روش های سنتی و جایگزین برای تولید برق

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

در حال حاضر، بشریت از تمام راه های ممکن برای تولید برق استفاده می کند. به سختی می توان اهمیت این منبع را دست بالا گرفت. و مصرف آن هر روز در حال افزایش است. به همین دلیل توجه بیشتری به روش های غیر سنتی تولید برق می شود. در عین حال، این منابع در این مرحله از توسعه نمی توانند نیازهای جمعیت زمین را به طور کامل برآورده کنند. این مقاله به طور خلاصه به بررسی روش های سنتی و جایگزین اصلی برای تولید برق می پردازد.

دریافت برق از نیروگاه های حرارتی

این روش تولید برق رایج ترین است. به عنوان مثال، در فدراسیون روسیه، منابع گرما تقریباً 80٪ از کل تولید منابع لازم را تشکیل می دهند. سالها می گذردفعالان محیط زیست در حال حاضر عملاً درباره تأثیر منفی چنین سازه های مهندسی بر محیط زیست و سلامت انسان فریاد می زنند، اما ایستگاه های ساخته شده در اواسط قرن گذشته (یا حتی قبل از انقلاب) همچنان برق شهرهای پرجمعیت و شرکت های صنعتی بزرگ را تأمین می کنند.

منابع حرارتی روشهای سنتی تولید برق هستند. و اکنون، سه یا چهار دهه است که از نظر خروجی، جایگاه پیشرو در رتبه بندی را اشغال کرده اند. و این علیرغم توسعه سریع روشهای جایگزین برای تولید برق است.

در بین تمامی پروژه های مهندسی، نوع خاصی از سازه متمایز می شود. اینها نیروگاههای ترکیبی حرارت و برق هستند که وظیفه اضافی آنها تامین گرما منازل و آپارتمانهای شهروندان است. به گفته کارشناسان، راندمان چنین نیروگاه هایی بسیار پایین است و انتقال منبع تولید شده در فواصل طولانی با تلفات زیادی همراه است.

تولید انرژی به شرح زیر انجام می شود. سوخت جامد، مایع یا گاز سوزانده می شود و آب موجود در دیگ بخار را تا دمای قابل توجهی گرم می کند. نیروی بخار پره های توربین را به حرکت در می آورد و باعث می شود که روتور ژنراتور توربین بچرخد و برق تولید کند.

نیروگاه های برق آبی روشی امیدوارکننده برای تولید برق است

ساخت سازه های مهندسی پیچیده طراحی شده برای تبدیل انرژی آب به برق در امپراتوری روسیه آغاز شد. سال ها از آن زمان می گذرد و این منبع همچنان فعال است.استفاده شده. در طول سال های صنعتی شدن اتحاد جماهیر شوروی (1930)، نیروگاه های برق آبی غول پیکر در سراسر کشور رشد کردند. تمام نیروهای یک کشور جوان و شکننده در ساخت این غول ها (که ارزش آن فقط یک نیروگاه برق آبی Zaporizhzhya است!) پرتاب شدند. سازه های مهندسی آن سال ها هنوز در حال کار هستند و مقدار قابل توجهی برق تولید می کنند.

در حال حاضر، دولت روی توسعه راه‌های «سبز» برای تولید برق شرط‌بندی کرده است. از این رو ساخت نیروگاه های برق آبی مدرن و بسیار پربازده در سراسر کشور به طور فعال تامین مالی می شود. استراتژی ساخت تأسیسات متوسط روی شاخه های کوچک رودخانه ها کاملاً خود را توجیه کرده است. یکی از این ایستگاه ها می تواند نیازهای برق شهرک های کوچک مجاور را به طور کامل برآورده کند. در مقیاس ملی، این امر منجر به افزایش کارایی اقتصاد ملی و رقابت‌پذیری تولیدکنندگان داخلی کالاهای صنعتی می‌شود.

از معایب این فناوری می توان به هزینه بالای چنین اشیایی و دوره بازپرداخت بسیار طولانی اشاره کرد. هزینه های اصلی برای ساخت سد است. اما باید خود ساختمان (ساختمان های اداری و ماشینی) احداث شود، دستگاه تخلیه آب و … ساخته شود. پارامترها و ترکیب سازه به عوامل زیادی بستگی دارد: قدرت نصب شده ژنراتورها و فشار آب، نوع نیروگاه (سد، کانال، انحراف، ذخیره سازی، جزر و مد). نیروگاه های برق آبی در رودخانه های بزرگ قابل کشتیرانی همچنین دارای قفل ها و کانال های پیچیده قابل کشتیرانی برای اطمینان از مهاجرت ماهیان به محل تخم ریزی هستند.

صنعت انرژی هسته ای

نیروگاه هسته ای امروز دیگر کسی را شگفت زده نمی کند. چنین تأسیساتی به طور فعال در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شد. بنابراین این فناوری متعلق به روش های سنتی تولید برق است.

نیروگاه های هسته ای هنوز نه تنها در روسیه، بلکه در کشورهای دور و نزدیک خارج از کشور نیز به طور فعال در حال ساخت هستند. به عنوان مثال، یک شرکت با ریشه روسی Rosatom تأمین مالی ساخت چنین منبعی را در جمهوری بلاروس می دهد. به هر حال، این ایستگاه اولین ایستگاه در این قلمرو خواهد بود.

نگرش جهان به انرژی هسته ای بسیار مبهم است. به عنوان مثال، آلمان به طور جدی تصمیم گرفت اتم صلح آمیز را به طور کامل کنار بگذارد. و این در زمانی است که فدراسیون روسیه فعالانه در حال سرمایه گذاری در ساخت تاسیسات جدید از آخرین نسل است.

دانشمندان به طور قابل اعتماد ثابت کرده اند که رسوبات سوخت هسته ای در روده های زمین بسیار بزرگتر از تمام ذخایر مواد خام هیدروکربنی (نفت و گاز) است. تقاضای فزاینده برای هیدروکربن ها منجر به افزایش قیمت آنها می شود. به همین دلیل است که توسعه انرژی هسته ای نتیجه می دهد.

نیروی باد

صنعت نیروی بادی در مقیاس صنعتی نسبتاً اخیراً پدید آمده و به فهرست راه‌های غیر سنتی تولید برق اضافه شده است. و این یک فناوری بسیار امیدوارکننده است. با احتمال زیاد، می توان ادعا کرد که در آینده ای دور، آسیاب های بادی به اندازه نیاز بشر برق تولید خواهند کرد. و اینها کلمات خالی نیستند، زیرا طبق متوسط ترین تخمین هادانشمندان، مجموع نیروی باد روی سطح کره زمین حداقل صد برابر بیشتر از قدرت همه منابع آبی است.

مشکل اصلی ناهماهنگی جریان هوا است که پیش بینی تولید انرژی را دشوار می کند. باد به طور مداوم در قلمرو وسیع روسیه می وزد. و اگر یاد بگیرید چگونه از این منبع پایان ناپذیر به طور موثر و کارآمد استفاده کنید، می توانید بیش از همه نیازهای صنایع سنگین و جمعیت کشور را برآورده کنید.

علی رغم مزایای آشکار استفاده از انرژی بادی، میزان برق تولید شده توسط نیروگاه های بادی از یک درصد کل بیشتر نیست. تجهیزات برای این اهداف بسیار گران است، علاوه بر این، چنین امکاناتی در هر منطقه موثر نخواهد بود و حمل و نقل برق در فواصل طولانی با تلفات زیادی همراه است.

انرژی زمین گرمایی

توسعه منابع زمین گرمایی نقطه عطف جدیدی در تاریخ توسعه روش های جایگزین تولید برق است.

اصل تولید برق، تامین انرژی جنبشی و پتانسیل بخار آب گرم از منبع زیرزمینی به پره های یک توربین ژنراتور است که از طریق حرکات چرخشی جریان تولید می کند. در تئوری، تفاوت دما در سطح و اعماق پوسته زمین مشخصه هر منطقه است. با این حال، معمولا حداقل است و امکان استفاده از آن برای تولید برق وجود ندارد. ساخت چنین ایستگاه هایی فقط درمناطق خاصی از سیاره ما (از نظر لرزه ای فعال). ایسلند در توسعه این روش پیشگام است. از اراضی کامچاتکای روسیه نیز می توان برای این اهداف استفاده کرد.

اصل به دست آوردن انرژی به شرح زیر است. آب داغ از روده های زمین به سطح می آید. فشار در اینجا بسیار کمتر است که باعث می شود آب به جوش بیاید. بخار جدا شده از طریق خط لوله هدایت می شود و پره های توربین های ژنراتور را می چرخاند. پیش بینی آینده این روش مدرن تولید برق دشوار است. شاید چنین ایستگاه هایی به طور انبوه در قلمرو فدراسیون روسیه ساخته شوند، یا شاید این ایده به مرور زمان از بین برود و هیچ کس آن را به خاطر نخواهد آورد.

توسعه انرژی حرارتی اقیانوس

اقیانوس های جهان در مقیاس خود شگفت انگیز هستند. متخصصان حتی نمی توانند تخمین تقریبی از مقدار انرژی حرارتی انباشته شده در آن ارائه دهند. یک چیز واضح است - حجم عظیمی از منابع بلااستفاده باقی می مانند. در حال حاضر نمونه‌های اولیه نیروگاه‌هایی ساخته شده‌اند که انرژی گرمایی آب‌های اقیانوس را به جریان تبدیل می‌کنند. با این حال، اینها پروژه های آزمایشی هستند و هیچ اطمینانی وجود ندارد که این حوزه انرژی بیشتر توسعه یابد.

عوارض در خدمت صنعت برق

تبدیل نیروی قدرتمند جزر و مد به مشتقات ارزشمند روش جدیدی برای تولید برق است. ماهیت این پدیده ها اکنون شناخته شده است و باعث آن هیبت محترمانه ای نمی شود که در بین اجداد ما بوجود آمده است. این به دلیل تأثیر میدان مغناطیسی استماهواره وفادار سیاره - ماه.

قابل توجه ترین جریان های جزر و مدی و جزر و مدی آب در آب های کم عمق دریاها و اقیانوس ها و همچنین در بستر رودخانه ها مشاهده می شود.

اولین ایستگاهی که واقعاً نتیجه داد در سال 1913 در انگلستان در نزدیکی لیورپول ساخته شد. از آن زمان، بسیاری از کشورها سعی کرده اند این تجربه را تکرار کنند، اما در نهایت به دلایل مختلف این سرمایه گذاری را رها کردند.

انرژی خورشیدی

در واقع، همه سوخت‌های فسیلی طبیعی میلیون‌ها سال پیش با مشارکت و تحت تأثیر نور خورشید شکل گرفتند. بنابراین، می توان گفت که بشر مدت ها و به طور فعال از محصولات به دست آمده از خورشید استفاده می کند. در واقع ما وجود رودخانه ها و دریاچه ها را مدیون این منبع پایان ناپذیر هستیم که گردش آب را تضمین می کند. با این حال، منظور از انرژی خورشیدی مدرن این نیست. اخیراً دانشمندان توانسته‌اند باتری‌های خاصی را توسعه داده و تولید کنند. آنها با برخورد نور خورشید به سطح آنها برق تولید می کنند. این فناوری به روشی جایگزین برای تولید برق اشاره دارد.

خورشید شاید قوی ترین منبع از همه چیزهایی باشد که در حال حاضر شناخته شده اند. در سه روز، سیاره زمین به اندازه ای انرژی دریافت می کند که در تمام ذخایر اکتشاف شده و بالقوه همه انواع منابع حرارتی وجود ندارد. با این حال، تنها 1/3 این انرژی به سطح پوسته زمین می رسد و بیشتر آن در جو پخش می شود. و با این حال ما در مورد حجم عظیم صحبت می کنیم. به گفته کارشناسان، یک مخزن کوچکبه اندازه یک نیروگاه حرارتی نسبتاً بزرگ انرژی دریافت می کند.

تاسیساتی در دنیا وجود دارند که از انرژی نور خورشید برای تولید بخار استفاده می کنند. یک ژنراتور را به حرکت در می آورد و برق تولید می کند. با این حال، چنین نصبی بسیار نادر است.

صرف نظر از اصل تولید الکتریسیته، نصب باید مجهز به کلکتور - وسیله ای برای تمرکز نور خورشید باشد. مطمئناً بسیاری پنل های خورشیدی را با چشمان خود دیده اند. به نظر می رسد که آنها زیر شیشه تیره هستند. به نظر می رسد که چنین پوششی ساده ترین جمع کننده است. اصل عملکرد آن بر این واقعیت استوار است که یک ماده شفاف تیره پرتوهای خورشید را منتقل می کند، اما تابش مادون قرمز و ماوراء بنفش را به تاخیر می اندازد و منعکس می کند. در داخل باتری لوله هایی با ماده کار وجود دارد. از آنجایی که تابش حرارتی از طریق فیلم تیره منتقل نمی شود، دمای سیالات کار بسیار بالاتر از دمای محیط است. لازم به ذکر است که چنین راه حل هایی فقط در عرض های جغرافیایی گرمسیری که نیازی به چرخاندن کلکتور پس از خورشید نیست، به طور موثر عمل می کنند.

نوع دیگر پوشش، آینه مقعر است. چنین تجهیزاتی راه حل بسیار گرانی است، بنابراین کاربرد گسترده ای پیدا نکرده است. چنین کلکتوری می تواند تا سه هزار درجه سانتیگراد گرمایش دهد.

این جهت به سرعت در حال توسعه است. در اروپا، با خانه هایی که از شبکه های برق قطع شده اند، کسی را شگفت زده نخواهید کرد. با این حال، در مقیاس صنعتیبرق با این روش تولید نمی شود. پنل های خورشیدی بر روی سقف چنین خانه هایی خودنمایی می کنند. این یک سرمایه گذاری بسیار مشکوک است. در بهترین حالت نصب چنین تجهیزاتی تنها پس از ده سال کارکرد نتیجه خواهد داد.

استفاده از جریان های دریایی

این یک روش بسیار غیرعادی برای تولید برق است. به دلیل تفاوت دما در مناطق شمالی اقیانوس ها و جنوبی (استوایی)، جریان های قدرتمندی در سراسر حجم به وجود می آیند. اگر یک توربین در آب غوطه ور شود، جریان قدرتمندی آن را می چرخاند. این اساس اصل عملکرد چنین نیروگاه هایی است.

با این حال، این منبع انرژی در حال حاضر به طور فعال استفاده نمی شود. هنوز چالش های مهندسی زیادی وجود دارد که باید حل شوند. فقط کارهای آزمایشی در حال انجام است. انگلیسی ها در این مسیر فعال ترین هستند. این احتمال وجود دارد که در آینده نزدیک، مستعمرات نیروگاه‌هایی در سواحل بریتانیا ظاهر شوند که پره‌های آن‌ها توسط جریان‌های دریایی به حرکت در می‌آیند.

راههایی برای دریافت برق در خانه

برق را می توان در خانه نیز تولید کرد. و اگر این موضوع را جدی بگیرید، حتی می توانید نیازهای برق خانوار را برطرف کنید.

در ابتدا باید توجه داشت که برخی از روش های ذکر شده برای تولید برق در اقتصاد خصوصی کاملاً قابل اجرا هستند. بنابراین، بسیاری از کشاورزان و صاحبان املاک روستایی آسیاب های بادی را در زمین های خود نصب می کنند. همچنین، پنل های خورشیدی را می توان بیشتر و بیشتر در پشت بام خانه های روستایی دید.

دیگر هم هستندروش های تولید برق، اما کاربرد عملی آنها منتفی است. این بیشتر برای سرگرمی یا برای هدف آزمایش است.