Էլեկտրաէներգիա արտադրելու ավանդական և այլընտրանքային ուղիներ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Ներկայումս մարդկությունն օգտագործում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու բոլոր հնարավոր ուղիները։ Դժվար է գերագնահատել այս ռեսուրսի նշանակությունը։ Իսկ դրա սպառումը օրեցօր աճում է։ Այդ իսկ պատճառով ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է դարձվում էլեկտրաէներգիայի արտադրության ոչ ավանդական մեթոդներին։ Միևնույն ժամանակ, այս աղբյուրները զարգացման այս փուլում չեն կարող լիովին բավարարել երկրագնդի բնակչության կարիքները։ Այս հոդվածը համառոտ ներկայացնում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու հիմնական ավանդական և այլընտրանքային ուղիները:

Էլեկտրաէներգիա ստանալ ջերմային էլեկտրակայաններից

Էլեկտրաէներգիա արտադրելու այս մեթոդը ամենատարածվածն է: Օրինակ, Ռուսաստանի Դաշնությունում ջերմային աղբյուրները կազմում են անհրաժեշտ ռեսուրսի ամբողջ արտադրության գրեթե 80%-ը: Տարիներն անցնում ենբնապահպաններն արդեն գործնականում բղավում են շրջակա միջավայրի և մարդկանց առողջության վրա նման ինժեներական կառույցների բացասական ազդեցության մասին, սակայն անցյալ դարի կեսերին կառուցված կայանները (կամ նույնիսկ նախահեղափոխականները) շարունակում են էլեկտրաէներգիա մատակարարել բնակեցված քաղաքներին և խոշոր արդյունաբերական ձեռնարկություններին։

Ջերմության աղբյուրները էլեկտրաէներգիա արտադրելու ավանդական մեթոդներ են: Եվ հիմա, երեք-չորս տասնամյակ, նրանք վարկանիշում առաջատար դիրքեր են զբաղեցնում արտադրանքի ծավալով։ Եվ դա՝ չնայած էլեկտրաէներգիայի արտադրության այլընտրանքային մեթոդների արագ զարգացմանը։

Բոլոր ինժեներական նախագծերի մեջ առանձնանում է կառուցվածքի հատուկ տեսակ. Դրանք համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ են, որոնց լրացուցիչ գործառույթը քաղաքացիների տներն ու բնակարանները ջերմությամբ ապահովելն է։ Մասնագետների կարծիքով՝ նման էլեկտրակայանների արդյունավետությունը չափազանց ցածր է, իսկ առաջացած ռեսուրսի տեղափոխումը մեծ հեռավորությունների վրա կապված է մեծ կորուստների հետ։

Էներգիայի արտադրությունն իրականացվում է հետևյալ կերպ. Այրվում է պինդ, հեղուկ կամ գազային վառելիք՝ տաքացնելով կաթսայի ջուրը զգալի ջերմաստիճանի։ Գոլորշու ուժը մղում է տուրբինի շեղբերները, ինչի հետևանքով տուրբինի գեներատորի ռոտորը պտտվում է և արտադրում էլեկտրականություն:

Հիդրոէլեկտրակայանները էլեկտրաէներգիա արտադրելու խոստումնալից միջոց են

Ռուսական կայսրությունում սկսվել է բարդ ինժեներական կառույցների կառուցումը, որոնք նախատեսված են ջրի էներգիան էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար: Այդ ժամանակից շատ տարիներ են անցել, և այս աղբյուրը դեռևս ակտիվ է։օգտագործված. ԽՍՀՄ ինդուստրացման տարիներին (1930-ական թթ.) ամբողջ երկրում աճեցին հսկա հիդրոէլեկտրակայանները։ Երիտասարդ ու փխրուն երկրի բոլոր ուժերը նետվեցին այս հսկաների կառուցման մեջ (որն արժե ընդամենը մեկ Զապորոժժյա հիդրոէլեկտրակայան): Այդ տարիների ինժեներական կառույցները դեռ գործում են և արտադրում են զգալի քանակությամբ էլեկտրաէներգիա։

Ներկայումս պետությունը խաղադրույք է կատարում էլեկտրաէներգիայի արտադրության «կանաչ» ուղիների մշակման վրա։ Ուստի ամբողջ հանրապետությունում ակտիվորեն ֆինանսավորվում է ժամանակակից և շատ արդյունավետ հիդրոէլեկտրակայանների կառուցումը։ Գետերի փոքր վտակների վրա միջին չափի օբյեկտներ կառուցելու ռազմավարությունն իրեն լիովին արդարացրել է։ Նման մեկ կայանը կարող է լիովին բավարարել հարակից փոքր բնակավայրերի էլեկտրաէներգիայի կարիքները։ Ազգային մասշտաբով դա կբերի ազգային տնտեսության արդյունավետության և արդյունաբերական ապրանքների հայրենական արտադրողների մրցունակության բարձրացմանը։

Այս տեխնոլոգիայի թերությունները ներառում են նման օբյեկտների բարձր արժեքը և վերադարձման շատ երկար ժամկետները: Հիմնական ծախսերը վերաբերում են պատնեշի կառուցմանը։ Բայց պետք է հենց շենքը կանգնեցնել (վարչական և մեքենաշինություններ), սարքել ջուր լիցքաթափող սարք և այլն։ Կառույցի պարամետրերը և կազմը կախված են բազմաթիվ գործոններից՝ գեներատորների տեղադրված հզորությունից և ջրի ճնշումից, էլեկտրակայանի տեսակից (ամբարտակ, ջրանցք, դիվերսիա, պահեստ, մակընթացություն)։ Խոշոր նավարկելի գետերի վրա գտնվող հիդրոէլեկտրակայաններն ունեն նաև բարդ նավարկելի կողպեքներ և ալիքներ՝ ապահովելու ձկների միգրացիան դեպի ձվադրավայրեր։

Ատոմային էներգիայի արդյունաբերություն

Ատոմակայանն այսօր այլևս ոչ մեկին չի զարմացնում. Նման օբյեկտները սկսել են ակտիվորեն կառուցվել դեռևս ԽՍՀՄ-ում։ Ուստի այս տեխնոլոգիան պատկանում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու ավանդական մեթոդներին։

Ատոմակայանները դեռևս ակտիվորեն կառուցվում են ոչ միայն Ռուսաստանում, այլ նաև մերձակա և հեռավոր երկրներում։ Օրինակ, Բելառուսի Հանրապետությունում նման աղբյուրի կառուցումը ֆինանսավորում է ռուսական արմատներով «Ռոսատոմ» ընկերությունը։ Ի դեպ, այս կայանը կլինի առաջինն այս տարածքում։

Աշխարհի վերաբերմունքը միջուկային էներգիայի նկատմամբ շատ երկիմաստ է. Գերմանիան, օրինակ, լրջորեն որոշել է լիովին հրաժարվել խաղաղ ատոմից։ Եվ սա այն ժամանակ, երբ Ռուսաստանի Դաշնությունը ակտիվորեն ներդրումներ է կատարում վերջին սերնդի նոր օբյեկտների կառուցման մեջ։

Գիտնականները հավաստիորեն հաստատել են, որ միջուկային վառելիքի հանքավայրերը երկրի աղիքներում շատ ավելի մեծ են, քան ածխաջրածնային հումքի բոլոր պաշարները (նավթ և գազ): Ածխաջրածինների անընդհատ աճող պահանջարկը հանգեցնում է դրանց թանկացմանը։ Ահա թե ինչու է միջուկային էներգիայի զարգացումը արդյունք տալիս։

Քամու ուժ

Հողմային էներգիայի արդյունաբերությունը արդյունաբերական մասշտաբով առաջացել է համեմատաբար վերջերս և համալրվել է էլեկտրաէներգիա արտադրելու ոչ ավանդական եղանակների ցանկում: Եվ սա շատ խոստումնալից տեխնոլոգիա է: Հավանականության բարձր աստիճանով՝ կարելի է պնդել, որ հեռավոր ապագայում հողմաղացները կարտադրեն այնքան էլեկտրաէներգիա, որքան մարդկության կարիքն ունի։ Եվ սրանք դատարկ խոսքեր չեն, քանի որ ամենահամեստ գնահատականներովԳիտնականների կարծիքով, երկրագնդի մակերևույթի վրա քամու ընդհանուր ուժը առնվազն հարյուր անգամ ավելի մեծ է, քան բոլոր ջրային ռեսուրսների հզորությունը:

Հիմնական խնդիրը օդային հոսքերի անհամապատասխանությունն է, ինչը դժվարացնում է էներգիայի արտադրության կանխատեսումը։ Ռուսաստանի հսկայական տարածքում անընդհատ քամիներ են փչում. Եվ եթե դուք սովորեք, թե ինչպես արդյունավետ և արդյունավետ օգտագործել այս անսպառ ռեսուրսը, ապա կարող եք ավելի քան բավարարել ծանր արդյունաբերության և երկրի բնակչության բոլոր կարիքները:

Չնայած քամու էներգիայի օգտագործման ակնհայտ առավելություններին, հողմակայանների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի քանակը չի գերազանցում ընդհանուրի մեկ տոկոսը։ Այդ նպատակների համար նախատեսված սարքավորումները շատ թանկ արժեն, բացի այդ, նման միջոցները արդյունավետ չեն լինի բոլոր բնագավառներում, իսկ էլեկտրաէներգիայի տեղափոխումը մեծ հեռավորությունների վրա կապված է մեծ կորուստների հետ։

Երկրաջերմային էներգիա

Երկրաջերմային աղբյուրների զարգացումը նոր հանգրվան է դարձել էլեկտրաէներգիայի արտադրության այլընտրանքային մեթոդների զարգացման պատմության մեջ։

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության սկզբունքը տաք ջրի գոլորշու կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի մատակարարումն է ստորգետնյա աղբյուրից գեներատորի տուրբինի շեղբերին, որն արտադրում է հոսանք պտտվող շարժումների միջոցով: Տեսականորեն ցանկացած տարածքի համար բնորոշ է ջերմաստիճանի տարբերությունը երկրակեղևի մակերեսի և խորության վրա։ Այնուամենայնիվ, դա սովորաբար նվազագույն է, և հնարավոր չէ օգտագործել այն էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: Նման կայանների կառուցումն արդարացված է միայն քմեր մոլորակի որոշակի տարածքներ (սեյսմիկ ակտիվ): Իսլանդիան այս մեթոդի մշակման առաջամարտիկն է: Այդ նպատակների համար կարող են օգտագործվել նաև ռուսական Կամչատկայի հողերը։

Էներգիա ստանալու սկզբունքը հետևյալն է. Երկրի աղիքներից տաք ջուր է դուրս գալիս: Այստեղ ճնշումը շատ ավելի ցածր է, ինչի պատճառով ջուրը եռում է։ Առանձնացված գոլորշին ուղղվում է խողովակաշարով և պտտում գեներատորի տուրբինների շեղբերները։ Էլեկտրաէներգիայի արտադրության այս ժամանակակից եղանակի ապագան դժվար է կանխատեսել։ Միգուցե Ռուսաստանի Դաշնության տարածքում նման կայաններ զանգվածաբար կառուցվեն, կամ գուցե ժամանակի ընթացքում այդ գաղափարը մարի, և ոչ ոք այդ մասին չհիշի։

Օվկիանոսի ջերմային էներգիայի զարգացում

Համաշխարհային օվկիանոսները զարմանալի են իրենց մասշտաբներով: Մասնագետները նույնիսկ մոտավոր գնահատական չեն կարող տալ դրանում կուտակված ջերմային էներգիայի քանակի մասին։ Մի բան ակնհայտ է՝ հսկայական քանակությամբ ռեսուրսներ մնում են չօգտագործված։ Ներկայումս արդեն կառուցվել են էլեկտրակայանների նախատիպեր, որոնք օվկիանոսի ջրերի ջերմային էներգիան վերածում են հոսանքի։ Այնուամենայնիվ, դրանք պիլոտային ծրագրեր են, և վստահություն չկա, որ էներգետիկայի այս ոլորտը հետագայում կզարգանա:

Անկում և հոսք էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերության ծառայության մեջ

Անդրի և հոսքի հզոր ուժի վերածումը արժեքավոր ածանցյալների՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու նոր միջոց է: Այս երևույթների բնույթն այժմ հայտնի է և չի առաջացնում այն ակնածալից ակնածանքը, որն առաջացել է մեր նախնիների մեջ: Դա պայմանավորված է մագնիսական դաշտի ազդեցությամբմոլորակի հավատարիմ արբանյակը՝ լուսինը։

Ջրի առավել նկատելի մակընթացային և մակընթացային հոսանքները դիտվում են ծովերի և օվկիանոսների ծանծաղ ջրերում, ինչպես նաև գետերի հուներում։

Առաջին կայանը, որն իսկապես արդյունք տվեց, կառուցվել է դեռ 1913 թվականին Մեծ Բրիտանիայում Լիվերպուլի մոտ։ Այդ ժամանակվանից ի վեր շատ երկրներ փորձել են կրկնել փորձը, բայց ի վերջո նրանք տարբեր պատճառներով հրաժարվել են այս ձեռնարկումից։

Արևային էներգիա

Իրականում բոլոր բնական հանածո վառելիքները ձևավորվել են միլիոնավոր տարիներ առաջ արևի լույսի մասնակցությամբ և ազդեցությամբ։ Այսպիսով, կարելի է ասել, որ մարդկությունը վաղուց և ակտիվորեն օգտագործում է արևից ստացված արտադրանքը։ Գետերի ու լճերի առկայությունը, փաստորեն, պարտական ենք այս անսպառ աղբյուրին, որն ապահովում է ջրի շրջանառությունը։ Այնուամենայնիվ, դա այն չէ, ինչ նշանակում է ժամանակակից արևային էներգիա: Համեմատաբար վերջերս գիտնականները կարողացել են մշակել և արտադրել հատուկ մարտկոցներ: Նրանք արտադրում են էլեկտրականություն, երբ արևի լույսը դիպչում է նրանց մակերեսին: Այս տեխնոլոգիան վերաբերում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու այլընտրանքային եղանակին:

Արևը, թերևս, ամենաուժեղ աղբյուրն է բոլոր ներկայումս հայտնիներից: Երեք օրվա ընթացքում Երկիր մոլորակը ստանում է այնքան էներգիա, որքան չի պարունակվում բոլոր տեսակի ջերմային ռեսուրսների հետախուզված և պոտենցիալ հանքավայրերում: Այնուամենայնիվ, այս էներգիայի միայն 1/3-ն է հասնում երկրակեղևի մակերեսին, և դրա մեծ մասը ցրվում է մթնոլորտում։ Եվ այնուամենայնիվ, խոսքը վիթխարի ծավալների մասին է։ Ըստ մասնագետների՝ մեկ փոքր ջրամբարստանում է այնքան էներգիա, որքան բավական մեծ ջերմաէլեկտրակայանը։

Աշխարհում կան կայանքներ, որոնք օգտագործում են արևի լույսի էներգիան գոլորշի արտադրելու համար: Այն շարժում է գեներատորը և արտադրում էլեկտրաէներգիա: Այնուամենայնիվ, նման տեղադրումները շատ հազվադեպ են:

Անկախ նրանից, թե ինչ սկզբունքով է արտադրվում էլեկտրաէներգիան, տեղադրումը պետք է հագեցած լինի կոլեկտորով՝ արևի լույսի կենտրոնացման սարքով։ Անշուշտ շատերն իրենց աչքերով են տեսել արևային մարտկոցները։ Թվում է, թե դրանք մուգ ապակու տակ են։ Ստացվում է, որ նման ծածկույթը ամենապարզ կոլեկցիոներն է: Նրա գործունեության սկզբունքը հիմնված է այն փաստի վրա, որ մուգ թափանցիկ նյութը փոխանցում է արևի ճառագայթները, սակայն հետաձգում և արտացոլում է ինֆրակարմիր և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը։ Մարտկոցի ներսում կան աշխատանքային նյութ ունեցող խողովակներ։ Քանի որ ջերմային ճառագայթումը չի փոխանցվում մուգ թաղանթի միջոցով, աշխատանքային հեղուկների ջերմաստիճանը շատ ավելի բարձր է, քան շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը: Հարկ է նշել, որ նման լուծումներն արդյունավետ աշխատում են միայն արևադարձային լայնություններում, որտեղ կոլեկտորը արևից հետո պտտելու կարիք չկա։

Ծածկույթի մեկ այլ տեսակ գոգավոր հայելին է: Նման սարքավորումները շատ թանկ լուծում են, ուստի այն լայն կիրառություն չի գտել։ Նման կոլեկտորը կարող է ապահովել մինչև երեք հազար աստիճան տաքացում։

Այս ուղղությունը սրընթաց զարգանում է։ Եվրոպայում ոչ մեկին չեք զարմացնի էլեկտրական ցանցից անջատված տներով։ Այնուամենայնիվ, արդյունաբերական մասշտաբովէլեկտրաէներգիան այս մեթոդով չի արտադրվում։ Նման տների տանիքներին արևային մարտկոցներ են ցայտում։ Սա խիստ կասկածելի ներդրում է: Նման սարքավորումների տեղադրումը լավագույն դեպքում կվճարի միայն տասը տարի աշխատելուց հետո։

Օգտագործելով ծովային հոսանքները

Սա էլեկտրաէներգիա արտադրելու շատ անսովոր միջոց է։ Օվկիանոսների հյուսիսային և հարավային (հասարակածային) շրջաններում ջերմաստիճանի տարբերության պատճառով հզոր հոսանքներ են առաջանում ամբողջ ծավալով։ Եթե տուրբինն ընկղմվի ջրի մեջ, ապա հզոր հոսանքը կպտտվի այն։ Սա է նման էլեկտրակայանների շահագործման սկզբունքի հիմքում։

Սակայն այս էներգիայի աղբյուրը ներկայումս ակտիվորեն չի օգտագործվում: Կան բազմաթիվ ինժեներական մարտահրավերներ, որոնք դեռ պետք է լուծվեն: Կատարվում են միայն փորձնական աշխատանքներ։ Այս ուղղությամբ ամենաակտիվը բրիտանացիներն են։ Հնարավոր է, որ մոտ ապագայում Մեծ Բրիտանիայի ափերի մոտ հայտնվեն էլեկտրակայանների գաղութներ, որոնց շեղբերները շարժման մեջ կդնեն ծովային հոսանքները։

Տանը էլեկտրաէներգիա ստանալու եղանակներ

Էլեկտրաէներգիա կարելի է արտադրել նաև տանը։ Եվ եթե այս հարցին լուրջ վերաբերվեք, ապա կարող եք նույնիսկ բավարարել տան էլեկտրաէներգիայի կարիքները։

Առաջին հերթին պետք է նշել, որ էլեկտրաէներգիայի արտադրության թվարկված որոշ մեթոդներ բավականին կիրառելի են մասնավոր տնտեսության մեջ։ Այսպիսով, շատ ֆերմերներ և գյուղացիական կալվածքների պարզապես սեփականատերեր հողմաղացներ են տեղադրում իրենց հողամասերում: Բացի այդ, արևային մարտկոցները ավելի ու ավելի հաճախ կարելի է տեսնել գյուղական տների տանիքներին:

Կան ուրիշներէլեկտրաէներգիայի արտադրության ուղիները, սակայն դրանց գործնական կիրառումը բացառվում է։ Սա ավելի շատ զվարճանքի կամ փորձի նպատակով է: