Traditionele en alternatieve manieren om elektriciteit op te wekken

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Momenteel gebruikt de mensheid alle mogelijke manieren om elektriciteit op te wekken. Het belang van deze hulpbron kan moeilijk worden overschat. En het verbruik groeit elke dag. Daarom wordt er steeds meer aandacht besteed aan niet-traditionele methoden om elektriciteit op te wekken. Tegelijkertijd kunnen deze bronnen in dit stadium van ontwikkeling niet volledig voldoen aan de behoeften van de wereldbevolking. Dit artikel bespreekt kort de belangrijkste traditionele en alternatieve manieren om elektriciteit op te wekken.

Elektriciteit halen uit thermische centrales

Deze methode om elektriciteit op te wekken is de meest voorkomende. In de Russische Federatie zijn warmtebronnen bijvoorbeeld goed voor bijna 80% van de volledige productie van de benodigde hulpbron. Jaren gaan voorbijmilieuactivisten schreeuwen al praktisch over de negatieve impact van dergelijke technische constructies op het milieu en de menselijke gezondheid, maar stations gebouwd in het midden van de vorige eeuw (of zelfs pre-revolutionaire) blijven bevolkte steden en grote industriële ondernemingen van elektriciteit voorzien.

Warmtebronnen zijn traditionele methoden om elektriciteit op te wekken. En nu, al drie of vier decennia, hebben ze een leidende positie in de ranglijst in termen van output. En dit ondanks de snelle ontwikkeling van alternatieve methoden voor het opwekken van elektriciteit.

Onder alle technische projecten wordt een speciaal type constructie onderscheiden. Dit zijn warmtekrachtkoppelingscentrales met als nevenfunctie woningen en appartementen van burgers van warmte te voorzien. Volgens experts is de efficiëntie van dergelijke energiecentrales extreem laag en gaat de overdracht van de gegenereerde hulpbron over lange afstanden gepaard met grote verliezen.

Energieopwekking wordt als volgt uitgevoerd. Vaste, vloeibare of gasvormige brandstof wordt verbrand, waardoor het water in de ketel tot aanzienlijke temperaturen wordt verwarmd. De kracht van de stoom drijft de turbinebladen aan, waardoor de rotor van de turbinegenerator draait en elektriciteit opwekt.

Hydro-elektrische centrales zijn een veelbelovende manier om elektriciteit op te wekken

De bouw van complexe technische constructies die zijn ontworpen om waterenergie om te zetten in elektriciteit, begon in het Russische rijk. Sindsdien zijn er vele jaren verstreken en deze bron is nog steeds actief.gebruikt. Tijdens de jaren van industrialisatie van de USSR (jaren '30) groeiden gigantische waterkrachtcentrales door het hele land. Alle krachten van een jong en kwetsbaar land werden gegooid in de bouw van deze reuzen (die slechts één waterkrachtcentrale in Zaporizja waard is!). De kunstwerken uit die jaren zijn nog steeds in bedrijf en wekken een aanzienlijke hoeveelheid elektriciteit op.

Momenteel zet de staat in op de ontwikkeling van "groene" manieren om elektriciteit op te wekken. Daarom wordt de bouw van moderne en zeer productieve waterkrachtcentrales in het hele land actief gefinancierd. De strategie om middelgrote voorzieningen te bouwen op kleine zijrivieren van de rivieren heeft zichzelf volledig gerechtvaardigd. Eén zo'n station kan volledig voorzien in de elektriciteitsbehoefte van kleine aangrenzende nederzettingen. Op nationale schaal zal dit leiden tot een toename van de efficiëntie van de nationale economie en het concurrentievermogen van binnenlandse fabrikanten van industriële goederen.

De nadelen van deze technologie zijn de hoge kosten van dergelijke objecten en de zeer lange terugverdientijden. De belangrijkste kosten zijn voor de bouw van de dam. Maar het is noodzakelijk om het gebouw zelf op te richten (administratieve en machinegebouwen), een apparaat te bouwen voor het afvoeren van water, enzovoort. De parameters en samenstelling van de constructie zijn afhankelijk van vele factoren: het geïnstalleerde vermogen van de generatoren en de waterdruk, het type elektriciteitscentrale (dam, geul, omleiding, berging, getij). Waterkrachtcentrales op grote bevaarbare rivieren hebben ook complexe bevaarbare sluizen en kanalen om de vismigratie naar de paaigronden te verzekeren.

Kernenergie-industrie

Kerncentrale vandaag de dag niemand meer verrast. Dergelijke faciliteiten werden actief in de USSR opgericht. Daarom behoort deze technologie tot de traditionele methoden voor het opwekken van elektriciteit.

Kerncentrales worden nog steeds actief gebouwd, niet alleen in Rusland, maar ook in landen dichtbij en ver daarbuiten. Een bedrijf met Russische roots Rosatom financiert bijvoorbeeld de bouw van een dergelijke bron in de Republiek Wit-Rusland. Trouwens, dit station zal het eerste zijn in dit gebied.

De houding van de wereld ten opzichte van kernenergie is zeer dubbelzinnig. Duitsland heeft bijvoorbeeld serieus besloten om het vreedzame atoom volledig te verlaten. En dit in een tijd waarin de Russische Federatie actief investeert in de bouw van nieuwe faciliteiten van de nieuwste generatie.

Wetenschappers hebben op betrouwbare wijze vastgesteld dat de afzettingen van nucleaire brandstof in de ingewanden van de aarde veel groter zijn dan alle reserves aan koolwaterstofgrondstoffen (olie en gas). De steeds toenemende vraag naar koolwaterstoffen leidt tot prijsstijgingen. Daarom loont de ontwikkeling van kernenergie.

Windkracht

Windenergie-industrie op industriële schaal is relatief recent ontstaan en toegevoegd aan de lijst van niet-traditionele manieren om elektriciteit op te wekken. En dit is een veelbelovende technologie. Met een hoge mate van waarschijnlijkheid kan worden gesteld dat windmolens in de verre toekomst net zoveel elektriciteit zullen opwekken als de mensheid nodig heeft. En dat zijn geen loze woorden, want volgens de meest bescheiden schattingenwetenschappers, de totale windkracht op het aardoppervlak is minstens honderd keer groter dan de kracht van alle waterbronnen.

Het grootste probleem is de inconsistentie van luchtstromen, waardoor het moeilijk is om de energieproductie te voorspellen. Winden waaien constant op het uitgestrekte grondgebied van Rusland. En als je leert hoe je deze onuitputtelijke bron effectief en efficiënt kunt gebruiken, dan kun je meer dan voldoen aan alle behoeften van de zware industrie en de bevolking van het land.

Ondanks de duidelijke voordelen van het gebruik van windenergie, bedraagt de hoeveelheid elektriciteit die door windparken wordt opgewekt niet meer dan één procent van het totaal. Apparatuur voor deze doeleinden is erg duur, bovendien zullen dergelijke faciliteiten niet in elk gebied effectief zijn en gaat het transport van elektriciteit over lange afstanden gepaard met grote verliezen.

Geothermische energie

De ontwikkeling van geothermische bronnen markeerde een nieuwe mijlpaal in de geschiedenis van de ontwikkeling van alternatieve methoden voor het opwekken van elektriciteit.

Het principe van energieopwekking is de toevoer van kinetische en potentiële energie van heetwaterstoom van een ondergrondse bron naar de bladen van een generatorturbine, die stroom produceert door middel van rotatiebewegingen. In theorie is het temperatuurverschil aan het oppervlak en in de diepten van de aardkorst kenmerkend voor elk gebied. Het is echter meestal minimaal en het is niet mogelijk om het te gebruiken om elektriciteit op te wekken. De bouw van dergelijke stations is alleen gerechtvaardigd inbepaalde delen van onze planeet (seismisch actief). IJsland is een pionier in de ontwikkeling van deze methode. Het land van Russisch Kamtsjatka kan ook voor deze doeleinden worden gebruikt.

Het principe van het verkrijgen van energie is als volgt. Heet water uit de ingewanden van de aarde komt naar de oppervlakte. De druk is hier veel lager, waardoor het water kookt. De afgescheiden stoom wordt door de pijpleiding geleid en laat de wieken van de generatorturbines draaien. De toekomst van deze moderne manier van elektriciteitsopwekking is moeilijk te voorspellen. Misschien zullen dergelijke stations massaal worden gebouwd op het grondgebied van de Russische Federatie, of misschien zal dit idee na verloop van tijd uitsterven en niemand zal het zich herinneren.

Ontwikkeling van thermische energie van de oceaan

De oceanen van de wereld zijn verbazingwekkend in hun omvang. Specialisten kunnen zelfs geen ruwe schatting geven van de hoeveelheid thermische energie die erin is geaccumuleerd. Eén ding is duidelijk: een kolossale hoeveelheid middelen blijft ongebruikt. Op dit moment zijn er al prototypes van energiecentrales gebouwd die de warmte-energie van oceaanwater omzetten in stroming. Dit zijn echter proefprojecten en er is geen zekerheid dat dit energiegebied verder zal worden ontwikkeld.

Eb en vloed in dienst van de elektriciteitsindustrie

Het transformeren van de krachtige kracht van eb en vloed in waardevolle derivaten is een nieuwe manier om elektriciteit op te wekken. De aard van deze verschijnselen is nu bekend en veroorzaakt niet dat eerbiedige ontzag dat ontstond onder onze voorouders. Dit komt door de invloed van het magnetische veldtrouwe satelliet van de planeet - de maan.

De meest opvallende getijden- en ebstromen van water worden waargenomen in de ondiepe wateren van de zeeën en oceanen, evenals in rivierbeddingen.

Het eerste station dat echt resultaat opleverde, werd in 1913 gebouwd in het Verenigd Koninkrijk in de buurt van Liverpool. Sindsdien hebben veel landen geprobeerd de ervaring te herhalen, maar uiteindelijk hebben ze deze onderneming om verschillende redenen opgegeven.

Zonne-energie

In feite zijn alle natuurlijke fossiele brandstoffen miljoenen jaren geleden gevormd met de deelname en onder invloed van zonlicht. We kunnen dus zeggen dat de mensheid lang en actief producten heeft gebruikt die zijn verkregen uit de zon. De aanwezigheid van rivieren en meren hebben we trouwens te danken aan deze onuitputtelijke bron, die zorgt voor de circulatie van water. Dit is echter niet wat wordt bedoeld met moderne zonne-energie. Relatief recent hebben wetenschappers speciale batterijen kunnen ontwikkelen en produceren. Ze wekken elektriciteit op wanneer zonlicht op hun oppervlak v alt. Deze technologie verwijst naar een alternatieve manier om elektriciteit op te wekken.

De zon is misschien wel de krachtigste bron van allemaal die momenteel bekend is. In drie dagen ontvangt de planeet Aarde zoveel energie als niet is opgenomen in alle onderzochte en potentiële afzettingen van alle soorten thermische bronnen. Slechts 1/3 van deze energie bereikt echter het oppervlak van de aardkorst en het meeste wordt in de atmosfeer gedissipeerd. En toch hebben we het over kolossale volumes. Volgens deskundigen één klein reservoirontvangt evenveel energie als een vrij grote thermische centrale.

Er zijn installaties in de wereld die de energie van zonlicht gebruiken om stoom te produceren. Het drijft een generator aan en wekt elektriciteit op. Dergelijke installaties zijn echter zeer zeldzaam.

Ongeacht het principe waarmee elektriciteit wordt opgewekt, moet de installatie zijn uitgerust met een collector - een apparaat om zonlicht te concentreren. Velen hebben ongetwijfeld zonnepanelen met eigen ogen gezien. Het lijkt erop dat ze onder donker glas staan. Het blijkt dat een dergelijke coating de eenvoudigste verzamelaar is. Het principe van zijn werking is gebaseerd op het feit dat een donker transparant materiaal de zonnestralen doorlaat, maar infrarode en ultraviolette straling vertraagt en weerkaatst. In de batterij bevinden zich buizen met een werkende substantie. Omdat thermische straling niet door de donkere film wordt doorgelaten, is de temperatuur van de werkvloeistoffen veel hoger dan de omgevingstemperatuur. Opgemerkt moet worden dat dergelijke oplossingen alleen effectief werken op tropische breedtegraden, waar het niet nodig is om de collector na de zon te draaien.

Een ander type coating is een holle spiegel. Dergelijke apparatuur is een erg dure oplossing en heeft daarom geen brede toepassing gevonden. Zo'n collector kan tot drieduizend graden Celsius verwarmen.

Deze richting ontwikkelt zich snel. In Europa zal je niemand verbazen met huizen die zijn losgekoppeld van elektrische netwerken. Maar op industriële schaaler wordt met deze methode geen elektriciteit opgewekt. Zonnepanelen pronken op de daken van dergelijke huizen. Dit is een zeer twijfelachtige investering. In het beste geval zal de installatie van dergelijke apparatuur pas na tien jaar gebruik zijn vruchten afwerpen.

Zeestromingen gebruiken

Dit is een zeer ongebruikelijke manier om elektriciteit op te wekken. Door het temperatuurverschil in de noordelijke regio's van de oceanen en de zuidelijke (equatoriale), ontstaan krachtige stromingen door het volume. Als een turbine in water wordt ondergedompeld, zal een krachtige stroom hem laten draaien. Dit is de basis van het werkingsprincipe van dergelijke energiecentrales.

Deze energiebron wordt momenteel echter niet actief gebruikt. Er zijn nog veel technische uitdagingen die moeten worden opgelost. Er wordt alleen experimenteel gewerkt. De Britten zijn het meest actief in deze richting. Het is mogelijk dat in de nabije toekomst kolonies van energiecentrales zullen verschijnen voor de kust van Groot-Brittannië, waarvan de wieken in beweging zullen worden gebracht door zeestromingen.

Manieren om thuis elektriciteit te krijgen

Elektriciteit kan ook thuis worden opgewekt. En als je dit probleem serieus neemt, kun je zelfs voorzien in de behoefte van het huishouden aan elektriciteit.

Allereerst moet worden opgemerkt dat sommige van de genoemde methoden voor het opwekken van elektriciteit heel goed toepasbaar zijn in een particuliere economie. Dus veel boeren en rechtvaardige eigenaren van landgoederen plaatsen windmolens op hun percelen. Ook op de daken van landhuizen zijn steeds vaker zonnepanelen te zien.

Er zijn anderenmanieren om elektriciteit te produceren, maar de praktische toepassing ervan is uitgesloten. Dit is meer voor de lol, of om te experimenteren.