Llojet e energjisë: tradicionale dhe alternative. Energjia e së ardhmes

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Të gjitha fushat ekzistuese të energjisë mund të ndahen me kusht në të pjekura, në zhvillim dhe duke qenë në fazën e studimit teorik. Disa teknologji janë të disponueshme për zbatim edhe në një ekonomi private, ndërsa të tjerat mund të përdoren vetëm brenda kornizës së mbështetjes industriale. Është e mundur të merren parasysh dhe vlerësohen llojet moderne të energjisë nga pozicione të ndryshme, por kriteret universale për fizibilitetin ekonomik dhe efikasitetin e prodhimit janë të një rëndësie themelore. Në shumë aspekte, konceptet e përdorimit të teknologjive tradicionale dhe alternative të prodhimit të energjisë ndryshojnë sot në këto parametra.

Energjia tradicionale

Kjo është një shtresë e gjerë e industrive të themeluara të ngrohjes dhe energjisë elektrike, duke siguruar rreth 95% të konsumatorëve të energjisë në botë. Prodhimi i burimit bëhet në stacione speciale - këto janë objekte të termocentraleve, hidrocentraleve, termocentraleve bërthamore, etj. Ato punojnë me një bazë të gatshme të lëndës së parë, në procesin e përpunimit të së cilës synohet energjia. është gjeneruar. Dallohen fazat e mëposhtme të prodhimit të energjisë:

• Prodhimi, përgatitja dhe shpërndarja e lëndëve të para nëobjekt i prodhimit të një ose një lloji tjetër energjie. Këto mund të jenë procese të nxjerrjes dhe pasurimit të karburantit, djegies së produkteve të naftës etj.
• Transferimi i lëndëve të para në njësi dhe montime që konvertojnë drejtpërdrejt energjinë.
• Proceset e shndërrimit të energjisë nga primare në sekondare. Këto cikle nuk janë të pranishme në të gjitha stacionet, por, për shembull, për lehtësinë e shpërndarjes dhe shpërndarjes së mëvonshme të energjisë, mund të përdoren forma të ndryshme të saj - kryesisht ngrohje dhe energji elektrike.
• Mirëmbajtja e energjisë së përfunduar të konvertuar, transmetimi dhe shpërndarja e saj.

Në fazën përfundimtare, burimi u dërgohet përdoruesve fundorë, të cilët mund të jenë si sektorë të ekonomisë kombëtare ashtu edhe pronarë të zakonshëm shtëpish.

Industria e energjisë termike

Industria më e zakonshme e energjisë në Rusi. Termocentralet në vend prodhojnë më shumë se 1000 MW duke përdorur qymyrin, gazin, produktet e naftës, depozitat e argjilorit dhe torfe si lëndë ushqyese. Energjia primare e prodhuar më tej shndërrohet në energji elektrike. Teknologjikisht, stacione të tilla kanë shumë përparësi, të cilat përcaktojnë popullaritetin e tyre. Këto përfshijnë mungesën e kërkesave ndaj kushteve të funksionimit dhe lehtësinë e organizimit teknik të rrjedhës së punës.

Objektet e energjisë termike në formën e objekteve të kondensimit dhe termocentraleve të kombinuara të ngrohjes dhe energjisë elektrike mund të ndërtohen drejtpërdrejt në zonat ku nxirret burimi i konsumueshëm ose ku ndodhet konsumatori. Luhatjet sezonale nuk ndikojnë në qëndrueshmërinë e stacioneve, gjë që e bën të tillëburimet e energjisë janë të besueshme. Por TEC-et kanë edhe disavantazhe, të cilat përfshijnë përdorimin e burimeve të karburantit të shterueshëm, ndotjen e mjedisit, nevojën për të lidhur sasi të mëdha të burimeve të punës, etj.

Hidroenergji

Strukturat hidraulike në formën e nënstacioneve të energjisë janë projektuar për të gjeneruar energji elektrike si rezultat i konvertimit të energjisë së rrjedhës së ujit. Domethënë, procesi teknologjik i gjenerimit sigurohet nga një kombinim i fenomeneve artificiale dhe natyrore. Gjatë funksionimit, stacioni krijon një presion të mjaftueshëm të ujit, i cili më pas drejtohet në fletët e turbinës dhe aktivizon gjeneratorët elektrikë. Llojet hidrologjike të energjisë ndryshojnë në llojin e njësive të përdorura, konfigurimin e ndërveprimit të pajisjeve me rrjedhat natyrore të ujit etj. Sipas treguesve të performancës dallohen llojet e mëposhtme të hidrocentraleve:

• Small - gjeneroni deri në 5 MW.
• Mesatar - deri në 25 MW.
• E fuqishme - më shumë se 25 MW.

Zbatohet gjithashtu një klasifikim në varësi të forcës së presionit të ujit:

• Stacione me presion të ulët - deri në 25 m.
• Presion mesatar - nga 25 m.
• Presion i lartë - mbi 60 m.

Përparësitë e hidrocentraleve përfshijnë mirëdashjen mjedisore, disponueshmërinë ekonomike (energji falas), burimin e pashtershëm të punës. Në të njëjtën kohë, strukturat hidraulike kërkojnë kosto të mëdha fillestare për organizimin teknik të infrastrukturës së magazinimit, dhe gjithashtu kanë kufizime nëvendndodhja gjeografike e stacioneve - vetëm aty ku lumenjtë ofrojnë presion të mjaftueshëm të ujit.

Industria e energjisë bërthamore

Në një farë kuptimi, ky është një nënlloj i energjisë termike, por në praktikë, treguesit e performancës së termocentraleve bërthamore janë një renditje me madhësi më të lartë se termocentralet. Rusia përdor cikle të plota të prodhimit të energjisë bërthamore, gjë që lejon gjenerimin e sasive të mëdha të burimeve të energjisë, por ka edhe rreziqe të mëdha të përdorimit të teknologjive të përpunimit të mineralit të uraniumit. Diskutimi i çështjeve të sigurisë dhe popullarizimi i detyrave të kësaj industrie, në veçanti, kryhet nga ANO "Qendra e Informacionit për Energjinë Bërthamore", e cila ka zyra përfaqësuese në 17 rajone të Rusisë.

Reaktori luan një rol kyç në ekzekutimin e proceseve të prodhimit të energjisë bërthamore. Kjo është një njësi e krijuar për të mbështetur reaksionet e ndarjes së atomeve, të cilat, nga ana tjetër, shoqërohen me lëshimin e energjisë termike. Ekzistojnë lloje të ndryshme të reaktorëve, të ndryshëm në llojin e karburantit dhe ftohësit të përdorur. Konfigurimi më i përdorur është me një reaktor uji të lehtë që përdor ujin e zakonshëm si ftohës. Xeherori i uraniumit është burimi kryesor i përpunimit në industrinë e energjisë bërthamore. Për këtë arsye, termocentralet bërthamore zakonisht projektohen për të vendosur reaktorët afër depozitave të uraniumit. Sot, ka 37 reaktorë në punë në Rusi, kapaciteti i përgjithshëm gjenerues i të cilëve është rreth 190 miliardë kWh/vit.

Karakteristikat e energjisë alternative

Pothuajse të gjitha burimet e energjisë alternative krahasohen në mënyrë të favorshmepërballueshmëria financiare dhe mirëdashësi mjedisore. Në fakt, në këtë rast, burimi i përpunuar (nafta, gazi, qymyri etj.) zëvendësohet me energjinë natyrore. Kjo mund të jetë rrezet e diellit, rrymat e erës, nxehtësia e tokës dhe burime të tjera natyrore të energjisë, me përjashtim të burimeve hidrologjike, të cilat tani konsiderohen tradicionale. Konceptet alternative të energjisë kanë ekzistuar për një kohë të gjatë, por deri më sot ato zënë një pjesë të vogël në furnizimin e përgjithshëm botëror me energji. Vonesat në zhvillimin e këtyre industrive shoqërohen me probleme në organizimin teknologjik të proceseve të prodhimit të energjisë elektrike.

Por cila është arsyeja e zhvillimit aktiv të energjisë alternative sot? Në një masë të madhe, nevoja për të reduktuar shkallën e ndotjes së mjedisit dhe problemet mjedisore në përgjithësi. Gjithashtu, në të ardhmen e afërt, njerëzimi mund të përballet me shterimin e burimeve tradicionale të përdorura në prodhimin e energjisë. Prandaj, edhe përkundër pengesave organizative dhe ekonomike, gjithnjë e më shumë vëmendje i kushtohet projekteve për zhvillimin e formave alternative të energjisë.

Energjia Gjeotermale

Një nga mënyrat më të zakonshme për të marrë energji në shtëpi. Energjia gjeotermale gjenerohet në procesin e akumulimit, transferimit dhe transformimit të nxehtësisë së brendshme të Tokës. Në shkallë industriale, shkëmbinjtë nëntokësorë shërbehen në thellësi deri në 2-3 km, ku temperatura mund të kalojë 100°C. Sa i përket përdorimit individual të sistemeve gjeotermale, më shpesh përdoren akumulatorët sipërfaqësor, të vendosur jo në puse në thellësi, porhorizontalisht. Ndryshe nga qasjet e tjera për gjenerimin e energjisë alternative, pothuajse të gjitha burimet e energjisë gjeotermale në ciklin e prodhimit bëjnë pa një hap konvertimi. Kjo do të thotë, energjia termike primare në të njëjtën formë i jepet konsumatorit fundor. Prandaj, përdoret një koncept i tillë si sistemet e ngrohjes gjeotermale.

Energjia diellore

Një nga konceptet më të vjetra të energjisë alternative, duke përdorur sisteme fotovoltaike dhe termodinamike si pajisje magazinimi. Për të zbatuar metodën e gjenerimit fotoelektrik, përdoren konvertuesit e energjisë së fotoneve të dritës (kuanta) në energji elektrike. Instalimet termodinamike janë më funksionale dhe, për shkak të rrymave diellore, mund të gjenerojnë nxehtësi me energji elektrike dhe energji mekanike për të krijuar një forcë lëvizëse.

Skemat janë mjaft të thjeshta, por ka shumë probleme në funksionimin e pajisjeve të tilla. Kjo për faktin se energjia diellore, në parim, karakterizohet nga një sërë veçorish: paqëndrueshmëri për shkak të luhatjeve ditore dhe sezonale, varësia nga moti, densiteti i ulët i flukseve të dritës. Prandaj, në fazën e projektimit të paneleve diellore dhe baterive, shumë vëmendje i kushtohet studimit të faktorëve meteorologjikë.

Energjia e valës

Procesi i gjenerimit të energjisë elektrike nga valët ndodh si rezultat i transformimit të energjisë së baticës. Në zemër të shumicës së termocentraleve të këtij lloji është një pishinë,që organizohet ose gjatë ndarjes së grykëderdhjes së lumit, ose duke bllokuar gjirin me digë. Në barrierën e formuar janë vendosur kanalizime me turbina hidraulike. Ndërsa niveli i ujit ndryshon gjatë baticave të larta, fletët e turbinës rrotullohen, gjë që kontribuon në prodhimin e energjisë elektrike. Pjesërisht, ky lloj energjie është i ngjashëm me parimet e funksionimit të hidrocentraleve, por mekanika e ndërveprimit me vetë burimin ujor ka dallime të konsiderueshme. Stacionet e valëve mund të përdoren në brigjet e deteve dhe oqeaneve, ku niveli i ujit rritet në 4 m, duke bërë të mundur gjenerimin e energjisë deri në 80 kW/m. Mungesa e strukturave të tilla është për faktin se kanalet prishin shkëmbimin e ujit të freskët dhe të detit, dhe kjo ndikon negativisht në jetën e organizmave detarë.

Energjia e erës

Një metodë tjetër e prodhimit të energjisë elektrike e disponueshme për përdorim në familje private, e karakterizuar nga thjeshtësia teknologjike dhe përballueshmëria ekonomike. Energjia kinetike e masave të ajrit vepron si një burim i përpunuar, dhe një motor me tehe rrotulluese vepron si një bateri. Në mënyrë tipike, energjia e erës përdor gjeneratorë të rrymës elektrike, të cilët aktivizohen si rezultat i rrotullimit të rotorëve vertikal ose horizontal me helikë. Një stacion mesatar shtëpiak i këtij lloji është i aftë të gjenerojë 2-3 kW.

Teknologjitë energjetike të së ardhmes

Sipas ekspertëve, deri në vitin 2100 pjesa e kombinuar e qymyrit dhe naftës në bilancin global do të jetë rreth 3%, gjë që duhet të shtyjë energjinë termonukleare.si burim dytësor i burimeve të energjisë. Vendin e parë duhet ta zënë stacionet diellore, si dhe konceptet e reja për konvertimin e energjisë hapësinore bazuar në kanalet e transmetimit pa tela. Proceset për t'u bërë energjia e së ardhmes duhet të fillojnë që në vitin 2030, kur do të vijë periudha e braktisjes së burimeve të karburantit hidrokarbur dhe kalimi drejt burimeve "të pastra" dhe të rinovueshme.

Perspektiva e Energjisë Ruse

E ardhmja e energjisë së brendshme lidhet kryesisht me zhvillimin e mënyrave tradicionale të transformimit të burimeve natyrore. Vendin kyç në industri do të duhet ta zë energjia bërthamore, por në një version të kombinuar. Infrastruktura e termocentraleve bërthamore do të duhet të plotësohet me elementë të inxhinierisë hidraulike dhe mjete të përpunimit të biokarburanteve miqësore me mjedisin. Jo vendi i fundit në perspektivat e mundshme të zhvillimit u jepet baterive diellore. Në Rusi, edhe sot, ky segment ofron shumë ide tërheqëse - në veçanti, panele që mund të funksionojnë edhe në dimër. Bateritë konvertojnë energjinë e dritës si të tillë, edhe pa ngarkesë termike.

Përfundim

Problemet moderne të furnizimit me energji i vënë shtetet më të mëdha përpara zgjedhjes midis energjisë dhe pastërtisë mjedisore të prodhimit të nxehtësisë dhe energjisë elektrike. Shumica e burimeve alternative të energjisë së zhvilluar, me të gjitha avantazhet e tyre, nuk janë në gjendje të zëvendësojnë plotësisht burimet tradicionale, të cilat, nga ana tjetër, mund të përdoren për disa dekada të tjera. Prandaj, energjia e së ardhmes është e madheekspertët e paraqesin atë si një lloj simbiozë të koncepteve të ndryshme të gjenerimit të energjisë. Për më tepër, teknologjitë e reja priten jo vetëm në nivel industrial, por edhe në amvisëri. Në këtë drejtim, mund të vërehen parimet gradient-temperaturë dhe biomasë të gjenerimit të energjisë.