• Čo je to výroba elektrickej energie?
• Ako sa vyrába elektrická energia?
• Etapy elektroenergetiky
• Druhy výroby elektriny
• Obnoviteľná energia

Vysvetlíme, čo je to výroba elektrickej energie, jej typy a ako sa vyrába. Okrem toho etapy sektora elektriny.

Veľká časť nášho každodenného života závisí od elektrickej energie.

Čo je to výroba elektrickej energie?

Generácia elektrická energia zahŕňa súbor procesy rôzne, prostredníctvom ktorých sa môže vyrábať elektriny, alebo čo je to isté, transformovať iné formy energie dostupné v prírody (chemická energia, kinetika, tepelný, svetlo, jadrové, atď.) vo využiteľnej elektrickej energii.

Schopnosť vyrábať elektrickú energiu je jedným z hlavných problémov spoločnosti ľudskosť súčasný, od jeho spotreba Od svojho objavenia v 19. storočí sa rozšírila a normalizovala až do tej miery, že sa stala nepostrádateľnou v našom každodennom živote. Naše domovy, odvetviaVerejné osvetlenie, dokonca aj naše osobné spotrebiče, sú závislé od stálej a stabilnej dodávky elektrickej energie.

Svetová spotreba energie teda stúpa. Kým v roku 1900 bola celosvetová spotreba energie len 0,7 terawattu (0,7 x 1012 W), už v roku 2005 sa odhadovala na približne 500 exajoulov (5 x 1020 J), čo zodpovedá 138 900 terawattom.

Priemyselný sektor je najväčším spotrebiteľom zo všetkých, a preto má vyspelý svet (tzv. prvý svet) na svedomí najvyššie percentá spotreby. Spojené štáty americké napríklad spotrebujú 25 % celosvetovo vyrobenej energie.

Preto je hľadanie nových a efektívnejších spôsobov jeho získavania oblasťou, do ktorej sa investujú obrovské vedecké a technologické zdroje, najmä v čase, keď klimatické vplyvy tzv. industrializácie a z horenia fosílne palivá stalo sa nielen samozrejmým, ale aj alarmujúcim.

Ako sa vyrába elektrická energia?

Na otáčanie turbíny generátora možno použiť rôzne druhy energie.

Elektrina sa vo všeobecnosti vyrába vo veľkých zariadeniach nazývaných elektrárne alebo elektrárne, ktoré využívajú rôzne typy Surový materiál alebo prírodné procesy „vyrábajú“ elektrinu.

Na to má väčšina elektrární alternátory, čo sú veľké zariadenia, ktoré generujú striedavý prúd. Sú tvorené zvitkom, čo je veľký rotujúci kotúč materiálu elektrický vodič usporiadané do vlákien a a magnet ktorý zostáva pevný.

Otáčaním cievky vo vnútri magnetu vysokou rýchlosťou dochádza k javu nazývanému elektromagnetická indukcia: tzv magnetické pole Výsledkom je mobilizácia elektrónov vodivého materiálu, čím sa vytvorí tok energie, ktorý sa potom musí „pripraviť“ na distribúciu cez sériu transformátorov.

Otázkou teda je, ako prinútiť cievku otáčať sa vysokou rýchlosťou a rovnomerne. Pri pokusoch s elektrinou v 19. storočí sa vyrábala šliapaním na bicykli, ktorého sa vyrábalo samozrejme len nepatrné množstvo.

V prípade elektrární sa vyžaduje niečo oveľa sofistikovanejšie: turbína, čo je rotačné zariadenie schopné prenášať mechanická energia k cievke, čím sa otáča, z použitia inej sily.

Môžete napríklad využiť padajúcu vodu vo vodopáde alebo neustále fúkanie vetra, alebo vo väčšine prípadov para stúpajúce množstvo dobrého množstva vriacej vody, pre ktorú je potrebné zase vytvárať konštantné množstvo teplo, prostredníctvom spaľovanie rôznych druhov materiálov.

Ako uvidíme, celý proces výroby elektrickej energie nie je nič iné ako premena chemickej energie na energiu kalorickú (spaľovanie), aby sa neskôr premenila na kinetickú a mechanickú (mobilizáciou turbíny) a neskôr na elektromagnetickú, tj. , , v elektrine.

Etapy elektroenergetiky

Elektrina je distribuovaná cez elektrické vedenie.

Elektroenergetika je sektor, ktorý je zodpovedný za celý okruh výroby elektriny, od jej vzniku až po jej spotrebu napríklad v každom našom dome. Celý cyklus výroby energie v tomto sektore zahŕňa tieto fázy:

• generácie. Prvá etapa logicky pozostáva zo získavania elektriny dostupnými prostriedkami v akomkoľvek z existujúcich typov elektrární.
• Transformácia. Po získaní elektriny sa elektrina zvyčajne podrobí transformačnému procesu, ktorý ju pripraví na prepravu po elektrickej sieti, pretože elektrinu na rozdiel od iných produktov a tovarov nemožno skladovať na neskoršiu spotrebu, ale musí sa okamžite preniesť.

Zásluhu na tom majú takzvané rozvodne alebo transformovne, ktoré sa nachádzajú v blízkosti elektrární, a tiež transformačné centrá v blízkosti elektrární. populácií spotrebitelia, keďže jeho poslaním je modulovať elektrické napätie, aby sa elektrina stala prenosnou (vysoké napätie) a spotrebnou (nízke napätie).

• Distribúcia. Elektrina musí byť nakoniec dodávaná do našich domovov alebo do priemyselných odvetví, ktoré ju spotrebúvajú, prostredníctvom elektroinštalačnej siete známej ako elektrické vedenie, o ktorú sa zvyčajne starajú rôzne energetické distribučné a marketingové spoločnosti.
• Spotreba. Napokon, každá spotrebiteľská domácnosť alebo priemyselný závod má prepojovaciu inštaláciu, ktorá spája rozvodné siete s vnútornými zariadeniami, čo umožňuje, aby bola energia prítomná všade tam, kde ju potrebujeme.

Druhy výroby elektriny

Veterná energia je relatívne lacná a bezpečná na výrobu elektriny.

Výroba elektriny sa zvyčajne klasifikuje podľa typu elektrárne, v ktorej sa vyrába, alebo podľa toho, aký konkrétny postup sa používa, ako sme už vysvetlili, na mobilizáciu turbíny, než na otáčanie cievky, ktorá zase čas vyrába elektrinu. Máme teda:

• Termoelektrická energia fosílne palivá. Termoelektrárne sú tie, ktoré vyrábajú elektrickú energiu z tepelnej energie, varením veľkého množstva vody alebo podobným ohrevom iných plynov vďaka spaľovaniu rôznych materiálov. organické (uhlie, Ropa, zemný plyn alebo iné fosílne palivá) vo vnútornom kotle. V týchto prípadoch je za pohyb turbíny zodpovedný expandujúci plyn, ktorý sa potom ochladí, aby bolo možné cyklus zopakovať.
• Termonukleárna energia. Princíp činnosti termonukleárnej energie sa nelíši od termoelektrickej s výnimkou, že teplo potrebné na otáčanie turbín sa získava rôznymi chemické procesy štiepenie atómov ťažké, teda bombardovanie atómových jadier určitých prvkov, prinútiť ich stať sa ďalšími ľahšími prvkami a uvoľniť obrovské množstvo energie. V týchto zariadeniach, známych ako reaktory, platí rovnaká logika atómová bomba, ale použité na mierové účely. Nevýhodou je, že vzniká rádioaktívny odpad, s ktorým sa ťažko manipuluje a je vysoko toxický.
• Geotermálnej energie. Aj v tomto prípade sa prevádzka elektrárne riadi termoelektrickým modelom, ale bez potreby palív alebo kotlov, keďže sa využíva vnútorné teplo elektrárne. Zemská kôra. Na to je potrebné vhodné tektonické miesto, to znamená oblasť s tektonickou aktivitou, ktorá umožňuje naliať vodu do hlbín zeme a využiť výslednú paru na mobilizáciu elektrických turbín.
• Solárna tepelná energia. Podobne ako v predchádzajúcich prípadoch, aj tento typ elektrární využíva výhody slnečné svetlo, zaostruje a koncentruje ho pomocou zložitého systému zrkadiel, aby sa zohrievali kvapaliny pri teploty medzi 300 a 1000 °C, a tým spustiť proces výroby termoelektrického prúdu.
• Fotovoltaická energia. Tento typ energie sa získava aj využívaním slnečného žiarenia, ale v inom zmysle: pomocou veľkých polí fotovoltaických článkov, tvorených diódami citlivými na slnečné svetlo, ktoré na svojich koncoch generujú malé potenciálne rozdiely. Na to sú potrebné veľké stránky solárne panely na výrobu elektriny, no zároveň sa to robí bez potreby surovín a bez znečistiť príliš veľa životné prostredie.
• Vodná energia. V tomto prípade sa elektrické turbíny výrobného závodu nepohybujú pôsobením tepla, ale využívaním mechanickej energie vodopádu. Z toho dôvodu a topografia na tento účel špecifické, ako sú katarakty, vodopády, mohutné rieky alebo vodné plochy, do ktorých možno implantovať priehrady alebo priehrady. Okrem brutálnej úpravy týchto vodných plôch a ich ekosystémov vlastný, je to forma čistá energia, lacné a bezpečné.
• Energia morskej vody alebo silu vĺn. Toto je názov pre rastliny na získavanie elektrickej energie z prílivu alebo morských vĺn prostredníctvom pobrežných zariadení, ktoré prostredníctvom plávajúcich zariadení využívajú tlak vody na mobilizáciu turbín. Nie sú to však príliš výkonné a nie príliš výnosné spôsoby získavania energie, aspoň v súčasnosti.
• Sila vetra. Ak sa v predchádzajúcich prípadoch využil prirodzený pohyb vody, vo veterných elektrárňach sa využíva sila vetra najmä v regiónoch v tom, že neustále fúka, ako pobrežné zóny, veľké pláne a podobne. Na to majú celé polia obrích vrtúľ, citlivých na prechod vetra, ktoré pri pohybe prenášajú mechanickú energiu na elektrickú turbínu. Ide o relatívne lacnú a bezpečnú formu výroby elektriny, ale bohužiaľ veľmi málo výkonnú a so značnými nákladmi na úpravu terénu.

Obnoviteľná energia

Získavanie elektriny je zložitý a vysoko náročný proces. vplyv na životné prostredie, najmä v jeho tradičných variantoch, akými sú fosílne palivá. Navyše, v posledne menovaných prípadoch má dostupné palivo obmedzené zásoby, keďže uhlie a ropa majú veľmi pomalý a dlhotrvajúci geologický pôvod, čo nám neumožňuje dopĺňať zásoby planét rovnakým tempom, akým ich spotrebúvame.

Z tohto dôvodu sa veľa úsilia energetického sektora investuje do hľadania možných obnoviteľných zdrojov alebo do zdokonaľovania tých, ktoré už existujú, ako je solárna, vodná a geotermálna energia.

Veľké nádeje ľudstva v energetických záležitostiach však poukazujú na možnosť atómovej fúzie ako bezpečného, ​​spoľahlivého, neznečisťujúceho a obnoviteľného zdroja energie: odoberajú sa atómy vodíka, najrozšírenejší prvok na svete. vesmíra zlúčiť sa, aby sa vytvorilo obrovské množstvo energie, rovnako ako sa to deje v srdci hviezdy v priestore.

Bohužiaľ, blaženosť technológie je ešte ďaleko od nášho dosahu, takže ľudstvo bude musieť vynaložiť väčšie úsilie, aby svoju spotrebu energie prispôsobilo možnostiam sveta, alebo riskuje, že ju v túžbe po nekonečnej elektrickej energii úplne zruinuje.