Большая часть электроэнергии производится по принципу электромагнитной индукции: при движении магнита возникает электричество. В 1831 году британский ученый Майкл Фарадей наблюдал это явление, когда, вращая медный диск между полюсами магнита, он обнаружил, что на медном диске генерируется электроэнергия (для выработки электричества диск должен двигаться). Это привело к изобретению электрического генератора, в котором магниты вращаются вокруг статора из электропроводящего материала, например, меди. Генераторы преобразуют механическую энергию (вращение магнитов) в электроэнергию (ток, идущий по проводам). А в электродвигателе, наоборот, электроэнергия преобразуется в механическую энергию.

Механическая энергия, которая приводит в действие генератор, может быть получена с помощью воды, ветра или пара. На гидроэлектростанции поток воды направляется через винт турбины. Турбина, приводимая в движение водой, вращает ротор генератора и тем самым вырабатывает электричество. Ветровая турбина вращается за счет напора ветра. Паровая турбина работает аналогичным образом: пар образуется при кипении воды.

Лучший способ кипячения воды

Ископаемые виды топлива, такие как уголь, легко горят. На угольных электростанциях уголь сжигается в больших печах. Тепло от горения используется для кипячения воды, пар приводит в действие турбину и вырабатывает электроэнергию. В электростанциях, работающих на природном газе, пар вырабатывается непосредственно при сжигании газа, не требуя кипячения воды. Нефтепродукты используются в основном в автомобилях, судах, самолетах и системах отопления домов, и реже для выработки электроэнергии.

В атомных электростанциях вода доводится до кипения гораздо более сложным методом: внутри активной зоны реактора. Атомы урана бомбардируются нейтронами. Уран распадается, высвобождая в процессе реакции деления гамма-излучение, нейтроны и тепло. Тепло используется для кипячения воды и производства пара, который приводит в действие турбину и вырабатывает электроэнергию. Нейтроны, выделяемые в ходе реакции деления, могут расщеплять другие атомы урана, образуя самоподдерживающуюся цепную реакцию, производящую дополнительное тепло.

Геотермальные электростанции используют тепло, хранящееся в земле. В электростанциях на сухом паре турбины вращаются за счет пара из подземных скважин. В электростанциях бинарного цикла горячая, но не кипящая геотермальная жидкость (с температурой, как правило, ниже 200 градусов по Цельсию) поднимается на поверхность и используется для нагрева жидкости – как правило, бутана или пентана, которая кипит при более низкой температуре, чем вода. Геотермальная жидкость может быть недостаточно горячей для того, чтобы вскипятить воду, но она может доводить до кипения бутан и пентан, производя пар, вращающий турбину для производства электроэнергии.

В концентрирующих солнечных электростанциях используется солнечный свет, который при помощи зеркал или линз нагревает воду (или другой жидкости) и производит пар. Строительство первой в Европе коммерческой концентрирующей солнечной электростанции началось близ Севильи (Испания) в 2005 году и будет завершено в 2013 году. Сотни гелиостатов – зеркал, отражающих солнечный свет – направляют его на центральную башню. Сконцентрированный поток лучей солнца нагревает жидкость и генерирует пар, вращающий турбину и вырабатывающий электроэнергию.

Биотопливо – это жидкое топливо, получаемое из растений. Подобно ископаемым видам топлива, биотопливо легко сжигается и может быть использовано для привода автомобилей или вращения паровой турбины для генерации электроэнергии. На перерабатывающих заводах с помощью химикатов из растительного материала извлекается сахар. В него вводят микроорганизмы, вызывающие брожение, в результате которого получают этанол или другие спирты (аналогичный процесс используется в пивоварении). Этанол можно смешивать с бензином и использовать в качестве автомобильного топлива, при этом производится меньше угарного газа и смога, чем от чистого бензина. Этанол также можно сжигать для получения пара, чтобы обеспечить вращение электрогенератора.

Немеханическая электроэнергетика

Фотоэлектрические солнечные панели непосредственно преобразуют энергию солнца в электричество, не требуя механической энергии. Фотоны света сталкиваются с электронами (часто в кремнии), переводя их в более высокоэнергетическое состояние и производя тем самым электроэнергию. Первоначально применявшаяся для обеспечения электропитания спутников в космосе, солнечная энергия в настоящее время используется для выработки электроэнергии на Земле. Солнечные панели не используют электромагнитной индукции.

Выработка энергии и загрезнение окружающей среды

Все эти методы получения энергии имеют свои недостатки. Либо они выделяют токсичные побочные продукты, либо дороги в эксплуатации. Уголь стоит недорого, и его много, но при сжигании угля выделяются токсичные и экологически вредные побочные продукты: углекислый газ, являющийся одним из парниковых газов; двуокись серы, которая вызывает кислотные дожди и наносит вред дыхательной системе; окислы азота, которые образуют озон и смог; летучая зола, которая содержит экологические токсины, такие как мышьяк.

По данным Министерства энергетики США, в 2007 году почти половина всей электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывалась из угля. “Уголь является ресурсом, имеющимся в мире в изобилии, – сказал министр энергетики Стивен Чу в январе 2009 года на слушаниях по утверждению его кандидатуры. – Очень важно найти как можно более чистый способ использования угля ”.

В результате сжигания природного газа производится меньше углекислого газа и токсичных частиц, чем при сжигании угля – на 43 процента меньше выбросов углекислого газа, чем от угля, в пересчете на единицу произведенной энергии, по данным Союза обеспокоенных ученых. Но при сжигании природного газа все же вырабатываются такие загрязнители, как угарный газ и окислы азота. Природный газ содержит метан – еще более вредный парниковый газ, чем двуокись углерода. Угарный и углекислый газы также являются побочными продуктами переработки и горения нефти.

Атомные электростанции не производят ни парниковых газов, ни химических веществ, образующих озон или смог. Однако побочным продуктом реакции деления являются радиоактивные отходы, которые необходимо особым образом хранить и содержать, чтобы они не могли нанести вред растениям и животным. Радиоактивные отходы АЭС сохраняют токсичность в течение нескольких тысяч лет. Сегодня не существует широко признанного метода долгосрочного хранения.

Ни тот, ни другой тип солнечных электростанций не производит парниковых газов или загрязнений, но из-за высокой стоимости материалов и установки оборудования производство электроэнергии из солнечной энергии обходится дороже, чем получение ее из ископаемого топлива. В производстве фотоэлектрических панелей применяются токсичные химические вещества, а кпд невелик: коммерческие солнечные панели преобразуют в электроэнергию менее трети получаемого солнечного света.

Примерно так же обстоит дело с ветровой и геотермальной энергией. Оба эти типа электростанций производят очень мало побочных продуктов (хотя вместе с сухим паром из-под земли в атмосферу попадают некоторые загрязняющие вещества и парниковые газы) или не производят их вообще, но при этом, как правило, стоимость электроэнергии выше, чем при сжигании ископаемого топлива. Ветровые и геотермальные электростанции имеет смысл устанавливать только в тех местах, где ветровая или геотермальная энергия имеются в избытке.

Запасы углеводородов ограничены

В земной коре запасы угля, нефти и природного газа не бесконечны. Поскольку процесс формирования ископаемого топлива занимает сотни миллионов лет, его запасы фактически невосполнимы. Урановой руды, дающей ядерное топливо, в недрах Земли немного, и она образуется при взрыве звезд, а это означает, что запасы урана на нашей планете невозможно возобновить. По данным Международного агентства по атомной энергии, “известных на настоящий момент залежей урана достаточно для обеспечения топливом мирового парка атомных реакторов при нынешней скорости потребления по крайней мере на сто лет”.

Гидроэнергия, энергия ветра, геотермальная, солнечная энергия и биотопливо являются возобновляемыми источниками энергии. Они постоянно восполняются и никогда не закончатся.

Солнце будет светить миллиарды лет. Ветер – это одна из форм солнечной энергии, вызываемая нагреванием атмосферы Солнцем, вращением Земли и неровностями земной поверхности. Реки текут непрерывно, а Земля постоянно генерирует тепло. Растения, выращиваемые для производства биотоплива, вновь вырастают всего за несколько месяцев.

Рекомендуем Вам ознакомиться со следующей информацией:

котлы УК/ГСМ :: универсальные котлы УКС :: отопительный котел JETI :: котлы КПМ :: котлы КПР :: документация :: цены на котлы :: монтаж котлов :: информация по строительству
copyright :: отопление загородного дома :: обмен ссылками :: партнеры :: рекомендуем :: размещение рекламных статей :: каталог статей :: рекомендуем посетить
автоматические ворота :: полезные сайты :: информационный раздел :: отопление и энергоснабжение ::

e-mail: sales@energosystem.spb.ru +7(812)374-37-37

copyright © EnergoSystem 2006 - 2012 Экологически чистое топливо
Разрешается свободное использование материалов при условии ссылки (в интернете активной гиперссылки, индексируемой поисковыми системами) на www.energosystem.spb.ru