Energiearten: traditionell und alternativ. Energie der Zukunft

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Alle bestehenden Energiebereiche können bedingt in ausgereift, sich entwickelnd und im Stadium des theoretischen Studiums sein. Manche Technologien stehen auch in der Privatwirtschaft für eine Umsetzung zur Verfügung, andere können nur im Rahmen industrieller Förderung genutzt werden. Moderne Energieformen können aus unterschiedlichen Positionen betrachtet und bewertet werden, jedoch sind allgemeingültige Kriterien für Wirtschaftlichkeit und Produktionseffizienz von grundlegender Bedeutung. In diesen Parametern gehen die Konzepte zur Nutzung traditioneller und alternativer Energieerzeugungstechnologien heute in vielerlei Hinsicht auseinander.

Traditionelle Energie

Dies ist eine breite Schicht etablierter Wärme- und Energieindustrien, die etwa 95 % der weltweiten Energieverbraucher versorgt. Die Erzeugung der Ressource erfolgt an speziellen Stationen - das sind die Objekte von Wärmekraftwerken, Wasserkraftwerken, Kernkraftwerken usw. Sie arbeiten mit einer vorgefertigten Rohstoffbasis, bei deren Verarbeitung die Zielenergie verwendet wird generiert wird. Folgende Stufen der Energiegewinnung werden unterschieden:

• Produktion, Aufbereitung und Lieferung von Rohstoffen anGegenstand der Erzeugung der einen oder anderen Art von Energie. Dies können Prozesse der Gewinnung und Anreicherung von Kraftstoff, Verbrennung von Erdölprodukten usw. sein.
• Transfer von Rohstoffen zu Einheiten und Aggregaten, die Energie direkt umwandeln.
• Prozesse der Energieumwandlung von primär nach sekundär. Diese Kreisläufe sind nicht an allen Stationen vorhanden, aber beispielsweise zur bequemen Lieferung und anschließenden Verteilung von Energie können verschiedene Formen davon genutzt werden - hauptsächlich Wärme und Strom.
• Wartung fertig umgewandelter Energie, deren Übertragung und Verteilung.

In der Endphase wird die Ressource an die Endverbraucher gesendet, die sowohl Sektoren der nationalen Wirtschaft als auch normale Hausbesitzer sein können.

Thermische Energiewirtschaft

Die häufigste Energiewirtschaft in Russland. Thermische Kraftwerke im Land produzieren mehr als 1.000 MW unter Verwendung von Kohle, Gas, Ölprodukten, Schiefervorkommen und Torf als Rohstoffe. Die erzeugte Primärenergie wird weiter in Strom umgewandelt. Technologisch haben solche Stationen viele Vorteile, die ihre Popularität bestimmen. Dazu gehören anspruchslose Betriebsbedingungen und einfache technische Organisation des Arbeitsablaufs.

Thermische Kraftanlagen in Form von Brennwertanlagen und Blockheizkraftwerken können direkt dort errichtet werden, wo der Rohstoff gewonnen wird oder wo sich der Verbraucher befindet. Saisonale Schwankungen beeinträchtigen die Stabilität der Stationen nicht, was zEnergiequellen sind zuverlässig. Aber TPPs haben auch Nachteile, die den Verbrauch von erschöpfbaren Brennstoffressourcen, Umweltverschmutzung, die Notwendigkeit, große Mengen an Arbeitskräften zu verbinden, usw. umfassen.

Wasserkraft

Wasserbauwerke in Form von Umspannwerken dienen der Stromerzeugung durch Umwandlung der Energie des Wasserflusses. Das heißt, der technologische Erzeugungsprozess wird durch eine Kombination aus künstlichen und natürlichen Phänomenen bereitgestellt. Während des Betriebs erzeugt die Station einen ausreichenden Wasserdruck, der dann zu den Turbinenschaufeln geleitet wird und die elektrischen Generatoren aktiviert. Hydrologische Energiearten unterscheiden sich in der Art der verwendeten Einheiten, der Konfiguration des Zusammenwirkens von Geräten mit natürlichen Wasserströmen usw. Nach Leistungsindikatoren können folgende Arten von Wasserkraftwerken unterschieden werden:

• Klein - erzeugt bis zu 5 MW.
• Mittel - bis zu 25 MW.
• Leistungsstark - mehr als 25 MW.

Eine Klassifizierung wird auch nach der Stärke des Wasserdrucks angewendet:

• Niederdruckstationen - bis 25 m.
• Mitteldruck - ab 25 m.
• Hochdruck - über 60 m.

Zu den Vorteilen von Wasserkraftwerken gehören Umweltfreundlichkeit, wirtschaftliche Verfügbarkeit (freie Energie), unerschöpfliche Arbeitsressource. Gleichzeitig erfordern Wasserbauwerke hohe Anfangskosten für die technische Organisation der Speicherinfrastruktur und unterliegen auch Einschränkungengeografische Lage der Stationen - nur dort, wo Flüsse ausreichend Wasserdruck liefern.

Kernenergiewirtschaft

In gewissem Sinne ist dies eine Unterart der thermischen Energie, aber in der Praxis sind die Leistungsindikatoren von Kernkraftwerken eine Größenordnung höher als die von thermischen Kraftwerken. Russland nutzt vollständige Zyklen der Kernenergieerzeugung, was die Erzeugung großer Mengen an Energieressourcen ermöglicht, aber es gibt auch enorme Risiken bei der Verwendung von Uranerzverarbeitungstechnologien. Die Diskussion über Sicherheitsfragen und die Popularisierung der Aufgaben dieser Branche wird insbesondere vom ANO "Informationszentrum für Kernenergie" durchgeführt, das Repräsentanzen in 17 Regionen Russlands hat.

Der Reaktor spielt eine Schlüsselrolle bei der Durchführung nuklearer Energieerzeugungsprozesse. Dies ist eine Einheit, die entwickelt wurde, um die Sp altungsreaktionen von Atomen zu unterstützen, die wiederum von der Freisetzung thermischer Energie begleitet werden. Es gibt verschiedene Arten von Reaktoren, die sich in der Art des verwendeten Brennstoffs und Kühlmittels unterscheiden. Die am häufigsten verwendete Konfiguration ist ein Leichtwasserreaktor, der gewöhnliches Wasser als Kühlmittel verwendet. Uranerz ist die wichtigste Verarbeitungsressource in der Kernenergieindustrie. Aus diesem Grund sind Kernkraftwerke normalerweise so ausgelegt, dass Reaktoren in der Nähe von Uranvorkommen aufgestellt werden. Heute sind in Russland 37 Reaktoren in Betrieb, deren Gesamterzeugungskapazität etwa 190 Milliarden kWh/Jahr beträgt.

Eigenschaften alternativer Energien

Fast alle alternativen Energiequellen schneiden gut abFinanzierbarkeit und Umweltfreundlichkeit. Tatsächlich wird in diesem Fall die verarbeitete Ressource (Öl, Gas, Kohle usw.) durch natürliche Energie ersetzt. Dies können Sonnenlicht, Windströmungen, Erdwärme und andere natürliche Energiequellen sein, mit Ausnahme von hydrologischen Ressourcen, die heute als traditionell gelten. Alternative Energiekonzepte gibt es schon lange, aber bis heute nehmen sie einen kleinen Anteil an der gesamten Weltenergieversorgung ein. Verzögerungen in der Entwicklung dieser Industrien sind mit Problemen in der technologischen Organisation von Stromerzeugungsprozessen verbunden.

Aber was ist der Grund für die aktive Entwicklung alternativer Energien heute? In hohem Maße die Notwendigkeit, die Rate der Umweltverschmutzung und der Umweltprobleme im Allgemeinen zu verringern. Außerdem könnte die Menschheit in naher Zukunft mit der Erschöpfung traditioneller Ressourcen konfrontiert sein, die zur Energieerzeugung verwendet werden. Daher wird trotz organisatorischer und wirtschaftlicher Hürden Projekten zur Entwicklung alternativer Energieformen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt.

Geothermie

Eine der gebräuchlichsten Möglichkeiten, um Energie zu Hause zu bekommen. Geothermische Energie entsteht im Prozess der Akkumulation, Übertragung und Umwandlung der inneren Wärme der Erde. Im industriellen Maßstab werden unterirdische Gesteine in Tiefen von bis zu 2-3 km bearbeitet, wo die Temperatur 100 °C überschreiten kann. Für die individuelle Nutzung von Geothermiesystemen werden häufiger Oberflächenspeicher verwendet, die sich nicht in Brunnen in der Tiefe befinden, sondernhorizontal. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen zur alternativen Energiegewinnung verzichten nahezu alle geothermischen Energieträger im Produktionskreislauf auf einen Umwandlungsschritt. Das heißt, dem Endverbraucher wird primäre Wärmeenergie in gleicher Form zugeführt. Daher wird ein solches Konzept wie geothermische Heizsysteme verwendet.

Solarenergie

Eines der ältesten alternativen Energiekonzepte, das photovoltaische und thermodynamische Systeme als Speicher nutzt. Um das photoelektrische Erzeugungsverfahren zu implementieren, werden Konverter der Energie von Lichtphotonen (Quanten) in Elektrizität verwendet. Thermodynamische Anlagen sind funktionaler und können aufgrund von Solarströmen sowohl Wärme mit Strom als auch mit mechanischer Energie erzeugen, um eine Antriebskraft zu erzeugen.

Die Schemata sind ziemlich einfach, aber es gibt viele Probleme beim Betrieb solcher Geräte. Dies liegt daran, dass Solarenergie im Prinzip durch eine Reihe von Merkmalen gekennzeichnet ist: Instabilität aufgrund tages- und jahreszeitlicher Schwankungen, Wetterabhängigkeit, geringe Lichtstromdichte. Daher wird in der Entwurfsphase von Solarmodulen und Batterien der Untersuchung meteorologischer Faktoren viel Aufmerksamkeit geschenkt.

Wellenenergie

Der Prozess der Stromerzeugung aus den Wellen erfolgt als Ergebnis der Umwandlung der Energie der Flut. Herzstück der meisten Kraftwerke dieser Art ist ein Becken,die entweder während der Trennung der Flussmündung oder durch Sperrung der Bucht mit einem Damm organisiert wird. In der gebildeten Barriere sind Durchlässe mit hydraulischen Turbinen angeordnet. Wenn sich der Wasserstand bei Flut ändert, drehen sich die Turbinenschaufeln, was zur Stromerzeugung beiträgt. Diese Art von Energie ähnelt teilweise den Funktionsprinzipien von Wasserkraftwerken, aber die Mechanik der Wechselwirkung mit der Wasserressource selbst weist erhebliche Unterschiede auf. Wellenstationen können an den Küsten der Meere und Ozeane eingesetzt werden, wo der Wasserspiegel auf 4 m ansteigt, wodurch eine Leistung von bis zu 80 kW/m ermöglicht wird. Das Fehlen solcher Strukturen ist darauf zurückzuführen, dass Düker den Austausch von Süß- und Meerwasser stören, was sich negativ auf das Leben von Meeresorganismen auswirkt.

Windenergie

Eine weitere Methode zur Stromerzeugung, die für die Nutzung in Privathaush alten verfügbar ist und sich durch technologische Einfachheit und wirtschaftliche Bezahlbarkeit auszeichnet. Die kinetische Energie von Luftmassen fungiert als verarbeitete Ressource, und ein Motor mit rotierenden Schaufeln fungiert als Batterie. Typischerweise verwendet Windenergie elektrische Stromgeneratoren, die durch die Drehung vertikaler oder horizontaler Rotoren mit Propellern aktiviert werden. Eine durchschnittliche Haush altsstation dieses Typs kann 2-3 kW erzeugen.

Energietechnologien der Zukunft

Laut Experten wird bis 2100 der gemeinsame Anteil von Kohle und Öl an der globalen Bilanz etwa 3% betragen, was thermonukleare Energie zurückdrängen dürfteals sekundäre Energiequelle. An erster Stelle sollen Solarstationen stehen, sowie neue Konzepte zur Umwandlung von Weltraumenergie auf Basis drahtloser Übertragungswege. Die Prozesse, um die Energie der Zukunft zu werden, sollten bereits 2030 beginnen, wenn die Zeit der Aufgabe von Kohlenwasserstoff-Brennstoffquellen und der Übergang zu "sauberen" und erneuerbaren Ressourcen kommen wird.

Russischer Energieausblick

Die Zukunft der Haush altsenergie ist hauptsächlich mit der Entwicklung traditioneller Wege zur Umwandlung natürlicher Ressourcen verbunden. Den Schlüsselplatz in der Industrie muss die Atomkraft einnehmen, allerdings in einer kombinierten Version. Die Infrastruktur von Kernkraftwerken muss um Elemente des Wasserbaus und Verfahren zur Verarbeitung umweltfreundlicher Biobrennstoffe ergänzt werden. Nicht den letzten Platz unter den möglichen Entwicklungsperspektiven nehmen Solarbatterien ein. In Russland bietet dieses Segment noch heute viele attraktive Ideen - insbesondere Paneele, die auch im Winter funktionieren. Batterien wandeln die Lichtenergie als solche auch ohne thermische Belastung um.

Schlussfolgerung

Moderne Probleme der Energieversorgung stellen die größten Staaten vor die Wahl zwischen Strom und Umweltfreundlichkeit der Wärme- und Stromerzeugung. Die meisten der entwickelten alternativen Energiequellen sind mit all ihren Vorteilen nicht in der Lage, traditionelle Ressourcen vollständig zu ersetzen, die wiederum für mehrere Jahrzehnte genutzt werden können. Daher ist die Energie der Zukunft zahlreichExperten stellen es als eine Art Symbiose verschiedener Konzepte zur Energiegewinnung dar. Darüber hinaus werden neue Technologien nicht nur auf industrieller Ebene, sondern auch in Haush alten erwartet. In diesem Zusammenhang kann man auf die Gradienten-Temperatur- und Biomasse-Prinzipien der Energieerzeugung hinweisen.