Energia ja ympäristö

Kaikki maailman energiantuotantojärjestelmät yhdessä luettelossa

Kaikki maailman energiantuotantojärjestelmät yhdessä luettelossa

Energiantuotannossa käytetään nykyään monenlaisia ​​polttoainelähteitä. Nämä voidaan luokitella polttamiseen / lämpö-, ydinvoima- tai uusiutuviin / vaihtoehtoisiin. Käytetty tekniikka vaihtelee myös riippuen teknisistä vaatimuksista, jotka koskevat polttoainelähteen muuntamista tai muuntamista hyödylliseksi työksi. Tämä tapahtuu yleensä sähkön muodossa.

Tämä luettelo tarjoaa sinulle yhden luukun ymmärrystä maailman suurimmista energiajärjestelmistä. Tunnetuista kiistanalaisiin, nämä energiatyypit pitävät kirjaimellisesti maailmaa käynnissä.

Ensin vähän selvennystä. Käytämme tässä artikkelissa termejä teho ja energia, mutta mikä on ero?

Mitä energia on?

Energia on yksinkertaisesti sanottuna kyky tehdä työtä. Se voi esiintyä potentiaalisessa, kineettisessä, termisessä, sähköisessä, kemiallisessa, ydinvoimaisessa tai muussa muodossa. Voisit esimerkiksi sanoa, että energia on se, mikä tekee mahdolliseksi ajaa asioita ympäriinsä.

Energiaa mitataan monissa eri yksiköissä, mutta yleisiä esimerkkejä ovat joulea, BTU: t, newtonmetriä, ja jopa kaloreita. Kun viitataan sähköenergiaan, yleisimmin käytetty yksikkö on pyhitettywattituntia.

[Kuvan lähde: Pixabay]

Mikä on voima?

Vaikka energia mittaa tehdyn työn "määrää", voima osoittaa kuinka nopeasti työn voi saada aikaan. Teho määritellään energian tuottamisen tai kulutuksen nopeudeksi.

Sähkön vakioyksikkö on watti. Tämä määritellään seuraavasti yhden ampeerin virta, jota työnnetään yhden voltin jännitteellä. (Tämä ei ole niin yksinkertaista AC: lle, mutta me kiillotamme sen toistaiseksi.)

Useimmille lukijoille ero on ilmeinen, mutta on hyvin yleistä, että energiaa ja voimaa käytetään keskenään. Yksinkertaisesti sanottuna teho on energiaa aikayksikköä kohti. Teho on wattia. Energia on wattituntia.

Energiantuotannon kehitys

Historiallisesti energiantuotanto suoritettiin joko ihmisten tai eläinten työllä, biomassan polttamisella tai mekaanisella muuntamisella, jotta saataisiin hyödyllinen työ tehtävään. Suurinta osaa käytetään edelleen nykyään (tuulimyllyt, hevoset, talon tulipalot jne.), Mutta ne eivät ole yhtä tehokkaita tai laajennettavissa kuin suuren mittakaavan energiantuotantojärjestelmät, kuten voimalaitokset.

Nykyaikainen maailma luottaa voimakkaasti sähköön päivittäisessä toiminnassa, joten rajoitamme artikkelin vain sähköenergian massatuotantojärjestelmiin.

Suurin osa energiantuotannosta tulee nykyään voimalaitoksilta, joiden muotoilu vaihtelee käytetyn polttoaineen mukaan. Useimmissa tapauksissa voimalaitokset kuluttavat polttoainetta sähkön tuottamiseksi jakelua varten mittakaavassa. Lähes kaikissa voimalaitoksissa on vaihtovirtageneraattori tai vaihtovirtageneraattori ja muuntaja sähkön tuottamiseksi ja kuljettamiseksi, joskus hyvin pitkiä matkoja.

Laturit ovat käytännössä pyörivä kone, joka muuntaa mekaanisen työn sähköksi magneettikenttien ja johtimien suhteellisen liikkeen kautta. Generaattorin akselin kääntämiseen käytettävä energialähde vaihtelee suuresti, ja se riippuu pääasiassa käytetyn polttoaineen tyypistä.

Kansainvälinen energiajärjestö (IEA) arvioi, että maailmanlaajuinen energiankulutus vuonna 2014 oli 13 699 Mtoe eli 5,74 × 1020 joulea. Mtoe tarkoittaa miljoonaa tonnia öljyekvivalenttia. Seuraavat IEA: n laatimat ympyräkaaviot osoittavat arvioidun energiankulutuksen ympäri maailmaa vuosien 1973 ja 2014 välillä.

Maailmanlaajuisen energiankulutuksen vertailu vuosina 1973 ja 2014 [Image Source: IEA]

Voimalaitostyypit

Koska voimalaitokset on suunniteltu energian massatuotantoon, käytetään nykyään pääasiassa kolmea tyyppiä. Kolme ensisijaista ja luotettavaa lähdettä ovat lämpö-, ydinvoima- ja vesivoimalähteet, joista neljäs on jatkuvasti parantuva ja kasvava tyyppi - uusiutuva tai vaihtoehtoinen.

Lämpövoimala

Ylivoimaisesti tavallisin energiantuotantotyyppi, lämpövoimalat, tuottaa sähköä kohtuullisen korkealla hyötysuhteella. Tämäntyyppiset laitokset polttavat fossiilisia polttoaineita, kuten kivihiiltä, ​​keittämään vettä ja tuottamaan ylikuumentunutta höyryä sähkön tuottamiseksi turbiinissa. Höyry kääntää turbiinin siivet, joka on mekaanisesti kytketty laturin roottoriin, joka tuottaa hyödyllistä sähköä vientiin.

[Kuvan lähde: Pixabay]

Ydinvoimala

Ydinvoimalat eivät todellakaan ole niin erilaisia ​​kuin lämpövoimalat. Yksi ilmeinen ero on polttoaineen lähde. Ensisijainen ero on se, että hiilivedyt korvataan radioaktiivisilla alkuaineilla, kuten uraanilla tai toriumilla. Uuni ja kattila korvataan myös reaktorilla ja lämmönvaihtoputkella.

Kun polttoainelähde läpikäy ydinfissiota reaktorien sisällä, syntyvä lämpö siirretään sitten veteen lämmönvaihtimissa. Kuten lämpövoimalaitosten kohdalla, ylikuumennettua höyryä käytetään sitten sähkön tuottamiseen ja vientiin turbiinin, laturin ja muuntajan kautta.

Vesivoimala

Hyödyntämällä veden voimaa painovoiman vaikutuksesta höyryn sijasta, vesivoimalaitokset käyttävät usein padoa tai jokea "varastoidakseen" vettä säiliöön. Kun vesi vapautuu ja virtaa turbiinin läpi, turbiinilapat pyöritetään ja sähköä tuotetaan lähes samalla tavalla kuin lämpö- tai ydinvoimaloita.

Säiliöt joko täydennetään luonnollisesti vesikierron kautta tai "ladataan" mekaanisesti pumppaamalla vettä alemmasta korkeampaan säiliöön, joka on valmis tulevaa energiantuotantoa varten.

Pieni tai mikro-vesivoimajärjestelmä voi tuottaa tarpeeksi sähköä kotiin, maatilaan tai karjatilalle.

Vesivoimalla on paljon pienempi kapasiteetti verrattuna ydinvoimaan tai lämpöön. Tästä syystä niitä käytetään ensisijaisesti lämpö- ja ydinvoimaloiden tukemiseen ruuhka-aikoina.

Yhdysvalloissa vesivoiman osuus on noin 10 prosenttia maan energiantuotannosta.

Hooverin pato [Kuvan lähde: Pixabay]

Vaihtoehtoinen tai uusiutuvien energialähteiden tuotanto

Kuten aiemmin mainittiin, maapallon suurin työmäärä tulee lämpö-, ydinvoimaloista tai vesivoimaloista. Viime vuosikymmeninä vaihtoehtoisten, pienempien tuotantotekniikoiden kasvu on lisääntynyt. Niitä käytetään usein erillisten vaatimusten täyttämiseen tai osana laajempaa energiapolitiikkaa vähentämään tarvetta kuluttaa enemmän saastuttavia polttoaineita.

Nämä kuuluvat seuraaviin yleisiin luokkiin:

1. Aurinkosähköntuotanto. (hyödyntämällä käytettävissä olevaa aurinkoenergiaa)

2. Geoterminen sähköntuotanto. (Maankuoresta saatavaa energiaa)

3. Vuoroveden sähköntuotanto (Meren voiman hyödyntäminen)

4. Tuulivoiman tuotanto (tuulivoimaloista saatavaa energiaa)

Luonnonvarojen ehtyessä ajan myötä tulevina vuosikymmeninä ja vuosisatoina näemme todennäköisesti massiivista kasvua ja kehitystä näissä energiantuotannon muodoissa. Tämä voi johtua nykyisen tekniikan asteittaisista parannuksista tai kokonaan uusien ja uusien menetelmien luomisesta. Muissa energiantuotantojärjestelmissä on edistytty huomattavasti, ja ydinfuusio lisätään hyvin nopeasti energiayhdistelmäämme "pian".

KATSO MYÖS: Etelä-Korean tiedemiehet Smash Nuclear Fusion Record

Katso video: Verkkopalvelujen toteuttaminen (Marraskuu 2020).