстар жүргізілуде. Бұл бағытта ең белсенді британдықтар. Жақын арада Ұлыбритания жағалауында қалақтары теңіз ағындарымен қозғалатын электр станцияларының колониялары пайда болуы мүмкін.

Үйде электр қуатын алу жолдары

Электр қуатын үйде де өндіруге болады. Ал егер бұл мәселеге байыппен қарасаңыз, тіпті үй шаруашылығының электр энергиясына деген қажеттілігін өтей аласыз.

Біріншіден, электр энергиясын өндірудің аталған әдістерінің кейбірі жеке экономикада әбден жарамды екенін атап өткен жөн. Сонымен, көптеген фермерлер мен жай ғана саяжай иелері өз учаскелеріне жел диірмендерін орнатады. Сондай-ақ, күн батареяларын саяжай үйлерінің төбесінен жиі көруге болады.

Басқалары да барэлектр энергиясын өндіру жолдары, бірақ олардың іс жүзінде қолданылуы мүмкін емес. Бұл көңіл көтеру үшін немесе эксперимент мақсатында.