Modi tradizionali e alternativi per generare elettricità

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Attualmente, l'umanità usa tutti i modi possibili per generare elettricità. È difficile sopravvalutare l'importanza di questa risorsa. E il suo consumo cresce ogni giorno. Per questo motivo, viene prestata sempre più attenzione a metodi non tradizionali di generazione di elettricità. Allo stesso tempo, queste fonti in questa fase di sviluppo non possono soddisfare pienamente i bisogni della popolazione terrestre. Questo articolo esamina brevemente i principali modi tradizionali e alternativi per generare elettricità.

Come ottenere elettricità dalle centrali termiche

Questo metodo per generare elettricità è il più comune. Ad esempio, nella Federazione Russa, le fonti di calore rappresentano quasi l'80% dell'intera generazione della risorsa necessaria. Gli anni passanogli ambientalisti stanno già praticamente gridando all'impatto negativo di tali strutture ingegneristiche sull'ambiente e sulla salute umana, ma le stazioni costruite a metà del secolo scorso (o anche pre-rivoluzionarie) continuano a fornire elettricità alle città popolate e alle grandi imprese industriali.

Le fonti di calore sono metodi tradizionali per generare elettricità. E ora, da tre o quattro decenni, occupano una posizione di primo piano nella classifica in termini di produzione. E questo nonostante il rapido sviluppo di metodi alternativi di generazione di elettricità.

Tra tutti i progetti di ingegneria, si distingue un tipo speciale di struttura. Si tratta di centrali termoelettriche combinate, la cui funzione aggiuntiva è quella di fornire calore alle case e agli appartamenti dei cittadini. Secondo gli esperti, l'efficienza di tali centrali elettriche è estremamente bassa e il trasferimento della risorsa generata su lunghe distanze è associato a grandi perdite.

La produzione di energia viene effettuata come segue. Il combustibile solido, liquido o gassoso viene bruciato, riscaldando l'acqua nella caldaia a temperature significative. La forza del vapore aziona le pale della turbina, facendo ruotare il rotore del generatore della turbina e generando elettricità.

Le centrali idroelettriche sono un modo promettente per generare elettricità

Nell'impero russo iniziò la costruzione di complesse strutture ingegneristiche progettate per convertire l'energia dell'acqua in elettricità. Sono passati molti anni da allora e questa fonte è ancora attiva. Usato. Durante gli anni dell'industrializzazione dell'URSS (anni '30), gigantesche centrali idroelettriche sono cresciute in tutto il paese. Tutte le forze di un paese giovane e fragile sono state gettate nella costruzione di questi giganti (che vale solo una centrale idroelettrica di Zaporizhzhya!). Le strutture ingegneristiche di quegli anni sono ancora in funzione e generano una notevole quantità di elettricità.

Attualmente, lo stato sta scommettendo sullo sviluppo di metodi "verdi" per generare elettricità. Pertanto, viene attivamente finanziata la costruzione di centrali idroelettriche moderne e molto produttive su tutto il territorio nazionale. La strategia di realizzare impianti di medie dimensioni su piccoli affluenti dei fiumi si è pienamente giustificata. Una di queste stazioni può soddisfare pienamente il fabbisogno elettrico di piccoli insediamenti adiacenti. Su scala nazionale, ciò comporterà un aumento dell'efficienza dell'economia nazionale e della competitività dei produttori nazionali di beni industriali.

Gli svantaggi di questa tecnologia includono l' alto costo di tali oggetti e periodi di ammortamento molto lunghi. I costi principali riguardano la costruzione della diga. Ma è necessario erigere l'edificio stesso (edifici amministrativi e meccanici), costruire un dispositivo per lo scarico dell'acqua e così via. I parametri e la composizione della struttura dipendono da molti fattori: la potenza installata dei generatori e la pressione dell'acqua, il tipo di centrale (diga, canale, deviazione, accumulo, marea). Le centrali idroelettriche sui grandi fiumi navigabili hanno anche complesse chiuse e canali navigabili per garantire la migrazione dei pesci verso le zone di riproduzione.

Industria nucleare

La centrale nucleare oggi non sorprende più nessuno. Tali strutture iniziarono a essere attivamente erette nell'URSS. Pertanto, questa tecnologia appartiene ai metodi tradizionali di generazione di elettricità.

Le centrali nucleari sono ancora attivamente costruite non solo in Russia, ma anche in paesi vicini e lontani all'estero. Ad esempio, una società con radici russe Rosatom finanzia la costruzione di tale fonte nella Repubblica di Bielorussia. A proposito, questa stazione sarà la prima in questo territorio.

L'atteggiamento del mondo nei confronti dell'energia nucleare è molto ambiguo. La Germania, ad esempio, ha deciso seriamente di abbandonare completamente l'atomo pacifico. E questo in un momento in cui la Federazione Russa sta investendo attivamente nella costruzione di nuove strutture di ultima generazione.

Gli scienziati hanno stabilito in modo affidabile che i depositi di combustibile nucleare nelle viscere della terra sono molto più grandi di tutte le riserve di materie prime di idrocarburi (petrolio e gas). La domanda sempre crescente di idrocarburi porta al loro aumento di prezzo. Ecco perché lo sviluppo dell'energia nucleare dà i suoi frutti.

Energia eolica

L'industria dell'energia eolica su scala industriale è nata in tempi relativamente recenti e si è aggiunta all'elenco dei metodi non tradizionali per generare elettricità. E questa è una tecnologia molto promettente. Con un alto grado di probabilità, si può sostenere che in un lontano futuro i mulini a vento genereranno tutta l'elettricità di cui l'umanità ha bisogno. E queste non sono parole vuote, perché secondo le stime più modestescienziati, la forza totale del vento sulla superficie del globo è almeno cento volte maggiore della potenza di tutte le risorse idriche.

Il problema principale è l'incoerenza dei flussi d'aria, che rende difficile prevedere la produzione di energia. I venti soffiano costantemente sul vasto territorio della Russia. E se impari a utilizzare in modo efficace ed efficiente questa risorsa inesauribile, allora puoi più che soddisfare tutte le esigenze dell'industria pesante e della popolazione del paese.

Nonostante gli ovvi vantaggi dell'utilizzo dell'energia eolica, la quantità di elettricità generata dai parchi eolici non supera l'uno per cento del totale. Le apparecchiature per questi scopi sono molto costose, inoltre, tali strutture non saranno efficaci in ogni area e il trasporto di elettricità su lunghe distanze è associato a grandi perdite.

Energia geotermica

Lo sviluppo delle fonti geotermiche ha segnato una nuova pietra miliare nella storia dello sviluppo di metodi alternativi di generazione di elettricità.

Il principio della generazione di energia è la fornitura di energia cinetica e potenziale di vapore d'acqua calda da una sorgente sotterranea alle pale di una turbina del generatore, che produce corrente attraverso movimenti rotatori. In teoria, la differenza di temperatura in superficie e nelle profondità della crosta terrestre è caratteristica di qualsiasi area. Tuttavia, di solito è minimo e non è possibile utilizzarlo per generare elettricità. La costruzione di tali stazioni è giustificata solo inalcune aree del nostro pianeta (sismicamente attive). L'Islanda è un pioniere nello sviluppo di questo metodo. Anche le terre della Kamchatka russa possono essere utilizzate per questi scopi.

Il principio per ottenere energia è il seguente. L'acqua calda dalle viscere della terra viene a galla. La pressione qui è molto più bassa, il che fa bollire l'acqua. Il vapore separato viene diretto attraverso la tubazione e fa ruotare le pale delle turbine del generatore. È difficile prevedere il futuro di questo modo moderno di produrre elettricità. Forse tali stazioni saranno massicciamente costruite sul territorio della Federazione Russa, o forse questa idea si estinguerà nel tempo e nessuno se ne ricorderà.

Sviluppo dell'energia termica oceanica

Gli oceani del mondo sono incredibili nella loro scala. Gli specialisti non possono fornire nemmeno una stima approssimativa della quantità di energia termica accumulata in esso. Una cosa è chiara: una quantità colossale di risorse rimane inutilizzata. Attualmente sono già stati realizzati prototipi di centrali elettriche che convertono in corrente l'energia termica delle acque oceaniche. Tuttavia, si tratta di progetti pilota e non vi è alcuna certezza che quest'area dell'energia verrà ulteriormente sviluppata.

Flusso e riflusso al servizio dell'industria dell'energia elettrica

Trasformare la potente forza del flusso e riflusso in preziosi derivati è un nuovo modo di generare elettricità. La natura di questi fenomeni è ora nota e non provoca quel riverente timore reverenziale sorto tra i nostri antenati. Ciò è dovuto all'influenza del campo magneticofedele satellite del pianeta - la luna.

Le correnti di marea e di riflusso più evidenti si osservano nelle acque poco profonde dei mari e degli oceani, nonché nei letti dei fiumi.

La prima stazione che ha davvero dato un risultato è stata costruita nel 1913 nel Regno Unito vicino a Liverpool. Da allora, molti paesi hanno cercato di ripetere l'esperienza, ma alla fine hanno abbandonato questa impresa per vari motivi.

Energia solare

Infatti, tutti i combustibili fossili naturali si sono formati milioni di anni fa con la partecipazione e sotto l'influenza della luce solare. Pertanto, possiamo dire che l'umanità ha utilizzato a lungo e attivamente prodotti ottenuti dal sole. A questa fonte inesauribile, infatti, si deve la presenza di fiumi e laghi, che assicura la circolazione dell'acqua. Tuttavia, questo non è ciò che si intende per moderna energia solare. Relativamente di recente, gli scienziati sono stati in grado di sviluppare e produrre batterie speciali. Generano elettricità quando la luce solare colpisce la loro superficie. Questa tecnologia si riferisce a un modo alternativo per generare elettricità.

Il sole è forse la fonte più potente di tutte attualmente conosciute. In tre giorni, il pianeta Terra riceve tanta energia quanta non è contenuta in tutti i depositi esplorati e potenziali di tutti i tipi di risorse termiche. Tuttavia, solo 1/3 di questa energia raggiunge la superficie della crosta terrestre e la maggior parte viene dissipata nell'atmosfera. Eppure stiamo parlando di volumi colossali. Secondo gli esperti, un piccolo serbatoioriceve la stessa energia di una centrale termoelettrica abbastanza grande.

Ci sono installazioni nel mondo che utilizzano l'energia della luce solare per produrre vapore. Aziona un generatore e genera elettricità. Tuttavia, tali installazioni sono molto rare.

Indipendentemente dal principio di generazione dell'elettricità, l'impianto deve essere dotato di un collettore, un dispositivo per la concentrazione della luce solare. Sicuramente molti hanno visto i pannelli solari con i propri occhi. Sembra che siano sotto vetro scuro. Si scopre che un tale rivestimento è il collettore più semplice. Il principio del suo funzionamento si basa sul fatto che un materiale trasparente scuro trasmette i raggi del sole, ma ritarda e riflette le radiazioni infrarosse e ultraviolette. All'interno della batteria ci sono tubi con una sostanza funzionante. Poiché la radiazione termica non viene trasmessa attraverso il film scuro, la temperatura dei fluidi di lavoro è molto più alta della temperatura ambiente. Va notato che tali soluzioni funzionano efficacemente solo alle latitudini tropicali, dove non è necessario girare il collettore dopo il sole.

Un altro tipo di rivestimento è uno specchio concavo. Tali apparecchiature sono una soluzione molto costosa, quindi non ha trovato ampia applicazione. Un tale collettore può fornire riscaldamento fino a tremila gradi Celsius.

Questa direzione si sta sviluppando rapidamente. In Europa, non sorprenderai nessuno con case disconnesse dalle reti elettriche. Tuttavia, su scala industrialel'elettricità non viene generata con questo metodo. I pannelli solari ostentano sui tetti di tali case. Questo è un investimento altamente discutibile. Nel migliore dei casi, l'installazione di tale attrezzatura ripagherà solo dopo dieci anni di funzionamento.

Usare le correnti marine

Questo è un modo molto insolito per generare elettricità. A causa della differenza di temperatura nelle regioni settentrionali degli oceani e in quelle meridionali (equatoriali), in tutto il volume sorgono potenti correnti. Se una turbina è immersa nell'acqua, una potente corrente la farà ruotare. Questa è la base del principio di funzionamento di tali centrali elettriche.

Tuttavia, questa fonte di energia non è attualmente utilizzata attivamente. Ci sono molte sfide ingegneristiche ancora da risolvere. È in corso solo il lavoro sperimentale. Gli inglesi sono i più attivi in questa direzione. È possibile che nel prossimo futuro appaiano colonie di centrali elettriche al largo delle coste della Gran Bretagna, le cui lame saranno messe in moto dalle correnti marine.

Modi per ottenere l'elettricità a casa

L'elettricità può essere generata anche a casa. E se prendi sul serio questo problema, puoi persino soddisfare il fabbisogno di elettricità della famiglia.

Prima di tutto, va notato che alcuni dei metodi elencati per generare elettricità sono abbastanza applicabili in un'economia privata. Quindi, molti agricoltori e solo proprietari di tenute di campagna installano mulini a vento sui loro appezzamenti. Inoltre, i pannelli solari si vedono sempre più spesso sui tetti delle case di campagna.

Ci sono altrimodi di produrre elettricità, ma la loro applicazione pratica è fuori questione. Questo è più per divertimento, o a scopo di esperimento.