2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23
Derzeit nutzt die Menschheit alle Möglichkeiten, um Strom zu erzeugen. Es ist schwierig, die Bedeutung dieser Ressource zu überschätzen. Und sein Verbrauch wächst jeden Tag. Aus diesem Grund wird nicht-traditionellen Methoden der Stromerzeugung immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Gleichzeitig können diese Quellen in diesem Entwicklungsstadium die Bedürfnisse der Erdbevölkerung nicht vollständig befriedigen. Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über die wichtigsten traditionellen und alternativen Wege zur Stromerzeugung.
Stromgewinnung aus Wärmekraftwerken
Diese Methode der Stromerzeugung ist die gebräuchlichste. In der Russischen Föderation beispielsweise machen Wärmequellen fast 80% der gesamten Erzeugung der notwendigen Ressource aus. Jahre vergehenUmweltschützer schreien bereits förmlich über die negativen Auswirkungen solcher Ingenieurbauwerke auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit, aber Stationen, die Mitte des letzten Jahrhunderts (oder sogar vor der Revolution) gebaut wurden, versorgen weiterhin besiedelte Städte und große Industrieunternehmen mit Strom.
Wärmequellen sind traditionelle Verfahren zur Stromerzeugung. Und jetzt, seit drei, vier Jahrzehnten, nehmen sie in Sachen Leistung eine Spitzenposition im Ranking ein. Und das trotz der rasanten Entwicklung alternativer Methoden zur Stromerzeugung.
Unter allen Ingenieurprojekten wird eine besondere Bauart unterschieden. Das sind Blockheizkraftwerke, deren Zusatzfunktion darin besteht, Häuser und Wohnungen der Bürger mit Wärme zu versorgen. Der Wirkungsgrad solcher Kraftwerke ist nach Ansicht von Experten äußerst gering und der Transfer der erzeugten Ressource über große Entfernungen mit großen Verlusten verbunden.
Die Energieerzeugung wird wie folgt durchgeführt. Fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff wird verbrannt, wodurch das Wasser im Kessel auf erhebliche Temperaturen erhitzt wird. Die Kraft des Dampfes treibt die Turbinenschaufeln an, wodurch sich der Rotor des Turbinengenerators dreht und Strom erzeugt.
Wasserkraftwerke sind ein vielversprechender Weg zur Stromerzeugung
Der Bau komplexer technischer Strukturen zur Umwandlung von Wasserenergie in Elektrizität begann im Russischen Reich. Seitdem sind viele Jahre vergangen, und diese Quelle ist immer noch aktiv. Gebraucht. In den Jahren der Industrialisierung der UdSSR (1930er Jahre) wuchsen im ganzen Land riesige Wasserkraftwerke. Alle Kräfte eines jungen und zerbrechlichen Landes wurden in den Bau dieser Giganten gesteckt (die nur ein Wasserkraftwerk in Zaporizhzhya wert sind!). Ingenieurbauten dieser Jahre sind immer noch in Betrieb und erzeugen eine beträchtliche Menge Strom.
Aktuell setzt der Staat auf die Entwicklung „grüner“Wege der Stromerzeugung. Deshalb wird der Bau moderner und sehr produktiver Wasserkraftwerke im ganzen Land aktiv finanziert. Die Strategie, mittelgroße Anlagen an kleinen Nebenflüssen der Flüsse zu errichten, hat sich voll und ganz bewährt. Eine solche Station kann den Strombedarf kleiner benachbarter Siedlungen vollständig decken. Auf nationaler Ebene wird dies zu einer Steigerung der Leistungsfähigkeit der Volkswirtschaft und der Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Hersteller von Industriegütern führen.
Zu den Nachteilen dieser Technologie gehören die hohen Kosten solcher Objekte und sehr lange Amortisationszeiten. Die Hauptkosten entfallen auf den Bau des Damms. Aber es ist notwendig, das Gebäude selbst zu errichten (Verw altungs- und Maschinengebäude), eine Vorrichtung zum Ablassen von Wasser zu bauen und so weiter. Die Parameter und Zusammensetzung des Bauwerks hängen von vielen Faktoren ab: der installierten Leistung der Generatoren und dem Druck des Wassers, der Art des Kraftwerks (Damm, Kanal, Umleitung, Speicher, Gezeiten). Wasserkraftwerke an großen schiffbaren Flüssen haben auch komplexe schiffbare Schleusen und Kanäle, um die Fischwanderung zu den Laichplätzen zu gewährleisten.
Kernenergiewirtschaft
Atomkraftwerk überrascht heute niemanden mehr. Solche Einrichtungen wurden bereits in der UdSSR aktiv errichtet. Damit gehört diese Technologie zu den traditionellen Methoden der Stromerzeugung.
Kernkraftwerke werden immer noch aktiv gebaut, nicht nur in Russland, sondern auch in Ländern im nahen und fernen Ausland. Beispielsweise finanziert ein Unternehmen mit russischen Wurzeln, Rosatom, den Bau einer solchen Quelle in der Republik Weißrussland. Übrigens wird diese Station die erste in diesem Gebiet sein.
Die Einstellung der Welt zur Kernenergie ist sehr zweideutig. Deutschland zum Beispiel hat ernsthaft beschlossen, das friedliche Atom vollständig aufzugeben. Und das zu einer Zeit, in der die Russische Föderation aktiv in den Bau neuer Anlagen der neuesten Generation investiert.
Wissenschaftler haben zuverlässig festgestellt, dass die Vorkommen an Kernbrennstoff im Erdinneren viel größer sind als alle Reserven an Kohlenwasserstoff-Rohstoffen (Öl und Gas). Die ständig steigende Nachfrage nach Kohlenwasserstoffen führt zu deren Preisanstieg. Deshalb lohnt sich der Ausbau der Kernenergie.
Windkraft
Die Windkraftindustrie im industriellen Maßstab ist erst vor relativ kurzer Zeit entstanden und wurde in die Liste der nicht-traditionellen Wege zur Stromerzeugung aufgenommen. Und das ist eine sehr vielversprechende Technologie. Mit hoher Wahrscheinlichkeit lässt sich argumentieren, dass Windmühlen in ferner Zukunft so viel Strom erzeugen werden, wie die Menschheit benötigt. Und das sind keine leeren Worte, denn nach bescheidensten SchätzungenWissenschaftlern zufolge ist die gesamte Windkraft auf der Erdoberfläche mindestens hundertmal größer als die Kraft aller Wasserressourcen.
Das Hauptproblem ist die Inkonsistenz der Luftströme, die es schwierig macht, die Energieproduktion vorherzusagen. Auf dem riesigen Territorium Russlands wehen ständig Winde. Und wenn Sie lernen, diese unerschöpfliche Ressource effektiv und effizient zu nutzen, können Sie alle Bedürfnisse der Schwerindustrie und der Bevölkerung des Landes mehr als befriedigen.
Trotz der offensichtlichen Vorteile der Nutzung von Windenergie übersteigt die von Windparks erzeugte Strommenge nicht ein Prozent der Gesamtmenge. Ausrüstungen für diese Zwecke sind sehr teuer, außerdem werden solche Einrichtungen nicht in jedem Bereich effektiv sein, und der Transport von Strom über große Entfernungen ist mit großen Verlusten verbunden.
Geothermie
Die Erschließung geothermischer Quellen markiert einen neuen Meilenstein in der Geschichte der Entwicklung alternativer Methoden zur Stromerzeugung.
Das Prinzip der Stromerzeugung ist die Zufuhr von kinetischer und potentieller Energie von heißem Wasserdampf aus einer unterirdischen Quelle zu den Schaufeln einer Generatorturbine, die durch Rotationsbewegungen Strom erzeugt. Theoretisch ist der Temperaturunterschied an der Oberfläche und in der Tiefe der Erdkruste für jedes Gebiet charakteristisch. Allerdings ist er meist minimal und kann nicht zur Stromerzeugung genutzt werden. Der Bau solcher Stationen ist nur in begründetbestimmte Gebiete unseres Planeten (seismisch aktiv). Island ist ein Pionier in der Entwicklung dieser Methode. Auch die Ländereien des russischen Kamtschatka können für diese Zwecke genutzt werden.
Das Prinzip der Energiegewinnung ist wie folgt. Heißes Wasser aus den Eingeweiden der Erde kommt an die Oberfläche. Der Druck ist hier viel geringer, wodurch das Wasser kocht. Der abgeschiedene Dampf wird durch die Rohrleitung geleitet und treibt die Schaufeln der Generatorturbinen an. Die Zukunft dieser modernen Art der Stromerzeugung ist schwer vorherzusagen. Vielleicht werden solche Stationen massiv auf dem Territorium der Russischen Föderation gebaut, oder vielleicht stirbt diese Idee mit der Zeit aus und niemand wird sich daran erinnern.
Entwicklung der Meereswärme
Die Weltmeere sind in ihrer Größe erstaunlich. Spezialisten können nicht einmal eine grobe Schätzung der darin angesammelten Wärmeenergie abgeben. Eines ist klar: Unmengen an Ressourcen bleiben ungenutzt. Derzeit werden bereits Prototypen von Kraftwerken gebaut, die die Wärmeenergie von Meereswasser in Strom umwandeln. Dies sind jedoch Pilotprojekte, und es besteht keine Gewissheit, dass dieser Energiebereich weiterentwickelt wird.
Ebbe und Flut im Dienste der Elektroindustrie
Die Umwandlung der mächtigen Kraft von Ebbe und Flut in wertvolle Derivate ist eine neue Art der Stromerzeugung. Die Natur dieser Phänomene ist jetzt bekannt und verursacht nicht jene ehrfürchtige Ehrfurcht, die bei unseren Vorfahren aufkam. Dies ist auf den Einfluss des Magnetfelds zurückzuführentreuer Satellit des Planeten - der Mond.
Die auffälligsten Gezeiten- und Ebbeströmungen des Wassers werden in den flachen Gewässern der Meere und Ozeane sowie in Flussbetten beobachtet.
Die erste Station, die wirklich ein Ergebnis lieferte, wurde 1913 in Großbritannien in der Nähe von Liverpool gebaut. Seitdem haben viele Länder versucht, diese Erfahrung zu wiederholen, aber am Ende haben sie dieses Unterfangen aus verschiedenen Gründen aufgegeben.
Solarenergie
Tatsächlich sind alle natürlichen fossilen Brennstoffe vor Millionen von Jahren unter Beteiligung und Einfluss von Sonnenlicht entstanden. Daher können wir sagen, dass die Menschheit seit langem und aktiv Produkte verwendet, die aus der Sonne gewonnen werden. Tatsächlich verdanken wir das Vorhandensein von Flüssen und Seen dieser unerschöpflichen Quelle, die den Wasserkreislauf gewährleistet. Damit ist jedoch moderne Solarenergie nicht gemeint. Erst vor relativ kurzer Zeit ist es Wissenschaftlern gelungen, spezielle Batterien zu entwickeln und herzustellen. Sie erzeugen Strom, wenn Sonnenlicht auf ihre Oberfläche trifft. Diese Technologie bezieht sich auf eine alternative Art der Stromerzeugung.
Die Sonne ist vielleicht die stärkste Quelle aller derzeit bekannten. In drei Tagen erhält der Planet Erde so viel Energie, wie nicht in allen erkundeten und potenziellen Lagerstätten aller Arten von thermischen Ressourcen enth alten ist. Allerdings erreicht nur 1/3 dieser Energie die Oberfläche der Erdkruste, und der größte Teil davon wird in der Atmosphäre dissipiert. Und doch sprechen wir von kolossalen Volumina. Experten zufolge ein kleiner Stauseeerhält so viel Energie wie ein ziemlich großes Wärmekraftwerk.
Es gibt Anlagen auf der Welt, die die Energie des Sonnenlichts nutzen, um Dampf zu erzeugen. Es treibt einen Generator an und erzeugt Strom. Solche Installationen sind jedoch sehr selten.
Unabhängig vom Prinzip der Stromerzeugung muss die Anlage mit einem Kollektor ausgestattet sein - einem Gerät zur Bündelung des Sonnenlichts. Sicherlich haben viele Sonnenkollektoren mit eigenen Augen gesehen. Es scheint, dass sie unter dunklem Glas sind. Es stellt sich heraus, dass eine solche Beschichtung der einfachste Kollektor ist. Das Funktionsprinzip basiert auf der Tatsache, dass ein dunkles transparentes Material die Sonnenstrahlen durchlässt, aber Infrarot- und Ultraviolettstrahlung verzögert und reflektiert. In der Batterie befinden sich Röhren mit einer Arbeitssubstanz. Da durch den dunklen Film keine Wärmestrahlung übertragen wird, ist die Temperatur der Arbeitsflüssigkeiten viel höher als die Umgebungstemperatur. Es ist zu beachten, dass solche Lösungen nur in tropischen Breiten effektiv funktionieren, wo der Kollektor nicht nach der Sonne gedreht werden muss.
Eine andere Beschichtungsart ist ein Hohlspiegel. Eine solche Ausrüstung ist eine sehr teure Lösung und hat daher keine breite Anwendung gefunden. Ein solcher Kollektor kann bis zu dreitausend Grad Celsius erhitzen.
Diese Richtung entwickelt sich rasant. In Europa werden Sie niemanden mit Häusern überraschen, die vom Stromnetz getrennt sind. Allerdings im industriellen MaßstabStrom wird bei dieser Methode nicht erzeugt. Auf den Dächern solcher Häuser prangen Sonnenkollektoren. Dies ist eine höchst fragwürdige Investition. Im besten Fall rechnet sich der Einbau solcher Geräte erst nach zehn Betriebsjahren.
Meeresströmungen nutzen
Dies ist eine sehr ungewöhnliche Art der Stromerzeugung. Aufgrund des Temperaturunterschieds in den nördlichen Regionen der Ozeane und den südlichen (äquatorialen) Regionen treten im gesamten Volumen starke Strömungen auf. Wenn eine Turbine in Wasser getaucht ist, wird sie von einer starken Strömung in Rotation versetzt. Dies ist die Grundlage des Funktionsprinzips solcher Kraftwerke.
Diese Energiequelle wird derzeit jedoch nicht aktiv genutzt. Es gibt viele technische Herausforderungen, die noch gelöst werden müssen. Es werden nur experimentelle Arbeiten durchgeführt. Die Briten sind in dieser Richtung am aktivsten. Es ist möglich, dass in naher Zukunft Kraftwerkskolonien vor der Küste Großbritanniens entstehen, deren Schaufeln von Meeresströmungen in Bewegung gesetzt werden.
Möglichkeiten, Strom zu Hause zu bekommen
Strom kann auch zu Hause erzeugt werden. Und wenn Sie dieses Thema ernst nehmen, können Sie sogar den Strombedarf des Haush alts decken.
Zunächst einmal sei angemerkt, dass einige der aufgeführten Verfahren zur Stromerzeugung in einer Privatwirtschaft durchaus anwendbar sind. So installieren viele Landwirte und nur Besitzer von Landgütern Windmühlen auf ihren Grundstücken. Auch auf den Dächern von Landhäusern sieht man immer häufiger Sonnenkollektoren.
Es gibt noch andereMöglichkeiten der Stromerzeugung, aber ihre praktische Anwendung kommt nicht in Frage. Dies ist mehr zum Spaß oder zu Experimentierzwecken.
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