- Sự tạo ra năng lượng điện là gì?
- Năng lượng điện được sản xuất như thế nào?
- Các giai đoạn của ngành điện
- Các hình thức phát điện
- Năng lượng tái tạo
Chúng tôi giải thích sản xuất điện là gì, các loại của nó và cách nó được sản xuất. Ngoài ra, các công đoạn của ngành điện.
Sự tạo ra năng lượng điện là gì?
Thế hệ của điện bao gồm tập hợp của quy trình khác nhau mà qua đó nó có thể được sản xuất điện lựchoặc tương tự như vậy, chuyển đổi các dạng khác của Năng lượng có sẵn trong Thiên nhiên (năng lượng hóa học, động học, nhiệt, nhẹ, Nguyên tử, v.v.) trong năng lượng điện có thể sử dụng.
Khả năng sản xuất điện là một trong những mối quan tâm chính của nhân loại đương đại, kể từ khi nó sự tiêu thụ Nó đã trở nên phổ biến và bình thường hóa kể từ khi được phát hiện vào thế kỷ 19, đến mức trở thành thứ không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nhà của chúng tôi, các ngành nghềChiếu sáng công cộng, ngay cả các thiết bị cá nhân của chúng ta, phụ thuộc vào nguồn cung cấp điện ổn định và liên tục.
Do đó, tiêu thụ năng lượng trên thế giới đang gia tăng. Trong khi vào năm 1900, mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu chỉ là 0,7 Terawatts (0,7 x 1012 W), thì vào năm 2005, ước tính vào khoảng 500 Exajoules (5 x 1020 J), tương đương với 138,900 Terawatts.
Khu vực công nghiệp là ngành tiêu dùng lớn nhất, và do đó, thế giới phát triển (cái gọi là Thế giới thứ nhất) chịu trách nhiệm về tỷ lệ tiêu dùng cao nhất. Ví dụ, Hoa Kỳ tiêu thụ 25% năng lượng được tạo ra trên toàn thế giới.
Do đó, việc tìm kiếm những cách thức mới và hiệu quả hơn để đạt được nó là một lĩnh vực mà trong đó các nguồn lực khoa học và công nghệ khổng lồ được đầu tư, đặc biệt là vào thời điểm khi các tác động khí hậu của công nghiệp hóa và khỏi cháy nhiên liệu hóa thạch nó không chỉ trở nên hiển nhiên, mà còn đáng báo động.
Năng lượng điện được sản xuất như thế nào?
Nói chung, điện năng được sản xuất trong các cơ sở lớn được gọi là nhà máy điện hoặc nhà máy điện, tận dụng các dạng khác nhau của nguyên liệu thô hoặc các quá trình tự nhiên "sản xuất" điện.
Vì vậy, hầu hết các nhà máy điện đều có máy phát điện, là những thiết bị lớn tạo ra Dòng điện xoay chiều. Chúng được tạo thành từ một cuộn dây, là một cuộn vật liệu lớn, quay dây dẫn điện được sắp xếp trong các chủ đề, và một nam châm mà vẫn cố định.
Bằng cách quay cuộn dây bên trong nam châm với tốc độ cao, hiện tượng gọi là cảm ứng điện từ xảy ra: từ trường Kết quả huy động các electron của vật liệu dẫn điện, tạo ra một dòng năng lượng mà sau đó phải được "chuẩn bị" để phân phối qua một loạt máy biến áp.
Khi đó, vấn đề là làm thế nào để cuộn dây quay với tốc độ cao và đều đặn. Trong các thí nghiệm được thực hiện vào thế kỷ 19 với điện, nó được tạo ra bằng cách đạp xe đạp, tất nhiên chỉ tạo ra một lượng nhỏ.
Trong trường hợp của các nhà máy điện, cần phải có một thứ phức tạp hơn nhiều: tuabin, là một thiết bị quay có khả năng truyền năng lượng cơ học cho cuộn dây, làm cho nó quay, từ việc sử dụng một lực khác.
Ví dụ: bạn có thể sử dụng nước rơi trong thác nước, gió thổi liên tục hoặc trong hầu hết các trường hợp, hơi nước lượng nước sôi tăng dần mà lượng nước sôi này cần thiết để tạo ra một lượng không đổi là nhiệt, Bằng phương tiện của sự đốt cháy bằng nhiều loại vật liệu khác nhau.
Như sẽ thấy, quá trình hoàn chỉnh tạo ra năng lượng điện không gì khác hơn là sự biến đổi năng lượng hóa học thành nhiệt năng (đốt cháy), để sau đó chuyển nó thành động năng và cơ học (bằng cách vận động tuabin), và sau đó thành điện từ, tức là ,, trong điện.
Các giai đoạn của ngành điện
Ví dụ, ngành điện là ngành chịu trách nhiệm cho toàn bộ mạch sản xuất điện, từ khi thành lập đến khi tiêu thụ trong mỗi ngôi nhà của chúng ta. Toàn bộ chu trình sản xuất năng lượng trong lĩnh vực này bao gồm các giai đoạn sau:
- Thế hệ. Về mặt logic, giai đoạn đầu tiên bao gồm việc thu được điện thông qua các phương tiện sẵn có, trong bất kỳ loại hình nhà máy điện nào tồn tại.
- Sự biến đổi. Sau khi có được điện, nó thường phải trải qua một quá trình biến đổi để chuẩn bị vận chuyển dọc theo lưới điện, vì điện, không giống như các sản phẩm và hàng hóa khác, không thể dự trữ để tiêu dùng sau này mà phải được truyền tải ngay lập tức.
Cái gọi là trạm biến áp hoặc nhà máy biến áp, nằm trong vùng lân cận của các nhà máy điện, và cả các trung tâm biến đổi, gần các nhà máy điện, chịu trách nhiệm về việc này. quần thể người tiêu dùng, vì nhiệm vụ của nó là điều chỉnh điện áp để làm cho điện có thể vận chuyển (điện áp cao) và tiêu thụ (điện áp thấp).
- Phân bổ. Điện cuối cùng phải được cung cấp cho ngôi nhà của chúng ta hoặc cho các ngành công nghiệp tiêu thụ nó thông qua một mạng lưới dây dẫn được gọi là đường dây điện, thường được xử lý bởi các công ty tiếp thị và phân phối năng lượng khác nhau.
- Sự tiêu thụ. Cuối cùng, mỗi hộ gia đình tiêu dùng hoặc nhà máy công nghiệp đều có một hệ thống lắp đặt liên kết, liên kết mạng lưới phân phối với các thiết bị trong nhà, cho phép năng lượng có mặt ở bất cứ nơi nào chúng ta cần.
Các hình thức phát điện
Thông thường, sản xuất điện được phân loại theo loại nhà máy điện mà nó được sản xuất, hoặc giống nhà máy điện nào, theo quy trình cụ thể nào được sử dụng, như chúng ta đã giải thích trước đó, điều động tuabin quay cuộn dây đó. thời gian tạo ra điện năng. Do đó, chúng ta có:
- Năng lượng nhiệt điện nhiên liệu hóa thạch. Nhà máy nhiệt điện là những nhà máy sản xuất điện từ năng lượng nhiệt, đun sôi một lượng lớn nước, hoặc tương tự làm nóng các khí khác, nhờ vào quá trình đốt cháy các vật liệu khác nhau. hữu cơ (Than, Dầu mỏ, khí tự nhiên hoặc nhiên liệu hóa thạch khác) trong nồi hơi bên trong. Trong những trường hợp này, khí nở ra có nhiệm vụ chuyển động tuabin, và sau đó nó được làm mát để có thể lặp lại chu trình.
- Năng lượng nhiệt hạch. Nguyên tắc hoạt động của nhiệt năng không khác với nhiệt điện, ngoại trừ nhiệt lượng cần thiết để làm quay các tuabin thu được thông qua nhiều quá trình hóa học sự phân hạch của nguyên tử nặng, nghĩa là bắn phá hạt nhân nguyên tử của một số các yếu tố, để buộc chúng trở thành các nguyên tố khác nhẹ hơn và giải phóng một lượng năng lượng vô cùng lớn. Ở những nhà máy này, được gọi là lò phản ứng, cùng một logic của bom nguyên tử, nhưng được áp dụng cho các mục đích hòa bình. Điểm bất lợi là nó tạo ra chất thải phóng xạ khó xử lý và có độc tính cao.
- Năng lượng địa nhiệt. Một lần nữa, trong trường hợp này, hoạt động của nhà máy điện tuân theo mô hình nhiệt điện, nhưng không cần nhiên liệu hoặc nồi hơi, vì nhiệt bên trong của nhà máy điện được sử dụng. vỏ trái đất. Để làm được điều này, cần phải có một vị trí kiến tạo phù hợp, tức là một khu vực có hoạt động kiến tạo cho phép nước đổ vào sâu trong lòng đất và tận dụng hơi nước thu được để huy động các tuabin điện.
- Năng lượng nhiệt mặt trời. Tương tự như các trường hợp trước, loại nhà máy điện này tận dụng lợi thế của ánh sáng mặt trời, tập trung và cô đặc nó bằng một hệ thống gương phức tạp, để làm nóng chất lỏng tại nhiệt độ từ 300 đến 1000 ° C, và do đó bắt đầu quá trình tạo nhiệt điện.
- Quang năng. Loại năng lượng này cũng có được bằng cách tận dụng ánh sáng mặt trời, nhưng theo một nghĩa khác: nhờ các trường lớn của tế bào quang điện, được tạo thành từ các điốt nhạy cảm với ánh sáng mặt trời, tạo ra các hiệu điện thế nhỏ ở đầu của chúng. Các trang web lớn được yêu cầu cho những Tấm năng lượng mặt trời để tạo ra điện, nhưng đồng thời nó được thực hiện mà không cần nguyên liệu thô và không cần gây ô nhiễm quá nhiều môi trường.
- Thủy điện. Trong trường hợp này, các tuabin điện của nhà máy phát điện không chuyển động do tác động của nhiệt, mà bằng cách tận dụng năng lượng cơ học của thác nước. Vì lý do đó, một địa hình cụ thể cho vấn đề này, chẳng hạn như đục thủy tinh thể, thác nước, dòng sông hùng vĩ hoặc các vùng nước trong đó có thể cấy các đập hoặc đập nước. Ngoài sự thay đổi tàn bạo của những vùng nước này và hệ sinh thái riêng, nó là một dạng của năng lượng sạch, rẻ và an toàn.
- Năng lượng nước biển hoặc sức sóng. Đây là tên được đặt cho các nhà máy lấy năng lượng điện từ thủy triều hoặc sóng biển, thông qua các công trình ven biển, thông qua các thiết bị nổi, lợi dụng sức đẩy của nước để huy động các tuabin. Tuy nhiên, chúng không phải là những cách thu năng lượng mạnh mẽ và không mang lại nhiều lợi nhuận, ít nhất là ở thời điểm hiện tại.
- Năng lượng gió. Nếu trong các trường hợp trước đây, sự chuyển động tự nhiên của nước được tận dụng thì trong các nhà máy điện gió, lực của gió được tận dụng, đặc biệt là trong vùng trong đó nó thổi liên tục, giống như các vùng ven biển, vùng đồng bằng lớn, hoặc tương tự. Vì vậy, chúng có toàn bộ cánh quạt khổng lồ, nhạy cảm với luồng gió, khi chuyển động sẽ truyền năng lượng cơ học đến tuabin điện. Đây là một hình thức sản xuất điện tương đối rẻ và an toàn, nhưng tiếc là rất ít công suất và với chi phí đáng kể về mặt cảnh quan.
Năng lượng tái tạo
Thu được điện là một quá trình phức tạp và đòi hỏi cao tác động môi trường, đặc biệt là trong các biến thể truyền thống của nó, chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch. Ngoài ra, trong các trường hợp sau, nhiên liệu sẵn có có trữ lượng hạn chế, vì than và dầu có nguồn gốc địa chất rất chậm và kéo dài, điều này không cho phép chúng ta bổ sung trữ lượng hành tinh với tốc độ tương đương mà chúng ta đang tiêu thụ chúng.
Vì lý do này, nhiều nỗ lực của ngành năng lượng được đầu tư vào việc tìm kiếm các nguồn có thể tái tạo hoặc cải tiến những nguồn đã tồn tại, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, thủy điện và địa nhiệt.
Tuy nhiên, hy vọng lớn của nhân loại trong các vấn đề năng lượng chỉ ra khả năng phản ứng tổng hợp nguyên tử như một nguồn năng lượng tái tạo an toàn, đáng tin cậy, không gây ô nhiễm và: nguyên tử hydro được sử dụng, nguyên tố phong phú nhất trên thế giới. vũ trụvà hợp nhất để tạo ra lượng năng lượng khổng lồ, giống như nó xảy ra ở trung tâm của các ngôi sao trong không gian.
Thật không may, hạnh phúc Công nghệ nó vẫn còn xa tầm với của chúng ta, vì vậy nhân loại sẽ phải nỗ lực nhiều hơn nữa để điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng của mình với các khả năng của thế giới, hoặc có nguy cơ phá hủy hoàn toàn nó trong mong muốn của chúng ta về năng lượng điện vô hạn.