• Τι είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας;
• Πώς παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια;
• Στάδια του τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας
• Τύποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας
• Ανανεώσιμη ενέργεια

Εξηγούμε τι είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τα είδη της και πώς παράγεται. Επιπλέον, στάδια του τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας.

Μεγάλο μέρος της καθημερινής μας ζωής εξαρτάται από την ηλεκτρική ενέργεια.

Τι είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας;

Η γενιά των ηλεκτρική ενέργεια περιλαμβάνει το σύνολο των διαδικασίες διαφορετικό μέσω του οποίου μπορεί να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια, ή ό,τι είναι το ίδιο, μεταμορφώνουν άλλες μορφές Ενέργεια διαθέσιμο στο φύση (χημική ενέργεια, κινητική, θερμικός, φως, πυρηνικόςκ.λπ.) στη χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια.

Η ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένα από τα κύρια μέλημα του ανθρωπότητα σύγχρονο, αφού κατανάλωση Έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο και κανονικοποιημένο από την ανακάλυψή του τον 19ο αιώνα, σε σημείο να γίνεται απαραίτητο στην καθημερινή μας ζωή. Τα σπίτια μας, βιομηχανίεςΟ δημόσιος φωτισμός, ακόμη και οι προσωπικές μας συσκευές, εξαρτώνται από μια σταθερή και σταθερή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.

Έτσι, η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται. Ενώ το 1900 η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας ήταν μόνο 0,7 Terawatts (0,7 x 1012 W), ήδη το 2005 υπολογιζόταν σε περίπου 500 Exajoules (5 x 1020 J), που ισοδυναμούν με 138.900 Terawatts.

Ο βιομηχανικός τομέας είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής από όλους και επομένως ο ανεπτυγμένος κόσμος (ο λεγόμενος Πρώτος Κόσμος) ευθύνεται για τα υψηλότερα ποσοστά κατανάλωσης. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, για παράδειγμα, καταναλώνουν το 25% της ενέργειας που παράγεται παγκοσμίως.

Ως εκ τούτου, η αναζήτηση νέων και πιο αποτελεσματικών τρόπων απόκτησής του είναι ένας τομέας στον οποίο επενδύονται τεράστιοι επιστημονικοί και τεχνολογικοί πόροι, ειδικά σε μια εποχή που οι κλιματικές επιπτώσεις του εκβιομηχάνιση και από το κάψιμο ορυκτά καύσιμα έχει γίνει όχι μόνο προφανές, αλλά και ανησυχητικό.

Πώς παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια;

Διαφορετικοί τύποι ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την περιστροφή του στροβίλου της γεννήτριας.

Η ηλεκτρική ενέργεια, γενικά, παράγεται σε μεγάλες εγκαταστάσεις που ονομάζονται εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής ή σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής, οι οποίοι, εκμεταλλευόμενοι διαφορετικούς τύπους πρώτη ύλη ή φυσικές διεργασίες «κατασκευάζουν» ηλεκτρισμό.

Για αυτό, οι περισσότεροι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής διαθέτουν εναλλάκτες, οι οποίοι είναι μεγάλες συσκευές που παράγουν εναλλασσόμενο ρεύμα. Αποτελούνται από ένα πηνίο, το οποίο είναι ένα μεγάλο, περιστρεφόμενο ρολό υλικού ηλεκτρικός αγωγός διατεταγμένα σε κλωστές, και α μαγνήτης που παραμένει σταθερό.

Περιστρέφοντας το πηνίο μέσα στον μαγνήτη με υψηλές ταχύτητες, εμφανίζεται ένα φαινόμενο που ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική επαγωγή: μαγνητικό πεδίο Το αποτέλεσμα κινητοποιεί τα ηλεκτρόνια του αγώγιμου υλικού, δημιουργώντας μια ροή ενέργειας που στη συνέχεια πρέπει να «προετοιμαστεί» για διανομή μέσω μιας σειράς μετασχηματιστών.

Το θέμα, λοιπόν, είναι πώς να κάνετε το πηνίο να περιστρέφεται με υψηλές ταχύτητες και σταθερά. Σε πειράματα που έγιναν τον 19ο αιώνα με ηλεκτρισμό, παρήχθη κάνοντας πετάλι σε ένα ποδήλατο, το οποίο παρήγαγε μόνο μια μικρή ποσότητα, φυσικά.

Στην περίπτωση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, απαιτείται κάτι πολύ πιο εξελιγμένο: ένας στρόβιλος, ο οποίος είναι μια περιστρεφόμενη συσκευή ικανή να εκπέμπει μηχανική ενέργεια στο πηνίο, κάνοντας το να περιστρέφεται, από τη χρήση άλλης δύναμης.

Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το νερό που πέφτει σε έναν καταρράκτη ή το συνεχές φύσημα του ανέμου ή στις περισσότερες περιπτώσεις ατμός αύξουσα ποσότητα μιας καλής ποσότητας βραστό νερό, για την οποία είναι απαραίτητο με τη σειρά της να δημιουργηθεί μια σταθερή ποσότητα θερμότητα, μέσω του καύση από διάφορα είδη υλικών.

Όπως θα φανεί, η πλήρης διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι τίποτα άλλο από τη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε θερμιδική ενέργεια (καύση), για να μετατραπεί αργότερα σε κινητική και μηχανική (με την κινητοποίηση του στροβίλου) και αργότερα σε ηλεκτρομαγνητική, δηλαδή , , στον ηλεκτρισμό.

Στάδια του τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας

Η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται μέσω ηλεκτροφόρων γραμμών.

Ο τομέας της ηλεκτρικής ενέργειας είναι αυτός που είναι υπεύθυνος για ολόκληρο το κύκλωμα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, από την έναρξή του έως την κατανάλωσή του σε κάθε ένα από τα σπίτια μας, για παράδειγμα. Ολόκληρος ο κύκλος παραγωγής ενέργειας σε αυτόν τον τομέα περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια:

• Γενιά. Το πρώτο στάδιο, λογικά, συνίσταται στην απόκτηση ηλεκτρικής ενέργειας με τα διαθέσιμα μέσα, σε οποιονδήποτε από τους τύπους σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που υπάρχουν.
• Μεταμόρφωση. Μόλις ληφθεί η ηλεκτρική ενέργεια, συνήθως υποβάλλεται σε μια διαδικασία μετασχηματισμού που την προετοιμάζει για μεταφορά μέσω ενός δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς η ηλεκτρική ενέργεια, σε αντίθεση με άλλα προϊόντα και αγαθά, δεν μπορεί να αποθηκευτεί για κατανάλωση αργότερα, αλλά πρέπει να μεταδοθεί αμέσως.

Υπεύθυνοι για αυτό είναι οι λεγόμενοι υποσταθμοί ή μονάδες μετασχηματιστών, που βρίσκονται κοντά στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και τα κέντρα μετασχηματισμού, κοντά στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. πληθυσμούς καταναλωτές, καθώς η αποστολή της είναι να διαμορφώνει την ηλεκτρική τάση για να κάνει την ηλεκτρική ενέργεια μεταφερόμενη (υψηλής τάσης) και αναλώσιμη (χαμηλή τάση).

• Κατανομή. Η ηλεκτρική ενέργεια πρέπει επιτέλους να παρέχεται στα σπίτια μας ή στις βιομηχανίες που την καταναλώνουν μέσω ενός δικτύου καλωδίωσης που είναι γνωστό ως γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο συνήθως διαχειρίζονται διαφορετικές εταιρείες διανομής και εμπορίας ενέργειας.
• Κατανάλωση. Τέλος, κάθε καταναλωτικό οικιακό ή βιομηχανικό εργοστάσιο διαθέτει μια εγκατάσταση ζεύξης, η οποία συνδέει τα δίκτυα διανομής με τις εσωτερικές εγκαταστάσεις, επιτρέποντας την παρουσία ενέργειας όπου τη χρειαζόμαστε.

Τύποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Η αιολική ενέργεια είναι σχετικά φθηνή και ασφαλής για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ταξινομείται, κανονικά, ανάλογα με τον τύπο της μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην οποία παράγεται, ή το ίδιο, ανάλογα με τη συγκεκριμένη διαδικασία που χρησιμοποιείται για, όπως εξηγήσαμε προηγουμένως, για την κινητοποίηση του στροβίλου παρά για την περιστροφή του πηνίου που με τη σειρά του Ο χρόνος παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Έτσι, έχουμε:

• Θερμοηλεκτρική ενέργεια ορυκτά καύσιμα. Θερμοηλεκτρικές εγκαταστάσεις είναι αυτές που παράγουν ηλεκτρισμό από θερμική ενέργεια, βράζοντας μεγάλες ποσότητες νερού ή ομοίως θερμαίνοντας άλλα αέρια, χάρη στην καύση διαφόρων υλικών οργανικός (Κάρβουνο, Πετρέλαιο, φυσικό αέριο ή άλλα ορυκτά καύσιμα) σε εσωτερικό λέβητα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το διαστελλόμενο αέριο είναι υπεύθυνο για την κίνηση της τουρμπίνας και στη συνέχεια ψύχεται για να μπορέσει να επαναλάβει τον κύκλο.
• Θερμοπυρηνική ενέργεια. Η αρχή λειτουργίας της θερμοπυρηνικής ενέργειας δεν διαφέρει από αυτή της θερμοηλεκτρικής, με την εξαίρεση ότι η θερμότητα που απαιτείται για την περιστροφή των στροβίλων λαμβάνεται μέσω διαφόρων χημικές διεργασίες σχάση του άτομα βαρύ, δηλαδή βομβαρδίζοντας τους ατομικούς πυρήνες ορισμένων στοιχεία, για να τους αναγκάσει να γίνουν άλλα ελαφρύτερα στοιχεία και να απελευθερώσουν μια τεράστια ποσότητα ενέργειας. Σε αυτά τα εργοστάσια, γνωστά ως αντιδραστήρες, η ίδια λογική του ατομική βόμβα, αλλά εφαρμόστηκε για ειρηνικούς σκοπούς. Το μειονέκτημα είναι ότι παράγει ραδιενεργά απόβλητα που είναι δύσκολο να χειριστούν και είναι εξαιρετικά τοξικά.
• Γεωθερμική ενέργεια. Και πάλι, σε αυτή την περίπτωση η λειτουργία του σταθμού παραγωγής ενέργειας υπακούει στο θερμοηλεκτρικό μοντέλο, χωρίς όμως να χρειάζονται καύσιμα ή λέβητες, αφού χρησιμοποιείται η εσωτερική θερμότητα του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. ο φλοιός της Γης. Για αυτό, απαιτείται μια κατάλληλη τεκτονική θέση, δηλαδή μια περιοχή με τεκτονική δραστηριότητα που επιτρέπει να χύνεται νερό στα βάθη της γης και να εκμεταλλεύεται τον ατμό που προκύπτει για να κινητοποιήσει τους ηλεκτρικούς στρόβιλους.
• Ηλιακή θερμική ενέργεια. Παρόμοια με τις προηγούμενες περιπτώσεις, αυτός ο τύπος σταθμών παραγωγής ενέργειας εκμεταλλεύεται το ηλιακό φως, εστιάζοντας και συγκεντρώνοντάς το μέσω ενός πολύπλοκου συστήματος κατόπτρων, ώστε να θερμαίνονται τα υγρά στο θερμοκρασίες μεταξύ 300 και 1000 ° C, και έτσι ξεκινά η διαδικασία θερμοηλεκτρικής παραγωγής.
• Φωτοβολταϊκή ενέργεια. Αυτός ο τύπος ενέργειας λαμβάνεται επίσης εκμεταλλευόμενος το φως του ήλιου, αλλά με διαφορετική έννοια: μέσω μεγάλων πεδίων φωτοβολταϊκών στοιχείων, που αποτελούνται από διόδους ευαίσθητες στο ηλιακό φως, οι οποίες δημιουργούν μικρές διαφορές δυναμικού στα άκρα τους. Απαιτούνται μεγάλες τοποθεσίες για αυτά ηλιακούς συλλέκτες να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, αλλά ταυτόχρονα γίνεται χωρίς να απαιτούνται πρώτες ύλες και χωρίς να μολύνει πάρα πολύ το περιβάλλον.
• Υδροηλεκτρική ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, οι ηλεκτρικοί στρόβιλοι της μονάδας παραγωγής δεν κινούνται με τη δράση της θερμότητας, αλλά με την εκμετάλλευση της μηχανικής ενέργειας ενός καταρράκτη. Για το λόγο αυτό, α τοπογραφία ειδικά για αυτό, όπως καταρράκτες, καταρράκτες, ισχυρά ποτάμια ή υδάτινα σώματα στα οποία μπορούν να εμφυτευθούν φράγματα ή φράγματα. Πέρα από τη βάναυση τροποποίηση αυτών των υδάτινων μαζών και τους οικοσυστήματα δικό, είναι μια μορφή καθαρή ενέργεια, φθηνό και ασφαλές.
• Ενέργεια θαλασσινού νερού ή κυματική δύναμη. Έτσι ονομάζονται τα εργοστάσια λήψης ηλεκτρικής ενέργειας από τις παλίρροιες ή τα κύματα της θάλασσας, μέσω παράκτιων εγκαταστάσεων που, μέσω πλωτών συσκευών, εκμεταλλεύονται την ώθηση του νερού για να κινητοποιήσουν τους στρόβιλους. Ωστόσο, δεν είναι πολύ ισχυροί και όχι πολύ κερδοφόροι τρόποι απόκτησης ενέργειας, τουλάχιστον προς το παρόν.
• Αιολική ενέργεια. Αν στις προηγούμενες περιπτώσεις εκμεταλλευόταν τη φυσική κίνηση του νερού, στις αιολικές μονάδες εκμεταλλεύεται τη δύναμη του ανέμου, ιδιαίτερα σε περιφέρειες στο ότι φυσά συνεχώς, όπως οι παράκτιες ζώνες, οι μεγάλες πεδιάδες ή παρόμοια. Για αυτό έχουν ολόκληρα πεδία γιγάντιων ελίκων, ευαίσθητων στο πέρασμα του ανέμου, που όταν κινούνται μεταδίδουν μηχανική ενέργεια σε μια ηλεκτρική τουρμπίνα. Είναι μια σχετικά φθηνή και ασφαλής μορφή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά δυστυχώς ελάχιστα ισχυρή και με σημαντικό κόστος όσον αφορά τη διαμόρφωση του τοπίου.

Ανανεώσιμη ενέργεια

Η απόκτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι μια πολύπλοκη και εξαιρετικά απαιτητική διαδικασία. περιβαλλοντική επίπτωση, ειδικά στις παραδοσιακές του παραλλαγές, όπως τα ορυκτά καύσιμα. Επιπλέον, στις τελευταίες περιπτώσεις, τα διαθέσιμα καύσιμα έχουν περιορισμένα αποθέματα, καθώς ο άνθρακας και το πετρέλαιο έχουν πολύ αργή και παρατεταμένη γεωλογική προέλευση, που δεν μας επιτρέπει να αναπληρώσουμε τα πλανητικά αποθέματα με τον ίδιο ρυθμό που τα καταναλώνουμε.

Για το λόγο αυτό, πολλές από τις προσπάθειες του ενεργειακού τομέα επενδύονται στην αναζήτηση πιθανών ανανεώσιμων πηγών, ή στη βελτίωση αυτών που ήδη υπάρχουν, όπως η ηλιακή, η υδροηλεκτρική και η γεωθερμική ενέργεια.

Ωστόσο, οι μεγάλες ελπίδες της ανθρωπότητας στα ενεργειακά ζητήματα δείχνουν τη δυνατότητα της ατομικής σύντηξης ως ασφαλούς, αξιόπιστης, μη ρυπογόνου και ανανεώσιμης πηγής ενέργειας: λαμβάνονται άτομα υδρογόνου, το πιο άφθονο στοιχείο στον κόσμο. σύμπαν, και συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας, όπως ακριβώς συμβαίνει στην καρδιά του αστέρια στον χώρο.

Δυστυχώς, ευδαιμονία τεχνολογία είναι ακόμα μακριά από το εφικτό μας, επομένως η ανθρωπότητα θα πρέπει να καταβάλει μεγαλύτερες προσπάθειες για να προσαρμόσει την ενεργειακή της κατανάλωση στις δυνατότητες του κόσμου, ή να διατρέχει τον κίνδυνο να την καταστρέψει εντελώς στην επιθυμία μας για άπειρη ηλεκτρική ενέργεια.