Jak zdobyć prąd z ziemi: schemat Belousova. Jak pozyskać prąd z wody Co można wykorzystać do wytworzenia energii

W tym artykule porozmawiamy o tym, jak pozyskiwana jest energia elektryczna.

Główną i być może najważniejszą częścią każdej elektrowni dostarczającej energię elektryczną jest oczywiście generator. To urządzenie elektryczne jest w stanie przekształcić pracę mechaniczną w energię elektryczną. Na zewnątrz wygląda jak konwencjonalny silnik elektryczny, a wewnątrz jest nieco inny.

Podstawowa zasada działania i działanie generatora elektrycznego opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Do rozwoju pola elektromagnetycznego potrzebne są dwa warunki. Po pierwsze jest to obwód w postaci uzwojenia miedzianego i obecności strumienia magnetycznego, który z reguły jest tworzony przez zwykły magnes lub dodatkowe uzwojenie.

Tak więc, aby pożądany EMF pojawił się na wyjściu generatora, konieczne jest wprawienie magnesu lub uzwojenia w ruch względem siebie. W rezultacie strumień magnetyczny przechodzący przez obwód wytwarza energię elektryczną. Ponadto prędkość obrotowa wpływa bezpośrednio na wielkość generowanego napięcia. Teraz, mając wyobrażenie o generatorze elektrycznym, wystarczy znaleźć dla niego źródło ruchu, czyli źródła energii elektrycznej.

W 1882 roku wielki naukowiec Thomas Edison uruchomił pierwszą na świecie elektrownię cieplną (TPP), napędzaną silnikiem parowym. W tym czasie parowóz był najlepszym urządzeniem do tworzenia ruchu lokomotywy parowej i maszyny produkcyjnej.

Oczywiście elektrownia pracowała również na parze. Podczas podgrzewania wody w kotle powstaje para pod wysokim ciśnieniem, która jest doprowadzana do łopatek turbiny lub cylindra z tłokiem, popychając go tym samym powodując ruch mechaniczny w wyniku nagrzewania się wody. Jako paliwo najczęściej używa się węgla, oleju opałowego, gazu ziemnego, torfu - jednym słowem tego, co się dobrze pali.

Elektrownie wodne to specjalne konstrukcje budowane w miejscach opadania rzeki i wykorzystujące jej energię do obracania generatora elektrycznego. Być może jest to najbardziej nieszkodliwy sposób wytwarzania energii elektrycznej, ponieważ paliwo nie jest spalane i nie powstają niebezpieczne odpady.

Elektrownie jądrowe - w zasadzie są bardzo podobne do cieplnych, z tą różnicą, że w elektrowniach cieplnych wykorzystują paliwo palne do podgrzewania wody i wytwarzania pary, a w elektrowniach jądrowych źródłem ciepła jest ciepło uwalniane podczas reakcja nuklearna. Reaktor zawiera substancję radioaktywną, zwykle uran, która podczas swojego rozpadu oddaje dużą ilość ciepła i tym samym podgrzewa kocioł wodą, a następnie uwalnia parę, która obraca turbinę i generator elektryczny.

Z jednej strony elektrownie jądrowe są bardzo opłacalne, ponieważ dzięki niewielkiej ilości substancji mogą wytwarzać dużo energii. Ale nie wszystko jest takie różowe. Chociaż elektrownia jądrowa zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa, nadal zdarzają się fatalne błędy, takie jak elektrownia jądrowa w Czarnobylu. Tak, nawet po zużyciu paliwa jądrowego odpady pozostają i nie można ich zutylizować.

Istnieje również duża liczba i znacznie rzadziej używanych źródeł energii elektrycznej, w przeciwieństwie do głównych. Są to na przykład generatory wiatrowe, które zamieniają zwykłą energię wiatru bezpośrednio na prąd elektryczny.

Ostatnio bardzo popularne stały się panele słoneczne. Ich praca opiera się na konwersji promieni słonecznych, a raczej jego fotonów. Fotokomórka składa się z dwóch cienkich warstw materiału półprzewodnikowego, gdy promieniowanie słoneczne wchodzi w granicę styku dwóch półprzewodników, pojawia się pole elektromagnetyczne, które może następnie wytwarzać prąd elektryczny na swoich elektrodach wyjściowych.

Wstęp……………………………………………….………….2

I . Główne sposoby pozyskiwania energii………………………….3

1. Elektrownie cieplne……………..…………………3

2. Elektrownie wodne…………………………………………………………………………………………………………………

3. Elektrownie jądrowe……………………..…………6

II . Nietradycyjne źródła energii…………………………..9

1. Energia wiatrowa…………………………………………………9

2. Energia geotermalna………………………………………… 11

3. Energia cieplna oceanu……………………………….12

4. Energia przypływów i odpływów…………………………...13

5. Energia prądów morskich…………………………………………13

6. Energia Słońca……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………….

7. Energia wodorowa………………………………………………17

Wniosek………………………………………………………………19

Literatura……………………………………………………….21

Wstęp.

Postęp naukowy i technologiczny jest niemożliwy bez rozwoju energetyki i elektryfikacji. Dla zwiększenia wydajności pracy pierwszorzędne znaczenie ma mechanizacja i automatyzacja procesów produkcyjnych oraz zastępowanie pracy ludzkiej maszynami. Ale zdecydowana większość środków technicznych mechanizacji i automatyzacji (sprzęt, przyrządy, komputery) ma podstawę elektryczną. Energia elektryczna jest szczególnie szeroko wykorzystywana do napędzania silników elektrycznych. Moc maszyn elektrycznych (w zależności od ich przeznaczenia) jest różna: od ułamków wata (mikrosilniki stosowane w wielu gałęziach techniki i w produktach gospodarstwa domowego) po ogromne wartości przekraczające milion kilowatów (generatory elektrowni).

Ludzkość potrzebuje elektryczności, a zapotrzebowanie na nią rośnie z roku na rok. Jednocześnie zasoby tradycyjnych paliw naturalnych (ropa, węgiel, gaz itp.) są ograniczone. Istnieją również ograniczone zapasy paliwa jądrowego – uranu i toru, z których można pozyskiwać pluton w reaktorach reprodukcyjnych. Dlatego dziś ważne jest, aby znaleźć opłacalne źródła energii elektrycznej i to nie tylko z punktu widzenia taniego paliwa, ale także prostoty budowy, eksploatacji, taniości materiałów potrzebnych do budowy stacji oraz trwałości. stacji.

Ten esej jest krótkim przeglądem najnowocześniejszy zasoby energetyczne ludzkości. Artykuł dotyczy tradycyjnych źródeł energii elektrycznej. Celem pracy jest przede wszystkim zapoznanie się z aktualnym stanem rzeczy w tej niezwykle szerokiej problematyce.

Źródła tradycyjne to przede wszystkim: energia cieplna, jądrowa i wodna.

Rosyjska energetyka to dziś 600 elektrowni cieplnych, 100 hydraulicznych, 9 jądrowych. Oczywiście istnieje kilka elektrowni wykorzystujących energię słoneczną, wiatrową, hydrotermalną i pływową jako główne źródło, ale udział wytwarzanej przez nie energii jest bardzo mały w porównaniu z elektrowniami cieplnymi, jądrowymi i hydraulicznymi.

I . Główne sposoby pozyskiwania energii.

1. Elektrownie cieplne.

Elektrownia cieplna (TPP), elektrownia wytwarzająca energię elektryczną w wyniku konwersji energii cieplnej uwalnianej podczas spalania paliw kopalnych. Pierwsze elektrownie cieplne pojawiły się w kon. 19 w i otrzymał dominującą dystrybucję. Wszystkie R. lata 70. XX wiek TPP - główny typ elektrowni. Udział wytworzonej przez nich energii elektrycznej wynosił: w Rosji i USA św. 80% (1975), na świecie około 76% (1973).

Około 75% całej energii elektrycznej w Rosji jest produkowane w elektrowniach cieplnych. Większość rosyjskich miast jest zaopatrywana w elektrownie cieplne. Często w miastach stosuje się elektrociepłownie - elektrociepłownie, które wytwarzają nie tylko energię elektryczną, ale także ciepło w postaci gorącej wody. Taki system jest raczej niepraktyczny. w przeciwieństwie do kabla elektrycznego, niezawodność sieci grzewczej jest wyjątkowo niska na długich dystansach, sprawność sieci ciepłowniczej jest znacznie zmniejszona ze względu na spadek temperatury chłodziwa. Oblicza się, że przy długości sieci grzewczej większej niż 20 km ( typowa sytuacja dla większości miast) zainstalowanie kotła elektrycznego w domu jednorodzinnym staje się ekonomicznie opłacalne.

W elektrowniach cieplnych energia chemiczna paliwa zamieniana jest najpierw na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną.

Paliwem dla takiej elektrowni może być węgiel, torf, gaz, łupki bitumiczne, olej opałowy. Elektrociepłownie dzielą się na kondensacyjne (CPP), przeznaczone do wytwarzania wyłącznie energii elektrycznej, oraz elektrociepłownie (CHP), produkujące oprócz elektrycznej energii cieplnej w postaci gorącej wody i pary. Duże IES o znaczeniu regionalnym nazywane są państwowymi elektrowniami okręgowymi (GRES).

Najprostszy schemat ideowy SIE opalanego węglem przedstawiono na ryc. Węgiel jest podawany do bunkra paliwowego 1, a stamtąd do kruszarni 2, gdzie zamienia się w pył. Pył węglowy dostaje się do paleniska wytwornicy pary (kocioł parowy) 3, który ma system rur, w których krąży chemicznie oczyszczona woda, zwana wodą zasilającą. W kotle woda nagrzewa się, odparowuje, a powstała para nasycona jest doprowadzana do temperatury 400-650 ° C i pod ciśnieniem 3-24 MPa wchodzi przez rurociąg parowy do turbiny parowej 4. Para parametry zależą od mocy jednostek.

Elektrociepłownie kondensacyjne mają niską sprawność (30-40%), ponieważ większość energii jest tracona ze spalinami i wodą chłodzącą skraplacz.

Korzystne jest budowanie IES w bezpośrednim sąsiedztwie miejsc wydobycia paliwa. Jednocześnie odbiorcy energii elektrycznej mogą znajdować się w znacznej odległości od stacji.

Elektrociepłownia różni się od stacji kondensacyjnej specjalną turbiną kogeneracyjną z zainstalowanym na niej odciągiem pary. W CHPP jedna część pary jest całkowicie wykorzystywana w turbinie do wytwarzania energii elektrycznej w generatorze 5, a następnie wchodzi do skraplacza 6, a druga część, która ma wysoką temperaturę i ciśnienie (linia przerywana na rysunku), jest pobierane z pośredniego stopnia turbiny i wykorzystywane do dostarczania ciepła. Pompa kondensatu 7 przez odgazowywacz 8, a następnie pompa zasilająca 9 jest podawana do generatora pary. Ilość wydobywanej pary zależy od zapotrzebowania przedsiębiorstw na energię cieplną.

Sprawność CHP sięga 60-70%.

Takie stacje są zwykle budowane w pobliżu konsumentów - przedsiębiorstw przemysłowych lub obszarów mieszkalnych. Najczęściej pracują na paliwie importowanym.

Rozpatrywane elektrociepłownie ze względu na typ głównego bloku cieplnego – turbiny parowej – należą do stacji turbin parowych. Stacje cieplne z turbiną gazową (GTU), gazociągami (CCGT) i elektrowniami diesla stały się znacznie mniej rozpowszechnione.

Najbardziej ekonomiczne są duże elektrownie cieplne z turbinami parowymi (w skrócie TPP). Większość elektrowni cieplnych w naszym kraju wykorzystuje jako paliwo pył węglowy. Do wytworzenia 1 kWh energii elektrycznej potrzeba kilkuset gramów węgla. W kotle parowym ponad 90% energii uwalnianej przez paliwo jest zamieniane na parę. W turbinie energia kinetyczna strumieni pary jest przekazywana do wirnika. Wał turbiny jest sztywno połączony z wałem generatora.

Nowoczesne turbiny parowe dla elektrociepłowni są bardzo zaawansowanymi, szybkimi, bardzo ekonomicznymi maszynami o długiej żywotności. Ich moc w wersji jednowałowej sięga 1 mln 200 tys. kW i to nie jest granica. Takie maszyny są zawsze wielostopniowe, tzn. mają zwykle kilkadziesiąt dysków z łopatkami roboczymi i tym samym

liczba przed każdym dyskiem grup dysz, przez które przepływa strumień pary. Ciśnienie i temperatura pary są stopniowo zmniejszane.

Z przebiegu fizyki wiadomo, że sprawność silników cieplnych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury początkowej płynu roboczego. W związku z tym para wchodząca do turbiny zostaje doprowadzona do wysokich parametrów: temperatura dochodzi do prawie 550°C, a ciśnienie dochodzące do 25 MPa. Sprawność TPP sięga 40%. Większość energii jest tracona wraz z gorącą parą wylotową.

Zdaniem naukowców energetyka najbliższej przyszłości nadal będzie oparta na energetyce cieplnej wykorzystującej zasoby nieodnawialne. Ale zmieni się jego struktura. Należy ograniczyć zużycie oleju. Znacznie wzrośnie produkcja energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych. Wykorzystanie gigantycznych rezerw taniego węgla, które nie zostały jeszcze naruszone, rozpocznie się m.in. Powszechnie wykorzystywany będzie gaz ziemny, którego zasoby w kraju znacznie przewyższają zasoby innych krajów.

Niestety zasoby ropy naftowej, gazu, węgla w żadnym wypadku nie są nieograniczone. Stworzenie tych rezerwatów zajęło naturze miliony lat, zużyją się za setki lat. Dziś świat zaczął poważnie zastanawiać się, jak zapobiec drapieżnej grabieży ziemskiego bogactwa. W końcu tylko pod tym warunkiem zapasy paliwa mogą trwać przez wieki.

2. Elektrownie wodne.

Elektrownia wodna, elektrownia wodna (HPP), zespół konstrukcji i urządzeń, przez które energia przepływu wody jest zamieniana na energię elektryczną. Elektrownia wodna składa się z szeregu konstrukcji hydraulicznych, które zapewniają niezbędną koncentrację przepływu wody oraz wytwarzanie ciśnienia i energii. urządzenie, które przekształca energię wody poruszającej się pod ciśnieniem w mechaniczną energię obrotową, która z kolei zamieniana jest na energię elektryczną.

Zgodnie ze schematem wykorzystania zasobów wodnych i koncentracji ciśnienia, HPP dzieli się zwykle na kanałowe, zapory, dywersyjne z ciśnieniem i bezciśnieniowe, mieszane, szczytowo-pompowe i pływowe. W HPP przepływowych i przyzaporowych ciśnienie wody jest wytwarzane przez tamę, która blokuje rzekę i podnosi poziom wody w górnym biegu rzeki. Jednocześnie pewne podtopienia doliny rzeki są nieuniknione. W przypadku budowy dwóch zapór na tym samym odcinku rzeki zmniejsza się powierzchnia podtopienia. Na rzekach nizinnych najwyższy z możliwych ekonomicznie obszar zalewania ogranicza wysokość zapory. Elektrownie przepływowe i przyzaporowe budowane są zarówno na nisko położonych rzekach o wysokiej wodzie, jak i na rzekach górskich, w wąskich sprężonych dolinach.

Konstrukcje HPP przepływowego, oprócz zapory, obejmują budynek HPP i przelewy (ryc. 4). Skład konstrukcji hydraulicznych zależy od wysokości głowicy i zainstalowanej mocy. Przy przepływowej elektrowni wodnej budynek z umieszczonymi w nim zespołami hydroelektrycznymi pełni funkcję kontynuacji zapory i wraz z nią tworzy front ciśnieniowy. Jednocześnie z jednej strony pula głowy przylega do budynku HPP, a z drugiej pula ogonowa. Spiralne komory wlotowe turbin hydraulicznych są ułożone pod poziomem wody górnej wraz z sekcjami wlotowymi, natomiast sekcje wylotowe rur ssących są zanurzone pod poziomem wody wylotowej.

Zgodnie z przeznaczeniem kompleksu hydroelektrycznego mogą to być śluzy żeglugowe lub podnośnia statków, urządzenia do przepuszczania ryb, urządzenia ujęcia wody do nawadniania i zaopatrzenia w wodę. W systemach HPP przepływowych czasami jedyną konstrukcją, która umożliwia przepływ wody, jest budynek HPP. W tych przypadkach użyteczna woda przepływa sekwencyjnie przez sekcję wlotową z rusztami zatrzymującymi rumowisko, komorą spiralną, turbiną hydrauliczną, rurą ssącą, a zrzuty powodziowe rzeki są odprowadzane specjalnymi przewodami pomiędzy sąsiednimi komorami turbiny. Elektrociepłownie przepływowe charakteryzują się spadkiem wysokości do 30–40 m; najprostsze elektrownie wodne przepływowe obejmują również zbudowane wcześniej elektrownie wiejskie o małej przepustowości. Na dużych, płaskich rzekach główny kanał jest blokowany przez tamę ziemną, do której przylega betonowa zapora przelewowa i budowany jest budynek elektrowni wodnej. Taki układ jest typowy dla wielu krajowych HPP na dużych, płaskich rzekach. Wołżskaja HPP im. 22. Kongres KPZR - największy wśród stacji typu kanałowego.

Przy wyższych ciśnieniach niepraktyczne okazuje się przenoszenie hydrostatycznego ciśnienia wody na budynek elektrowni. W tym przypadku stosuje się rodzaj zapory wodnej, w której czoło ciśnieniowe jest blokowane przez zaporę na całej jej długości, a budynek elektrowni wodnej znajduje się za zaporą, przylegając do dolnego biegu. Konstrukcja szlaku hydraulicznego pomiędzy przed i za tego typu elektrownią wodną obejmuje ujęcie wody głębinowej z rusztem oporowym, kanał turbiny, komorę spiralną, turbinę hydrauliczną oraz rurę ssącą. Jako obiekty dodatkowe, w konstrukcji węzła mogą znajdować się konstrukcje żeglowne i przejścia dla ryb, a także dodatkowe przelewy.Przykładem tego typu stacji na rzece wezbranej jest BRC na rzece Angara.

Pomimo spadku udziału HPP w całkowitym wytwarzaniu, bezwzględne wartości produkcji energii elektrycznej i mocy HPP stale rosną w związku z budową nowych dużych elektrowni. W 1969 r. istniało ponad 50 czynnych i budowanych elektrowni wodnych o mocy jednostkowej 1000 MW i więcej, z czego 16 znajdowało się na terenie dawnego związek Radziecki.

Najważniejszą cechą zasobów hydroenergetycznych w porównaniu z zasobami paliwowymi i energetycznymi jest ich ciągłe odnawianie. Brak zapotrzebowania na paliwo do HPP determinuje niski koszt energii elektrycznej wytwarzanej w HPP. Dlatego budowa elektrowni wodnych, pomimo znacznych, konkretnych nakładów inwestycyjnych na 1 kW mocy zainstalowanej oraz długich okresów budowy, ma i zyskuje duże znaczenie, zwłaszcza gdy wiąże się to z lokalizacją przemysłów energochłonnych.

3. Elektrownie jądrowe.

Elektrownia jądrowa (NPP) – elektrownia, w której energia atomowa (jądrowa) jest zamieniana na energię elektryczną. Generator prądu w elektrowni jądrowej jest reaktor atomowy. Ciepło uwolnione w reaktorze w wyniku reakcja łańcuchowa rozszczepienie jądrowe niektórych ciężkich pierwiastków, a następnie, podobnie jak w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych (TPP), jest przekształcane w energię elektryczną. W przeciwieństwie do elektrowni cieplnych pracujących na paliwach kopalnych, elektrownie jądrowe działają na paliwie jądrowym (w oparciu o 233 U, 235 U, 239 Pu). Ustalono, że światowe zasoby energetyczne paliwa jądrowego (uran, pluton itp.) znacznie przekraczają zasoby energii naturalnych zasobów paliw kopalnych (ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny itp.). Otwiera to szerokie perspektywy zaspokojenia szybko rosnącego zapotrzebowania na paliwo. Ponadto konieczne jest uwzględnienie stale rosnącego zużycia węgla i ropy na cele technologiczne gospodarki światowej. przemysł chemiczny, który staje się poważnym konkurentem dla elektrociepłowni. Pomimo odkrycia nowych złóż paliwa organicznego i udoskonalenia metod jego wydobycia, świat ma tendencję do relatywnego wzrostu jego kosztów. Stwarza to najtrudniejsze warunki dla krajów o ograniczonych zasobach paliw kopalnych. Istnieje oczywista potrzeba szybkiego rozwoju energetyki jądrowej, która już teraz zajmuje poczesne miejsce w bilansie energetycznym wielu uprzemysłowionych krajów świata.

Pierwsza na świecie elektrownia jądrowa do pilotażowych celów przemysłowych (ryc. 1) o mocy 5 MW została uruchomiona w ZSRR 27 czerwca 1954 r. W mieście Obnińsk. Wcześniej energia jądra atomowego była wykorzystywana do celów wojskowych. Uruchomienie pierwszej elektrowni jądrowej oznaczało otwarcie nowego kierunku w energetyce, co zostało docenione na I Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej na temat Pokojowego Wykorzystania Energii Atomowej (sierpień 1955, Genewa).

Schemat ideowy elektrowni jądrowej z chłodzonym wodą reaktorem jądrowym przedstawiono na ryc. 2. Ciepło uwolnione w rdzeniu reaktora, chłodziwie, odbierane jest przez wodę (chłodziwo I obiegu), która jest przepompowywana przez reaktor przez pompę obiegową 2. Ogrzana woda z reaktora wpływa do wymiennika ciepła (wytwornicy pary) 3 , gdzie przekazuje ciepło odebrane w reaktorze do drugiego obiegu wody. Woda z 2. obiegu odparowuje w wytwornicy pary, a wytworzona para wchodzi do turbiny 4.

Najczęściej w elektrowniach jądrowych stosuje się 4 rodzaje reaktorów neutronów termicznych: 1) reaktory chłodzone wodą ze zwykłą wodą jako moderatorem i chłodziwem; 2) grafit-woda z chłodziwem wodnym i moderatorem grafitowym; 3) ciężka woda z chłodziwem wodnym i ciężka woda jako moderatorem 4) grafit-gaz z chłodziwem gazowym i moderatorem grafitowym.

W Rosji budowane są głównie reaktory grafitowo-wodne i ciśnieniowe. W amerykańskich elektrowniach jądrowych najczęściej stosuje się ciśnieniowe reaktory wodne. Reaktory na gaz grafitowy są używane w Anglii. Elektrownie jądrowe w Kanadzie są zdominowane przez elektrownie jądrowe z reaktorami ciężkowodnymi.

W zależności od rodzaju i stanu skupienia chłodziwa powstaje jeden lub drugi cykl termodynamiczny NPP. Wybór górnej granicy temperatury cyklu termodynamicznego jest określony przez maksymalną dopuszczalną temperaturę okładzin elementów paliwowych (TVEL) zawierających paliwo jądrowe, dopuszczalną temperaturę samego paliwa jądrowego, a także właściwości chłodziwa przyjęte dla tego typu reaktora. W elektrowniach jądrowych reaktor termiczny chłodzony wodą zwykle wykorzystuje niskotemperaturowe obiegi pary. Reaktory chłodzone gazem pozwalają na stosowanie stosunkowo bardziej ekonomicznych obiegów parowych o podwyższonym ciśnieniu początkowym i temperaturze. Schemat cieplny elektrowni jądrowej w tych dwóch przypadkach jest wykonywany jako dwuobwodowy: chłodziwo krąży w 1. obwodzie, 2. obwód to para-woda. W reaktorach z wrzącą wodą lub chłodziwem gazowym o wysokiej temperaturze możliwa jest jednopętlowa termiczna elektrownia jądrowa. W reaktorach wodnych wrzących woda wrze w rdzeniu, powstała mieszanina parowo-wodna jest rozdzielana, a para nasycona jest przesyłana albo bezpośrednio do turbiny, albo wcześniej zawracana do rdzenia w celu przegrzania (rys. 3).

W wysokotemperaturowych reaktorach grafitowo-gazowych możliwe jest zastosowanie konwencjonalnego cyklu turbiny gazowej. Reaktor w tym przypadku pełni funkcję komory spalania.

Podczas pracy reaktora stężenie izotopów rozszczepialnych w paliwie jądrowym stopniowo spada, a paliwo ulega wypaleniu. Dlatego z czasem są zastępowane świeżymi. Paliwo jądrowe jest przeładowywane za pomocą zdalnie sterowanych mechanizmów i urządzeń. Wypalone paliwo jest przenoszone do rezerwuaru wypalonego paliwa, a następnie wysyłane do ponownego przetworzenia.

Reaktor i jego systemy serwisowe obejmują: sam reaktor z ochroną biologiczną, wymiennikami ciepła, pompami lub dmuchawami, które cyrkulują chłodziwo; rurociągi i armatura obiegu obiegowego; urządzenia do przeładunku paliwa jądrowego; systemy specjalne wentylacja, chłodzenie awaryjne itp.

W zależności od konstrukcji reaktory mają charakterystyczne cechy: w reaktorach ciśnieniowych paliwo i moderator znajdują się wewnątrz zbiornika, który przenosi całkowite ciśnienie chłodziwa; w reaktorach kanałowych paliwo chłodzone chłodziwem jest instalowane w specjalnym rury-kanały penetrujące moderator zamknięte w cienkościennej obudowie. Takie reaktory są używane w Rosji (elektrownie jądrowe syberyjskie, białojarskie itp.),

Aby chronić personel elektrowni jądrowej przed narażeniem na promieniowanie, reaktor jest otoczony ochroną biologiczną, której głównym materiałem jest beton, woda i piasek. Wyposażenie obwodu reaktora musi być całkowicie uszczelnione. Zapewniony jest system monitorowania miejsc możliwego wycieku chłodziwa, podejmowane są środki, aby pojawienie się wycieków i przerw w obwodzie nie prowadziło do emisji radioaktywnych i zanieczyszczenia terenu elektrowni jądrowej i otoczenia. Wyposażenie obwodu reaktora instaluje się zwykle w szczelnych skrzyniach, które są oddzielone od reszty terenu EJ ochroną biologiczną i nie są serwisowane w trakcie eksploatacji reaktora. system wentylacyjny, w którym, aby wykluczyć możliwość zanieczyszczenia atmosfery, przewidziano czyszczenie filtrów i trzymanie pojemników na gaz. Służba kontroli dozymetrycznej monitoruje przestrzeganie zasad bezpieczeństwa radiologicznego przez personel EJ.

W przypadku awarii w układzie chłodzenia reaktora, w celu zapobieżenia przegrzaniu i wyciekowi płaszczy pręta paliwowego, zapewnia się szybkie (w ciągu kilku sekund) tłumienie reakcji jądrowej; System chłodzenia awaryjnego posiada niezależne źródła zasilania.

Dostępność ochrony biologicznej, specjalnych systemów wentylacji i chłodzenia awaryjnego oraz usługi kontroli dozymetrycznej pozwala na całkowitą ochronę personelu utrzymania elektrowni jądrowych przed szkodliwymi skutkami narażenia radioaktywnego.

Wyposażenie maszynowni NPP jest zbliżone do wyposażenia maszynowni TPP. Cechą charakterystyczną większości elektrowni jądrowych jest stosowanie pary o stosunkowo niskich parametrach, nasyconej lub lekko przegrzanej.

Jednocześnie, aby wykluczyć uszkodzenia erozyjne łopatek ostatnich stopni turbiny przez cząsteczki wilgoci zawartej w parze, w turbinie montuje się separatory. Czasami konieczne jest zastosowanie zdalnych separatorów i przegrzewaczy pary. Z uwagi na fakt, że chłodziwo i zawarte w nim zanieczyszczenia aktywują się podczas przechodzenia przez rdzeń reaktora, rozwiązanie konstrukcyjne wyposażenia turbinowni i układu chłodzenia skraplacza turbiny jednopętlowych EJ powinno całkowicie wykluczyć możliwość dopływu chłodziwa przeciek. W dwutorowych elektrowniach jądrowych o wysokich parametrach pary takie wymagania nie są nakładane na wyposażenie turbinowni.

Specyficzne wymagania dotyczące rozmieszczenia urządzeń elektrowni jądrowej obejmują: minimalną możliwą długość komunikacji związanej z mediami radioaktywnymi, zwiększoną sztywność fundamentów i konstrukcji nośnych reaktora oraz niezawodną organizację wentylacji pomieszczeń. W hali reaktora znajdują się: reaktor z ochroną biologiczną, zapasowe pręty paliwowe i aparatura sterownicza. Elektrownia jądrowa jest zorganizowana zgodnie z zasadą bloku reaktor-turbina. Generatory turbin i obsługujące je systemy znajdują się w maszynowni. Pomiędzy maszynownią a halą reaktora znajdują się urządzenia pomocnicze i systemy sterowania stacją.

W większości krajów uprzemysłowionych (Rosja, USA, Anglia, Francja, Kanada, RFN, Japonia, NRD itp.) moc istniejących i budowanych elektrowni jądrowych została podniesiona do 1980 r. do kilkudziesięciu GW. Według danych Międzynarodowej Agencji Atomowej ONZ, opublikowanych w 1967 r., moc zainstalowana wszystkich elektrowni jądrowych na świecie osiągnęła do 1980 r. 300 GW.

Przez lata, które minęły od uruchomienia pierwszej elektrowni jądrowej, powstało kilka projektów reaktorów jądrowych, na podstawie których rozpoczął się powszechny rozwój energetyki jądrowej w naszym kraju.

Elektrownie jądrowe, które są najnowocześniejszym typem elektrowni, mają szereg istotnych zalet w porównaniu z innymi typami elektrowni: w normalnych warunkach eksploatacji absolutnie nie zanieczyszczają środowiska, nie wymagają wiązania ze źródłem surowców i w związku z tym mogą być umieszczone niemal w dowolnym miejscu, nowe bloki mają moc prawie równą mocy przeciętnej elektrowni wodnej, jednak współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej w elektrowniach jądrowych (80%) znacznie przewyższa współczynniki HPP lub TPP. O sprawności i efektywności elektrowni jądrowych może świadczyć fakt, że 1 kg uranu może wyprodukować taką samą ilość ciepła, jak przy spalaniu około 3000 ton węgla.

Praktycznie nie ma znaczących wad elektrowni jądrowych w normalnych warunkach pracy. Nie sposób jednak nie zauważyć niebezpieczeństwa elektrowni jądrowych w przypadku ewentualnych zdarzeń losowych: trzęsień ziemi, huraganów itp. – tutaj stare modele bloków stwarzają potencjalne niebezpieczeństwo skażenia radiacyjnego terenów z powodu niekontrolowanego przegrzania reaktora .

II. Niekonwencjonalne źródła energii

Naukowcy ostrzegają, że sprawdzone rezerwy paliw kopalnych przy obecnym tempie wzrostu zużycia energii wystarczą tylko na 70-130 lat. Oczywiście możesz przejść na inne nieodnawialne źródła energii. Na przykład naukowcy od wielu lat próbują opanować kontrolowaną fuzję termojądrową...

1. Energia wiatru

Energia poruszających się mas powietrza jest ogromna. Zasoby energii wiatrowej są ponad sto razy większe niż rezerwy energii wodnej wszystkich rzek planety. Wiatry wieją nieustannie i wszędzie na ziemi - od lekkiej bryzy przynoszącej upragniony chłód w letnie upały po potężne huragany, które przynoszą niewyobrażalne zniszczenia i zniszczenia. Powietrzny ocean, na którego dnie żyjemy, jest zawsze niespokojny. Wiatry wiejące w bezmiarze naszego kraju mogą z łatwością zaspokoić wszystkie jego potrzeby na energię elektryczną! Warunki klimatyczne umożliwiają rozwój energetyki wiatrowej na rozległym terytorium – od naszych zachodnich granic po brzegi Jeniseju. Północne regiony kraju wzdłuż wybrzeża Oceanu Arktycznego są bogate w energię wiatrową, gdzie jest ona szczególnie potrzebna odważnym ludziom zamieszkującym te najbogatsze ziemie. Dlaczego tak obfite, niedrogie i przyjazne dla środowiska źródło energii jest tak słabo wykorzystywane? Obecnie silniki napędzane wiatrem pokrywają tylko jedną tysięczną światowego zapotrzebowania na energię.

Według różnych autorów łączny potencjał energii wiatru Ziemi wynosi 1200 GW, ale możliwości wykorzystania tego rodzaju energii w różnych rejonach Ziemi nie są takie same. Średnia roczna prędkość wiatru na wysokości 20–30 m nad powierzchnią Ziemi musi być na tyle duża, aby moc przepływu powietrza przechodzącego przez odpowiednio zorientowany odcinek pionowy osiągnął wartość akceptowalną dla przekształceń. Elektrownia wiatrowa zlokalizowana w miejscu gdzie średnia roczna moc jednostkowa przepływu powietrza wynosi około 500 W/m2 (prędkość przepływu powietrza 7 m/s) może zamienić na energię elektryczną około 175 z tych 500 W/m2.

Energia zawarta w strumieniu poruszającego się powietrza jest proporcjonalna do sześcianu prędkości wiatru. Jednak nie cała energia przepływu powietrza może być wykorzystana nawet w idealnym urządzeniu. Teoretycznie współczynnik efektywności (KPI) energii przepływu powietrza może wynosić 59,3%. W praktyce, zgodnie z opublikowanymi danymi, maksymalny KPI energii wiatru w rzeczywistej turbinie wiatrowej wynosi około 50%, jednak wskaźnik ten nie jest osiągany przy wszystkich prędkościach, a jedynie przy optymalnej prędkości przewidzianej przez projekt. Ponadto część energii przepływu powietrza jest tracona podczas konwersji energii mechanicznej na energię elektryczną, która odbywa się ze sprawnością zwykle 75-95%. Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki, właściwa moc elektryczna wytwarzana przez prawdziwą elektrownię wiatrową wynosi prawdopodobnie 30-40% mocy przepływu powietrza, pod warunkiem, że jednostka ta pracuje stabilnie w zakresie prędkości przewidzianym w projekcie. Czasami jednak wiatr ma prędkość przekraczającą prędkości obliczone. Prędkość wiatru może być tak niska, że ​​turbina wiatrowa w ogóle nie może działać, lub tak duża, że ​​turbina wiatrowa musi zostać zatrzymana i podjęte działania mające na celu jej ochronę przed zniszczeniem. Jeżeli prędkość wiatru przekracza znamionową prędkość roboczą, część pozyskanej mechanicznej energii wiatru nie jest wykorzystywana, aby nie przekroczyć znamionowej mocy elektrycznej generatora. Biorąc pod uwagę te czynniki, jednostkowa generacja energii elektrycznej w ciągu roku wynosi podobno 15–30% energii wiatru, a nawet mniej, w zależności od lokalizacji i parametrów turbiny wiatrowej.

Najnowsze badania koncentrują się głównie na pozyskiwaniu energii elektrycznej z energii wiatru. Chęć opanowania produkcji maszyn wiatrowych doprowadziła do narodzin wielu takich jednostek. Niektóre z nich osiągają dziesiątki metrów wysokości i uważa się, że z czasem mogą stworzyć prawdziwą sieć elektryczną. Małe turbiny wiatrowe są przeznaczone do dostarczania energii elektrycznej do domów jednorodzinnych.

Elektrownie wiatrowe budowane są głównie na prąd stały. Koło wiatrowe napędza dynamo - generator prądu elektrycznego, który jednocześnie ładuje akumulatory połączone równolegle. Akumulator jest automatycznie dołączany do generatora w momencie, gdy napięcie na jego zaciskach wyjściowych jest większe niż na zaciskach akumulatora, a także jest automatycznie odłączany, gdy stosunek jest przeciwny.

Na niewielką skalę farmy wiatrowe są wykorzystywane od kilkudziesięciu lat. Największy z nich o mocy 1250 kW dostarczał prąd do sieci energetycznej amerykańskiego stanu Vermont nieprzerwanie od 1941 do 1945 roku. Jednak po awarii wirnika eksperyment został przerwany – wirnika nie naprawiano, ponieważ energia z sąsiedniej elektrociepłowni była tańsza. Ze względów ekonomicznych zaprzestano również eksploatacji elektrowni wiatrowych w krajach europejskich.

Dziś turbiny wiatrowe niezawodnie dostarczają energię elektryczną robotnikom naftowym; z powodzeniem pracują w trudno dostępnych obszarach, na odległych wyspach, w Arktyce, na tysiącach gospodarstw rolnych, gdzie w pobliżu nie ma dużych osiedli i elektrowni publicznych. Amerykanin Henry Clews zbudował w Maine dwa maszty i zamontował na nich turbiny wiatrowe z generatorami. 20 baterii 6 V i 60 2 V służy mu przy bezwietrznej pogodzie, a jako rezerwę ma silnik benzynowy. Clues otrzymuje 250 kWh energii miesięcznie ze swoich turbin wiatrowych; to wystarczy, aby oświetlił całe gospodarstwo domowe, zasilił sprzęt AGD (telewizor, gramofon, odkurzacz, elektryczna maszyna do pisania), a także pompę wodną i dobrze wyposażony warsztat.

Powszechne stosowanie turbin wiatrowych w normalne warunki podczas gdy ich wysoki koszt przeszkadza. Nie trzeba chyba mówić, że za wiatr nie trzeba płacić, ale maszyny potrzebne do zaprzęgnięcia go do pracy są zbyt drogie.

Stworzono szeroką gamę prototypów generatorów energii wiatrowej (a dokładniej turbin wiatrowych z generatorami elektrycznymi). Niektóre z nich wyglądają jak zwykły dziecięcy gramofon, inne jak koło rowerowe z aluminiowymi ostrzami zamiast szprych. Istnieją jednostki w formie karuzeli lub masztu z systemem kołowych łapaczy wiatru zawieszonych jedna nad drugą, z poziomą lub pionową osią obrotu, z dwoma lub pięćdziesięcioma łopatami.

W projektowaniu instalacji najtrudniejszym problemem było zapewnienie takiej samej liczby obrotów śmigła przy różnej sile wiatru. Rzeczywiście, po podłączeniu do sieci generator musi dostarczać nie tylko energię elektryczną, ale tylko prąd przemienny z określoną liczbą cykli na sekundę, czyli o standardowej częstotliwości 50 Hz. Dlatego kąt nachylenia łopat względem wiatru reguluje się obracając je wokół osi podłużnej: przy silnym wietrze kąt ten jest ostrzejszy, przepływ powietrza swobodniej opływa ostrza i oddaje im mniejszą część swojej energii. Oprócz regulacji łopat, cały generator jest automatycznie obracany na maszcie pod wiatr.

Podczas korzystania z wiatru pojawia się poważny problem: nadmiar energii przy wietrznej pogodzie i jej brak w okresach spokoju. Jak akumulować i magazynować energię wiatru na przyszłość? Najprostszym sposobem jest, aby koło wiatrowe napędzało pompę, która pompuje wodę do zbiornika powyżej, a następnie woda spływa z niego, aby napędzać turbinę wodną i generator prądu stałego lub prądu przemiennego. Istnieją inne sposoby i projekty: od konwencjonalnych, aczkolwiek o niskiej mocy baterii, przez kręcenie gigantycznych kół zamachowych lub wtłaczanie sprężonego powietrza do podziemnych jaskiń, aż po produkcję wodoru jako paliwa. Szczególnie obiecująca wydaje się ta ostatnia metoda. Prąd elektryczny z turbiny wiatrowej rozkłada wodę na tlen i wodór. Wodór można przechowywać w postaci skroplonej i w razie potrzeby spalać w piecach elektrociepłowni.

2. Energia geotermalna

Energia ziemi - energia geotermalna opiera się na wykorzystaniu naturalnego ciepła Ziemi. Górna część skorupy ziemskiej ma gradient termiczny 20–30°C na 1 km głębokości, a ilość ciepła zawartego w skorupie ziemskiej do głębokości 10 km (bez temperatury powierzchni) wynosi około 12,6. 10 26 J. Zasoby te odpowiadają zawartości ciepła 4,6 10 16 ton węgla (przy założeniu średniego ciepła spalania węgla 27,6 10 9 J/t), czyli ponad 70 tys. wszystkie technicznie i ekonomicznie możliwe do wydobycia zasoby węgla. Jednak ciepło geotermalne w górnej części ziemi jest zbyt rozproszone, aby na jego podstawie rozwiązać światowe problemy energetyczne. Zasobami nadającymi się do wykorzystania przemysłowego są pojedyncze złoża energii geotermalnej, skoncentrowane na głębokości dostępnej do zagospodarowania, mające określone objętości i temperatury wystarczające do ich wykorzystania do produkcji energii elektrycznej lub ciepła.

Z geologicznego punktu widzenia zasoby energii geotermalnej można podzielić na hydrotermalne systemy konwekcyjne, gorące suche systemy pochodzenia wulkanicznego oraz systemy o dużym strumieniu ciepła.

Kategoria hydrotermalnych systemów konwekcyjnych obejmuje podziemne baseny pary lub gorącej wody, które wychodzą na powierzchnię ziemi, tworząc gejzery, siarkowe jeziora błotne. Powstawanie takich układów wiąże się z obecnością źródła ciepła - gorącej lub roztopionej skały znajdującej się stosunkowo blisko powierzchni ziemi. Hydrotermalne systemy konwekcyjne są zwykle zlokalizowane wzdłuż granic płyt tektonicznych skorupy ziemskiej, które charakteryzują się aktywnością wulkaniczną.

W zasadzie do produkcji energii elektrycznej na polach z gorącą wodą stosuje się metodę opartą na wykorzystaniu pary wytworzonej przez odparowanie gorącej cieczy na powierzchni. Metoda ta wykorzystuje zjawisko polegające na tym, że gdy gorąca woda (pod wysokim ciśnieniem) zbliża się do studni z basenu na powierzchnię, ciśnienie spada i około 20% cieczy wrze i zamienia się w parę. Para ta jest oddzielana od wody za pomocą separatora i przesyłana do turbiny. Woda opuszczająca separator może być poddawana dalszemu uzdatnianiu w zależności od zawartości minerałów. Tę wodę można wpompować z powrotem do skał natychmiast lub, jeśli jest to ekonomicznie uzasadnione, przy wstępnym wydobyciu z niej minerałów.

Inną metodą wytwarzania energii elektrycznej z wód geotermalnych o wysokiej lub średniej temperaturze jest zastosowanie procesu wykorzystującego cykl podwójnej pętli (binarny). W procesie tym woda uzyskana z basenu służy do podgrzewania chłodziwa wtórnego (freonu lub izobutanu), który ma niską temperaturę wrzenia. Para wodna wytworzona podczas wrzenia tej cieczy jest wykorzystywana do napędzania turbiny. Para odlotowa jest kondensowana i ponownie przepuszczana przez wymiennik ciepła, tworząc w ten sposób zamknięty obieg.

Drugim rodzajem zasobów geotermalnych (gorące układy pochodzenia wulkanicznego) są magma i nieprzepuszczalne gorące suche skały (strefy stwardniałej skały wokół magmy i skał leżących). Pozyskiwanie energii geotermalnej bezpośrednio z magmy nie jest jeszcze technicznie wykonalne. Technologia potrzebna do wykorzystania mocy gorących, suchych skał dopiero zaczyna być opracowywana. wstępny rozwój techniczny sposoby wykorzystania tych zasobów energii zapewniają urządzenie o obiegu zamkniętym z krążącą w nim cieczą, przechodzącą przez gorącą skałę. Najpierw wierci się studnię, docierającą do obszaru gorącej skały; następnie zimna woda jest przez nią wpompowywana do skały pod wysokim ciśnieniem, co prowadzi do powstawania w niej pęknięć. Następnie przez tak utworzoną strefę popękanej skały wierci się drugi odwiert. Na koniec do pierwszej studni pompowana jest zimna woda z powierzchni. Przechodząc przez gorącą skałę jest podgrzewana, wydobywana przez drugą studnię w postaci pary lub gorącej wody, którą następnie można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej w jeden z omówionych wcześniej sposobów.

Systemy geotermalne trzeciego typu istnieją na obszarach, w których głęboko osadzony basen sedymentacyjny znajduje się w strefie o wysokich wartościach przepływu ciepła. Na obszarach takich jak baseny paryskie czy węgierskie temperatura wody pochodzącej ze studni może osiągnąć 100°C.

3. Energia cieplna oceanu

Wiadomo, że zapasy energii na Oceanie Światowym są kolosalne, ponieważ dwie trzecie powierzchni Ziemi (361 mln km2) zajmują morza i oceany - Ocean Spokojny ma 180 mln km2 . Atlantyk – 93 mln km2, Indyjski – 75 mln km2 prądy szacowane są na wartość rzędu 10 18 J. Jednak na razie ludzie są w stanie wykorzystać tylko znikomy ułamek tej energii, i to nawet wtedy kosztem duże i powoli spłacające się inwestycje kapitałowe, tak że taka energia wydawała się do tej pory mało obiecująca.

Ostatnia dekada charakteryzuje się pewnymi sukcesami w wykorzystaniu energii cieplnej oceanu. W ten sposób powstały instalacje mini-OTES i OTES-1 (OTES to początkowe litery angielskich słów Ocean Thermal Energy Conversion, czyli konwersja oceanicznej energii cieplnej – mówimy o konwersji na energię elektryczną). W sierpniu 1979 roku w pobliżu Wysp Hawajskich rozpoczęła działalność minielektrownia cieplna typu mini-OTES. Próbna eksploatacja instalacji przez trzy i pół miesiąca wykazała jej wystarczającą niezawodność. Przy ciągłej, całodobowej pracy nie dochodziło do awarii, poza drobnymi problemami technicznymi, które zwykle pojawiają się podczas testowania nowych instalacji. Jego całkowita moc wynosiła średnio 48,7 kW, maksymalna -53 kW; Instalacja dawała 12 kW (maksymalnie 15) do sieci zewnętrznej dla ładunku użytecznego, a dokładniej do ładowania akumulatorów. Resztę wytworzonej energii przeznaczono na własne potrzeby zakładu. Należą do nich koszty energii do pracy trzech pomp, straty w dwóch wymiennikach ciepła, turbinie i generatorze energii elektrycznej.

Do tego obliczenia potrzebne były trzy pompy: jedna do dostarczania ciepłych gatunków z oceanu, druga do pompowania zimnej wody z głębokości około 700 m, trzecia do pompowania wtórnego płynu roboczego wewnątrz samego układu, tj. ze skraplacza do parownik. Jako wtórny płyn roboczy stosuje się amoniak.

Jednostka mini-OTES jest zamontowana na barce. Pod jej dnem znajduje się długi rurociąg do poboru zimnej wody. Rurociąg jest rurą polietylenową o długości 700 m i średnicy wewnętrznej 50 cm Rurociąg jest przymocowany do dna naczynia za pomocą specjalnego zamka, który umożliwia w razie potrzeby szybkie odłączenie. Rura polietylenowa służy jednocześnie do kotwienia systemu rura-naczynie. Oryginalność takiego rozwiązania jest niekwestionowana, ponieważ kotwienie dla mocniejszych systemów OTEC obecnie opracowywanych jest bardzo poważnym problemem.

Po raz pierwszy w historii technologii jednostka mini-OTES była w stanie przenieść użyteczną moc do zewnętrznego obciążenia, jednocześnie pokrywając własne potrzeby. Doświadczenie zdobyte podczas eksploatacji mini-OTES pozwoliło szybko zbudować mocniejszą elektrownię cieplną OTEC-1 i rozpocząć projektowanie jeszcze mocniejszych systemów tego typu.

Ponieważ energia promieniowania słonecznego jest rozłożona na dużej powierzchni (innymi słowy ma małą gęstość), każda instalacja do bezpośredniego wykorzystania energii słonecznej musi posiadać urządzenie zbierające (kolektor) o wystarczającej powierzchni.

Najprostszym tego typu urządzeniem jest płaski kolektor; w zasadzie jest to płyta czarna, dobrze izolowana od spodu, pokryta szkłem lub plastikiem, która przepuszcza światło, ale nie ujawnia promieniowania cieplnego podczerwonego. W przestrzeni pomiędzy mosiądzem a szkłem najczęściej umieszczane są czarne rurki, przez które przepływa woda, olej, rtęć, powietrze, bezwodnik węgla itp. P. Promieniowanie słoneczne, przenikające kai poprzez szkło lub plastik do kolektora, są pochłaniane przez czarne rurki i płytę i podgrzewają pracę ją do ciała w rurkach. Promieniowanie cieplne nie może opuścić kolektora, więc temperatura w nim jest znacznie wyższa (o 200–500°С) niż temperatura powietrza otoczenia. To jest tak zwany efekt cieplarniany. Zwykłe peruki ogrodowe są w rzeczywistości prostymi kolektorami promieniowania słonecznego. Ale im dalej od tropików, tym mniej eff Kolektor poziomy jest w porządku, a obracanie go w celu podążania za Słońcem jest zbyt trudne i kosztowne. Dlatego takie kolektory są zwykle instalowane pod pewnym optymalnym kątem na południe.

Bardziej złożonym i kosztownym kolektorem jest lustro wklęsłe, które skupia padające promieniowanie w małej objętości w pobliżu pewnego punktu geometrycznego, ogniska. Powierzchnia odbijająca lustra wykonana jest z metalizowanego tworzywa sztucznego lub składa się z wielu małych płaskich lusterek przymocowanych do dużej parabolicznej podstawy. Dzięki specjalnym mechanizmom kolektory tego typu są stale zwrócone w stronę Słońca - pozwala to na zebranie jak największej ilości promieniowania słonecznego. Temperatura w przestrzeni roboczej kolektorów lustrzanych sięga 3000°C i więcej.

Energia słoneczna jest jednym z najbardziej materiałochłonnych rodzajów produkcji energii. Wykorzystanie energii słonecznej na dużą skalę pociąga za sobą gigantyczny wzrost zapotrzebowania na materiały, a w konsekwencji na zasoby pracy do wydobycia surowców, ich wzbogacania, produkcji materiałów, produkcji heliostatów, kolektorów, innego sprzętu, i ich transport. Z obliczeń wynika, że ​​wyprodukowanie 1 MW energii elektrycznej rocznie przy użyciu energii słonecznej zajmie od 10 000 do 40 000 roboczogodzin. W tradycyjnej energii na paliwach kopalnych liczba ta wynosi 200-500 roboczogodzin.

Do tej pory energia elektryczna generowana przez promienie słoneczne jest znacznie droższa niż ta uzyskiwana tradycyjnymi metodami. Naukowcy mają nadzieję, że eksperymenty, które przeprowadzą na obiektach i stacjach doświadczalnych, pomogą rozwiązać nie tylko problemy techniczne, ale także ekonomiczne. Niemniej jednak, stacje konwersji energii słonecznej są budowane i działają.

Od 1988 roku na Półwyspie Kerczeńskim działa krymska elektrownia słoneczna. Wydaje się, że jego miejsce określił sam zdrowy rozsądek. Cóż, jeśli takie stacje mają powstać gdziekolwiek, to przede wszystkim w rejonie uzdrowisk, sanatoriów, domów wypoczynkowych, szlaków turystycznych; w regionie, gdzie potrzeba dużo energii, ale jeszcze ważniejsze jest dbanie o czystość środowiska, którego dobre samopoczucie, a przede wszystkim czystość powietrza, uzdrawia człowieka.

Elektrownia słoneczna na Krymie jest niewielka - moc to tylko 5 MW. W pewnym sensie jest sprawdzianem siły. Choć mogłoby się wydawać, czego jeszcze należałoby spróbować, gdy znane są doświadczenia w budowaniu stacji fotowoltaicznych w innych krajach.

Na Sycylii na początku lat 80-tych pojawiła się elektrownia słoneczna o mocy 1 MW. Zasadą jego działania jest również wieża. Lustra skupiają promienie słoneczne na odbiorniku znajdującym się na wysokości 50 metrów. Tam wytwarzana jest para o temperaturze ponad 600 °C, która napędza tradycyjną turbinę z podłączonym do niej generatorem prądu. Udowodniono niezaprzeczalnie, że elektrownie o mocy 10-20 MW, a także znacznie więcej, mogą działać na tej zasadzie, jeśli podobne moduły zostaną zgrupowane, łącząc je ze sobą.

Nieco inny typ elektrowni w Alqueria w południowej Hiszpanii. Różnica polega na tym, że ciepło słoneczne skupione na szczycie wieży uruchamia obieg sodowy, który już podgrzewa wodę do postaci pary. Ta opcja ma wiele zalet. Sodowy akumulator ciepła zapewnia nie tylko ciągłą pracę elektrowni, ale także umożliwia częściowe zgromadzenie nadmiaru energii do pracy przy pochmurnej pogodzie iw nocy. Moc hiszpańskiej stacji to zaledwie 0,5 MW. Ale na jego zasadzie można stworzyć znacznie większe - do 300 MW. W tego typu instalacjach koncentracja energii słonecznej jest tak duża, że ​​sprawność procesu turbiny parowej nie jest gorsza niż w tradycyjnych elektrowniach cieplnych.

Według ekspertów najbardziej atrakcyjnym pomysłem na konwersję energii słonecznej jest wykorzystanie efektu fotoelektrycznego w półprzewodnikach.

Ale np. elektrownia słoneczna w pobliżu równika o wydajności dobowej 500 MWh (w przybliżeniu tyle energii wytworzonej przez dość dużą elektrownię wodną) o sprawności 10% wymagałoby powierzchni użytkowej około 500 000 m 2 . Oczywiste jest, że tak ogromna ilość słonecznych ogniw półprzewodnikowych może. opłacają się tylko wtedy, gdy ich produkcja jest naprawdę tania. Sprawność elektrowni słonecznych w innych rejonach Ziemi byłaby niska ze względu na niestabilne warunki atmosferyczne, stosunkowo niskie natężenie promieniowania słonecznego, które jest tu silniej pochłaniane przez atmosferę nawet w słoneczne dni, a także wahania spowodowane zmiana dnia i nocy.

Niemniej jednak fotokomórki słoneczne już dziś znajdują swoje specyficzne zastosowanie. Okazały się one praktycznie niezbędnymi źródłami prądu elektrycznego w rakietach, satelitach i automatycznych stacjach międzyplanetarnych, a na Ziemi - przede wszystkim do zasilania sieci telefonicznych na terenach niezelektryfikowanych lub dla odbiorników prądu o małym natężeniu (sprzęt radiowy, golarki elektryczne itp.). Półprzewodnikowe panele słoneczne zostały po raz pierwszy zainstalowane na trzecim sowieckim sztucznym satelicie Ziemi (wystrzelonym na orbitę 15 maja 1958 r.).

Prace w toku, oceny w toku. Do tej pory trzeba przyznać, że nie sprzyjają one elektrowniom słonecznym: dziś obiekty te nadal należą do najbardziej skomplikowanych i najdroższych technicznych metod wykorzystania energii słonecznej. Potrzebujemy nowych opcji, nowych pomysłów. Nie brakuje w nich. Wdrażanie jest gorsze.

7. Energia wodorowa

Wodór, najprostszy i najlżejszy ze wszystkich pierwiastków chemicznych, można uznać za idealne paliwo. Jest dostępny wszędzie tam, gdzie jest woda. Podczas spalania wodoru powstaje woda, która może być ponownie rozłożona na wodór i tlen, a proces ten nie powoduje żadnego zanieczyszczenia środowiska. Płomień wodorowy nie emituje do atmosfery produktów, które nieuchronnie towarzyszą spalaniu jakiegokolwiek innego rodzaju paliwa: dwutlenku węgla, tlenku węgla, dwutlenku siarki, węglowodorów, popiołu, nadtlenków organicznych itp. Wodór ma bardzo wysoką wartość opałową: gdy 1 g wodoru jest spalane, okazuje się, że 120 J energii cieplnej, a podczas spalania 1 g benzyny - tylko 47 J.

Wodór może być transportowany i rozprowadzany rurociągami, tak jak gaz ziemny. Transport paliw rurociągami to najtańszy sposób przesyłu energii na duże odległości. Dodatkowo rurociągi układane są pod ziemią, co nie zakłóca krajobrazu. Gazociągi zajmują mniej powierzchni lądowej niż napowietrzne linie elektryczne. Przesyłanie energii w postaci gazowego wodoru rurociągiem 750 mm na długości 80 km kosztowałoby mniej niż przesłanie tej samej ilości energii w postaci prądu przemiennego przez podziemny kabel. Na odległościach większych niż 450 km transport wodoru rurociągiem jest tańszy niż przy użyciu napowietrznej linii elektroenergetycznej prądu stałego.

Wodór jest paliwem syntetycznym. Można go otrzymać z węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego lub przez rozkład wody. Według szacunków świat produkuje i zużywa dziś około 20 mln ton wodoru rocznie. Połowę tej kwoty przeznacza się na produkcję amoniaku i nawozów, a resztę na usuwanie siarki z paliw gazowych, w metalurgii, na uwodornianie węgla i innych paliw. W nowoczesna gospodarka wodór pozostaje surowcem chemicznym, a nie energetycznym.

Obecnie wodór produkowany jest głównie (ok. 80%) z ropy naftowej. Jest to jednak proces nieopłacalny dla energii, ponieważ energia uzyskana z takiego wodoru kosztuje 3,5 razy więcej niż energia ze spalania benzyny. Ponadto koszt takiego wodoru stale rośnie wraz ze wzrostem cen ropy.

W wyniku elektrolizy powstaje niewielka ilość wodoru. Produkcja wodoru przez elektrolizę wody jest droższa niż jego produkcja z ropy naftowej, ale wraz z rozwojem energetyki jądrowej będzie rosła i stawała się tańsza. Stacje elektrolizy wody mogą znajdować się w pobliżu elektrowni jądrowych, gdzie cała energia wytworzona przez elektrownię zostanie wykorzystana do rozkładu wody z wytworzeniem wodoru. Co prawda cena wodoru elektrolitycznego pozostanie wyższa niż cena prądu elektrycznego, ale koszty transportu i dystrybucji wodoru są tak małe, że ostateczna cena dla konsumenta będzie całkiem akceptowalna w porównaniu z ceną energii elektrycznej.

Obecnie naukowcy intensywnie pracują nad obniżeniem kosztów procesów technologicznych do produkcji wodoru na dużą skalę dzięki wydajniejszemu rozkładowi wody za pomocą wysokotemperaturowej elektrolizy pary wodnej, przy użyciu katalizatorów, półprzepuszczalnych membran itp.

Dużo uwagi poświęca się metodzie termolitycznej, która (w przyszłości) polega na rozkładzie wody na wodór i tlen w temperaturze 2500 ° C. Ale inżynierowie nie opanowali jeszcze takiej granicy temperatury w dużych jednostkach technologicznych, w tym działających na energii atomowej (w reaktorach wysokotemperaturowych, na razie liczą tylko na temperaturę około 1000 ° C). Dlatego naukowcy dążą do opracowania procesów, które zachodzą w kilku etapach, co pozwoliłoby na produkcję wodoru w zakresie temperatur poniżej 1000°C.

W 1969 roku we włoskim oddziale Euratomu uruchomiono sprawnie działającą instalację do termolitycznej produkcji wodoru. 55% w 730°C. W tym przypadku użyto bromku wapnia, wody i rtęci. Woda w roślinie rozkłada się na wodór i tlen, a pozostałe odczynniki krążą w powtarzających się cyklach. Inne - projektowane instalacje eksploatowane - w temperaturach 700-800°C. Uważa się, że reaktory wysokotemperaturowe zwiększą wydajność. takie procesy do 85%. Dziś nie jesteśmy w stanie dokładnie przewidzieć, ile będzie kosztować wodór. Ale biorąc pod uwagę, że ceny wszystkich współczesny gatunek energia ma tendencję do wzrostu, można założyć, że w dłuższej perspektywie energia w postaci wodoru będzie tańsza niż w postaci gazu ziemnego i ewentualnie w postaci energii elektrycznej.

Kiedy wodór stanie się paliwem tak przystępnym cenowo jak obecnie gaz ziemny, będzie mógł go zastąpić wszędzie. Wodór można spalać w piecach, podgrzewaczach wody i piecach grzewczych wyposażonych w palniki niewiele różniące się lub niczym od dzisiejszych palników do spalania gazu ziemnego.

Jak już powiedzieliśmy, po spalaniu wodoru nie pozostają żadne szkodliwe produkty spalania. Nie ma więc potrzeby stosowania systemów usuwania tych produktów do urządzeń grzewczych zasilanych wodorem, a para wodna powstająca podczas spalania może być uważana za produkt użyteczny - nawilża powietrze (jak wiadomo w nowoczesnych mieszkaniach z centralnym ogrzewaniem, powietrze jest zbyt suche). A brak kominów nie tylko pomaga zaoszczędzić koszty budowy, ale także zwiększa wydajność ogrzewania o 30%.

Wodór może również służyć jako surowiec chemiczny w wielu gałęziach przemysłu, np. w produkcji nawozów i środków spożywczych, w metalurgii i petrochemii. Może być również wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej w lokalnych elektrowniach cieplnych.

Wniosek.

Biorąc pod uwagę wyniki dotychczasowych prognoz wyczerpywania się ropy naftowej, gazu ziemnego i innych tradycyjnych zasobów energetycznych do połowy - końca przyszłego stulecia, a także zmniejszenia zużycia węgla (co według obliczeń powinno wystarczyć 300 lat) ze względu na szkodliwe emisje do atmosfery, a także wykorzystanie paliwa jądrowego, które przy intensywnym rozwoju reaktorów posiewnych będzie trwało co najmniej 1000 lat, można przypuszczać, że na tym etapie rozwoju nauki i techniki, źródła cieplne, atomowe i hydroelektryczne będą jeszcze długo dominować nad innymi źródłami energii elektrycznej. Wzrost cen ropy już się rozpoczął, więc elektrociepłownie wykorzystujące to paliwo zostaną zastąpione elektrowniami węglowymi.

Niektórzy naukowcy i ekolodzy pod koniec lat 90. mówił o zbliżającym się zakazie przez stany Zachodnia Europa elektrownie jądrowe. Jednak w oparciu o nowoczesne analizy rynku towarowego i zapotrzebowania społeczeństwa na energię elektryczną, stwierdzenia te wydają się nie na miejscu.

Rola energii w utrzymaniu i dalszym rozwoju cywilizacji jest bezdyskusyjna. We współczesnym społeczeństwie trudno jest znaleźć przynajmniej jeden obszar ludzkiej aktywności, który nie wymagałby – bezpośrednio lub pośrednio – więcej energii niż mogą dostarczyć ludzkie mięśnie.

Zużycie energii jest ważnym wskaźnikiem poziomu życia. W tamtych czasach, kiedy człowiek zdobywał pożywienie zbierając owoce leśne i polując na zwierzęta, potrzebował około 8 MJ energii dziennie. Po opanowaniu ognia wartość ta wzrosła do 16 MJ: w prymitywnym społeczeństwie rolniczym wynosiła 50 MJ, a w bardziej rozwiniętym 100 MJ.

W czasie istnienia naszej cywilizacji wielokrotnie dochodziło do zmiany tradycyjnych źródeł energii na nowe, bardziej zaawansowane. I nie dlatego, że wyczerpało się stare źródło.

Słońce zawsze świeciło i ogrzewało człowieka, jednak pewnego dnia ludzie oswoili ogień i zaczęli palić drewno. Potem drewno ustąpiło węglu. Zapasy drewna wydawały się nieograniczone, ale silniki parowe wymagały więcej wysokokalorycznych „paszy”.

Ale to był tylko etap. Węgiel wkrótce traci przewagę na rynku energetycznym na rzecz ropy naftowej.

A teraz nowa runda w naszych czasach, wiodącymi rodzajami paliwa są nadal ropa naftowa i gaz. Ale za każdy nowy metr sześcienny gazu lub tonę ropy musisz iść dalej na północ lub wschód, kopać głębiej w ziemię. Nic dziwnego, że ropa i gaz z roku na rok będą nas kosztować coraz więcej.

Zastąpienie? Potrzebujemy nowego lidera energetycznego. Bez wątpienia będą to źródła jądrowe.

Rezerwy uranu, jeśli, powiedzmy, porównać je z rezerwami węgla, nie wydają się być tak duże. Ale z drugiej strony, w przeliczeniu na jednostkę masy, zawiera miliony razy więcej energii niż węgiel.

A rezultat jest taki: przy wytwarzaniu energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych uważa się, że trzeba wydać sto tysięcy razy mniej pieniędzy i pracy niż przy pozyskiwaniu energii z węgla. A paliwo jądrowe zastępuje ropę i węgiel… Zawsze było tak: następne źródło energii też było potężniejsze. To była, że ​​tak powiem, „wojownicza” linia energii.

W pogoni za nadmiarem energii człowiek coraz głębiej zanurzał się w żywiołowy świat zjawisk przyrody i do pewnego czasu nie zastanawiał się nad konsekwencjami swoich czynów i działań.

Ale czasy się zmieniły. Teraz, pod koniec XX wieku, rozpoczyna się nowy, znaczący etap ziemskiej energii. Była „oszczędna” energia. Zbudowany tak, aby człowiek nie przecinał gałęzi, na której siedzi. Zajął się ochroną już mocno zniszczonej biosfery.

Niewątpliwie w przyszłości, równolegle z linią intensywnego rozwoju, energetyka zyska szerokie prawa obywatelskie i rozbudowaną linię: rozproszone źródła energii o niezbyt dużej mocy, ale o wysokiej sprawności, przyjazne dla środowiska, łatwe w obsłudze.

Uderzającym tego przykładem jest szybki start energii elektrochemicznej, która później najwyraźniej zostanie uzupełniona energią słoneczną. Energia bardzo szybko się akumuluje, przyswaja, pochłania wszystkie najnowsze idee, wynalazki, osiągnięcia nauki. Jest to zrozumiałe: energia jest dosłownie połączona ze Wszystkim i Wszystko jest przyciągane do energii, od niej zależy.

Zatem chemia energetyczna, energia wodorowa, elektrownie kosmiczne, energia zamknięta w antymaterii, „czarne dziury”, próżnia – to tylko najbardziej uderzające kamienie milowe, dotknięcia, poszczególne linie scenariusza, który pisze się na naszych oczach i który można o nazwie Energia Jutra.

Literatura.

1. V. I. Balanchevadze, A. I. Baranovsky i inni; Wyd. A. F. Dyakowa. Energia dziś i jutro. – M.: Energoatomizdat, 1990. – 344 s.

2. Więcej niż wystarczająco. Optymistyczne spojrzenie na przyszłość światowej energetyki / wyd. R. Clark: Per. z angielskiego. – M.: Energoatomizdat, 1994. – 215 s.

3. Źródła energii. Fakty, problemy, rozwiązania. - M.: Nauka i technika, 1997. - 110 s.

4. Kirillin V.A. Energia. Główne problemy: W pytaniach i odpowiedziach. - M.: Wiedza, 1997. - 128 s.

5. Energia na świecie: prognoza rozwoju do 2020 r. / Per. z angielskiego. wyd. Yu N. Starshikova. - M.: Energia, 1990. - 256 s.

6. Nietradycyjne źródła energii. - M.: Wiedza, 1982. - 120 s.

7. Podgórny A. N. Energia wodorowa. - M.: Nauka, 1988. - 96 s.

8. Zasoby energetyczne świata / Wyd. P.S. Neporozhny, V.I. Popkowa. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 232 s.

9. Yudasin L.S. Energy: problemy i nadzieje. - M.: Oświecenie, 1990. - 207p.

W dobie zaawansowanej technologii trudno wyobrazić sobie życie bez elektryczności. Prawie wszystkie nasze urządzenia gospodarstwa domowego pracują na tym zasobie, bez którego życie stanie się bardziej skomplikowane i mniej interesujące. Jednak przy dzisiejszych cenach energii elektrycznej wielu myśli o możliwości uzyskania tego rodzaju energii za darmo. Dlatego dzisiaj postanowiliśmy opowiedzieć o kilku interesujących opcjach. Nie, nie będziemy opisywać sposobów na oszukanie mediów ani przekonywanie, że można zrezygnować z większości urządzeń elektrycznych. Opowiemy Ci o czterech najbardziej niezwykłych opcjach pozyskiwania surowców naturalnych, których każdy potrzebuje.

Trochę o tym, czym jest darmowa energia elektryczna?

W tej chwili koszt mediów jest dość wysoki. Dlatego wiele osób myśli o źródłach niezbędnych zasobów, które są tańsze niż scentralizowany gaz i prąd.

Aby zapewnić ciepło do domu przy minimalnych kosztach środków, wynaleziono kocioł do pirolizy na paliwo stałe. W tej jednostce gaz powstaje w wyniku wypalenia paliwo stałe. To urządzenie wystarczy do ogrzania całego domu.

Co więcej, wiele pieców na paliwo stałe jest wyposażonych w płytę grzejną i piekarniki. Korzystając z takiego urządzenia, możesz całkowicie odmówić wnoszenia gazu do domu.

W przypadku elektryczności wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane. W tej chwili w nowoczesnych domach jest tak wiele urządzeń elektrycznych, że naprawdę trudno jest zapewnić im wszystkim wystarczającą ilość energii w alternatywny sposób. Możesz jednak, korzystając z nietypowych sposobów uzyskania darmowej energii elektrycznej, sprawić, że konserwacja niektórych urządzeń elektrycznych będzie tak tania, jak to tylko możliwe. Zobaczmy, jakie są te metody.

Czym może być darmowa energia elektryczna dla domu:

• Najbardziej powszechna jest energia elektryczna pochodząca z energii słonecznej;
• Wykorzystywana jest również bezpłatna energia otrzymywana z powietrza i atmosfery;
• Bardzo interesujące jest uzyskanie elektryczności statycznej z ziemi;
• Prąd elektryczny można również generować z eteru;
• Na granicy fantazji wydaje się, że jest to darmowa energia elektryczna z niczego;
• Jak się okazało, elektryczność można również wytwarzać z pola magnetycznego;
• Możliwe jest pozyskiwanie energii elektrycznej z drewna, wody i innych improwizowanych środków.

Niektóre z tych metod mogą dostarczać prąd tylko do małej żarówki. Inne wystarczą, aby co najmniej połowa urządzeń elektrycznych w domu działała.

Nie da się stworzyć domowego generatora prądu „za darmo”. W końcu na materiał do takich urządzeń trzeba wydać trochę pieniędzy. Dlatego mówiąc: „Wytwarzanie prądu na kuli”, mamy na myśli tanią energię elektryczną, o ile oczywiście nie mówimy o Anticlove.

Dziś opowiemy o niektórych z najbardziej obiecujących alternatywne sposoby wydobycie energii elektrycznej. Porozmawiamy też o możliwości pozyskania prądu z niczego.

Czy można uzyskać prąd z ziemi?

Jednym z najciekawszych i najbardziej niesamowitych sposobów pozyskiwania energii elektrycznej jest pozyskiwanie jej z ziemi. Ciekawe? Nadal będzie! W końcu, w przeciwieństwie do energii z cząstek atomowych i baterii słonecznych, ta metoda produkcji energii nie została jeszcze rozpowszechniona.

W domu możesz uzyskać nie tylko światło, ale także niezbędną ilość ciepła. Aby to zrobić, możesz użyć pieców na paliwo stałe lub kotłów.

Zapewne zastanawiasz się, jak z ziemi pozyskuje się energię elektryczną. Tutaj wszystko nie jest takie proste. Faktem jest, że Ziemia nie tylko łączy w sobie trzy środowiska, ponieważ pomiędzy cząsteczkami ziemi znajdują się cząsteczki wody i powietrza, ale składa się również ze struktur, miceli i próchnicy, które mają różne potencjały.

Z tego powodu zewnętrzna powłoka ziemi ma ładunek ujemny, a wewnętrzna jest dodatnia. Jak wiesz, pozytywne cząstki przyciągają negatywne. Z tego powodu w glebie zachodzą procesy elektryczne. Możesz spróbować zrobić ziemną elektrownię własnymi rękami. Aby to zrobić, musisz znać podstawy elektrotechniki, ale przedstawimy Ci krótki przewodnik po tworzeniu takiego projektu. Jak więc uzyskać elektryczność naziemną.

Schemat tworzenia ziemnej elektrowni:

• W ziemi umieszcza się metalowy przewodnik;
• Dwa inne przewody zero i faza są połączone z przewodem;
• Przez te przewodniki do domu płynie prąd.

Oczywiście taki schemat nie pozwoli ci uzyskać światła dla całego domu. Rzeczywiście, w najlepszym przypadku otrzymasz tylko 20 woltów, co wystarczy, aby zapalić kilka żarówek. Jednak ulepszając system, możesz usunąć obciążenie z niektórych urządzeń elektrycznych.

Sposoby wytwarzania energii elektrycznej z powietrza

Elektryczność atmosferyczną można uzyskać w dużych ilościach. Ponadto ta opcja zapewnienia domu nie należy do kategorii „nietypowych sposobów”. W końcu wszyscy wiedzą o istnieniu farm wiatrowych.

Są całe pola farm wiatrowych. Wyglądają jak rzędy z wielkimi fanami. Jednak wadą takiego systemu jest to, że generuje energię elektryczną. Tylko wtedy, gdy wieje wiatr.

W rzeczywistości można pobierać energię elektryczną z atmosfery nie tylko z wiatru. Są inne, ciekawsze sposoby. W końcu powietrze jest najbardziej naładowanym pierwiastkiem.

Atmosferyczne źródła światła:

1. baterie piorunowe przyciągać błyskawice. Składają się z uziemienia i metalowego przewodnika, pomiędzy którymi podczas uderzenia pioruna gromadzi się swobodna energia. Jednak stosowanie tej metody nie jest powszechne, ponieważ nie można przewidzieć ilości nagromadzonej energii elektrycznej, a także ze względu na niebezpieczeństwo tego produktu.
2. Generatory wiatrowe- To dobrze znany sposób wydobywania energii. Możesz zrobić taką stację dla siebie. Jednak w takim przypadku będziesz musiał obliczyć wymaganą liczbę urządzeń, a także zainstalować je w miejscu, w którym będzie jak najbardziej wietrznie.
3. Generator toroidalny Stephena Marka Nie generuje prądu od razu, ale jakiś czas po włączeniu. Takie autonomiczne urządzenie składa się z kilku cewek, pomiędzy którymi powstają częstotliwości rezonansowe i wir magnetyczny. Takie domowe urządzenia wytwarzają wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby obsłużyć jedno urządzenie elektryczne.
4. Urządzenie Kapanadze, wbrew opinii wielu, nie składa się z magnesu i drutu, jest wykonany na tej samej zasadzie co transformator Tesli. Otrzymuje eteryczny prąd i działa bez paliwa. Jednak urządzenie takiego urządzenia jest opatentowane i sklasyfikowane.

Takie opcje pozyskiwania energii elektrycznej z atmosfery są bardzo obiecujące. Są to nowe sposoby pozyskiwania tego zasobu, z których niektóre są już stosowane w Europie. Niektóre z nich można zmontować samemu i całkiem możliwe, że wszyscy ludzie za darmo otrzymają prąd z takich urządzeń.

Darmowa energia elektryczna ze słońca

Panele słoneczne są bardzo popularne w Europie. Prawdopodobnie słyszałeś o tej metodzie wytwarzania energii elektrycznej. I to naprawdę działa i nie jest opcją, jak zarabiać na szkle.

Jeśli jesteś zainteresowany, lepiej zrozumieć, jak wytwarzać energię elektryczną. Skontaktuj się z Valery Belousov, który publikuje swoje filmy na YouTube.

Oczywiście, żeby taką energię wykorzystać, trzeba najpierw poważnie wydać pieniądze, bo panele słoneczne nie są tanie, a żeby taką energię dostarczyć całemu domowi, trzeba będzie ich sporo kupić. Musisz również wziąć pod uwagę, że jeśli twój dom znajduje się w lesie, nie będzie działać, aby zamienić energię słoneczną na energię elektryczną. Problemy mogą pojawić się również w zimnych porach roku. Jednak stacje fotowoltaiczne mają kilka istotnych zalet.

Zalety elektrowni słonecznych:

• Energia słoneczna jest wieczna;
• Nie emituje szkodliwych substancji do środowiska i nie przyczynia się do akumulacji fal radiowych;
• Możesz z góry obliczyć, ile energii możesz uzyskać z danej liczby baterii;
• Cena wydana na baterie zwróci się z czasem dzięki pieniądzom zaoszczędzonym na energii elektrycznej.

Energia słoneczna to świetna alternatywa dla scentralizowanej energii elektrycznej. Dzięki niemu można zapewnić całą elektrykę.

Zrób to sam elektryczność z powietrza: schemat (wideo)

Warto również zwrócić uwagę na możliwość pozyskania energii elektrycznej znikąd. Jeden przedsiębiorczy czujnik postanowił pobrać prąd z piramidy i ku jego zaskoczeniu po stworzeniu takiej konstrukcji na miejscu i podłączeniu jej do lamp, żarówki zapaliły się. W rzeczywistości ta energia jest pobierana z ziemi, a nie z „niczego”, a specjalistyczna książka mówi, jak wykonać takie urządzenie.

Trudno przecenić znaczenie elektryczności. Raczej podświadomie go nie doceniamy. W końcu prawie cały sprzęt wokół nas jest zasilany z sieci. Nie ma potrzeby mówić o elementarnym oświetleniu. Ale praktycznie nie jesteśmy zainteresowani produkcją energii elektrycznej. Skąd pochodzi energia elektryczna i jak jest przechowywana (i ogólnie, czy można ją oszczędzać)? Ile tak naprawdę kosztuje wytwarzanie energii elektrycznej? A jak bezpieczny dla środowiska?

Znaczenie gospodarcze

Ze szkolnej ławki wiemy, że zasilanie jest jednym z głównych czynników uzyskania wysokiej wydajności pracy. Energetyka jest rdzeniem wszelkiej działalności człowieka. Nie ma branży, która mogłaby się bez niej obejść.

Rozwój tej branży wskazuje na wysoką konkurencyjność państwa, charakteryzuje tempo wzrostu produkcji towarów i usług i prawie zawsze okazuje się problematycznym sektorem gospodarki. Koszt wytwarzania energii elektrycznej często składa się ze znacznej inwestycji początkowej, która zwraca się przez wiele lat. Mimo wszystkich swoich zasobów Rosja nie jest wyjątkiem. W końcu przemysł energochłonny ma znaczący udział w gospodarce.

Statystyki mówią nam, że w 2014 roku produkcja energii elektrycznej w Rosji nie osiągnęła jeszcze poziomu sowieckiego 1990 roku. W porównaniu z Chinami i USA Rosja produkuje odpowiednio 5 i 4 razy mniej energii elektrycznej. Dlaczego to się dzieje? Eksperci twierdzą, że to oczywiste: najwyższe koszty pozaprodukcyjne.

Kto zużywa energię elektryczną?

Oczywiście odpowiedź jest oczywista: każda osoba. Ale teraz interesuje nas skala przemysłowa, a więc te branże, które przede wszystkim potrzebują energii elektrycznej. Główny udział przypada na branżę – ok. 36%; Kompleks paliwowo-energetyczny (18%) oraz sektor mieszkaniowy (nieco ponad 15%). Pozostałe 31% wytwarzanej energii elektrycznej pochodzi z przemysłów pozaprodukcyjnych, transportu kolejowego i strat sieciowych.

Jednocześnie należy mieć na uwadze, że w zależności od regionu struktura konsumpcji jest bardzo zróżnicowana. Tak więc na Syberii rzeczywiście ponad 60% energii elektrycznej jest zużywane przez przemysł i kompleks paliwowo-energetyczny. Ale w europejskiej części kraju, gdzie znajduje się duża liczba osiedli, najpotężniejszym konsumentem jest sektor mieszkaniowy.

Elektrownie to kręgosłup przemysłu

Produkcję energii elektrycznej w Rosji zapewnia prawie 600 elektrowni. Moc każdego przekracza 5 MW. Łączna moc wszystkich elektrowni wynosi 218 GW. Jak otrzymujemy prąd? W Rosji stosowane są następujące typy elektrowni:

• termiczne (ich udział w całkowitej produkcji wynosi około 68,5%);
• hydrauliczny (20,3%);
• jądrowe (prawie 11%);
• alternatywa (0,2%).

Jeśli chodzi o alternatywne źródła energii elektrycznej, przychodzą na myśl romantyczne zdjęcia wiatraków i paneli słonecznych. Jednak w pewnych warunkach i miejscowościach są to najbardziej opłacalne rodzaje wytwarzania energii elektrycznej.

Elektrownie cieplne

Historycznie, elektrociepłownie (TPP) odgrywały główną rolę w procesie produkcyjnym. Na terytorium Rosji TPP dostarczający energię elektryczną klasyfikuje się według następujących kryteriów:

• źródło energii - paliwo kopalne, energia geotermalna lub słoneczna;
• rodzaj wytwarzanej energii - pozyskiwanie ciepła, kondensacja.

Kolejnym ważnym wskaźnikiem jest stopień udziału w realizacji harmonogramu obciążenia elektrycznego. Tutaj przydzielone są podstawowe elektrownie cieplne o minimalnym czasie pracy 5000 godzin rocznie; półszczytowe (nazywane są również zwrotnymi) - 3000-4000 godzin rocznie; szczyt (używany tylko w godzinach szczytu) - 1500-2000 godzin rocznie.

Technologia wytwarzania energii z paliwa

Oczywiście główna produkcja, przesył i wykorzystanie energii elektrycznej przez konsumentów odbywa się kosztem TPP działających na paliwach kopalnych. Wyróżnia je technologia produkcji:

• turbina parowa;
• diesel;
• turbina gazowa;
• para-gaz.

Najczęściej spotykane są turbiny parowe. Operują wszystkimi rodzajami paliw, w tym nie tylko węglem i gazem, ale także olejem opałowym, torfem, łupkiem naftowym, drewnem opałowym i odpadami drzewnymi, a także produktami przetworzonymi.

paliwo organiczne

Największy wolumen produkcji energii elektrycznej ma Surgutskaya GRES-2, najpotężniejszy nie tylko w Federacji Rosyjskiej, ale i na całym kontynencie euroazjatyckim. Opierając się na gazie ziemnym, wytwarza do 5600 MW energii elektrycznej. Spośród elektrowni węglowych największą moc ma Reftinskaya GRES – 3800 MW. Ponad 3000 MW mogą też wytworzyć Kostroma i Surgutskaya GRES-1. Należy zauważyć, że skrót GRES nie zmienił się od czasów Związku Radzieckiego. Oznacza Państwową Elektrownię Okręgową.

Podczas reformy przemysłu produkcji i dystrybucji energii elektrycznej w elektrociepłowniach powinno towarzyszyć techniczne doposażenie istniejących stacji, ich przebudowa. Do priorytetowych zadań należy również budowa nowych obiektów energetycznych.

Energia elektryczna ze źródeł odnawialnych

Energia elektryczna wytwarzana przez elektrownie wodne jest istotnym elementem stabilności jednolitego systemu energetycznego państwa. To elektrownie wodne mogą zwiększyć produkcję energii elektrycznej w ciągu kilku godzin.

Ogromny potencjał rosyjskiej energetyki wodnej polega na tym, że prawie 9% światowych zasobów wodnych znajduje się na terenie kraju. To drugi co do wielkości zasób hydroenergetyczny na świecie. Kraje takie jak Brazylia, Kanada i USA pozostają w tyle. Produkcja energii elektrycznej na świecie kosztem elektrowni wodnych jest nieco skomplikowana przez fakt, że najkorzystniejsze miejsca do ich budowy są znacznie oddalone od osiedli lub przedsiębiorstwa przemysłowe.

Mimo to, dzięki energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownie wodne, krajowi udaje się zaoszczędzić około 50 mln ton paliwa. Gdyby udało się wykorzystać pełny potencjał hydroenergetyki, Rosja mogłaby zaoszczędzić nawet 250 mln ton. A to już poważna inwestycja w ekologię kraju i elastyczność systemu energetycznego.

Stacje wodne

Budowa elektrowni wodnej rozwiązuje wiele problemów niezwiązanych z wytwarzaniem energii. Obejmuje to tworzenie systemów zaopatrzenia w wodę i kanalizacji dla całych regionów, budowę sieci nawadniających, tak niezbędnych dla rolnictwa, ochrony przeciwpowodziowej itp. Ta ostatnia, nawiasem mówiąc, ma niemałe znaczenie dla bezpieczeństwa ludzi.

Produkcja, przesył i dystrybucja energii elektrycznej realizowana jest obecnie przez 102 HPP, których moc jednostkowa przekracza 100 MW. Łączna moc instalacji hydroelektrycznych w Rosji zbliża się do 46 GW.

Kraje wytwarzające energię elektryczną regularnie sporządzają swoje oceny. Tak więc Rosja zajmuje obecnie piąte miejsce na świecie pod względem wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Do najważniejszych obiektów należy zaliczyć Zeya HPP (jest to nie tylko pierwszy zbudowany na Dalekim Wschodzie, ale także dość potężny - 1330 MW), kaskada elektrowni Wołga-Kama (całkowita produkcja i przesył energii elektrycznej ma ponad 10,5 GW), Bureyskaya HPP (2010 MW) itp. Osobno chciałbym zwrócić uwagę na kaukaskie HPP. Spośród kilkudziesięciu działających w tym regionie, najbardziej wyróżnia się nowa (oddana już do eksploatacji) Kashkhatau HPP o mocy ponad 65 MW.

Na szczególną uwagę zasługują elektrownie geotermalne Kamczatki. Są to bardzo wydajne i mobilne stacje.

Najpotężniejsze elektrownie wodne

Jak już wspomniano, wytwarzanie i wykorzystanie energii elektrycznej jest utrudnione przez oddalenie głównych odbiorców. Jednak państwo jest zajęte rozwojem tej branży. Odbudowuje się nie tylko istniejące, ale także budowane są nowe. Muszą opanować górskie rzeki Kaukazu, rzeki Ural, a także zasoby Półwyspu Kolskiego i Kamczatki. Wśród najpotężniejszych zwracamy uwagę na kilka elektrowni wodnych.

Sayano-Sushenskaya im. PS Neporozhny został zbudowany w 1985 roku na rzece Jenisej. Jego aktualna moc nie osiąga jeszcze szacowanych 6000 MW z powodu odbudowy i naprawy po wypadku w 2009 roku.

Produkcja i zużycie energii elektrycznej przez Krasnojarsk HPP jest przeznaczone dla huty aluminium Krasnojarsk. To jedyny „klient” HPP oddany do użytku w 1972 roku. Jego moc projektowa to 6000 MW. Krasnojarski HPP jest jedynym, w którym zainstalowano podnośnik do statków. Zapewnia regularną żeglugę po rzece Jenisej.

Bracki HPP został oddany do użytku w 1967 roku. Jego tama blokuje rzekę Angara w pobliżu miasta Brack. Podobnie jak Elektrownia Wodna Krasnojarsk, Elektrownia Wodna Bratskaya pracuje na potrzeby Brackiej Fabryki Aluminium. Do niego trafia całe 4500 MW energii elektrycznej. A poeta Jewtuszenko poświęcił wiersz tej elektrowni wodnej.

Na rzece Angara znajduje się kolejna elektrownia wodna - Ust-Ilimskaya (o mocy nieco ponad 3800 MW). Jego budowa rozpoczęła się w 1963 roku i zakończyła w 1979 roku. W tym samym czasie rozpoczęto produkcję taniej energii elektrycznej dla głównych odbiorców: irkuckich i brackich fabryk aluminium, irkuckiego zakładu budowy samolotów.

Wołżskaja HPP znajduje się na północ od Wołgogradu. Jego moc to prawie 2600 MW. Ta największa elektrownia wodna w Europie działa od 1961 roku. Niedaleko Togliatti działa „najstarsza” z dużych elektrowni wodnych, Żygulewskaja. Został oddany do użytku w 1957 roku. Moc HPP 2330 MW pokrywa zapotrzebowanie na energię elektryczną centralnej części Rosji, Uralu i środkowej Wołgi.

Ale energetykę niezbędną na potrzeby Dalekiego Wschodu zapewnia firma Bureyskaya HPP. Można powiedzieć, że jest jeszcze dość „młoda” – uruchomienie nastąpiło dopiero w 2002 roku. Moc zainstalowana tego HPP to 2010 MW energii elektrycznej.

Eksperymentalne morskie elektrownie wodne

Potencjał hydroenergetyczny mają również liczne zatoki oceaniczne i morskie. Przecież różnica wysokości w czasie przypływu w większości z nich przekracza 10 metrów. A to oznacza, że ​​możesz generować ogromną ilość energii. W 1968 roku otwarto eksperymentalną stację pływową Kislogubskaya. Jego moc to 1,7 MW.

Spokojny atom

Rosyjska energetyka jądrowa to technologia w pełnym cyklu: od wydobycia rud uranu po produkcję energii elektrycznej. Dziś w kraju znajdują się 33 bloki energetyczne w 10 elektrowniach jądrowych. Łączna moc zainstalowana to nieco ponad 23 MW.

Maksymalna ilość energii elektrycznej wytworzonej przez elektrownie jądrowe była w 2011 roku. Liczba ta wyniosła 173 miliardy kWh. Produkcja energii elektrycznej na mieszkańca w elektrowniach jądrowych wzrosła o 1,5% w porównaniu z rokiem poprzednim.

Oczywiście priorytetowym kierunkiem rozwoju energetyki jądrowej jest bezpieczeństwo eksploatacji. Ale elektrownie jądrowe odgrywają znaczącą rolę w walce z globalnym ociepleniem. Ekolodzy nieustannie o tym mówią, podkreślając, że tylko w Rosji możliwe jest ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery o 210 mln ton rocznie.

Energetyka jądrowa została rozwinięta głównie w północno-zachodniej i europejskiej części Rosji. W 2012 roku wszystkie elektrownie jądrowe wytworzyły około 17% całej wytworzonej energii elektrycznej.

Elektrownie jądrowe w Rosji

Największa elektrownia jądrowa w Rosji znajduje się w regionie Saratowa. Roczna wydajność elektrowni jądrowej Balakovo wynosi 30 miliardów kWh energii elektrycznej. W elektrowni jądrowej w Biełojarsku (obwód swierdłowski) obecnie działa tylko trzecia jednostka. Ale to również pozwala nam nazwać go jednym z najpotężniejszych. 600 MW energii elektrycznej jest generowane przez reaktor neutronów prędkich. Warto dodać, że był to pierwszy na świecie blok energetyczny z neutronami prędkimi, zainstalowany do produkcji energii elektrycznej na skalę przemysłową.

W Czukotki zainstalowano Elektrownię Jądrową Bilibino, która wytwarza 12 MW energii elektrycznej. A elektrownię jądrową Kalinin można uznać za niedawno zbudowaną. Pierwsza jednostka została oddana do eksploatacji w 1984 roku, a ostatnia (czwarta) jednostka została uruchomiona dopiero w 2010 roku. Łączna moc wszystkich bloków energetycznych wynosi 1000 MW. W 2001 r. zbudowano i oddano do eksploatacji elektrownię jądrową Rostov. Od przyłączenia drugiego bloku – w 2010 roku – jego moc zainstalowana przekroczyła 1000 MW, a stopień wykorzystania mocy wyniósł 92,4%.

Energia wiatrowa

Potencjał ekonomiczny energetyki wiatrowej w Rosji szacowany jest na 260 mld kWh rocznie. To prawie 30% całej produkowanej dziś energii elektrycznej. Moc wszystkich turbin wiatrowych działających w kraju to 16,5 MW energii.

Szczególnie korzystne dla rozwoju tego przemysłu są takie regiony, jak wybrzeże oceanów, pogórze i regiony górskie Uralu i Kaukazu.