Các cách truyền thống và thay thế để tạo ra điện

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Hiện tại, nhân loại sử dụng tất cả các cách có thể để tạo ra điện. Rất khó để đánh giá quá cao tầm quan trọng của nguồn tài nguyên này. Và lượng tiêu thụ của nó đang tăng lên hàng ngày. Vì lý do này, ngày càng có nhiều sự chú ý hơn đến các phương pháp sản xuất điện phi truyền thống. Đồng thời, các nguồn này ở giai đoạn phát triển này không thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu của dân cư trên trái đất. Bài viết này đánh giá ngắn gọn các cách truyền thống và thay thế chính để tạo ra điện.

Lấy điện từ các nhà máy nhiệt điện

Phương pháp tạo ra điện này là phổ biến nhất. Ví dụ, ở Liên bang Nga, nguồn nhiệt chiếm gần 80% trong toàn bộ quá trình tạo ra nguồn tài nguyên cần thiết. Năm tháng trôi quaCác nhà bảo vệ môi trường thực tế đã la hét về tác động tiêu cực của các cấu trúc kỹ thuật như vậy đối với môi trường và sức khỏe con người, nhưng các trạm được xây dựng vào giữa thế kỷ trước (hoặc thậm chí là trước cách mạng) vẫn tiếp tục cung cấp điện cho các thành phố đông dân và các doanh nghiệp công nghiệp lớn.

Nguồn nhiệt là phương pháp tạo ra điện truyền thống. Và bây giờ, trong ba hoặc bốn thập kỷ, họ đã chiếm vị trí hàng đầu trong bảng xếp hạng về sản lượng. Và điều này bất chấp sự phát triển nhanh chóng của các phương pháp sản xuất điện thay thế.

Trong số tất cả các dự án kỹ thuật, một loại cấu trúc đặc biệt được phân biệt. Đây là các nhà máy nhiệt và điện kết hợp, chức năng bổ sung của nó là cung cấp nhiệt cho các ngôi nhà và căn hộ của người dân. Theo các chuyên gia, hiệu suất của các nhà máy điện như vậy là rất thấp, và việc chuyển giao tài nguyên được tạo ra qua một khoảng cách dài sẽ dẫn đến tổn thất lớn.

Tạo năng lượng được thực hiện như sau. Nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí được đốt cháy, làm nóng nước trong nồi hơi đến nhiệt độ đáng kể. Lực của hơi nước làm quay các cánh tuabin, làm cho rôto của máy phát tuabin quay và tạo ra điện.

Nhà máy thủy điện là một phương thức đầy hứa hẹn để tạo ra điện

Việc xây dựng các cấu trúc kỹ thuật phức tạp được thiết kế để chuyển đổi năng lượng nước thành điện năng đã bắt đầu từ thời Đế quốc Nga. Đã nhiều năm trôi qua kể từ đó, và nguồn này vẫn đang hoạt động.đã sử dụng. Trong những năm công nghiệp hóa của Liên Xô (1930), các nhà máy thủy điện khổng lồ mọc lên khắp đất nước. Tất cả lực lượng của một đất nước non trẻ và mỏng manh đã được đổ vào việc xây dựng những gã khổng lồ này (chỉ đáng giá một nhà máy thủy điện Zaporizhzhya!). Các cấu trúc kỹ thuật của những năm đó vẫn đang hoạt động và tạo ra một lượng điện đáng kể.

Hiện tại, nhà nước đang đặt cược vào việc phát triển các cách "xanh" để tạo ra điện. Do đó, việc xây dựng các nhà máy thủy điện hiện đại và có năng suất rất cao trên khắp cả nước đang được tích cực cấp vốn. Chiến lược xây dựng các cơ sở quy mô vừa trên các nhánh sông nhỏ đã hoàn toàn chính đáng. Một trạm như vậy có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu điện của các khu định cư nhỏ liền kề. Trên quy mô quốc gia, điều này sẽ dẫn đến tăng hiệu quả của nền kinh tế quốc dân và khả năng cạnh tranh của các nhà sản xuất hàng công nghiệp trong nước.

Nhược điểm của công nghệ này bao gồm chi phí cao của các đối tượng như vậy và thời gian thu hồi vốn rất lâu. Chi phí chính dành cho việc xây dựng con đập. Nhưng cần phải lắp dựng chính tòa nhà (tòa nhà hành chính và máy móc), xây dựng thiết bị xả nước, v.v. Các thông số và thành phần của kết cấu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất lắp đặt của máy phát và áp lực của nước, loại nhà máy điện (đập, kênh, dẫn dòng, trữ nước, thủy triều). Các nhà máy thủy điện trên các con sông lớn có thể di chuyển được cũng có các âu thuyền và kênh dẫn nước phức tạp để đảm bảo cá di cư đến bãi đẻ.

Công nghiệp điện hạt nhân

Nhà máy điện hạt nhân ngày nay không còn làm ai ngạc nhiên nữa. Các cơ sở như vậy bắt đầu được tích cực xây dựng trở lại Liên Xô. Do đó, công nghệ này thuộc về phương pháp tạo ra điện truyền thống.

Các nhà máy điện hạt nhân vẫn đang được tích cực xây dựng không chỉ ở Nga, mà còn ở các nước gần và xa ở nước ngoài. Ví dụ, một công ty có nguồn gốc Nga Rosatom tài trợ cho việc xây dựng một nguồn như vậy ở Cộng hòa Belarus. Nhân tiện, nhà ga này sẽ là nhà ga đầu tiên trong lãnh thổ này.

Thái độ của thế giới đối với năng lượng hạt nhân là rất mơ hồ. Ví dụ, Đức đã nghiêm túc quyết định từ bỏ hoàn toàn nguyên tử hòa bình. Và đây là thời điểm mà Liên bang Nga đang tích cực đầu tư xây dựng các cơ sở mới thuộc thế hệ mới nhất.

Các nhà khoa học đã xác nhận một cách đáng tin cậy rằng trữ lượng nhiên liệu hạt nhân trong ruột của trái đất lớn hơn nhiều so với tất cả trữ lượng nguyên liệu hydrocacbon (dầu và khí đốt). Nhu cầu ngày càng tăng đối với hydrocacbon dẫn đến việc tăng giá của chúng. Đây là lý do tại sao sự phát triển của năng lượng hạt nhân được đền đáp.

Phong điện

Ngành điện gió ở quy mô công nghiệp mới phát sinh gần đây và được thêm vào danh sách các cách phi truyền thống để tạo ra điện. Và đây là một công nghệ rất hứa hẹn. Với mức độ xác suất cao, có thể lập luận rằng trong tương lai xa, những chiếc cối xay gió sẽ tạo ra nhiều điện năng mà nhân loại cần. Và đây không phải là những lời nói suông, bởi vì theo những ước tính khiêm tốn nhấtcác nhà khoa học, tổng lực gió trên bề mặt địa cầu lớn hơn sức mạnh của tất cả các nguồn nước ít nhất một trăm lần.

Vấn đề chính là sự không nhất quán của các luồng không khí, dẫn đến việc sản xuất năng lượng trở nên khó khăn. Những cơn gió liên tục thổi trên lãnh thổ nước Nga rộng lớn. Và nếu bạn học được cách sử dụng hiệu quả và hiệu quả nguồn tài nguyên vô tận này, thì bạn còn có thể đáp ứng mọi nhu cầu của ngành công nghiệp nặng và dân số của đất nước.

Bất chấp những lợi ích rõ ràng của việc sử dụng năng lượng gió, lượng điện do các trang trại gió tạo ra không vượt quá một phần trăm tổng số. Thiết bị cho những mục đích này rất đắt tiền, thêm vào đó, những phương tiện như vậy sẽ không hiệu quả ở mọi khu vực, và việc vận chuyển điện trên một quãng đường dài có thể dẫn đến tổn thất lớn.

Năng lượng địa nhiệt

Sự phát triển của các nguồn địa nhiệt đã đánh dấu một cột mốc mới trong lịch sử phát triển các phương pháp sản xuất điện thay thế.

Nguyên tắc phát điện là cung cấp động năng và thế năng của hơi nước nóng từ nguồn dưới đất đến các cánh của tuabin máy phát, tạo ra dòng điện thông qua các chuyển động quay. Về lý thuyết, sự chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt và ở độ sâu của vỏ trái đất là đặc trưng của bất kỳ khu vực nào. Tuy nhiên, nó thường là tối thiểu, và không thể sử dụng nó để tạo ra điện. Việc xây dựng các trạm như vậy chỉ được chứng minh trongcác khu vực nhất định trên hành tinh của chúng ta (hoạt động địa chấn). Iceland là quốc gia tiên phong trong việc phát triển phương pháp này. Các vùng đất của Kamchatka thuộc Nga cũng có thể được sử dụng cho những mục đích này.

Nguyên tắc thu năng lượng như sau. Nước nóng từ ruột trái đất trào lên bề mặt. Áp suất ở đây thấp hơn nhiều, làm cho nước sôi. Hơi nước tách ra được dẫn qua đường ống và làm quay các cánh của tua bin máy phát điện. Rất khó để dự đoán tương lai của phương thức sản xuất điện hiện đại này. Có lẽ những nhà ga như vậy sẽ được xây dựng ồ ạt trên lãnh thổ Liên bang Nga, hoặc có lẽ ý tưởng này sẽ lụi tàn theo thời gian và không ai còn nhớ về nó.

Phát triển năng lượng nhiệt đại dương

Các đại dương trên thế giới đều tuyệt vời về quy mô của chúng. Các chuyên gia thậm chí không thể đưa ra một ước tính sơ bộ về lượng nhiệt năng tích tụ trong nó. Một điều rõ ràng là - một lượng lớn tài nguyên vẫn chưa được sử dụng. Hiện tại, các nguyên mẫu của nhà máy điện đã được xây dựng để chuyển đổi nhiệt năng của nước biển thành dòng điện. Tuy nhiên, đây là những dự án thử nghiệm và không có gì chắc chắn rằng lĩnh vực năng lượng này sẽ được phát triển hơn nữa.

Suy giảm và dòng chảy phục vụ ngành điện

Biến đổi lực mạnh của sự sụt giảm và dòng chảy thành các dẫn xuất có giá trị là một cách mới để tạo ra điện. Bản chất của những hiện tượng này hiện đã được biết đến và không gây ra sự kính sợ mà tổ tiên của chúng ta nảy sinh. Điều này là do ảnh hưởng của từ trườngvệ tinh trung thành của hành tinh - mặt trăng.

Các dòng nước lên xuống và thủy triều lên xuống đáng chú ý nhất được quan sát thấy ở vùng nước nông của biển và đại dương, cũng như ở lòng sông.

Nhà ga đầu tiên thực sự mang lại kết quả được xây dựng vào năm 1913 ở Vương quốc Anh gần Liverpool. Kể từ đó, nhiều quốc gia đã cố gắng lặp lại trải nghiệm này, nhưng cuối cùng họ đã từ bỏ liên doanh này vì nhiều lý do khác nhau.

Năng lượng mặt trời

Thực tế, tất cả các nhiên liệu hóa thạch tự nhiên đều được hình thành từ hàng triệu năm trước với sự tham gia và tác động của ánh sáng mặt trời. Như vậy, chúng ta có thể nói rằng loài người đã sử dụng từ lâu và tích cực các sản phẩm thu được từ mặt trời. Trên thực tế, chúng ta nợ sự hiện diện của sông và hồ với nguồn vô tận này, đảm bảo sự lưu thông của nước. Tuy nhiên, đây không phải là ý nghĩa của năng lượng mặt trời hiện đại. Tương đối gần đây, các nhà khoa học đã có thể phát triển và sản xuất loại pin đặc biệt. Chúng tạo ra điện khi ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt của chúng. Công nghệ này đề cập đến một cách thay thế để tạo ra điện.

Mặt trời có lẽ là nguồn năng lượng mạnh nhất hiện nay được biết đến. Trong ba ngày, hành tinh Trái đất nhận được nhiều năng lượng như không có trong tất cả các mỏ tiềm năng và đã khám phá của tất cả các loại tài nguyên nhiệt. Tuy nhiên, chỉ 1/3 năng lượng này đến được bề mặt của vỏ trái đất, và phần lớn bị tiêu tán trong khí quyển. Và chúng ta đang nói về những khối lượng khổng lồ. Theo các chuyên gia, một hồ chứa nhỏnhận được nhiều năng lượng như một nhà máy nhiệt điện khá lớn.

Có những công trình lắp đặt trên thế giới sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời để tạo ra hơi nước. Nó điều khiển một máy phát điện và tạo ra điện. Tuy nhiên, những cài đặt như vậy rất hiếm.

Dù tạo ra điện theo nguyên tắc nào thì khi lắp đặt phải trang bị bộ thu - thiết bị tập trung ánh sáng mặt trời. Chắc hẳn nhiều người đã tận mắt nhìn thấy những tấm pin năng lượng mặt trời. Có vẻ như họ đang ở dưới lớp kính đen. Nó chỉ ra rằng một lớp phủ như vậy là bộ thu đơn giản nhất. Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên thực tế là một vật liệu trong suốt tối sẽ truyền tia nắng mặt trời, nhưng làm chậm và phản xạ bức xạ hồng ngoại và tia cực tím. Bên trong pin có các ống có chất làm việc. Vì bức xạ nhiệt không truyền qua màng tối nên nhiệt độ của chất lỏng làm việc cao hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường xung quanh. Cần lưu ý rằng các giải pháp như vậy chỉ hoạt động hiệu quả ở các vĩ độ nhiệt đới, nơi không cần phải quay đầu thu sau mặt trời.

Một loại lớp phủ khác là gương cầu lõm. Thiết bị như vậy là một giải pháp rất tốn kém, vì vậy nó chưa được ứng dụng rộng rãi. Một bộ thu nhiệt như vậy có thể cung cấp nhiệt lên đến 3.000 độ C.

Hướng này đang phát triển nhanh chóng. Ở châu Âu, bạn sẽ không khiến ai ngạc nhiên với những ngôi nhà bị ngắt mạng điện. Tuy nhiên, ở quy mô công nghiệpđiện không được tạo ra bằng phương pháp này. Các tấm pin mặt trời phô trương trên mái của những ngôi nhà như vậy. Đây là một khoản đầu tư rất đáng nghi vấn. Trong trường hợp tốt nhất, việc lắp đặt thiết bị như vậy sẽ chỉ được đền đáp sau mười năm hoạt động.

Sử dụng dòng biển

Đây là một cách rất bất thường để tạo ra điện. Do sự chênh lệch nhiệt độ ở khu vực phía bắc của các đại dương và phía nam (xích đạo), các dòng chảy mạnh phát sinh trong toàn bộ khối lượng. Nếu một tuabin được ngâm trong nước, thì một dòng điện mạnh sẽ làm quay nó. Đây là cơ sở của nguyên tắc hoạt động của các nhà máy điện như vậy.

Tuy nhiên, nguồn năng lượng này hiện không được sử dụng tích cực. Có rất nhiều thách thức kỹ thuật chưa được giải quyết. Chỉ có công việc thử nghiệm đang được thực hiện. Người Anh là những người tích cực nhất theo hướng này. Có thể trong tương lai gần các thuộc địa của các nhà máy điện sẽ xuất hiện ở ngoài khơi nước Anh, các cánh quạt của chúng sẽ chuyển động theo dòng biển.

Cách lấy điện tại nhà

Điện cũng có thể được tạo ra tại nhà. Và nếu bạn coi trọng vấn đề này, bạn thậm chí có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện của các hộ gia đình.

Trước hết, cần lưu ý rằng một số phương pháp sản xuất điện được liệt kê khá áp dụng trong nền kinh tế tư nhân. Vì vậy, nhiều nông dân và chủ sở hữu của các điền trang nông thôn lắp đặt những chiếc cối xay gió trên mảnh đất của họ. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời có thể được nhìn thấy ngày càng thường xuyên hơn trên mái của những ngôi nhà ở nông thôn.

Còn những người kháccác cách sản xuất điện, nhưng ứng dụng thực tế của chúng thì khỏi phải bàn. Điều này nhiều hơn để giải trí hoặc cho mục đích thử nghiệm.