Njia za jadi na mbadala za kuzalisha umeme

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Kwa sasa, ubinadamu hutumia njia zote zinazowezekana kuzalisha umeme. Ni vigumu kukadiria umuhimu wa rasilimali hii. Na matumizi yake yanaongezeka kila siku. Kwa sababu hii, tahadhari zaidi na zaidi hulipwa kwa mbinu zisizo za jadi za kuzalisha umeme. Wakati huo huo, vyanzo hivi katika hatua hii ya maendeleo haviwezi kukidhi kikamilifu mahitaji ya idadi ya watu duniani. Makala haya yanakagua kwa ufupi njia kuu za jadi na mbadala za kuzalisha umeme.

Kupata umeme kutoka kwa mitambo ya kufua umeme wa joto

Njia hii ya kuzalisha umeme ndiyo inayojulikana zaidi. Kwa mfano, katika Shirikisho la Urusi, vyanzo vya joto vinachukua karibu 80% ya kizazi kizima cha rasilimali muhimu. Miaka inapitawanamazingira tayari wanapiga kelele juu ya athari mbaya za miundo kama hiyo ya uhandisi kwenye mazingira na afya ya binadamu, lakini vituo vilivyojengwa katikati ya karne iliyopita (au hata kabla ya mapinduzi) vinaendelea kusambaza miji yenye watu wengi na makampuni makubwa ya viwanda na umeme.

Vyanzo vya joto ni mbinu za kitamaduni za kuzalisha umeme. Na sasa, kwa miongo mitatu au minne, wamechukua nafasi ya kuongoza katika cheo katika suala la pato. Na hii ni licha ya maendeleo ya haraka ya mbinu mbadala za kuzalisha umeme.

Kati ya miradi yote ya uhandisi, aina maalum ya muundo inatofautishwa. Hizi ni mimea ya joto na nguvu ya pamoja, kazi ya ziada ambayo ni kusambaza nyumba na vyumba vya wananchi na joto. Kulingana na wataalamu, ufanisi wa mitambo hiyo ya umeme ni mdogo sana, na uhamishaji wa rasilimali inayozalishwa kwa umbali mrefu unahusishwa na hasara kubwa.

Uzalishaji wa nishati unafanywa kama ifuatavyo. Mafuta imara, kioevu au gesi huchomwa, inapokanzwa maji katika boiler kwa joto kubwa. Nguvu ya mvuke huendesha vile vile vya turbine, na kusababisha rota ya jenereta ya turbine kuzunguka na kuzalisha umeme.

Mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji ni njia nzuri ya kuzalisha umeme

Ujenzi wa miundo changamano ya kihandisi iliyoundwa kugeuza nishati ya maji kuwa umeme ulianza katika Milki ya Urusi. Miaka mingi imepita tangu wakati huo, na chanzo hiki bado kinafanya kazi.kutumika. Wakati wa miaka ya ukuaji wa viwanda wa USSR (1930s), mitambo mikubwa ya umeme wa maji ilikua nchini kote. Nguvu zote za nchi changa na dhaifu zilitupwa katika ujenzi wa makubwa haya (ambayo yana thamani ya kituo kimoja tu cha umeme cha Zaporizhzhya!). Miundo ya uhandisi ya miaka hiyo bado inafanya kazi na inazalisha kiasi kikubwa cha umeme.

Kwa sasa, jimbo linaweka dau kuhusu uundaji wa njia za "kijani" za kuzalisha umeme. Kwa hivyo, ujenzi wa mitambo ya kisasa na yenye tija sana ya kufua umeme wa maji nchini kote unafadhiliwa kikamilifu. Mkakati wa kujenga vifaa vya ukubwa wa kati kwenye vijito vidogo vya mito umejiridhisha kikamilifu. Kituo kimoja kama hicho kinaweza kukidhi kikamilifu mahitaji ya umeme ya makazi madogo ya karibu. Kwa kiwango cha kitaifa, hii itasababisha kuongezeka kwa ufanisi wa uchumi wa taifa na ushindani wa wazalishaji wa ndani wa bidhaa za viwandani.

Hasara za teknolojia hii ni pamoja na gharama ya juu ya vitu kama hivyo na muda mrefu sana wa malipo. Gharama kuu ni za ujenzi wa bwawa. Lakini ni muhimu kujenga jengo yenyewe (majengo ya utawala na mashine), kujenga kifaa cha kumwaga maji, na kadhalika. Vigezo na muundo wa muundo hutegemea mambo mengi: nguvu iliyowekwa ya jenereta na shinikizo la maji, aina ya mmea wa nguvu (bwawa, chaneli, diversion, uhifadhi, mawimbi). Mitambo ya kuzalisha umeme wa maji kwenye mito mikubwa inayoweza kupitika pia ina kufuli na njia changamano za kupitika ili kuhakikisha samaki wanahamia kwenye mazalia.

Sekta ya nishati ya nyuklia

Kiwanda cha nishati ya nyuklia leo hakishangazi tena mtu yeyote. Vifaa kama hivyo vilianza kujengwa kikamilifu huko USSR. Kwa hivyo, teknolojia hii ni ya mbinu za jadi za kuzalisha umeme.

Viwanda vya kuzalisha nishati ya nyuklia bado vinajengwa kikamilifu sio tu nchini Urusi, bali pia katika nchi za karibu na za mbali ng'ambo. Kwa mfano, kampuni yenye mizizi ya Kirusi Rosatom inafadhili ujenzi wa chanzo hicho katika Jamhuri ya Belarusi. Samahani, kituo hiki kitakuwa cha kwanza katika eneo hili.

Mtazamo wa dunia kuhusu nishati ya nyuklia una utata mwingi. Ujerumani, kwa mfano, iliamua kwa dhati kuachana kabisa na atomi ya amani. Na hii ni wakati ambapo Shirikisho la Urusi linawekeza kikamilifu katika ujenzi wa vifaa vipya vya kizazi kipya.

Wanasayansi wamethibitisha kwa uhakika kwamba akiba za mafuta ya nyuklia kwenye matumbo ya dunia ni kubwa zaidi kuliko akiba zote za malighafi ya hidrokaboni (mafuta na gesi). Kuongezeka kwa mahitaji ya hidrokaboni husababisha kupanda kwa bei. Hii ndiyo sababu uundaji wa nishati ya nyuklia unalipa.

Nguvu ya Upepo

Sekta ya nishati ya upepo katika kiwango cha viwanda ilizuka hivi majuzi na kuongezwa kwenye orodha ya njia zisizo za kawaida za kuzalisha umeme. Na hii ni teknolojia ya kuahidi sana. Kwa kiwango cha juu cha uwezekano, inaweza kubishaniwa kuwa katika siku zijazo za mbali, vinu vya upepo vitatoa umeme mwingi kama mahitaji ya wanadamu. Na haya sio maneno matupu, kwa sababu kulingana na makadirio ya kawaida zaidiwanasayansi, jumla ya nguvu ya upepo kwenye uso wa dunia ni angalau mara mia zaidi ya nguvu ya rasilimali zote za maji.

Tatizo kuu ni kutofautiana kwa mtiririko wa hewa, ambayo inafanya kuwa vigumu kutabiri uzalishaji wa nishati. Upepo huvuma kila wakati kwenye eneo kubwa la Urusi. Na ukijifunza jinsi ya kutumia kwa ufanisi na kwa ufanisi rasilimali hii isiyoisha, basi unaweza zaidi ya kutosheleza mahitaji yote ya sekta nzito na idadi ya watu nchini.

Licha ya manufaa ya wazi ya kutumia nishati ya upepo, kiasi cha umeme kinachozalishwa na mashamba ya upepo hakizidi asilimia moja ya jumla. Vifaa kwa madhumuni haya ni ghali sana, kwa kuongeza, vifaa hivyo havitakuwa na ufanisi katika kila eneo, na usafirishaji wa umeme kwa umbali mrefu unahusishwa na hasara kubwa.

Nishati ya Jotoardhi

Uendelezaji wa vyanzo vya jotoardhi uliashiria hatua mpya katika historia ya ukuzaji wa mbinu mbadala za kuzalisha umeme.

Kanuni ya uzalishaji wa nishati ni usambazaji wa nishati ya kinetic na inayoweza kutokea ya mvuke wa maji ya moto kutoka chanzo cha chini ya ardhi hadi kwenye visu vya turbine ya jenereta, ambayo hutoa mkondo kupitia mizunguko ya mzunguko. Kwa nadharia, tofauti ya joto juu ya uso na katika kina cha ukoko wa dunia ni tabia ya eneo lolote. Hata hivyo, kwa kawaida ni ndogo, na haiwezekani kuitumia kuzalisha umeme. Ujenzi wa vituo vile ni haki tu katikamaeneo fulani ya sayari yetu (seismically active). Iceland ni waanzilishi katika maendeleo ya njia hii. Ardhi ya Kamchatka ya Urusi pia inaweza kutumika kwa madhumuni haya.

Kanuni ya kupata nishati ni kama ifuatavyo. Maji ya moto kutoka kwa matumbo ya dunia huja juu ya uso. Shinikizo hapa ni la chini sana, ambalo husababisha maji ya kuchemsha. Mvuke uliotenganishwa huelekezwa kwa njia ya bomba na huzunguka vile vile vya turbine za jenereta. Ni vigumu kutabiri mustakabali wa njia hii ya kisasa ya kuzalisha umeme. Labda vituo kama hivyo vitajengwa kwa kiasi kikubwa kwenye eneo la Shirikisho la Urusi, au labda wazo hili litaisha baada ya muda na hakuna mtu atakayekumbuka kuhusu hilo.

Maendeleo ya nishati ya joto ya bahari

Bahari za dunia ni za ajabu kwa ukubwa wake. Wataalamu hawawezi kutoa hata makadirio mabaya ya kiasi cha nishati ya joto iliyokusanywa ndani yake. Jambo moja ni wazi - kiasi kikubwa cha rasilimali bado haijatumika. Kwa sasa, mifano ya mitambo ya nguvu tayari imejengwa ambayo inabadilisha nishati ya joto ya maji ya bahari kuwa ya sasa. Hata hivyo, hii ni miradi ya majaribio, na hakuna uhakika kwamba eneo hili la nishati litaendelezwa zaidi.

Ebb na mtiririko katika huduma ya tasnia ya nishati ya umeme

Kubadilisha nguvu kubwa ya kushuka na kutiririka kuwa derivatives muhimu ni njia mpya ya kuzalisha umeme. Asili ya matukio haya sasa inajulikana na haisababishi utisho huo wa heshima ulioibuka kati ya mababu zetu. Hii ni kutokana na ushawishi wa shamba la magneticsatelaiti aminifu ya sayari - mwezi.

Mikondo ya maji inayoonekana zaidi na kupungua huzingatiwa katika maji ya kina kifupi ya bahari na bahari, na vile vile kwenye mito.

Kituo cha kwanza kilichotoa matokeo kilijengwa mwaka wa 1913 nchini Uingereza karibu na Liverpool. Tangu wakati huo, nchi nyingi zimejaribu kurudia uzoefu huo, lakini mwishowe ziliachana na mradi huu kwa sababu mbalimbali.

Nishati ya jua

Kwa hakika, nishati asilia zote za asili ziliundwa mamilioni ya miaka iliyopita kwa ushirikishwaji na chini ya ushawishi wa mwanga wa jua. Kwa hivyo, tunaweza kusema kwamba wanadamu wametumia kwa muda mrefu na kwa bidii bidhaa zilizopatikana kutoka jua. Kwa kweli, tunadaiwa uwepo wa mito na maziwa kwa chanzo hiki kisicho na mwisho, ambacho kinahakikisha mzunguko wa maji. Walakini, hii sio maana ya nishati ya jua ya kisasa. Hivi majuzi, wanasayansi wameweza kutengeneza na kutoa betri maalum. Wanazalisha umeme wakati mwanga wa jua unapiga uso wao. Teknolojia hii inarejelea njia mbadala ya kuzalisha umeme.

Jua labda ndilo chanzo chenye nguvu kuliko vyote vinavyojulikana kwa sasa. Katika siku tatu, sayari ya Dunia inapokea nishati nyingi kama vile haimo katika amana zote zinazoweza kugunduliwa za kila aina ya rasilimali za joto. Hata hivyo, ni 1/3 tu ya nishati hii hufikia uso wa ganda la dunia, na nyingi yake hutawanywa katika angahewa. Na bado tunazungumza juu ya idadi kubwa. Kulingana na wataalamu, hifadhi moja ndogohupokea nishati nyingi kama mtambo mkubwa wa nishati ya joto.

Kuna mitambo duniani inayotumia nishati ya mwanga wa jua kutoa mvuke. Inaendesha jenereta na inazalisha umeme. Hata hivyo, usakinishaji kama huo ni nadra sana.

Bila kujali kanuni ambayo umeme unatengenezwa, usakinishaji lazima uwe na mkusanyaji - kifaa cha kuzingatia mwanga wa jua. Hakika wengi wameona paneli za jua kwa macho yao wenyewe. Inaonekana kwamba wao ni chini ya kioo giza. Inatokea kwamba mipako hiyo ni mtoza rahisi zaidi. Kanuni ya uendeshaji wake inategemea ukweli kwamba nyenzo za giza za uwazi hupeleka mionzi ya jua, lakini huchelewesha na huonyesha mionzi ya infrared na ultraviolet. Ndani ya betri kuna zilizopo na dutu ya kazi. Kwa kuwa mionzi ya joto haipatikani kupitia filamu ya giza, joto la maji ya kazi ni kubwa zaidi kuliko joto la kawaida. Ikumbukwe kwamba ufumbuzi huo hufanya kazi kwa ufanisi tu katika latitudo za kitropiki, ambapo hakuna haja ya kugeuza mtoza baada ya jua.

Aina nyingine ya upakaji ni kioo chenye shimo. Vifaa vile ni suluhisho la gharama kubwa sana, kwa hiyo haijapata matumizi makubwa. Mkusanyaji kama huyo anaweza kutoa joto hadi nyuzi joto elfu tatu.

Mielekeo hii inakuzwa kwa kasi. Huko Ulaya, hutashangaa mtu yeyote aliye na nyumba ambazo haziunganishwa na mitandao ya umeme. Walakini, kwa kiwango cha viwandaumeme hauzalishwi kwa njia hii. Paneli za jua huangaza kwenye paa za nyumba kama hizo. Huu ni uwekezaji unaotia shaka sana. Katika hali nzuri zaidi, usakinishaji wa vifaa vile utalipa tu baada ya miaka kumi ya kazi.

Kutumia mikondo ya bahari

Hii ni njia isiyo ya kawaida sana ya kuzalisha umeme. Kwa sababu ya tofauti ya joto katika mikoa ya kaskazini ya bahari na kusini (ikweta), mikondo yenye nguvu hutokea kwa kiasi. Ikiwa turbine imefungwa ndani ya maji, basi mkondo wenye nguvu utaizunguka. Huu ndio msingi wa kanuni ya uendeshaji wa mitambo hiyo ya kuzalisha umeme.

Hata hivyo, chanzo hiki cha nishati hakitumiki kwa sasa. Kuna changamoto nyingi za uhandisi ambazo bado hazijatatuliwa. Kazi ya majaribio pekee ndiyo inayofanywa. Waingereza ndio wanaofanya kazi zaidi katika mwelekeo huu. Inawezekana kwamba katika siku za usoni makoloni ya mitambo ya kuzalisha umeme yatatokea kando ya ufuo wa Uingereza, ambayo majani yake yatasogezwa na mikondo ya bahari.

Njia za kupata umeme ukiwa nyumbani

Umeme unaweza pia kuzalishwa nyumbani. Na ukichukulia suala hili kwa uzito, unaweza hata kukidhi mahitaji ya kaya kwa umeme.

Kwanza kabisa, ikumbukwe kwamba baadhi ya mbinu zilizoorodheshwa za kuzalisha umeme zinatumika kabisa katika uchumi wa kibinafsi. Kwa hiyo, wakulima wengi na wamiliki tu wa mashamba ya nchi huweka mitambo ya upepo kwenye viwanja vyao. Pia, paneli za jua zinaweza kuonekana mara nyingi zaidi kwenye paa za nyumba za nchi.

Kuna wenginenjia za kuzalisha umeme, lakini matumizi yao ya vitendo ni nje ya swali. Hii ni kwa ajili ya kujifurahisha zaidi, au kwa madhumuni ya majaribio.