Понятие электрическая станция. Виды электростанций по применяемому топливу.

Большинство электростанций работают по одинаковому принципу. Для получения электричества чаще всего сжигают уголь или газ, запускают ядерную реакцию.

Полученная тепловая энергия нагревает воду и превращает ее в пар, который крутит турбину и присоединенный к ней генератор. Благодаря этому вырабатывается переменный ток.

Ветрогенератор вместо пара использует силу ветра. Поток ветра раскручивает лопасти, которые заставляют ротор вращаться. А движение ротора обеспечивает превращение механической энергии в электрический ток.

Гидроэлектростанции вырабатывают энергию с помощью напора воды, которую спускают по плотине сверху вниз. Некоторые электростанции могут не только генерировать энергию, но и накапливать ее.

Неизрасходованную энергию станция тратит на перекачку воды в верхний резервуар, а в пик энергопотребления вырабатывает ее, сбрасывая воду из верхнего резервуара в нижний.

Подробнее о том, какие источники энергии мы используем сейчас и какие начнем использовать в будущем — в мультфильме, созданном в рамках проекта «Краткая история будущего» ПостНауки и Яндекс.Кью.

Тест по теме:» Электроэнергетика»

Тест «Электроэнергетика России» география 9 класс

1вариант

1. По выработке энергии в России лидируют

А) ТЭС Б) АЭС В) ГЭС Г)СЭС Д) ПЭС

2.Крупнейшая ГЭС России:

А.Волжская им. Ленина, Б.Красноярская, В.Саяно –Шушенская , Г.Усть-Илимская

3. Запасы гидроэнергоресурсов России возрастают:

А.С запада на восток Б.С востока на запад.

4.Крупнейшая в России ТЭС

А) Сочинская Б) Рефтинская В) Сургутская

5. Район действующих ГеоЭС:

А.Северный Кавказ, Б.Нижнее Поволжье, В.Алтай, Г.Камчатка.

6. Доля электростанций в производстве энергии составляет 66%.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС,

7. Эта станция работает с помощью ветра.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС, Г.ВЭУ

8 . К какому типу станций относится Рефтинская, Братская.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС

9. Экологические последствия, возникающие при строительстве ТЭС:

А.Опасность радиактивного заражения Б.Затопление больших площадей

В.Загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива.

10. Группа электростанций, объединенных линиями электропередач, образуют

__________________________________________

Тест «Электроэнергетика России» география 9 класс

2вариант

1. Наиболее распространенный тип электростанций в России?

А. ГЭС, Б. АЭС, В. ТЭС

2.Крупнейшие ГЭС России построены на реке:

А.Волге, Б.Ангаре, В.Енисее, Г.Оби.

3. Подавляющая часть АЭС размещена в:

А.Европейской части России Б.Азиатской части России.

4. Приливная электростанция

А) Кислогубская, Б) Пенжинская, В)Балаковская

5. Наиболее крупные запасы гидроэнергии сосредоточены

А. Поволжье, Б. Западной Сибири, В. Восточной Сибири

6. Доля электростанций в производстве энергии составляет 14%.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС

7 . Производит дорогую электроэнергию.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС

8. К какому типу станций относится Красноярская, Балаковская.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС

9 . Приводит к замедлению стока, затоплению площадей, загрязнению водохранилищ.

А.ТЭС, Б. ГЭС, В.АЭС,

10. Группа электростанций, объединённых линиями электропередач, образуют —

___________________________________________________________________________

Ключ

вопрос

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

а

в

а

в

г

а

г

а,б

в

энергосистема

2

а

в

а

б

в

в

в

б,в

б

энергосистема

Тест с ответами: «Электроэнергетика России»

1. Какую энергию использует Мутновская электростанция:
а) геотермальную +
б) угольную
в) газовую

2. Какую энергию использует Паужетская электростанция:
а) газовую
б) геотермальную +
в) атомную

3. Один из плюсов ГЭС:
а) при перекрытии рек затапливаются огромные территории
б) для получения электроэнергии нужно топливо
в) для получения электроэнергии не нужно топливо +

4. Один из плюсов ГЭС:
а) простота в обслуживании и эксплуатации +
б) сложность в обслуживании и эксплуатации
в) сложность в эксплуатации

5. Один из минусов ГЭС:

а) простота в обслуживании
б) нет выбросов в атмосферу
в) при перекрытии рек затапливаются огромные территории +

6. Один из плюсов ТЭЦ:
а) высокие затраты на строительство по сравнению с АЭС и ГЭС
б) работает на доступном дешевом топливе +
в) для получения электроэнергии нужно дорогое топливо

7. Один из плюсов ТЭЦ:
а) высокие затраты на строительство по сравнению с АЭС и ГЭС
б) выбросы в атмосферу
в) низкие затраты на строительство по сравнению с АЭС и ГЭС +

8. Один из минусов ТЭЦ:
а) выбросы в атмосферу +
б) низкие затраты на строительство по сравнению с АЭС и ГЭС +
в) можно построить практически в любом месте

9. Один из плюсов АЭС:

а) высокая стоимость и сложность строительства
б) радиоактивные отходы
в) дешевизна электроэнергии по сравнению с ТЭЦ +

10. Один из минусов АЭС:
а) дешевизна электроэнергии по сравнению с ТЭЦ
б) высокая стоимость и сложность строительства +
в) низкая стоимость и сложность строительства

11. Альтернативный источник энергии является таким ресурсом:
а) возобновляемым +
б) не возобновляемым
в) сложным

12. Альтернативный источник энергии:
а) газ
б) солнечная +
в) уголь

13. Альтернативный источник энергии:
а) ветряная +
б) атомная
в) мазут

14. Какое топливо используется на атомных электростанциях:
а) мазут
б) природный газ
в) уран +

15. Наиболее используемый тип электростанций в РФ:
а) тепловая электростанция +
б) солнечная электростанция
в) атомная электростанция

16. Какой тип электростанций использует энергию недр земли:
а) тепловая
б) геотермальная +
в) ветряная

17. Электроэнергетика относится к:
а) химической промышленности
б) пищевой промышленности
в) тяжёлой промышленности +

18. Ведущая роль в выработке электроэнергии в России принадлежит:
а) АЭС
б) ТЭС +
в) ГЭС

19. Крупнейшие ГЭС России построены на этой реке:
а) Ангаре
б) Волге
в) Енисее +

20. На такой электростанции вырабатывают электроэнергию и тепло:
а) АЭС

б) ТЭЦ +
в) ТЭС

21. Крупнейшая ГЭС России:
а) Саяно –Шушенская +
б) Усть-Илимская
в) Красноярская

22. Одна из самых крупных ГЭС РФ:
а) Павловская ГЭС
б) Красноярская ГЭС +
в) Гоцатлинская ГЭС

23. Одна из самых крупных ГЭС РФ:
а) Миатлинская ГЭС
б) Нарвская ГЭС
в) Братская ГЭС +

24. Одна из самых крупных ГЭС РФ:
а) Нива ГЭС-3
б) Усть-Илимская ГЭС +
в) Павловская ГЭС

25. Одна из самых крупных ГЭС РФ:
а) Верхне-Свирская ГЭС
б) Миатлинская ГЭС
в) Богучанская ГЭС +

26. Запасы гидроэнергоресурсов России возрастают:
а) с востока на запад
б) с запада на восток +
в) с севера на юг

27. Подавляющая часть АЭС размещена в:
а) Европейской части России +
б) Азиатской части России
в) Южной части России.

28. Район действующих ГеоЭС:
а) Алтай
б) Кавказ
в) Камчатка +

29. Большая часть электроэнергии производится на АЭС в экономическом районе:
а) Центральном +
б) Центрально – Чернозёмном
в) Поволжском

30. Экологические последствия, возникающие при строительстве ТЭС:
а) опасность радиоактивного заражения
б) загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива +
в) затопление больших площадей

Принцип работы ТЭЦ, устройство ТЭС

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО₂, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО₂ закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO₂ – оксид серы. Далее происходит удаление СО₂ с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Сургутская ГРЭС-2

Тестовая работа по географии по теме «Электроэнергетика»

Тест по географии по теме «Электроэнергетика» 9 класс

1. Наиболее распространенный тип электростанций в России?

а. ГЭС б. АЭС в. ТЭС

2. Сырьевой фактор является определяющим при размещении электростанций.

а. тепловых б. атомных в. гидравлических

3. Наиболее крупные запасы гидроэнергии сосредоточены

а. Поволжье б. в Западной Сибири в. Восточной Сибири

4. В самых отдаленных и дефицитных по то топливу районах наиболее целесообразно строить электростанции:

а. тепловые б. атомные в. гидравлические

5. Крупнейшие ГЭС в России сосредоточены на реке:

а. Волге б. Ангаре в. Енисее г. Оби

6. Типы этих электростанций вырабатывают энергию и тепло:

а. ТЭС б. ТЭЦ в. АЭС г. ГЭС

7. Строительство ГЭС наиболее эффективно на

а. Крупных равнинных реках б. Горных реках

8. Наибольшее количество АЭС расположены в

а. Европейской части России б. Азиатской части России

9. Запасы гидроресурсов в России увеличиваются

а. с Запада на Восток б. с Востока на Запад

10.Экологические последствия, возникающие при строительстве ТЭС

а. затопление территорий б. опасность радиоактивного заражения в. загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива

11.Продолжить предложение: Группа электростанций, объединенных линиями электропередач, образуют__________________

Ответы на тест: Электроэнергетика

1.А

2.А

3.В

4.Б

5.А

6.Б

7.А

8.А

9.А

10.В

11.ЕЭС

Тест по географии 9 класс Электроэнергетика служит для проверки знаний уч-ся по теме: Топливно-энергетический комплекс.

Чем отличается ТЭЦ от ГРЭС?

Первая вырабатывает и тепловую, и электрическую энергию, а вторая – только электроэнергию. В обоих случаях речь идет о тепловых электростанциях, различия между которыми существенны, но не принципиальны – в ЕЭС России есть ТЭЦ, работающие в конденсационном режиме, и ГРЭС, «разжалованные» в теплоцентрали.

Любая электростанция представляет собой комплекс из оборудования, с помощью которого организуется преобразование энергии определенного источника (как правило, природного) в электрическую и тепловую энергию. В гидроэнергетике таким источником выступает вода, в атомной – уран, а на тепловых электростанциях (ТЭС) применимо большое разнообразие элементов (от газа, угля и нефтепродуктов до биотоплива, торфа и геотермальных скважин). В России порядка 70% электрогенерации обеспечивают именно ТЭС. 

В качестве расхожих обозначений ТЭС используется две аббревиатуры – ГРЭС и ТЭЦ.  Для обывателей они зачастую малопонятны, причем первую еще и путают с ГЭС, при том что это вообще разные виды генерации. Гидроэлектростанция работает за счет водяного потока, а ее плотины для этого перегораживают реки (но есть исключения), а ГРЭС – за счет пара, хотя и такая станция может располагать собственным водохранилищем. Однако ТЭС, которым также, как и ГЭС, жизненно необходима вода, способны эффективно функционировать и вдали от рек и водоемов – в таком случае на них обычно строят градирни, один из самых монументальных и заметных (после дымовых труб) технических элементов в тепловой энергетике. Особенно в зимнее время.

Градирни — один из самых монументальных и заметных) технических элементов в тепловой энергетике.
Скачать

Главное – электричество

Обозначение «ГРЭС»  – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция». Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС. Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС компании «Юнипро» в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.

В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года).

Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва». 

Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей компании» (СГК). «Изначально, в 1930-е годы, она вырабатывала только электроэнергию. Тем более что энергодефицит тогда был большой. Но когда вокруг станции вырос город Кемерово, на первый план вышел другой вопрос – как отапливать жилые кварталы? Тогда станцию перепрофилировали в классическую теплоэлектроцентраль, оставив лишь историческое название – ГРЭС. Для того, чтобы работник с гордостью мог сказать: «Я работаю на ГРЭС!». Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», — объясняет «Кислород.ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев. 

В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС.

Алексей Кутырев   

начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»      

Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2(входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2017 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии. Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская — она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области. В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь. 

Кемеровская ГРЭС давно перепрофилирована в классическую теплоэлектроцентраль, ей оставлено лишь историческое название – ГРЭС.
Скачать

В приоритете – тепло

Теплоэнергоцентрали (ТЭЦ) – это еще один тип ТЭС, но это не конденсационная, а теплофикационная станция.  ТЭЦ, главным образом, производят тепло – в виде технологического пара и горячей воды (в том числе для горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Поэтому ТЭЦ являются ключевым элементом в централизованных системах теплоснабжения в городах, по уровню проникновения которых Россия является одним из мировых лидеров. Средние и малые ТЭЦ являются также незаменимыми спутниками крупных промышленных предприятий. Ключевая черта ТЭЦ – когенерация: одновременное производство тепла и электричества . Это и эффективнее, и выгоднее выработки, например, только электроэнергии (как на ГРЭС) или только тепла (как на котельных). Поэтому в СССР в свое время и сделали ставку на повсеместное развитие теплофицикации. 

Принципиальное отличие ТЭЦ от ГРЭС, при том что все это котлотурбинные и паротурбинные электростанции — разные типы турбин. На теплоэлектроцентралях ставят теплофикационные турбины марки «Т», отличие которых от конденсационных турбин типа «К» (которые работают на ГРЭС) – наличие регулируемых отборов пара. В дальнейшем он направляется, например, к подогревателям сетевой воды, откуда она идет в батареи квартир или в краны с горячей водой. Наибольшее распространение в нашей стране исторически получили турбины Т-100, так называемые «сотки». Но работают на ТЭЦ и противодавленческие турбины типа «Р», которые производят технологический пар (у них нет конденсатора и пар, после того, как выработал электроэнергию в проточной части, идет напрямую промышленному потребителю). Бывают и турбины типа «ПТ», которые могут работать и на промышленность, и на теплофикацию. 

В турбинах типа «К» процесс расширения пара в проточной части заканчивается его кондесацией (что позволяет получать на одной установке большую мощность – до 1,6 ГВт и более). 

Алексей Кутырев   

начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно&r

«Зеленые» электростанции обошли атомные по производству электричества :: Бизнес :: РБК

«Зеленые» источники энергии в 2019 году впервые произвели больше электричества, чем АЭС, подсчитали аналитики британской BP. Но для перехода к безуглеродной энергетике этого мало, главным источником электроэнергии остается уголь

Фото: Иван Шитов / ТАСС

В 2019 году «зеленые» электростанции впервые опередили атомные по объему выработанной в мире электроэнергии, говорится в ежегодном отчете BP Statistical Review.

Выработка электричества из солнца, ветра и других чистых источников (кроме воды) выросла на 13% и составила 2,8 петаватт·ч. При этом выработка атомной электроэнергии выросла лишь на 3,5%, до 2,796 петаватт·ч. Доля и возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и атомной электроэнергии в общем производстве составила около 10,4%, следует из отчета.

А в России отрасль ВИЭ появилась совсем недавно: правительство утвердило рыночные стимулы для строительства «зеленых» электростанций только в 2013 году, причем всего для 5,4 ГВт. В итоге к 2020 году было построено только 184 МВт ветряных электростанций и 1,4 ГВт солнечных электростанций — то есть меньше 1% мощности всей энергосистемы. В ней по-прежнему доминирует традиционная генерация: 66,8% приходится на тепловые электростанции на угле и газе, 20,2% — на атомные и 12,3% — на гидроэлектростанции (ГЭС), следует из данных Минэнерго.

Доля угольной энергетики упала в мире до минимума с 2003 года

В целом потребление энергии в мире продолжает смещаться в сторону более чистых источников, констатируют эксперты BP. В 2019 году мир стал потреблять на 1,3% больше энергии, причем большую часть прироста — 41% — обеспечили ВИЭ. Второй источник энергии, который внес существенный вклад в прирост потребления, — газ. Возобновляемые источники энергии и газ обеспечили больше 3/4 всего прироста потребления энергии, указывает BP.

Геотермальная энергия Плюсы и минусы

Обратите внимание, что список основан на двух основных способах использования геотермальной энергии сегодня: производство электроэнергии с помощью геотермальных электростанций и геотермальных систем отопления и охлаждения.

См. Более подробную информацию ниже на странице. Вот краткий обзор наиболее важных преимуществ и недостатков:

Плюсы геотермальной энергии

• Геотермальная энергия обычно считается экологически чистой и не вызывает значительного загрязнения окружающей среды.
• Геотермальные резервуары пополняются естественным образом и, следовательно, являются возобновляемыми (исчерпать ресурсы невозможно).
• Огромный потенциал — верхние оценки показывают мировой потенциал в 2 тераватт (ТВт).
• Отлично подходит для удовлетворения потребности в энергии при базовой нагрузке (в отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия).
• Отлично подходит для отопления и охлаждения — даже небольшое домашнее хозяйство.
• Использование геотермальной энергии не требует использования топлива, что означает меньшие колебания цен и стабильные цены на электроэнергию.
• Небольшие размеры на суше — можно построить частично под землей.
• Геотермальная энергия доступна повсюду, хотя только некоторые ресурсы можно использовать с прибылью.
• Последние технологические достижения (например, усовершенствованные геотермальные системы) сделали доступными для использования больше ресурсов и снизили затраты.

Минусы геотермальной энергии

• Есть несколько незначительных экологических проблем, связанных с геотермальной энергией.
• Геотермальные электростанции в экстремальных случаях могут вызывать землетрясения.
• Существуют высокие первоначальные затраты, связанные как с геотермальными электростанциями, так и с геотермальными системами отопления / охлаждения.
• Очень зависит от местоположения (большинство ресурсов просто неконкурентоспособны).
• Геотермальная энергия является устойчивой (возобновляемой) только при правильном управлении водохранилищами.

Преимущества геотермальной энергии

1. Экологичность

Геотермальная энергия обычно считается экологически чистой. Есть несколько загрязняющих аспектов использования геотермальной энергии (подробнее о них читайте в разделе о недостатках), но они незначительны по сравнению с загрязнением, связанным с традиционными источниками топлива (например, углем, ископаемым топливом)

Углеродный след геотермальной электростанции минимален. Считается, что дальнейшее развитие наших геотермальных ресурсов помогает в борьбе с глобальным потеплением.

Средняя геотермальная электростанция выделяет эквивалент 122 кг CO2 на каждый мегаватт-час (МВтч) вырабатываемой электроэнергии — это одна восьмая часть выбросов углерода, связанных с типичной угольной электростанцией.

2. Возобновляемая

Геотермальные резервуары происходят из природных ресурсов и пополняются естественным образом. Таким образом, геотермальная энергия является возобновляемым источником энергии.

Sustainable — еще один знак, используемый для возобновляемых источников энергии. Другими словами, геотермальная энергия — это ресурс, который может поддерживать собственный уровень потребления — в отличие от традиционных источников энергии, таких как уголь и ископаемое топливо. По мнению ученых, энергии в наших геотермальных резервуарах хватит буквально на миллиарды лет.

3. Огромный потенциал

Мировое потребление энергии — около 15 тераватт (ТВт) — далеко не соответствует количеству энергии, хранящейся в Земле. Однако большинство геотермальных резервуаров нерентабельно, и мы можем использовать только небольшую часть общего потенциала. Реалистичные оценки потенциала геотермальных электростанций варьируются от 0,035 до 2 ТВт.

Геотермальные электростанции по всему миру в настоящее время вырабатывают около 10 715 мегаватт (МВт) электроэнергии, что намного меньше установленной геотермальной тепловой мощности (около 28 000 МВт).

4. Конюшня

Геотермальная энергия — надежный источник энергии. Мы можем предсказать выходную мощность геотермальной электростанции с удивительной точностью. Это не относится к солнечной энергии и ветру (где погода играет огромную роль в производстве энергии). Таким образом, геотермальные электростанции отлично подходят для удовлетворения потребностей в энергии при базовой нагрузке.

Геотермальные электростанции обладают высоким коэффициентом мощности — фактическая мощность очень близка к общей установленной мощности.

Средняя мировая выработка электроэнергии составляла 73% (коэффициент использования мощности) от общей установленной мощности в 2005 году, но было продемонстрировано целых 96%.

5. Отлично подходит для обогрева и охлаждения

Нам нужна температура воды выше 150 ° C (около 300 ° F) или выше, чтобы эффективно вращать турбины и вырабатывать электричество с помощью геотермальной энергии.

Другой подход — использовать (относительно небольшую) разницу температур между поверхностью и наземным источником. Земля обычно более устойчива к сезонным изменениям температуры, чем воздух. Следовательно, земля всего в паре метров ниже поверхности может действовать как теплоотвод / источник с геотермальным тепловым насосом (почти так же, как работает электрический тепловой насос).

Мы наблюдаем колоссальный рост числа домовладельцев, использующих геотермальное отопление / охлаждение за последние пару лет.

Недостатки геотермальной энергии

1. Проблемы окружающей среды

Под поверхностью земли находится большое количество парниковых газов, некоторые из которых смягчаются по направлению к поверхности и в атмосферу.Эти выбросы, как правило, выше вблизи геотермальных электростанций.

Геотермальные электростанции связаны с выбросами диоксида серы и кремнезема, а резервуары могут содержать следы токсичных тяжелых металлов, включая ртуть, мышьяк и бор.

Независимо от того, как мы смотрим на это, загрязнение, связанное с геотермальной энергией, далеко не близко к тому, что мы наблюдаем с угольной энергией и ископаемым топливом.

2. Неустойчивость поверхности (землетрясения)

Строительство геотермальных электростанций может повлиять на устойчивость земли.Фактически, геотермальные электростанции привели к проседанию (движению земной поверхности) как в Германии, так и в Новой Зеландии.

Землетрясения могут быть вызваны гидроразрывом пласта, который является неотъемлемой частью развития электростанций с усовершенствованной геотермальной системой (EGS).

Всего пару лет назад (январь 1997 г.) строительство геотермальной электростанции в Швейцарии вызвало землетрясение силой 3,4 балла по шкале Рихтера.

3. Дорого

Коммерческие проекты геотермальной энергии дороги. Разведка и бурение новых коллекторов обходятся дорого (обычно вдвое меньше). Общие затраты на геотермальную электростанцию ​​мощностью 1 мегаватт (МВт) обычно составляют от 2 до 7 миллионов долларов.

Как упоминалось ранее, большая часть геотермальных ресурсов не может быть использована рентабельно, по крайней мере, с учетом нынешних технологий, уровня субсидий и цен на энергию.

Первоначальные затраты на геотермальные системы отопления и охлаждения также высоки. С другой стороны, эти системы могут сэкономить вам деньги в будущем, и поэтому их следует рассматривать как долгосрочные инвестиции. Земельные тепловые насосы обычно стоят от 3000 до 10000 долларов, а срок окупаемости составляет 10-20 лет.

4. В зависимости от местоположения

Трудно найти хорошие геотермальные резервуары. Некоторые страны обладают огромными ресурсами — Исландия и Филиппины удовлетворяют почти треть своих потребностей в электроэнергии за счет геотермальной энергии.

Если геотермальная энергия транспортируется на большие расстояния с помощью горячей воды (не электричества), необходимо учитывать значительные потери энергии.

5. Проблемы устойчивого развития

Дождевая вода просачивается через поверхность земли в геотермальные резервуары на протяжении тысяч лет. Исследования показывают, что резервуары могут опустошиться, если жидкость будет удалена быстрее, чем заменена. Можно попытаться закачать жидкость обратно в геотермальный резервуар после того, как тепловая энергия будет использована (турбина вырабатывает электричество).

Геотермальная энергия является устойчивой при правильном управлении водохранилищами. Это не проблема для геотермального отопления и охлаждения жилых домов, где геотермальная энергия используется иначе, чем на геотермальных электростанциях.

Итог: Геотермальная энергия считается экологически чистой, устойчивой и надежной. Это делает геотермальную энергию в некоторых местах легкой задачей, но высокие первоначальные затраты не позволяют нам полностью реализовать потенциал.

Насколько большое влияние геотермальная энергия окажет на наши энергетические системы в будущем, зависит от технологических достижений, цен на энергию и политики (субсидий). На самом деле никто не знает, какой будет ситуация через десятилетие или два.

Сколько денег может вам сэкономить солнечная крыша?

Вы можете сравнить эту статью с остальной серией за и против:

Ищете списки плюсов и минусов для других типов источников энергии?

,

Электростанция — Энергетическое образование

Электростанция — это промышленный объект, который вырабатывает электроэнергию из первичной энергии. Большинство электростанций используют один или несколько генераторов, которые преобразуют механическую энергию в электрическую энергию ^[1] , чтобы подавать энергию в электрическую сеть для электрических нужд общества. Исключением являются солнечные электростанции, которые используют фотоэлектрические элементы (вместо турбины) для выработки этой электроэнергии.

Тип первичного топлива или потока первичной энергии, который обеспечивает электростанцию ​​ее первичной энергией, варьируется.Наиболее распространенными видами топлива являются уголь, природный газ и уран (ядерная энергия). В основном поток первичной энергии , используемый для выработки электроэнергии, — это гидроэлектроэнергия (вода). Другие потоки, которые используются для выработки электроэнергии, включают ветровые, солнечные, геотермальные и приливные.

В разных странах электричество получают от электростанций разных типов. Например, в Канаде большая часть электроэнергии вырабатывается гидроэлектростанциями, на которые приходится около 60% всей электроэнергии, вырабатываемой в Канаде. ^[5] Просмотрите визуализацию данных ниже, чтобы узнать, как страны по всему миру получают электроэнергию.

Типы электростанций

Тепловой

Большинство тепловых электростанций используют топливо для нагрева воды из резервуара, который генерирует пар (обычно под высоким давлением). Затем пар под высоким давлением проходит по трубам и вращает лопасти турбины, похожие на вентилятор (дополнительную информацию см. В цикле Ренкина). Когда турбина начинает вращаться, она заставляет вращаться гигантские проволочные катушки внутри генератора.Это создает относительное (непрерывное) движение между катушкой с проволокой и магнитом, которое толкает электроны и запускает поток электричества. ^[9]

Рисунок 2. Атомная электростанция с кипящей водой. ^[10]

Все тепловые электростанции ограничены вторым законом термодинамики, что означает, что они не могут преобразовать всю свою тепловую энергию в электричество. Это ограничивает их эффективность, о чем можно прочитать на страницах эффективности и энтропии Карно.

Возобновляемая

Электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, получают энергию непосредственно из соответствующих потоков для выработки электроэнергии. Эти первичные источники энергии в конечном итоге восполняются, но их количество ограничено в любое время и в любом месте. Поэтому они часто бывают прерывистыми и неуправляемыми. ^[9]

• Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды в реках и водохранилищах для вращения генератора и производства электроэнергии.Этот источник энергии имеет тенденцию быть более надежным (управляемым), чем другие возобновляемые ресурсы, особенно когда объект выходит из резервуара. ^[11]

Транспортировка электроэнергии

Как только электричество вырабатывается, трансформаторы «повышают» электрическую мощность до более высокого напряжения, чтобы преодолевать большие расстояния с минимальными потерями энергии. Затем он проходит через «пилоны» по воздушным силовым кабелям к месту назначения, где трансформаторы впоследствии «понижают» электрическую мощность до безопасного напряжения для домов и коммунальных служб.Для более полной истории см. Электрическая передача.

Мировое производство электроэнергии

На карте ниже показано, из каких первичных источников энергии разные страны получают энергию для выработки электроэнергии. Нажмите на регион, чтобы увеличить группу стран, затем нажмите на страну, чтобы увидеть, откуда поступает электричество.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ А. Аткинс и М. Эскудье, Словарь машиностроения.Оксфорд: Издательство Оксфордского университета, 2013 г.
2. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/Gundremmingen_Nuclear_Power_Plant.jpg
3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4d/Fermi_NPP.jpg
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg
5. ↑ Canadian Electricity Association.(4 апреля 2015 г.). Электроэнергетическая промышленность Канады [Онлайн]. Доступно: http://www.electricity.ca/media/Electricity101/Electricity101.pdf
6. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/ThreeGorgesDam-China2009.jpg
7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Lake_Side_Power_Plant.jpg
8. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: https: //upload.wikimedia.орг / википедия / Обще / 4/45 / Giant_photovoltaic_array.jpg
9. ↑ ^{9.0 9.1} Entergy. (4 апреля 2015 г.). Электростанции [Онлайн]. Доступно: http://www.entergy.com/energy_education/power_plants.aspx
10. ↑ http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-bwr.html
11. ↑ First Hydro Company, Dinorwig Power Station [Online], Доступно: http://www.fhc.co.uk/dinorwig.htm

,

Powering A Generation: Производство электроэнергии

Генерация Электроны

Есть много способов производить электричество. Электроны может течь между некоторыми различными материалами, обеспечивая ток, как в обычная батарея. Будучи надежными и портативными, химические батареи работают вниз быстро. Для обеспечения большого количества стабильной мощности, необходимой для построены современные общества, большие электростанции. Большинство электростанций производить электричество с помощью машины, называемой генератором.

Ротор турбины 1925 г. для генератора Westinghouse, Изображение № 21.035, Коллекция исторических изображений Science Service, Национальный музей американской истории

Генераторы

состоят из двух важных частей: ротор (который вращается) и статор (который остается неподвижным). Генераторы использовать принцип электромагнитной индукции, который использует соотношение между магнетизмом и электричеством. В больших генераторах переменного тока внешняя оболочка с мощными магнитами вращается вокруг неподвижной «арматуры» который обмотан тяжелой проволокой.При движении магниты вызывают электрический разряд. ток в проводе.

Важно понимать, что электричество не добывается и не добывается, его необходимо производить. И поскольку это не так легко хранится в больших количествах, он должен быть изготовлен по мере необходимости. Электричество это форма энергии, но не источник энергии. Различные электростанции использовать различные источники энергии для производства электроэнергии. Два самых распространенных типы — «Тепловые растения» и «Кинетические растения».

Тепловой Генерирующие установки

Тепловые станции используют энергию тепла для производства электроэнергии.Вода нагревается в бойлере, пока не станет высокотемпературным паром. это затем пар проходит через турбину, к которой прикреплено множество лопастей вентилятора. к валу. Когда пар движется по лопастям, он заставляет вал вращение. Этот вращающийся вал соединен с ротором генератора, и генератор производит электричество.

Схема термического (масляного сжигание) в системе Hydro-Québec
Copyright, Hydro-Québec

На ископаемом топливе растения

Ископаемое топливо — остатки растений и животный мир, который жил очень давно.Подвержены воздействию высоких температур и давлений за миллионы лет под землей эти останки были преобразованы в формы углерода: уголь, нефть и природный газ. В отличие от самого электричества, ископаемое топливо можно хранить в больших количествах. После 100 лет исследований и развития, установки, работающие на ископаемом топливе, в целом надежны, а проблемы которые действительно происходят, обычно ограничиваются определенной территорией. Многие электрические сети на протяжении десятилетий эксплуатировали установки, работающие на ископаемом топливе, и эти установки (теперь полностью оплачены) очень выгодно запускать.Это не только увеличивает прибыль утилита, но снижает прямые затраты для пользователей.

Однако станции, работающие на ископаемом топливе, могут создавать серьезные экологические проблемы. При сжигании этих видов топлива образуется диоксид серы. и загрязнение воздуха оксидом азота, требующее дорогих скрубберов. Сточные Воды из отработанного пара может уносить загрязняющие вещества в водосборники. Даже с очень хороший контроль загрязнения, все еще образуются отходы. Углекислый газ газ и зола являются текущими проблемами.

Кроме того, ископаемое топливо не возобновляемо.На их создание ушли миллионы лет, и в какой-то момент они закончатся. Их извлечение и транспортировка для использования создало экологические проблемы. Открытая добыча угля и разливы нефти в море могут иметь катастрофические последствия. по экосистемам.

Когенерация

Нефть стала слишком дорогой для большинства электростанции. Уголь и природный газ в настоящее время дешевы в США и стоят используется чаще. Эти два вида топлива используются более эффективно в «когенерационных» установках.Когенерация — это не новая идея, и использует преимущества того, как работают многие крупные потребители электроэнергии. Многие фабрики в производственном процессе используют пар. Коммунальные предприятия часто производят и продают пар для этих клиентов, а также для запуска собственных генераторов.

Вместо того, чтобы просто сгущать и истощать отработанный пар после его прохождения через турбину, «верхний цикл» когенераторы подают этот полезный товар ближайшим потребителям. «Дно цикла» когенераторы работают в обратном направлении и используют отработанный пар из промышленных обработка для привода турбин.За счет повторного использования пара тепловой КПД при когенерации растения могут превышать 50%.

Недавно разработанные когенерационные установки использовать новые материалы и конструкции для повышения надежности и контролировать оба термическое и атмосферное загрязнение. Поскольку эти новые технологии разработаны в растения с самого начала, они дешевле в установке. Экономика а возможности когенерационной технологии позволяют многим станциям возвращаться сжигать уголь без превышения стандартов качества воздуха. «Оборотные Котлы с псевдоожиженным слоем, селективно-каталитические (и некаталитические) «Редукция» и «Без сброса» систем очистки воды. являются примерами технологий, используемых для контроля различных экологических проблемы.

Комбинированный цикл и биомассы

Некоторые газовые установки могут производить электроэнергию без пар. Они используют турбины, очень похожие на те, что используются на реактивных самолетах. Вместо сжигания реактивного топлива и создания тяги, однако эти агрегаты сжигают естественные газ и мощность генератора. Газотурбинные генераторы были популярны для много лет, потому что их можно быстро запустить в ответ на временные скачки спроса на электроэнергию.Более новый поворот — «Комбинированный цикл». завод, который использует газовые турбины таким образом, но затем направляет горячие выхлопной газ в котел, который заставляет пар вращать другой ротор. это существенно повышает общую эффективность электростанции.

В дополнение к этим нововведениям некоторые тепловые станции проектируются для сжечь «биомассу». (Показан завод по производству биомассы во Флориде, авторское право на изображение: US Generating). Термин применяется к древесным отходам. или какой-либо другой возобновляемый растительный материал.Например, Okeelanta Cogenration. Завод во Флориде сжигает отходы переработки сахарного тростника операции в течение одной части года, и древесные отходы во время выращивания сезон.

Ядерная Растения

Хотя есть некоторые важные технические (и социальные) отличия, атомные электростанции — это тепловые станции, которые производят электричество во многом так же, как и на заводах, работающих на ископаемом топливе. Разница в том, что они генерировать пар, используя тепло атомного деления, а не сжигая уголь, нефть или газ.Затем пар вращает генератор, как и в других тепловых растения.

Схема атомной станции в Гидро-Квебеке система
, авторское право, Hydro-Québec

Атомные станции не используют большое количество топлива и не часто заправляются топливом, в отличие от угольной станции, которая должна иметь состав топлива, поставляемого регулярно. Тот факт, что парниковые газы и взвешенные в воздухе частицы минимальны при нормальной эксплуатации, что делает атомную энергетику привлекательной для многих, кто обеспокоен качеством воздуха.Сточные Воды горячее, чем на ископаемом заводе, и большие градирни предназначены для решения этой проблемы.

Однако стремление к полевой ядерной власть в США пошатнулась перед лицом озабоченности общественности вопросами безопасности, окружающей среды и экономики. Поскольку было указано больше механизмов безопасности, стоимость строительства и система сложности росли. Кроме того, заводы показали некоторые неожиданные особенности, например преждевременный износ котельных труб. Инженеры-ядерщики утверждают, что ранние проблемы с ядерной заводов подлежат техническим исправлениям и работают над новыми «по своей сути безопасные »конструкции растений.Противники утверждают, что простое использование урана и плутоний в качестве топлива создает слишком много проблем и рисков, не стоящих никаких преимуществ технологии должно быть.

Пока что одна проблема решена проблема утилизации отработавших ядер и загрязненных принадлежностей. которые могут оставаться опасными в течение тысяч лет. Постоянное захоронение в геологически стабильные местоположения — это план, который реализуется в настоящее время, хотя это все еще очень спорный.

Крупные аварии на Три-Майл Остров в 1979 г. и Чернобыль в 1986 г. атомная промышленность, общественные катастрофы.Сохраняющиеся экономические проблемы сделали атомные станции менее привлекательными для инвестиций. Несмотря на то, что он произвел 22% электроэнергии Америки в 1996 г. будущее ядерной энергетики в этой стране было неопределенным и горячо обсуждаемым.

кинетическая Генерирующие установки

Гидроэлектростанции и ветряные мельницы также преобразовывать энергию в электричество. Вместо тепловой энергии используют кинетическая энергия или энергия движения. Движущийся ветер или вода (иногда называемый «белый уголь») вращает турбину, которая, в свою очередь, вращает ротор генератора.Поскольку топливо не сжигается, не происходит загрязнения воздуха. производится. Ветер и вода — возобновляемые ресурсы, и, хотя есть было много последних технических инноваций, у нас есть долгая история использования эти источники энергии. Однако проблемы существуют даже с этими технологиями.

Гидроэлектрический Растения

В эксплуатации находятся два основных типа гидроэлектростанций. Один тип, завод «русла реки», потребляет энергию от быстро движущихся ток раскручивать турбину.Расход воды в большинстве рек может быть разным. широко в зависимости от количества осадков. Следовательно, подходящих площадки для русловых растений.

Мост гидроэлектрический растения используют резервуар для компенсации периодов засухи и для повысить давление воды в турбинах. Эти искусственные озера покрывают большие территории, часто создавая живописные спортивные и развлекательные объекты. Массивные плотины также необходимы для борьбы с наводнениями. Раньше мало кто задавал вопросы распространенное предположение, что выгоды перевешивают затраты.

Эти расходы связаны с потерей земли. затоплен водохранилищем. Плотины вытеснили людей и уничтожили дикую природу среда обитания и археологические памятники. Прорыв дамбы может иметь катастрофические последствия. Некоторые экологические затрат можно избежать за счет продуманного дизайна; используя рыболовные лестницы для разрешения Хорошим примером является обход плотины рыбой. Однако остаются другие расходы, и протесты против некоторых недавних гидроэнергетических проектов стали столь же злыми как антиядерные протесты.

Особый вид гидроэнергетики называется «ГАЗ».Некоторые негидравлические станции могут использовать периоды низкой потребности (и низких затрат) за счет откачки воды в резервуар. Когда спрос возрастает, часть этой воды проходит через гидротурбину. для выработки электроэнергии. Поскольку энергоблоки «пиковой нагрузки» (б / у для удовлетворения временных скачков спроса), как правило, дороже в эксплуатации, чем блоки «базовой нагрузки» (которые работают большую часть времени), гидроаккумулирующие установки это один из способов повысить эффективность системы.

Ветер Мощность

Ветропаркам не нужны резервуары и не создают загрязнения воздуха.Небольшие ветряные мельницы могут обеспечить энергией отдельные дома. Воздух несет гораздо меньше энергии, чем вода, однако, гораздо больше это нужно для вращения роторов. Нужны либо несколько очень больших ветряных мельниц. или много маленьких, чтобы управлять коммерческой ветроэлектростанцией. В любом случае конструкция затраты могут быть высокими.

Как и русловые ГЭС, там ограниченное количество подходящих мест, где ветер дует предсказуемо. Даже на таких объектах часто приходится проектировать турбины со специальной зубчатой ​​передачей, чтобы ротор вращался с постоянной скоростью в несмотря на переменную скорость ветра.Некоторые находят меньше технических проблем с инсталляциями, способными превратить живописный хребет или превратиться в некрасивую сталь лес или это может сказаться на птицах.

Альтернатива Поколение

Электростанции других типов не использовать традиционное оборудование для производства электроэнергии. Геотермальные установки заменяют котлы с самой Землей. Фотогальваника («PV») и топливо Ячейки идут дальше, полностью отказываясь от турбогенераторов. Эти альтернативные энергетические технологии разрабатываются уже несколько десятилетий, и сторонники считают, что техническая и политическая ситуация принесет их на рынок.

Геотермальная энергия Растения

Давление, радиоактивный распад и подстилающая Расплавленная порода действительно разогревает глубины земной коры. Яркий Пример тепла, доступного под землей, наблюдается при извержении гейзеров, пар и горячая вода витают высоко в воздухе. Природные источники пара и горячей воды привлекали внимание энергетиков с начала нынешнего века.

При нажатии на эту естественную тепловую энергии, геотермальные электростанции обеспечивают электричество с низким уровнем загрязнения.Есть несколько разных сортов растений, и продукт из геотермальная площадка используется как для отопления, так и для производства электроэнергии. Найти подходящие сайты может быть сложно, хотя из-за технических новшеств происходят, больше сайтов становятся практичными. Использование геотермальных источников также может имеют эффект «выключения» природных гейзеров, и эта возможность необходимо учитывать на этапе планирования.

Солнечная Мощность

Солнечные батареи или «фотоэлектрические батареи» не используйте генератор; они генератор.Обычно собираются панелями, эти устройства используют способность света вызывать ток течь в некоторых веществах. Ряд ячеек соединены вместе, и ток течет от панели, когда на нее попадает солнечный свет. Они не производят загрязнение во время работы, и большинство ученых предсказывают, что запас топлива прослужит не менее 4 миллиардов лет.

Солнечные панели были относительно дорогими сделать, и конечно они не будут работать ночью или в непогоду. Некоторые процессы, необходимые для их производства, недавно были поставлены под сомнение с точки зрения экологии.Не весь солнечный свет, падающий на солнечный элемент, превращается в электричество, и повышение эффективности было медленной работой. Тем не менее, идея использования всего этого свободного солнечного света остается мощным двигателем солнечной энергии. мощность.

Топливо Ячейки

Ценится за их полезность на космических кораблях, топливные элементы химически объединяют вещества для выработки электроэнергии. Пока это может звучать очень похоже на батарею, топливные элементы питаются от непрерывный поток топлива.Например, в американском Space Shuttle топливные элементы объединить водород и кислород для производства воды и электричества.

Топливные элементы обычно были дорогими для изготовления и не подходят для больших установок. Однако они представляют «модульная» технология в этой способности может быть добавлена ​​в небольшие приращения (5-20 МВт) по мере необходимости, позволяя коммунальным предприятиям сократить капитальные расходы и сроки строительства. Исследования кажутся многообещающими; одна испытательная установка в Йонкерсе, штат Нью-Йорк, может производить 200 кВт, используя газ, образующийся при работе очистных сооружений.Кроме того, в Японии в качестве центрального источника энергии используются установки на топливных элементах.

Децентрализованная генерация

Максимальная полезность топливных элементов или фотоэлектрических элементов не может находиться в крупных центральных электростанциях. В эпоху до великих сети проводов, охватывающие весь континент, небольшая генерирующая станция на помещения имели экономический смысл для многих деловых и промышленных потребителей. Поскольку двигатели и оборудование были улучшены и разработаны с учетом новое энергоснабжение, больше клиентов электрифицировали свой бизнес и дома.

В начале 20-го ^-го -го века, консолидированных малых генерирующих компаний и независимых растения медленно исчезли. Просто стало экономнее покупать электроэнергию от централизованного энергоснабжения, а не на месте. Крупные региональные энергетические пулы выросли, поскольку компании объединили свои передачи системы и разделяемые резервные мощности. «Экономия масштаба» стала часы-слова.

Это может измениться в 21 ^st Century.По мере совершенствования технологии производства электроэнергии и окружающей среды растут опасения, сама концепция крупных централизованных генерирующих станций под вопросом. Например, в большинстве случаев это неэкономично. для обогрева домов и предприятий из центра. Индивидуальные печи обеспечивать теплом отдельные здания за счет топлива системы транспортировки и распределения. Бензиновые или дизельные генераторы обеспечивать децентрализованное электроснабжение зданий в чрезвычайных ситуациях, хотя они не экономичен для штатного питания.Продолжение технических улучшений в топливные элементы или фотогальваника могут изменить эту экономику. Эта возможность особенно привлекателен, учитывая стоимость и возражения против строительства. большие линии электропередач.

,

Как растения могут вырабатывать электроэнергию для питания светодиодных лампочек — ScienceDaily

Устойчивые источники энергии, не загрязняющие окружающую среду и не загрязняющие окружающую среду, являются одной из ключевых задач мирового общества будущего. Междисциплинарная группа робототехников и биологов из IIT-Istituto Italiano di Tecnologia в Понтедера (Пиза, Италия) обнаружила, что живые растения могут помочь с электричеством. Фабиан Медер, Барбара Маццолай и их коллеги из IIT обнаружили, что живые растения являются буквально «зеленым» источником энергии, который может стать одним из источников электроэнергии будущего, который идеально вписывается в природную среду и доступен во всем мире.Исследователи обнаружили, что растения могут генерировать с помощью одного листа более 150 вольт, достаточного для одновременного питания 100 светодиодных лампочек. Исследователи также показали, что «гибридное дерево» из натуральных и искусственных листьев может действовать как инновационный «зеленый» электрический генератор, преобразующий ветер в электричество.

Результаты опубликованы в Advanced Functional Materials .

Исследовательская группа базируется в Центре микробиологической робототехники (CMBR) IIT в Понтедера (Пиза, Италия), координируется Барбарой Маццолай, и их цель — проводить передовые исследования и разрабатывать инновационные методологии, роботизированные технологии и новые материалы. , вдохновленный миром природы.Поэтому подходы, вдохновленные биологией, могут помочь в разработке роботов и технологий, которые больше подходят для неструктурированных сред, чем сегодняшние решения. В 2012 году Барбара Маццолай координировала финансируемый ЕС проект Plantoid, который привел к созданию первого в мире промышленного робота. В этом последнем исследовании группа исследователей изучала растения и показала, что листья могут создавать электричество, когда к ним прикасаются особый материал или ветер.

Определенные структуры листа способны преобразовывать механические силы, приложенные к поверхности листа, в электрическую энергию из-за особого состава, который естественным образом обеспечивают листья большинства растений.В частности, лист может собирать электрические заряды на своей поверхности благодаря процессу, называемому контактной электризацией. Затем эти заряды немедленно передаются во внутреннюю ткань растения. Ткань растения действует подобно «кабелю» и переносит произведенную электроэнергию в другие части растения. Следовательно, просто подключив «вилку» к стеблю растения, вырабатываемая электроэнергия может быть собрана и использована для питания электронных устройств. Исследователи IIT показывают, что напряжение, генерируемое одним листом, может достигать более 150 вольт, чего достаточно для одновременного питания 100 светодиодных лампочек при каждом прикосновении к листу.

В статье исследователи впервые дополнительно описывают, как этот эффект может быть использован для преобразования ветра в электричество с помощью растений. Поэтому исследователи модифицировали дерево олеандра Nerum искусственными листьями, которые соприкасаются с натуральными листьями N. oleander. Когда ветер дует на растение и сдвигает листья, «гибридное дерево» вырабатывает электричество. Вырабатываемое электричество увеличивается, чем больше трогают листья. Следовательно, его можно легко масштабировать, используя всю поверхность листвы дерева или даже леса.

Это исследование является первым важным шагом для нового проекта, который Барбара Маццолай будет координировать в 2019 году, финансируемого Европой проекта Growbot, целью которого является создание биоинспирированных роботов, которые реализуют движения роста растений. Затем новые роботы будут частично питаться от нового источника энергии, полученного из растений, что показывает, что растения могут стать одним из источников электроэнергии будущего, доступных во всем мире.

История Источник:

Материалы предоставлены Istituto Italiano di Tecnologia — IIT . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

,

No related posts.