Soorten energie: traditioneel en alternatief. Energie van de toekomst

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

Alle bestaande energiegebieden kunnen voorwaardelijk worden onderverdeeld in volwassen, zich ontwikkelend en zich in de fase van theoretische studie bevinden. Sommige technologieën zijn zelfs in een particuliere economie beschikbaar voor implementatie, terwijl andere alleen kunnen worden gebruikt in het kader van industriële ondersteuning. Het is mogelijk om moderne soorten energie vanuit verschillende posities te bekijken en te evalueren, maar universele criteria voor economische haalbaarheid en productie-efficiëntie zijn van fundamenteel belang. In veel opzichten lopen de concepten van het gebruik van traditionele en alternatieve energieopwekkingstechnologieën tegenwoordig uiteen in deze parameters.

Traditionele energie

Dit is een brede laag van gevestigde warmte- en energie-industrieën, die ongeveer 95% van 's werelds energieverbruikers levert. De opwekking van de hulpbron vindt plaats op speciale stations - dit zijn de objecten van thermische centrales, waterkrachtcentrales, kerncentrales, enz. Ze werken met een kant-en-klare grondstofbasis, tijdens het verwerkingsproces dat de beoogde energie is gegenereerd. De volgende stadia van energieproductie worden onderscheiden:

• Productie, voorbereiding en levering van grondstoffen aanvoorwerp van productie van een of ander type energie. Dit kunnen processen zijn van winning en verrijking van brandstof, verbranding van aardolieproducten, enz.
• Overdracht van grondstoffen naar eenheden en samenstellingen die energie direct omzetten.
• Processen van energieconversie van primair naar secundair. Deze cycli zijn niet op alle stations aanwezig, maar voor het gemak van levering en daaropvolgende distributie van energie kunnen er bijvoorbeeld verschillende vormen van worden gebruikt - voornamelijk warmte en elektriciteit.
• Onderhoud van afgewerkte geconverteerde energie, de transmissie en distributie ervan.

In de laatste fase wordt het hulpmiddel naar eindgebruikers gestuurd, wat zowel sectoren van de nationale economie als gewone huiseigenaren kunnen zijn.

Thermische energie-industrie

De meest voorkomende energie-industrie in Rusland. Thermische centrales in het land produceren meer dan 1.000 MW met steenkool, gas, olieproducten, schalieafzettingen en turf als grondstof. De opgewekte primaire energie wordt verder omgezet in elektriciteit. Technologisch hebben dergelijke stations veel voordelen, die hun populariteit bepalen. Deze omvatten niet veeleisende bedrijfsomstandigheden en het gemak van de technische organisatie van de workflow.

Warmtekrachtinstallaties in de vorm van condensatie-installaties en warmtekrachtcentrales kunnen direct worden gebouwd in de gebieden waar de verbruiksgoederen worden gewonnen of waar de verbruiker zich bevindt. Seizoensfluctuaties hebben geen invloed op de stabiliteit van de stations, waardoor dergelijkeenergiebronnen betrouwbaar zijn. Maar TPP's hebben ook nadelen, zoals het gebruik van uitputbare brandstofbronnen, milieuvervuiling, de noodzaak om grote hoeveelheden arbeidsmiddelen aan te sluiten, enz.

Waterkracht

Waterbouwkundige constructies in de vorm van energiestations zijn ontworpen om elektriciteit op te wekken door de energie van de waterstroom om te zetten. Dat wil zeggen, het technologische proces van generatie wordt geleverd door een combinatie van kunstmatige en natuurlijke fenomenen. Tijdens bedrijf creëert het station voldoende waterdruk, die vervolgens naar de turbinebladen wordt geleid en de elektrische generatoren activeert. Hydrologische soorten energie verschillen in het type gebruikte eenheden, de configuratie van de interactie van apparatuur met natuurlijke waterstromen, enz. Volgens prestatie-indicatoren kunnen de volgende soorten waterkrachtcentrales worden onderscheiden:

• Klein - genereer tot 5 MW.
• Medium - tot 25 MW.
• Krachtig - meer dan 25 MW.

Er wordt ook een classificatie toegepast afhankelijk van de kracht van de waterdruk:

• Lagedrukstations - tot 25 m.
• Middelgrote druk - vanaf 25 m.
• Hogedruk - boven 60 m.

De voordelen van waterkrachtcentrales zijn onder meer milieuvriendelijkheid, economische beschikbaarheid (gratis energie), onuitputtelijke arbeidsmiddelen. Tegelijkertijd vergen kunstwerken hoge initiële kosten voor de technische inrichting van de bergingsinfrastructuur en hebben ze ook beperkingen op:geografische locatie van stations - alleen waar rivieren voor voldoende waterdruk zorgen.

Kernenergie-industrie

In zekere zin is dit een ondersoort van thermische energie, maar in de praktijk zijn de prestatie-indicatoren van kerncentrales een orde van grootte hoger dan die van thermische centrales. Rusland gebruikt volledige cycli van kernenergieopwekking, waardoor grote hoeveelheden energiebronnen kunnen worden opgewekt, maar er zijn ook enorme risico's verbonden aan het gebruik van uraniumertsverwerkingstechnologieën. Bespreking van veiligheidskwesties en popularisering van de taken van deze industrie in het bijzonder, wordt uitgevoerd door ANO "Informatiecentrum voor kernenergie", dat vertegenwoordigingen heeft in 17 regio's van Rusland.

De reactor speelt een sleutelrol bij de uitvoering van processen voor de opwekking van kernenergie. Dit is een eenheid die is ontworpen om de reacties van splijting van atomen te ondersteunen, die op hun beurt gepaard gaan met het vrijkomen van thermische energie. Er zijn verschillende typen reactoren, die verschillen in het type brandstof en koelvloeistof dat wordt gebruikt. De meest gebruikte configuratie is met een lichtwaterreactor die gewoon water als koelmiddel gebruikt. Uraniumerts is de belangrijkste verwerkingsbron in de kernenergie-industrie. Om deze reden zijn kerncentrales meestal ontworpen om reactoren in de buurt van uraniumafzettingen te plaatsen. Momenteel zijn er 37 reactoren in bedrijf in Rusland, waarvan de totale opwekkingscapaciteit ongeveer 190 miljard kWh/jaar bedraagt.

Kenmerken van alternatieve energie

Bijna alle bronnen van alternatieve energie steken gunstig affinanciële betaalbaarheid en milieuvriendelijkheid. In dit geval wordt de verwerkte hulpbron (olie, gas, kolen, enz.) In feite vervangen door natuurlijke energie. Dit kunnen zonlicht, windstromingen, aardwarmte en andere natuurlijke energiebronnen zijn, met uitzondering van hydrologische bronnen, die nu als traditioneel worden beschouwd. Alternatieve energieconcepten bestaan al heel lang, maar hebben tot op de dag van vandaag een klein aandeel in de totale wereldenergievoorziening. Vertragingen in de ontwikkeling van deze industrieën gaan gepaard met problemen in de technologische organisatie van elektriciteitsopwekkingsprocessen.

Maar wat is de reden voor de actieve ontwikkeling van alternatieve energie vandaag? Voor een groot deel, de noodzaak om de snelheid van milieuvervuiling en milieuproblemen in het algemeen te verminderen. Ook kan de mensheid in de nabije toekomst worden geconfronteerd met de uitputting van traditionele hulpbronnen die worden gebruikt voor energieproductie. Daarom wordt, ondanks de organisatorische en economische belemmeringen, steeds meer aandacht besteed aan projecten voor de ontwikkeling van alternatieve vormen van energie.

Geothermische energie

Een van de meest voorkomende manieren om thuis energie te krijgen. Geothermische energie wordt gegenereerd in het proces van accumulatie, overdracht en transformatie van de interne warmte van de aarde. Op industriële schaal worden ondergrondse rotsen onderhouden tot een diepte van 2-3 km, waar de temperatuur de 100°C kan overschrijden. Wat betreft het individuele gebruik van geothermische systemen, worden vaker oppervlakteaccumulatoren gebruikt, niet in putten op diepte, maarhorizontaal. In tegenstelling tot andere benaderingen voor het opwekken van alternatieve energie, doen bijna alle aardwarmtebronnen in de productiecyclus geen conversiestap. Dat wil zeggen dat primaire thermische energie in dezelfde vorm aan de eindgebruiker wordt geleverd. Daarom wordt een concept als geothermische verwarmingssystemen gebruikt.

Zonne-energie

Een van de oudste alternatieve energieconcepten, waarbij gebruik wordt gemaakt van fotovoltaïsche en thermodynamische systemen als opslagapparatuur. Om de foto-elektrische opwekkingsmethode te implementeren, worden converters van de energie van lichtfotonen (quanta) in elektriciteit gebruikt. Thermodynamische installaties zijn functioneler en kunnen door zonnestromen zowel warmte genereren met elektriciteit als mechanische energie om een drijvende kracht te creëren.

De schema's zijn vrij eenvoudig, maar er zijn veel problemen bij de werking van dergelijke apparatuur. Dit komt doordat zonne-energie in principe wordt gekenmerkt door een aantal kenmerken: instabiliteit door dagelijkse en seizoensschommelingen, afhankelijkheid van het weer, lage dichtheid van lichtstromen. Daarom wordt in de ontwerpfase van zonnepanelen en batterijen veel aandacht besteed aan de studie van meteorologische factoren.

Golfenergie

Het proces van het opwekken van elektriciteit uit de golven vindt plaats als gevolg van de transformatie van de energie van het getij. Het hart van de meeste energiecentrales van dit type is een zwembad,die wordt georganiseerd tijdens de scheiding van de monding van de rivier, of door de baai te blokkeren met een dam. In de gevormde barrière zijn duikers met hydraulische turbines opgesteld. Als het waterpeil verandert bij vloed, draaien de turbinebladen, wat bijdraagt aan de opwekking van elektriciteit. Gedeeltelijk is dit type energie vergelijkbaar met de werkingsprincipes van waterkrachtcentrales, maar de mechanica van interactie met de waterbron zelf heeft aanzienlijke verschillen. Golfstations kunnen worden gebruikt aan de kusten van zeeën en oceanen, waar het waterpeil tot 4 m stijgt, waardoor een vermogen tot 80 kW/m kan worden opgewekt. Het ontbreken van dergelijke structuren is te wijten aan het feit dat duikers de uitwisseling van zoet- en zeewater verstoren, wat een negatief effect heeft op het leven van mariene organismen.

Windenergie

Een andere methode voor het opwekken van elektriciteit die beschikbaar is voor gebruik in particuliere huishoudens, gekenmerkt door technologische eenvoud en economische betaalbaarheid. De kinetische energie van luchtmassa's fungeert als een verwerkte hulpbron en een motor met roterende bladen fungeert als een batterij. Meestal maakt windenergie gebruik van elektrische stroomgeneratoren, die worden geactiveerd als gevolg van de rotatie van verticale of horizontale rotoren met propellers. Een gemiddeld huishoudelijk station van dit type kan 2-3 kW opwekken.

Energietechnologieën van de toekomst

Volgens experts zal tegen 2100 het gecombineerde aandeel van steenkool en olie in de mondiale balans ongeveer 3% bedragen, wat de thermonucleaire energie zou moeten terugdringenals secundaire bron van energiebronnen. Zonnestations moeten de eerste plaats innemen, evenals nieuwe concepten voor het omzetten van ruimte-energie op basis van draadloze transmissiekanalen. De processen om de energie van de toekomst te worden, zouden al in 2030 moeten beginnen, wanneer de periode van stopzetting van koolwaterstofbrandstofbronnen en de overgang naar "schone" en hernieuwbare bronnen zal komen.

Russische energievooruitzichten

De toekomst van huishoudelijke energie wordt voornamelijk geassocieerd met de ontwikkeling van traditionele manieren om natuurlijke hulpbronnen te transformeren. De belangrijkste plaats in de industrie zal moeten worden ingenomen door kernenergie, maar dan in een gecombineerde versie. De infrastructuur van kerncentrales zal moeten worden aangevuld met elementen van waterbouwkunde en middelen om milieuvriendelijke biobrandstoffen te verwerken. Niet de laatste plaats in de mogelijke ontwikkelingsperspectieven wordt gegeven aan zonnebatterijen. In Rusland biedt dit segment zelfs vandaag de dag veel aantrekkelijke ideeën - met name panelen die zelfs in de winter kunnen werken. Batterijen zetten de energie van licht als zodanig om, ook zonder thermische belasting.

Conclusie

Moderne problemen met de energievoorziening plaatsen de grootste staten voor een keuze tussen stroom en milieuzuiverheid van warmte- en elektriciteitsopwekking. De meeste van de ontwikkelde alternatieve energiebronnen, met al hun voordelen, zijn niet in staat de traditionele hulpbronnen volledig te vervangen, die op hun beurt nog tientallen jaren kunnen worden gebruikt. Daarom is de energie van de toekomst talrijkexperts presenteren het als een soort symbiose van verschillende concepten van energieopwekking. Bovendien worden nieuwe technologieën niet alleen op industrieel niveau verwacht, maar ook in huishoudens. In dit opzicht kan men de gradiënt-temperatuur en biomassaprincipes van energieopwekking opmerken.