ენერგიის ტიპები: ტრადიციული და ალტერნატიული. მომავლის ენერგია

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ენერგეტიკის ყველა არსებული სფერო პირობითად შეიძლება დაიყოს სექსუალურ, განვითარებად და თეორიული შესწავლის სტადიაზე მყოფად. ზოგიერთი ტექნოლოგია ხელმისაწვდომია კერძო ეკონომიკაშიც კი განსახორციელებლად, ზოგი კი მხოლოდ სამრეწველო მხარდაჭერის ფარგლებშია შესაძლებელი. შესაძლებელია ენერგიის თანამედროვე ტიპების განხილვა და შეფასება სხვადასხვა პოზიციიდან, მაგრამ ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს ეკონომიკური მიზანშეწონილობისა და წარმოების ეფექტურობის უნივერსალურ კრიტერიუმებს. ბევრი თვალსაზრისით, ტრადიციული და ალტერნატიული ენერგიის გენერირების ტექნოლოგიების გამოყენების ცნებები დღეს განსხვავდება ამ პარამეტრებში.

ტრადიციული ენერგია

ეს არის დამკვიდრებული სითბოს და ელექტროენერგიის ინდუსტრიების ფართო ფენა, რომელიც უზრუნველყოფს მსოფლიოს ენერგიის მომხმარებელთა დაახლოებით 95%-ს. რესურსის გამომუშავება ხდება სპეციალურ სადგურებზე - ეს არის თბოელექტროსადგურების, ჰიდროელექტროსადგურების, ატომური ელექტროსადგურების ობიექტები და ა.შ. ისინი მუშაობენ მზა ნედლეულის ბაზაზე, რომლის გადამუშავების პროცესშია სამიზნე ენერგია. წარმოიქმნება. განასხვავებენ ენერგიის წარმოების შემდეგ ეტაპებს:

• ნედლეულის წარმოება, მომზადება და მიწოდებაამა თუ იმ ტიპის ენერგიის წარმოების ობიექტი. ეს შეიძლება იყოს საწვავის მოპოვებისა და გამდიდრების პროცესები, ნავთობპროდუქტების წვა და ა.შ.
• ნედლეულის გადატანა ერთეულებსა და შეკრებებზე, რომლებიც პირდაპირ გარდაქმნის ენერგიას.
• ენერგიის გადაქცევის პროცესები პირველადიდან მეორადში. ეს ციკლები არ არის ყველა სადგურზე, მაგრამ, მაგალითად, ენერგიის მიწოდებისა და შემდგომი განაწილების მოხერხებულობისთვის, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი სხვადასხვა ფორმები - ძირითადად სითბო და ელექტროენერგია.
• მზა გარდაქმნილი ენერგიის შენარჩუნება, მისი გადაცემა და განაწილება.

ფინალურ ეტაპზე რესურსი იგზავნება საბოლოო მომხმარებლებს, რომლებიც შეიძლება იყვნენ როგორც ეროვნული ეკონომიკის სექტორები, ასევე ჩვეულებრივი სახლის მფლობელები.

თბოელექტროენერგეტიკული ინდუსტრია

რუსეთში ყველაზე გავრცელებული ენერგეტიკული ინდუსტრია. ქვეყანაში არსებული თბოელექტროსადგურები აწარმოებენ 1000 მეგავატზე მეტს, ნახშირის, გაზის, ნავთობპროდუქტების, ფიქლის საბადოებისა და ტორფის გამოყენებით. გამომუშავებული პირველადი ენერგია შემდგომ გარდაიქმნება ელექტროენერგიად. ტექნოლოგიურად, ასეთ სადგურებს ბევრი უპირატესობა აქვთ, რაც განაპირობებს მათ პოპულარობას. მათ შორისაა ოპერაციული პირობებისადმი მოუთხოვნი და სამუშაო პროცესის ტექნიკური ორგანიზების სიმარტივე.

თბოელექტროსადგურები კონდენსატორული ობიექტების და კომბინირებული თბოელექტროსადგურების სახით შეიძლება აშენდეს უშუალოდ იმ ადგილებში, სადაც მოიპოვება მოხმარებადი რესურსი ან სადაც მდებარეობს მომხმარებელი. სეზონური რყევები გავლენას არ ახდენს სადგურების სტაბილურობაზე, რაც ასეთს ხდისენერგიის წყაროები საიმედოა. მაგრამ თბოსადგურებს ასევე აქვთ უარყოფითი მხარეები, რომლებიც მოიცავს ამოწურვადი საწვავის რესურსების გამოყენებას, გარემოს დაბინძურებას, დიდი რაოდენობით სამუშაო რესურსების შეერთების აუცილებლობას და ა.შ.

ჰიდროენერგეტიკა

ჰიდრავლიკური კონსტრუქციები ენერგეტიკული ქვესადგურების სახით შექმნილია წყლის ნაკადის ენერგიის გარდაქმნის შედეგად ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის. ანუ გენერირების ტექნოლოგიური პროცესი უზრუნველყოფილია ხელოვნური და ბუნებრივი მოვლენების ერთობლიობით. ექსპლუატაციის დროს სადგური ქმნის წყლის საკმარის წნევას, რომელიც შემდეგ მიმართულია ტურბინის პირებზე და ააქტიურებს ელექტრო გენერატორებს. ენერგიის ჰიდროლოგიური ტიპები განსხვავდება გამოყენებული ერთეულების ტიპებით, აღჭურვილობის ურთიერთქმედების კონფიგურაციით ბუნებრივ წყლის ნაკადებთან და ა.შ. შესრულების მაჩვენებლების მიხედვით შეიძლება გამოიყოს ჰესების შემდეგი ტიპები:.

• მცირე - გენერირება 5 მეგავატამდე.
• საშუალო - 25 მეგავატამდე.
• ძლიერი - 25 მეგავატზე მეტი.

კლასიფიკაცია ასევე გამოიყენება წყლის წნევის ძალის მიხედვით:

• დაბალწნევიანი სადგურები - 25 მ-მდე.
• საშუალო წნევა - 25 მ-დან.
• მაღალი წნევა - 60 მ-ზე ზემოთ.

ჰიდროელექტროსადგურების უპირატესობებში შედის გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა, ეკონომიკური ხელმისაწვდომობა (უფასო ენერგია), ამოუწურავი სამუშაო რესურსი. ამავდროულად, ჰიდრავლიკური სტრუქტურები მოითხოვს დიდ საწყის ხარჯებს შენახვის ინფრასტრუქტურის ტექნიკური ორგანიზაციისთვის და ასევე აქვს შეზღუდვები.სადგურების გეოგრაფიული მდებარეობა - მხოლოდ იქ, სადაც მდინარეები უზრუნველყოფენ წყლის საკმარის წნევას.

ატომური ენერგიის ინდუსტრია

გარკვეული გაგებით, ეს არის თერმული ენერგიის ქვესახეობა, მაგრამ პრაქტიკაში, ატომური ელექტროსადგურების მუშაობის ინდიკატორები უფრო მაღალია, ვიდრე თბოელექტროსადგურები. რუსეთი იყენებს ატომური ენერგიის წარმოების სრულ ციკლებს, რაც იძლევა დიდი რაოდენობით ენერგორესურსების გამომუშავების საშუალებას, მაგრამ ასევე არსებობს ურანის მადნის დამუშავების ტექნოლოგიების გამოყენების უზარმაზარი რისკები. უსაფრთხოების საკითხების განხილვას და ამ ინდუსტრიის ამოცანების პოპულარიზაციას, კერძოდ, ახორციელებს ANO "ბირთვული ენერგიის საინფორმაციო ცენტრი", რომელსაც აქვს წარმომადგენლობითი ოფისები რუსეთის 17 რეგიონში..

რეაქტორი მთავარ როლს ასრულებს ბირთვული ენერგიის წარმოების პროცესებში. ეს არის ერთეული, რომელიც შექმნილია ატომების დაშლის რეაქციის მხარდასაჭერად, რასაც, თავის მხრივ, თან ახლავს თერმული ენერგიის გამოყოფა. არსებობს სხვადასხვა ტიპის რეაქტორები, რომლებიც განსხვავდებიან გამოყენებული საწვავის და გამაგრილებლის ტიპის მიხედვით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული კონფიგურაცია არის მსუბუქი წყლის რეაქტორი, რომელიც იყენებს ჩვეულებრივ წყალს გამაგრილებლად. ურანის საბადო არის ძირითადი გადამამუშავებელი რესურსი ბირთვული ენერგიის ინდუსტრიაში. ამ მიზეზით, ატომური ელექტროსადგურები, როგორც წესი, შექმნილია ურანის საბადოებთან ახლოს რეაქტორების განთავსებისთვის. დღეისათვის რუსეთში ფუნქციონირებს 37 რეაქტორი, რომელთა საერთო გამომუშავების სიმძლავრე შეადგენს დაახლოებით 190 მილიარდ კვტ/სთ/წელიწადში..

ალტერნატიული ენერგიის მახასიათებლები

ალტერნატიული ენერგიის თითქმის ყველა წყარო დადებითად არის შედარებულიფინანსური ხელმისაწვდომობა და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა. ფაქტობრივად, ამ შემთხვევაში გადამუშავებული რესურსი (ნავთობი, გაზი, ქვანახშირი და ა.შ.) იცვლება ბუნებრივი ენერგიით. ეს შეიძლება იყოს მზის შუქი, ქარის დინება, დედამიწის სითბო და ენერგიის სხვა ბუნებრივი წყაროები, გარდა ჰიდროლოგიური რესურსებისა, რომლებიც დღეს ტრადიციულად ითვლება. ალტერნატიული ენერგეტიკული კონცეფციები დიდი ხანია არსებობს, მაგრამ დღემდე მათ მცირე წილი უჭირავთ მთლიან მსოფლიო ენერგომომარაგებაში. ამ დარგების განვითარების შეფერხება დაკავშირებულია ელექტროენერგიის წარმოების პროცესების ტექნოლოგიურ ორგანიზაციაში არსებულ პრობლემებთან.

მაგრამ რა არის დღეს ალტერნატიული ენერგიის აქტიური განვითარების მიზეზი? დიდწილად, გარემოს დაბინძურების მაჩვენებლის შემცირების აუცილებლობა და ზოგადად ეკოლოგიური პრობლემები. ასევე, უახლოეს მომავალში კაცობრიობა შესაძლოა ენერგო წარმოებაში გამოყენებული ტრადიციული რესურსების ამოწურვის წინაშე აღმოჩნდეს. ამიტომ, მიუხედავად ორგანიზაციული და ეკონომიკური დაბრკოლებებისა, სულ უფრო მეტი ყურადღება ექცევა ენერგიის ალტერნატიული ფორმების განვითარების პროექტებს.

გეოთერმული ენერგია

სახლში ენერგიის მიღების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გზა. გეოთერმული ენერგია წარმოიქმნება დედამიწის შიდა სითბოს დაგროვების, გადაცემის და ტრანსფორმაციის პროცესში. სამრეწველო მასშტაბით, მიწისქვეშა ქანებს ემსახურება 2-3 კმ-მდე სიღრმეზე, სადაც ტემპერატურა შეიძლება აღემატებოდეს 100°C-ს. რაც შეეხება გეოთერმული სისტემების ინდივიდუალურ გამოყენებას, უფრო ხშირად გამოიყენება ზედაპირული აკუმულატორები, რომლებიც განლაგებულია არა სიღრმეში ჭებში, არამედჰორიზონტალურად. ალტერნატიული ენერგიის გენერირების სხვა მიდგომებისგან განსხვავებით, წარმოების ციკლის თითქმის ყველა გეოთერმული ენერგიის წყარო კონვერტაციის საფეხურის გარეშე მუშაობს. ანუ, პირველადი თერმული ენერგია იმავე ფორმით მიეწოდება საბოლოო მომხმარებელს. ამიტომ გამოიყენება ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა გეოთერმული გათბობის სისტემები.

მზის ენერგია

ერთ-ერთი უძველესი ალტერნატიული ენერგიის კონცეფცია, რომელიც იყენებს ფოტოელექტრო და თერმოდინამიკურ სისტემებს, როგორც შესანახ მოწყობილობას. ფოტოელექტრული გამომუშავების მეთოდის განსახორციელებლად გამოიყენება სინათლის ფოტონების ენერგიის (კვანტების) ელექტროენერგიად გადამყვანები. თერმოდინამიკური დანადგარები უფრო ფუნქციონალურია და, მზის ნაკადების გამო, შეუძლიათ გამოიმუშაონ სითბო ელექტროენერგიით და მექანიკური ენერგია მამოძრავებელი ძალის შესაქმნელად.

სქემები საკმაოდ მარტივია, მაგრამ ასეთი აღჭურვილობის მუშაობაში ბევრი პრობლემაა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მზის ენერგია, პრინციპში, ხასიათდება მთელი რიგი მახასიათებლებით: არასტაბილურობა ყოველდღიური და სეზონური რყევების გამო, ამინდზე დამოკიდებულება, სინათლის ნაკადების დაბალი სიმკვრივე. ამიტომ, მზის პანელებისა და ბატარეების დიზაინის ეტაპზე დიდი ყურადღება ეთმობა მეტეოროლოგიური ფაქტორების შესწავლას.

ტალღის ენერგია

ტალღებიდან ელექტროენერგიის წარმოქმნის პროცესი ხდება მოქცევის ენერგიის გარდაქმნის შედეგად. ამ ტიპის ელექტროსადგურების უმეტესობის გულში არის აუზი,რომელიც ორგანიზებულია ან მდინარის პირის გამოყოფის დროს, ან ყურის კაშხლით გადაკეტვით. ჩამოყალიბებულ ბარიერში განლაგებულია ჰიდრავლიკური ტურბინებით მილსადენები. როდესაც წყლის დონე იცვლება მაღალი მოქცევის დროს, ტურბინის პირები ბრუნავს, რაც ხელს უწყობს ელექტროენერგიის გამომუშავებას. ნაწილობრივ, ამ ტიპის ენერგია მსგავსია ჰიდროელექტროსადგურების მუშაობის პრინციპებს, მაგრამ თავად წყლის რესურსთან ურთიერთქმედების მექანიზმს მნიშვნელოვანი განსხვავებები აქვს. ტალღური სადგურების გამოყენება შესაძლებელია ზღვებისა და ოკეანეების სანაპიროებზე, სადაც წყლის დონე 4 მ-მდე იზრდება, რაც შესაძლებელს ხდის ენერგიის გამომუშავებას 80 კვტ/მ-მდე. ასეთი სტრუქტურების ნაკლებობა განპირობებულია იმით, რომ წყალსატევები არღვევს მტკნარი და ზღვის წყლის გაცვლას და ეს უარყოფითად აისახება ზღვის ორგანიზმების სიცოცხლეზე.

ქარის ენერგია

ელექტროენერგიის გამომუშავების კიდევ ერთი მეთოდი, რომელიც ხელმისაწვდომია კერძო ოჯახებში გამოსაყენებლად, რომელიც ხასიათდება ტექნოლოგიური სიმარტივით და ეკონომიკური ხელმისაწვდომობით. ჰაერის მასების კინეტიკური ენერგია მოქმედებს როგორც დამუშავებული რესურსი, ხოლო ძრავა მბრუნავი პირებით მოქმედებს როგორც ბატარეა. როგორც წესი, ქარის ენერგია იყენებს ელექტრო დენის გენერატორებს, რომლებიც აქტიურდებიან ვერტიკალური ან ჰორიზონტალური როტორების პროპელერებით ბრუნვის შედეგად. ამ ტიპის საშუალო შიდა სადგურს შეუძლია გამოიმუშაოს 2-3 კვტ.

მომავლის ენერგეტიკული ტექნოლოგიები

ექსპერტების აზრით, 2100 წლისთვის ქვანახშირისა და ნავთობის ერთობლივი წილი გლობალურ ბალანსში იქნება დაახლოებით 3%, რამაც უკან უნდა დააბრუნოს თერმობირთვული ენერგია.როგორც ენერგიის რესურსების მეორადი წყარო. მზის სადგურებმა უნდა დაიკავონ პირველი ადგილი, ისევე როგორც უსადენო გადაცემის არხებზე დაფუძნებული კოსმოსური ენერგიის გარდაქმნის ახალი კონცეფციები. მომავლის ენერგიად ქცევის პროცესები უნდა დაიწყოს უკვე 2030 წელს, როცა დადგება ნახშირწყალბადების საწვავის წყაროების მიტოვების და „სუფთა“და განახლებად რესურსებზე გადასვლის პერიოდი..

რუსეთის ენერგეტიკული პერსპექტივები

შიდა ენერგიის მომავალი ძირითადად დაკავშირებულია ბუნებრივი რესურსების ტრანსფორმაციის ტრადიციული გზების განვითარებასთან. ინდუსტრიაში საკვანძო ადგილი ატომურმა ენერგიამ უნდა დაიკავოს, მაგრამ კომბინირებული ვერსიით. ატომური ელექტროსადგურების ინფრასტრუქტურას უნდა დაემატოს ჰიდრავლიკური ინჟინერიის ელემენტები და ეკოლოგიურად სუფთა ბიოსაწვავის გადამუშავების საშუალებები. განვითარების შესაძლო პერსპექტივაში ბოლო ადგილი არ ეთმობა მზის ბატარეებს. რუსეთში, დღესაც, ეს სეგმენტი ბევრ მიმზიდველ იდეას გვთავაზობს - კერძოდ, პანელებს, რომლებსაც შეუძლიათ ზამთარშიც კი იმუშაონ. ბატარეები გარდაქმნის სინათლის ენერგიას, როგორც ასეთს, თუნდაც თერმული დატვირთვის გარეშე.

დასკვნა

ენერგომომარაგების თანამედროვე პრობლემებმა უმსხვილეს სახელმწიფოებს არჩევანის წინაშე აყენებს ელექტროენერგია და გარემოს სისუფთავე სითბოსა და ელექტროენერგიის გამომუშავებას შორის. განვითარებული ალტერნატიული ენერგიის წყაროების უმეტესობა, ყველა თავისი უპირატესობით, ვერ ახერხებს სრულად ჩაანაცვლოს ტრადიციული რესურსები, რომლებიც, თავის მხრივ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას კიდევ რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში. ამიტომ, მომავლის ენერგია ბევრიაექსპერტები მას წარმოადგენენ ენერგიის გენერირების სხვადასხვა კონცეფციის ერთგვარ სიმბიოზად. უფრო მეტიც, ახალი ტექნოლოგიები მოსალოდნელია არა მხოლოდ ინდუსტრიულ დონეზე, არამედ ოჯახებშიც. ამ მხრივ, შეიძლება აღინიშნოს გრადიენტულ-ტემპერატურული და ბიომასის პრინციპები ენერგიის გამომუშავების შესახებ.