Энергия түрлері: дәстүрлі және балама. Болашақ энергиясы

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

Энергияның бар барлық салаларын шартты түрде жетілген, дамушы және теориялық зерттеу сатысында тұрған деп бөлуге болады. Кейбір технологияларды тіпті жеке экономикада да енгізуге болады, ал басқалары тек өнеркәсіптік қолдау шеңберінде ғана қолданыла алады. Қазіргі заманғы энергия түрлерін әртүрлі позициялардан қарастыруға және бағалауға болады, бірақ экономикалық орындылық пен өндіріс тиімділігінің әмбебап критерийлері принципті маңызды болып табылады. Көбінесе энергия өндірудің дәстүрлі және баламалы технологияларын пайдалану концепциялары бүгінде осы параметрлерде ерекшеленеді.

Дәстүрлі энергия

Бұл әлемдегі энергия тұтынушыларының 95%-ға жуығын қамтамасыз ететін жылу және энергетикалық салалардың кең қабаты. Ресурсты генерациялау арнайы станцияларда жүзеге асады - бұл жылу электр станцияларының, су электр станцияларының, атом электр станцияларының және т.б. объектілер. Олар дайын шикізат базасымен жұмыс істейді, өңдеу процесінде мақсатты энергия құрылады. Энергия өндірудің келесі кезеңдері бөлінеді:

• Өндіріс, шикізатты дайындау және жеткізуэнергияның сол немесе басқа түрін өндіру объектісі. Бұл отынды алу және байыту, мұнай өнімдерін жағу және т.б. процестер болуы мүмкін.
• Шикізатты энергияны тікелей түрлендіретін қондырғылар мен жинақтарға тасымалдау.
• Энергияның бастапқыдан екіншіге айналу процестері. Бұл циклдар барлық станцияларда жоқ, бірақ, мысалы, энергияны жеткізу және кейіннен бөлу ыңғайлылығы үшін оның әртүрлі нысандарын – негізінен жылу мен электр энергиясын пайдалануға болады.
• Дайын түрлендірілген энергияға қызмет көрсету, оны беру және тарату.

Қорытынды кезеңде ресурс ұлттық экономиканың салалары да, қарапайым үй иелері де болуы мүмкін түпкі пайдаланушыларға жіберіледі.

Жылу энергетикасы

Ресейдегі ең кең тараған энергетика саласы. Еліміздегі жылу электр станциялары шикізат ретінде көмірді, газды, мұнай өнімдерін, тақтатас кен орындарын және шымтезектерді пайдалана отырып, 1000 МВт-тан астам қуат өндіреді. Алынған бастапқы энергия одан әрі электр энергиясына айналады. Технологиялық тұрғыдан мұндай станциялардың танымалдылығын анықтайтын көптеген артықшылықтары бар. Оларға қарапайым жұмыс жағдайлары және жұмыс процесін техникалық ұйымдастырудың қарапайымдылығы жатады.

Тұтынылатын ресурс өндірілетін немесе тұтынушы орналасқан жерлерде конденсациялау қондырғылары және біріктірілген жылу-электр станциялары түріндегі жылу энергетикалық объектілерді тікелей салуға болады. Маусымдық ауытқулар станциялардың тұрақтылығына әсер етпейді, бұл оны жасайдыэнергия көздері сенімді. Бірақ ЖЭС-тің кемшіліктері де бар, олар сарқылмайтын отын ресурстарын пайдалану, қоршаған ортаны ластау, үлкен көлемдегі еңбек ресурстарын қосу қажеттілігі және т.б.

Гидроэнергетика

Энергетикалық қосалқы станциялар түріндегі гидротехникалық құрылыстар су ағынының энергиясын түрлендіру нәтижесінде электр энергиясын өндіруге арналған. Яғни, генерацияның технологиялық процесі жасанды және табиғи құбылыстардың қосындысы арқылы қамтамасыз етіледі. Жұмыс кезінде станция судың жеткілікті қысымын жасайды, содан кейін турбиналық қалақтарға бағытталады және электр генераторларын іске қосады. Энергияның гидрологиялық түрлері қолданылатын қондырғылар түріне, табиғи су ағындарымен жабдықтың өзара әрекеттесу конфигурациясына және т.б. ерекшеленеді. Жұмыс көрсеткіштеріне сәйкес су электр станцияларының келесі түрлерін ажыратуға болады:

• Шағын - 5 МВт-қа дейін өндіреді.
• Орташа - 25 МВт-қа дейін.
• Қуатты - 25 МВт-тан астам.

Су қысымының күшіне байланысты классификация да қолданылады:

• Төмен қысымды станциялар - 25 м дейін.
• Орташа қысым - 25 м бастап.
• Жоғары қысым - 60 м жоғары.

Су электр станцияларының артықшылығына қоршаған ортаға зиянсыздығы, экономикалық қолжетімділігі (бос энергия), сарқылмайтын жұмыс ресурсы жатады. Сонымен қатар, гидротехникалық құрылыстар қойма инфрақұрылымын техникалық ұйымдастыруға үлкен бастапқы шығындарды талап етеді, сонымен қатар шектеулерге ие.станциялардың географиялық орны - тек өзендер жеткілікті су қысымын қамтамасыз ететін жерде.

Атом энергетикасы

Белгілі бір мағынада бұл жылу энергиясының кіші түрі, бірақ іс жүзінде атом электр станцияларының өнімділік көрсеткіштері жылу электр станцияларына қарағанда үлкен дәрежеде. Ресей атом энергиясын өндірудің толық циклдерін пайдаланады, бұл үлкен көлемдегі энергия ресурстарын өндіруге мүмкіндік береді, бірақ уран кенін өңдеу технологияларын пайдаланудың үлкен тәуекелдері де бар. Қауіпсіздік мәселелерін талқылау және осы саланың міндеттерін танымал етуді, атап айтқанда, Ресейдің 17 аймағында өкілдіктері бар «Ядролық энергетиканың ақпараттық орталығы» АҰО жүзеге асырады.

Реактор ядролық энергияны өндіру процестерін орындауда шешуші рөл атқарады. Бұл атомдардың бөліну реакцияларын қолдауға арналған қондырғы, бұл өз кезегінде жылу энергиясының бөлінуімен бірге жүреді. Пайдаланылатын отын түріне және салқындату сұйықтығына байланысты реакторлардың әртүрлі түрлері бар. Ең жиі қолданылатын конфигурация - салқындатқыш ретінде қарапайым суды пайдаланатын жеңіл су реакторы. Уран рудасы атом энергетикасындағы негізгі өңдеу ресурсы болып табылады. Осы себепті атом электр станциялары әдетте уран кен орындарының жанында реакторларды орналастыруға арналған. Бүгінгі таңда Ресейде 37 реактор жұмыс істейді, олардың жалпы өндіру қуаты жылына шамамен 190 миллиард кВт/сағ.

Баламалы энергияның сипаттамасы

Баламалы энергия көздерінің барлығы дерлік жақсы салыстырыладықаржылық қолжетімділік және экологиялық тазалық. Іс жүзінде бұл жағдайда өңделген ресурс (мұнай, газ, көмір және т.б.) табиғи энергиямен ауыстырылады. Бұл күн сәулесі, жел ағындары, жердің жылуы және қазіргі уақытта дәстүрлі болып саналатын гидрологиялық ресурстарды қоспағанда, басқа да табиғи энергия көздері болуы мүмкін. Баламалы энергия концепциялары бұрыннан бар, бірақ бүгінгі күнге дейін олар әлемдік энергиямен қамтамасыз етудің жалпы көлемінде аз ғана үлесті алады. Бұл салалардың дамуының кешігуі электр энергиясын өндіру процестерін технологиялық ұйымдастыру проблемаларымен байланысты.

Бірақ қазіргі таңда баламалы энергияның белсенді дамуының себебі неде? Көбінесе қоршаған ортаның ластану қарқынын және жалпы экологиялық проблемаларды азайту қажеттілігі. Сондай-ақ, жақын болашақта адамзат энергия өндіруде қолданылатын дәстүрлі ресурстардың сарқылуымен бетпе-бет келуі мүмкін. Сондықтан ұйымдастырушылық және экономикалық кедергілерге қарамастан, энергияның баламалы түрлерін дамыту жобаларына көбірек көңіл бөлінуде.

Геотермалдық энергия

Үйде энергия алудың ең көп таралған әдістерінің бірі. Геотермалдық энергия Жердің ішкі жылуын жинақтау, тасымалдау және түрлендіру процесінде пайда болады. Өнеркәсіптік масштабта жер асты жыныстары 2-3 км-ге дейінгі тереңдікте қызмет көрсетеді, мұнда температура 100 ° C-тан асуы мүмкін. Геотермиялық жүйелерді жеке пайдалануға келетін болсақ, тереңдіктегі ұңғымаларда емес, жер үсті аккумуляторлары жиі қолданылады.көлденең. Баламалы энергияны генерациялаудың басқа тәсілдерінен айырмашылығы, өндіріс цикліндегі барлық дерлік геотермалдық энергия көздері конверсия қадамынсыз жүзеге асырылады. Яғни, бастапқы жылу энергиясы соңғы тұтынушыға бірдей түрде беріледі. Сондықтан геотермиялық жылыту жүйелері сияқты тұжырымдама қолданылады.

Күн энергиясы

Сақтау жабдығы ретінде фотоэлектрлік және термодинамикалық жүйелерді пайдаланатын ең көне баламалы энергия тұжырымдамаларының бірі. Фотоэлектрлік генерация әдісін жүзеге асыру үшін жарық фотондарының (кванттар) энергиясын электрге түрлендіргіштер қолданылады. Термодинамикалық қондырғылар анағұрлым функционалды және күн ағындарына байланысты қозғаушы күш жасау үшін электрмен де, механикалық энергиямен де жылу шығара алады.

Сұлбалар өте қарапайым, бірақ мұндай жабдықтың жұмысында көптеген мәселелер бар. Бұл күн энергиясы, негізінен, бірқатар ерекшеліктермен сипатталатындығына байланысты: күнделікті және маусымдық ауытқуларға байланысты тұрақсыздық, ауа-райына тәуелділік, жарық ағындарының төмен тығыздығы. Сондықтан күн батареялары мен батареяларды жобалау кезеңінде метеорологиялық факторларды зерттеуге көп көңіл бөлінеді.

Толқындық энергия

Толқындардан электр энергиясын өндіру процесі толқын энергиясының түрленуі нәтижесінде пайда болады. Осы типтегі электр станцияларының көпшілігінде бассейн бар,не өзен сағасын бөлу кезінде, не шығанақты бөгетпен бөгеу арқылы ұйымдастырылады. Қалыптасқан тосқауылға гидравликалық турбиналары бар су өткізгіштер орналастырылған. Толқындар кезінде су деңгейі өзгерген кезде турбина қалақтары айналады, бұл электр энергиясын өндіруге ықпал етеді. Ішінара энергияның бұл түрі су электр станцияларының жұмыс істеу принциптеріне ұқсас, бірақ су ресурсымен өзара әрекеттесу механикасының өзінде айтарлықтай айырмашылықтар бар. Толқынды станцияларды су деңгейі 4 м-ге дейін көтерілетін теңіздер мен мұхиттардың жағалауларында қолдануға болады, бұл 80 кВт/м дейін қуат өндіруге мүмкіндік береді. Мұндай құрылымдардың болмауы су өткізгіш құбырлардың тұщы және теңіз суларының алмасуын бұзатындығына байланысты және бұл теңіз ағзаларының тіршілігіне кері әсер етеді.

Жел энергиясы

Технологиялық қарапайымдылығымен және экономикалық қолжетімділігімен сипатталатын жеке үй шаруашылықтарында пайдалануға қолжетімді электр энергиясын өндірудің тағы бір әдісі. Ауа массаларының кинетикалық энергиясы өңделген ресурс ретінде әрекет етеді, ал айналмалы қалақтары бар қозғалтқыш батарея ретінде әрекет етеді. Әдетте жел энергиясы винттері бар тік немесе көлденең роторлардың айналуы нәтижесінде іске қосылатын электр тогы генераторларын пайдаланады. Мұндай типтегі орташа отандық станция 2-3 кВт қуат өндіруге қабілетті.

Болашақтың энергетикалық технологиялары

Сарапшылардың пікірінше, 2100 жылға қарай көмір мен мұнайдың жалпы әлемдік баланстағы үлесі шамамен 3% құрайды, бұл термоядролық энергияны кері итермелеуі керек.энергия ресурстарының қосалқы көзі ретінде. Күн станциялары бірінші орынға шығуы керек, сондай-ақ сымсыз тарату арналары негізінде ғарыштық энергияны түрлендірудің жаңа тұжырымдамалары болуы керек. Болашақтың энергиясына айналу процестері көмірсутекті отын көздерінен бас тарту және «таза» және жаңартылатын ресурстарға көшу кезеңі келетін 2030 жылдың өзінде басталуы керек.

Ресейдің энергетикалық болжамы

Отандық энергетиканың болашағы негізінен табиғи ресурстарды түрлендірудің дәстүрлі әдістерін дамытумен байланысты. Өнеркәсіптегі негізгі орынды атом энергетикасы алуы керек, бірақ біріктірілген нұсқада. Атом электр станцияларының инфрақұрылымын гидротехника элементтерімен және экологиялық таза биоотын өңдеу құралдарымен толықтыруға тура келеді. Ықтимал даму перспективаларында күн батареялары соңғы орынға ие емес. Ресейде бүгінгі күні де бұл сегмент көптеген тартымды идеяларды ұсынады - атап айтқанда, тіпті қыста да жұмыс істей алатын панельдер. Батареялар жылулық жүктемесіз де жарық энергиясын түрлендіреді.

Қорытынды

Энергиямен қамтамасыз етудің заманауи проблемалары ең ірі мемлекеттерді жылу мен электр энергиясын өндірудің энергия мен қоршаған ортаның тазалығы арасындағы таңдау алдында қояды. Дамыған баламалы энергия көздерінің көпшілігі өздерінің барлық артықшылықтарымен бірге дәстүрлі ресурстарды толығымен алмастыра алмайды, бұл өз кезегінде тағы бірнеше ондаған жылдар бойы пайдаланылуы мүмкін. Сондықтан болашақтың энергиясы көпсарапшылар оны энергия өндірудің әртүрлі концепцияларының симбиозының бір түрі ретінде ұсынады. Оның үстіне жаңа технологиялар өнеркәсіптік деңгейде ғана емес, үй шаруашылығында да күтілуде. Осыған байланысты энергия өндірудің градиент-температура және биомасса принциптерін атап өтуге болады.