Aina za nishati: jadi na mbadala. Nishati ya siku zijazo

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

Maeneo yote yaliyopo ya nishati yanaweza kugawanywa kwa masharti kuwa ya kukomaa, yanayostawi na kuwa katika hatua ya utafiti wa kinadharia. Teknolojia zingine zinapatikana kwa utekelezaji hata katika uchumi wa kibinafsi, wakati zingine zinaweza kutumika tu ndani ya mfumo wa msaada wa viwanda. Inawezekana kuzingatia na kutathmini aina za kisasa za nishati kutoka nafasi tofauti, lakini vigezo vya jumla vya uwezekano wa kiuchumi na ufanisi wa uzalishaji ni muhimu sana. Katika mambo mengi, dhana za kutumia teknolojia za jadi na za kuzalisha nishati mbadala zinatofautiana leo katika vigezo hivi.

Nishati Asilia

Hii ni safu pana ya sekta ya joto na nishati iliyoanzishwa, inayotoa takriban 95% ya watumiaji wa nishati duniani. Uzalishaji wa rasilimali hufanyika katika vituo maalum - hizi ni vitu vya mitambo ya nguvu ya joto, vituo vya umeme vya umeme, mitambo ya nyuklia, nk Wanafanya kazi na msingi wa malighafi iliyopangwa tayari, katika mchakato wa usindikaji ambao nishati inayolengwa. inazalishwa. Hatua zifuatazo za uzalishaji wa nishati zinatofautishwa:

• Uzalishaji, utayarishaji na utoaji wa malighafi kwakitu cha uzalishaji wa aina moja au nyingine ya nishati. Hizi zinaweza kuwa michakato ya uchimbaji na uboreshaji wa mafuta, uchomaji wa bidhaa za petroli, n.k.
• Uhamisho wa malighafi kwa vitengo na mikusanyiko inayobadilisha nishati moja kwa moja.
• Michakato ya ubadilishaji wa nishati kutoka msingi hadi upili. Mizunguko hii haipo katika vituo vyote, lakini, kwa mfano, kwa urahisi wa utoaji na usambazaji unaofuata wa nishati, aina mbalimbali za nishati zinaweza kutumika - hasa joto na umeme.
• Utunzaji wa nishati iliyokamilika iliyobadilishwa, usambazaji na usambazaji wake.

Katika hatua ya mwisho, rasilimali itatumwa kwa watumiaji wa mwisho, ambao wanaweza kuwa sekta zote za uchumi wa taifa na wamiliki wa nyumba wa kawaida.

Sekta ya nishati ya joto

Sekta ya nishati inayojulikana zaidi nchini Urusi. Mitambo ya kuzalisha umeme kwa joto nchini inazalisha zaidi ya MW 1,000 kwa kutumia makaa ya mawe, gesi, bidhaa za mafuta, mashale na peat kama malisho. Nishati ya msingi inayozalishwa inabadilishwa zaidi kuwa umeme. Kiteknolojia, vituo vile vina faida nyingi, ambazo huamua umaarufu wao. Hizi ni pamoja na kutodai masharti ya uendeshaji na urahisi wa kupanga utendakazi.

Nyenzo za nishati ya joto kwa njia ya mitambo ya kufupisha na mitambo ya kuongeza joto na umeme inaweza kujengwa moja kwa moja katika maeneo ambayo rasilimali inayoweza kutumika inatolewa au ambapo mtumiaji yuko. Mabadiliko ya msimu hayaathiri utulivu wa vituo, ambayo hufanya hivyovyanzo vya nishati ni vya kuaminika. Lakini TPP pia zina hasara, ambazo ni pamoja na matumizi ya rasilimali za mafuta zinazoisha, uchafuzi wa mazingira, haja ya kuunganisha kiasi kikubwa cha rasilimali za kazi, nk.

Nguvu ya maji

Miundo ya kihaidroli katika umbo la vituo vya nishati imeundwa kuzalisha umeme kutokana na kubadilisha nishati ya mtiririko wa maji. Hiyo ni, mchakato wa kiteknolojia wa kizazi hutolewa na mchanganyiko wa matukio ya bandia na ya asili. Wakati wa operesheni, kituo kinajenga shinikizo la kutosha la maji, ambalo linaelekezwa kwa vile vya turbine na kuamsha jenereta za umeme. Aina za nishati ya kihaidrolojia hutofautiana katika aina ya vitengo vinavyotumiwa, usanidi wa mwingiliano wa vifaa na mtiririko wa asili wa maji, nk. Kulingana na viashiria vya utendaji, aina zifuatazo za mitambo ya umeme wa maji zinaweza kutofautishwa:

• Ndogo - zalisha hadi MW 5.
• Wastani - hadi MW 25.
• Nguvu - zaidi ya MW 25.

Uainishaji pia unatumika kulingana na nguvu ya shinikizo la maji:

• Vituo vya shinikizo la chini - hadi mita 25.
• Shinikizo la wastani - kutoka m25.
• Shinikizo la juu - zaidi ya mita 60.

Faida za mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji ni pamoja na urafiki wa mazingira, upatikanaji wa kiuchumi (nishati bila malipo), rasilimali ya kufanya kazi isiyoisha. Wakati huo huo, miundo ya majimaji inahitaji gharama kubwa za awali kwa shirika la kiufundi la miundombinu ya uhifadhi, na pia kuwa na vizuizi.eneo la kijiografia la vituo - pale ambapo mito hutoa shinikizo la kutosha la maji.

Sekta ya nishati ya nyuklia

Kwa maana fulani, hii ni spishi ndogo ya nishati ya joto, lakini katika mazoezi, viashiria vya utendaji vya mitambo ya nyuklia ni mpangilio wa ukubwa wa juu kuliko mitambo ya nguvu ya joto. Urusi hutumia mizunguko kamili ya uzalishaji wa nishati ya nyuklia, ambayo inaruhusu kutoa kiasi kikubwa cha rasilimali za nishati, lakini pia kuna hatari kubwa za kutumia teknolojia za usindikaji wa madini ya uranium. Majadiliano ya masuala ya usalama na umaarufu wa kazi za sekta hii, hasa, unafanywa na ANO "Kituo cha Habari cha Nishati ya Nyuklia", ambacho kina ofisi za mwakilishi katika mikoa 17 ya Urusi.

Kinu kina jukumu muhimu katika utekelezaji wa michakato ya kuzalisha nishati ya nyuklia. Hii ni kitengo iliyoundwa kusaidia athari za fission ya atomi, ambayo, kwa upande wake, inaambatana na kutolewa kwa nishati ya joto. Kuna aina tofauti za mitambo, tofauti katika aina ya mafuta na baridi inayotumika. Usanidi unaotumika sana ni wa kiyeyeyusha maji mepesi kwa kutumia maji ya kawaida kama kipozezi. Madini ya Uranium ndio nyenzo kuu ya usindikaji katika tasnia ya nishati ya nyuklia. Kwa sababu hii, mitambo ya nyuklia kwa kawaida imeundwa ili kupata vinu karibu na amana za uranium. Leo, kuna mitambo 37 inayofanya kazi nchini Urusi, ambayo jumla ya uwezo wake wa kuzalisha ni takriban bilioni 190 kWh/mwaka.

Sifa za nishati mbadala

Takriban vyanzo vyote vya nishati mbadala vinalinganishwa vyemauwezo wa kifedha na urafiki wa mazingira. Kwa kweli, katika kesi hii, rasilimali iliyosindika (mafuta, gesi, makaa ya mawe, nk) inabadilishwa na nishati ya asili. Hii inaweza kuwa jua, mikondo ya upepo, joto la dunia na vyanzo vingine vya asili vya nishati, isipokuwa rasilimali za hydrological, ambazo sasa zinachukuliwa kuwa za jadi. Dhana za nishati mbadala zimekuwepo kwa muda mrefu, lakini hadi leo wanachukua sehemu ndogo katika usambazaji wa nishati ya ulimwengu. Kuchelewa kwa maendeleo ya viwanda hivi kunahusishwa na matatizo katika shirika la kiteknolojia la michakato ya kuzalisha umeme.

Lakini ni nini sababu ya maendeleo hai ya nishati mbadala leo? Kwa kiasi kikubwa, haja ya kupunguza kiwango cha uchafuzi wa mazingira na matatizo ya mazingira kwa ujumla. Pia, katika siku za usoni, ubinadamu unaweza kukabiliana na upungufu wa rasilimali za jadi zinazotumiwa katika uzalishaji wa nishati. Kwa hivyo, licha ya vizuizi vya shirika na kiuchumi, umakini zaidi na zaidi hulipwa kwa miradi ya ukuzaji wa aina mbadala za nishati.

Nishati ya Jotoardhi

Mojawapo ya njia zinazojulikana sana za kupata nishati ukiwa nyumbani. Nishati ya mvuke huzalishwa katika mchakato wa mkusanyiko, uhamisho na mabadiliko ya joto la ndani la Dunia. Kwa kiwango cha viwanda, miamba ya chini ya ardhi huhudumiwa kwa kina cha hadi kilomita 2-3, ambapo hali ya joto inaweza kuzidi 100 ° C. Kuhusu utumiaji wa kibinafsi wa mifumo ya jotoardhi, vikusanyiko vya uso hutumiwa mara nyingi zaidi, ambavyo haviko kwenye visima kwa kina, lakini.kwa usawa. Tofauti na mbinu nyingine za kuzalisha nishati mbadala, karibu vyanzo vyote vya nishati ya jotoardhi katika mzunguko wa uzalishaji hufanya bila hatua ya ubadilishaji. Hiyo ni, nishati ya msingi ya mafuta katika fomu sawa hutolewa kwa watumiaji wa mwisho. Kwa hivyo, dhana kama vile mifumo ya jotoardhi hutumika.

Nishati ya jua

Mojawapo ya dhana kongwe zaidi ya nishati mbadala, kwa kutumia mifumo ya photovoltaic na thermodynamic kama kifaa cha kuhifadhi. Ili kutekeleza njia ya kizazi cha picha, waongofu wa nishati ya picha za mwanga (quanta) kwenye umeme hutumiwa. Ufungaji wa halijoto hufanya kazi zaidi na, kutokana na mtiririko wa jua, unaweza kuzalisha joto kwa umeme na nishati ya mitambo ili kuunda nguvu ya uendeshaji.

Mipangilio ni rahisi sana, lakini kuna matatizo mengi katika uendeshaji wa vifaa hivyo. Hii ni kutokana na ukweli kwamba nishati ya jua, kimsingi, ina sifa ya idadi ya vipengele: kutokuwa na utulivu kutokana na kushuka kwa kila siku na msimu, utegemezi wa hali ya hewa, wiani mdogo wa fluxes ya mwanga. Kwa hiyo, katika hatua ya kubuni ya paneli za jua na betri, tahadhari nyingi hulipwa kwa utafiti wa mambo ya hali ya hewa.

Nishati ya mawimbi

Mchakato wa kuzalisha umeme kutoka kwa mawimbi hutokea kutokana na mabadiliko ya nishati ya wimbi. Katika moyo wa mimea mingi ya nguvu ya aina hii ni bwawa,ambayo hupangwa ama wakati wa kujitenga kwa mdomo wa mto, au kwa kuzuia bay na bwawa. Culverts na turbine za majimaji hupangwa katika kizuizi kilichoundwa. Kiwango cha maji kinapobadilika wakati wa mawimbi makubwa, vile vile vya turbine huzunguka, ambayo inachangia uzalishaji wa umeme. Kwa sehemu, aina hii ya nishati ni sawa na kanuni za uendeshaji wa mitambo ya umeme wa maji, lakini mechanics ya mwingiliano na rasilimali ya maji yenyewe ina tofauti kubwa. Vituo vya mawimbi vinaweza kutumika kwenye ukanda wa bahari na bahari, ambapo kiwango cha maji kinaongezeka hadi 4 m, na hivyo inawezekana kuzalisha nguvu hadi 80 kW / m. Ukosefu wa miundo kama hii unatokana na ukweli kwamba mifereji ya maji huharibu ubadilishanaji wa maji safi na ya baharini, na hii inaathiri vibaya maisha ya viumbe vya baharini.

Nishati ya upepo

Njia nyingine ya kuzalisha umeme inayopatikana kwa matumizi ya kaya za kibinafsi, inayojulikana kwa urahisi wa kiteknolojia na uwezo wa kumudu kiuchumi. Nishati ya kinetic ya raia wa hewa hufanya kama rasilimali iliyochakatwa, na injini yenye blade zinazozunguka hufanya kama betri. Kwa kawaida, nishati ya upepo hutumia jenereta za sasa za umeme, ambazo zinawashwa kutokana na mzunguko wa rotors wima au usawa na propellers. Kituo cha wastani cha majumbani cha aina hii kina uwezo wa kuzalisha kW 2-3.

Teknolojia za nishati za siku zijazo

Kulingana na wataalamu, kufikia 2100 sehemu ya pamoja ya makaa ya mawe na mafuta katika salio la kimataifa itakuwa takriban 3%, ambayo inapaswa kurudisha nyuma nishati ya nyuklia.kama chanzo cha pili cha rasilimali za nishati. Vituo vya jua vinapaswa kuchukua nafasi ya kwanza, pamoja na dhana mpya za kubadilisha nishati ya nafasi kulingana na njia za upitishaji zisizo na waya. Michakato ya kuwa nishati ya siku zijazo inapaswa kuanza mapema kama 2030, wakati kipindi cha kuachwa kwa vyanzo vya mafuta ya hidrokaboni na mpito wa "safi" na rasilimali zinazoweza kufanywa upya kitakuja.

Mtazamo wa Nishati wa Urusi

Mustakabali wa nishati ya ndani unahusishwa zaidi na ukuzaji wa njia za kitamaduni za kubadilisha maliasili. Mahali muhimu katika tasnia italazimika kukaliwa na nguvu za nyuklia, lakini kwa toleo la pamoja. Miundombinu ya mitambo ya nyuklia italazimika kuongezwa na vipengele vya uhandisi wa majimaji na njia za usindikaji wa biofueli rafiki kwa mazingira. Sio mahali pa mwisho katika matarajio ya maendeleo yanayowezekana hutolewa kwa betri za jua. Katika Urusi, hata leo, sehemu hii inatoa mawazo mengi ya kuvutia - hasa, paneli ambazo zinaweza kufanya kazi hata wakati wa baridi. Betri hubadilisha nishati ya mwanga kuwa hivyo, hata bila mzigo wa mafuta.

Hitimisho

Matatizo ya kisasa ya usambazaji wa nishati huweka majimbo makubwa zaidi mbele ya chaguo kati ya nishati na usafi wa mazingira wa joto na uzalishaji wa umeme. Vyanzo vingi vya nishati mbadala vilivyotengenezwa, pamoja na faida zao zote, haziwezi kuchukua nafasi ya rasilimali za jadi, ambazo, kwa upande wake, zinaweza kutumika kwa miongo kadhaa zaidi. Kwa hiyo, nishati ya siku zijazo ni nyingiwataalam wanawasilisha kama aina ya symbiosis ya dhana mbalimbali za uzalishaji wa nishati. Aidha, teknolojia mpya zinatarajiwa si tu katika ngazi ya viwanda, lakini pia katika kaya. Kuhusiana na hili, mtu anaweza kutambua kanuni za halijoto-gradient na biomasi za uzalishaji wa nishati.