Производство на електроенергия от Referatite.com

Електричеството било открито за първи път от гърците преди около 2000 години. Но хората се научили как да го произвеждат едва преди 150 години. Електричеството е форма на енергия .То може да бъде превърнато в топлина, светлина и звукова енергия. То може да бъде превърнато и в кинетична енергия, която да задвижва машини.

Голяма част от световната енергия се произвежда от въглища, нефт и природен газ.Този вид енергия се нарича невъзвръщаема енергия, защото се използва еднократно, след което не може да се възстанови. Например след изгарянето на въглищата те не могат да се употребят втори път. Изкопаемите земни горива предизвикват замърсяване, но хората ги използват, защото нуждите от енергия са големи.

Възвръщаемата енергия причинява по-малко замърсяване, но засега тя не е достатъчна, за да задоволи всички нужди на света. Нарича се алтернативна енергия, защото не се използва широко сега, но може да бъде добър източник в бъдеще. За жалост възвръщаемата енергия използвана в света е едва 5%.

Такава енергия се получава във ВЕЦ, където се използва силата на водата - строят се язовири, за да се контролира водният поток. Когато водната маса се освободи, тя може да произведе електричество, завъртайки перките на турбината.

Друг вид възвръщаема енергия е подземната енергия. Топлината от нагорещените скали в земната кора може да произведе електричество. През дупки в скалите се вкарва студена вода, която излиза под формата на пара и задвижва турбината. Това се нарича геотермална енергия. Тя се използва в страни като Нова Зеландия и Исландия.

Друга алтернативна енергия е енергията на вятъра. Той може да произвежда електричество чрез големи турбини. Те са най-мощни там където има силни ветрове. Въпреки това са нужни хиляди вятърни турбини, за да се произведе толкова енергия, колкото произвежда електростанция с въглища, нефт или газ.

Нов проект за алтернативна енергия са турбини в морето. От него също се произвежда енергия. Движението на вълните нагоре и надолу задвижва устройства, които задвижват турбината. Приливите и отливите също могат да задвижват турбини. Енергията на приливите се използва в устието на р. Ранс във Франция, където има голяма разлика в нивото на водата при прилива и отлива.

Електроцентралите обикновено се строят близо до източника на гориво или до надеждна транспортна мрежа като жп линия или близо до пристанище. В тях се използва голямо количество вода за охлаждане, затова те трябва да бъдат в близост до големи реки или до морето.

Електричеството се произвежда чрез въртене на голям генератор. В тази машина е поставена въртяща се сърцевина от проводници и магнити, с които се превръща механичната енергия в електрическа. Произведеното електричество се пренася до потребителите чрез проводници.

Най-голяма част от електричеството се произвежда чрез изгаряне на гориво. Изгарят се въглища, течни горива или газ, като с отделеното голямо количество топлина се получава водна пара, която движи гигантски генератори за производството на електричество. Електрическите централи, в които се използва топлината за получаване на електричество се наричат топлоелектрически централи (ТЕЦ).

Макар че твърдите горива могат да се използват направо след добиването им, най-често те се преработват по някакъв начин преди да се употребят в съвременните централи. Суровият нефт и газ се рафинират, като се разделят на различни съставни частици (фракции) и се отстраняват вредните примеси. Въглищата се смилат на прах, фин като брашно, преди да се използват в електроцентралите. Въглищният прах се смесва с въздух и се вдухва направо в котлите на централата, където изгарят буйно.

Електричеството, добивано във ВЕЦ, е добър енергиен източник. За разлика от находищата на въглища и петрол, водата е неизчерпаем източник. От нея се добива електричество без да е необходимо изгаряне на материали. Тя е чист източник на материали и не причинява замърсяване в такава степен каквато причиняват твърдите и течни горива.

Както и дървата, водата непрекъснато се възстановява в природата. След като задвижи турбините в централата тя пак може да се използва за други цели. И до като запасите на твърди горива някога ще се изчерпят, вода винаги ще има.

Най-голямо количество от водна енергия се произвежда в Русия, САЩ и Канада. Тя е главен източник на енергия в Скандинавските страни, Бразилия и Нова Зеландия, Швейцария, а и в други страни представлява един от основните източници на електричество. По целия свят се строят големи водноелектрически централи. В Бразилия, Индия и Китай са в строеж гигантски язовири. За съжаление не във всички страни има достатъчно водни ресурси и други необходими условия за строителство на ВЕЦ. Във Великобритания например, където няма пълноводни големи реки и високи планини, от водна енергия се добива едва 2% от необходимото на страната електричество. Дори в САЩ едва 15% от необходимото електричество се добива от ВЕЦ.

Има и други предимства в производството на водна енергия. Водата в язовирите събирана за производството на електричество, може да се използва и за други цели.Част от нея може да се използва за изкуствено напояване на земеделските площи. Изкуствените езера и водохранилищата на язовирите са подходящи за водни спортове. Край язовирите се развиват промишлени дейности като производство на хартия или рибовъдни стопанства.

Производството на водна електроенергия е свързано и с някои проблеми. Най-важното е наличието на водни ресурси. Водните колела са били заменени с механизми за производството на енергия, именно защото този проблем не е бил решен.С язовирите се осигурява постоянен приток на вода към водноелектрическите централи, но с цената на известни разходи. За построяването на язовири понякога се налага използването на ценна земя. Язовирите не могат да се строят където и да е. Много от тях вече са построени на подходящите места. Останалите неизползвани досега площи, подходящи за строителство на язовири, обикновено се намират в отдалечени райони с малобройно население, където необходимостта от енергия е малка.

Тези проблеми карат учените да търсят нови начини за добиване на енергия от водата. Правят се опити за оползотворяване на енергията от приливите и отливите, и резултатите са окуражаващи. Водата все още може да ни предложи най-добрите перспективи за бъдещи енергийни източници.

Приливният бараж при Сент Мало, Франция е първият работещ модел на съоръжение за превръщане на океанските приливи в електрическа енергия със стопанско значение. Водата през време на прилива навлиза свободно в устието на р. Ранс. Но преди да се отдръпне обратно се спира от бараж, който е вид язовирно съоръжение, построено напречно на реката. Водата от баража се отвежда към турбини за производство на електрическа енергия.

Всъщност идеята за задържане на приливна вълна и използването й за производство на енергия не е нова. За мелници, задвижвани от прилива, се споменава в древноанглийския данъчен регистър, наречен "Думсдей Бук"от 1086г.

Правят се и опити за произвеждане на електроенергия от движението на океанските вълни. Съставен е от елементи (поплавъци), които се повдигат според действието на вълните. Това движение се превръща в електричество.

За разлика от изкопаемите горива, добиването на атомна енергия не се дължи на изгаряне или на химични реакции. Атомната енергия се освобождава от атомите. Това е най-мощният познат енергиен източник. Слънчевата енергия е със същият произход.

Френските учени Антоан Анри Бекерел и съпрузите Пиер и Мария Кюри откриват, че някои химични елементи като радий и уран излъчват постоянно малки количества енергия. Други учени намират приложение на тази естествена радиоактивност. Доскоро циферблатите на часовниците се изписваха с радий, за да светят на тъмно. Рентгеновите лъчи и използването на радиоактивността в медицината донесоха голям напредък в тази област.

Енергията и при двата процеса е използвана в недалечното минало за производство на бомби със страхотна разрушителна сила. Но ядрената енергия може да бъде укротена. В ядрените реактори разпадането на атома се осъществява под строго контролиран режим.Ядрената енергия е привлекателна по много причини.

Хората смятат,че може да се произвежда практически неограничено количество енергия от неизчерпаемо гориво. Но използването на ядрена енергия е по-сложно, по-скъпо и по-опасно, отколкото се е предполагало първоначално.

В атомните електроцентрали електричеството се произвежда както в електростанциите с твърди горива. И при двата типа електростанции се използва топлината за производство на пара, която движи турбини-генератори. Около 5% от изразходваната електрическа енергия в света се произвежда в атомните електроцентрали.

Въпреки че за работата на атомните електроцентрали е необходимо малко количество ядрено гориво, другите разходи са големи. Това означава, че произвежданата енергия не е така евтина, както се е очаквало. Авариите в атомните електроцентрали показаха колко опасна е ядрената енергия. При изпускане на радиоактивни вещества в околната среда има опасност от радиоактивно замърсяване, което да трае стотици, а дори и хиляди години - като това в Чернобил. Атомните електроцентрали могат да създадат и други опасности за околната среда.

За ядрените реактори, както и при другите електроцентрали, е необходимо голямо количество вода за охлаждане и за производство на пара. Използваната вода се връща в реките и езерата .Тя не замърсява околната среда, тъй като не е замърсена с радиоактивни отпадъци, но тя е топла и повишава температурата на водните басейни, т. е. вреди на естествената водна среда.

За получаването на енергия в ТЕЦ, не се използва силата на вода или на разпадането на елементи. ТЕЦ добива енергия като изгаря въглища, природен газ, нефт и др. Добитите материали се преработват преди да бъдат изгорени. Така например въглищата се смилат на ситен прах и след това се вдухват в котлите и чак след това изгарят. По този начин се загрява водата, докато тече по тръбите в котлите. Образува се пара. Парата се излива през огромни парни турбини с голямо налягане, карайки ги да се въртят с висока скорост. Турбините са свързани с генератори, наречени турбогенератори. Когато се завъртят, генераторите провеждат електричество около 25 000 волта.

Има доста проблеми свързани с ТЕЦ. За добиването на електроенергия от ТЕЦ се изгаря огромно количество природни горива, а както знаем те са невъзвръщаем източник на енергия. Прогнозите са, че след около 10 години добивите на полезни изкопаеми ще спрат. Има и други проблеми свързани с ТЕЦ - такъв например е че топлоелектроцентралите замърсяват въздуха при изгарянето на горива. На комините на ТЕЦ-овете се поставят филтри, които задържат част от праха и саждите, но незадържаната част се изсипва свободно в атмосферата. И тогава ще попитате - "Защо тогава ги използваме, след като толкова вредят на природата?". Ами защото произвеждат най-голям процент електроенергия в света - цели 77%.

Хората са използвали вятърната енергия от незапомнени времена. Не е известно кой за пръв път е поставил платно на лодката си, но това като че ли е най-стария начин за използване на енергията на вятъра. Платната са просто средство за оползотворяване на тази енергия. В продължение на хилядолетия те са били главно средство за движение на кораби. Правени са дори и опити за придвижване на сухопътни превозни средства, но са завършили с неуспех.

Първите известни вятърни мелници са построени в Персия около VІІ в. в местност, която се намира между днешните Афганистан и Иран. В тях за пръв път се използват платна за задвижване на сухоземни механизми. Скоро след това вятърните мелници започват да се строят и по целия свят. От 12 в. до началото на 19 в. вятърните мелници са важен източник на енергия в Европа.

Крилата на първите мелници са от корабно платно. По-късно започват да се опъват върху дървена рамка. Понякога крилата са се изработвали изцяло от дърво, понякога имали подвижни дървени секции. Съвременните вятърни турбини, с които енергията на вятъра се превръща в електричество, също имат крила наречени лопатки, които се изработват от метал, пластмаса или други нови материали.

Тя може да бъде използвана само докато духа вятъра. Във ветровити дни всичко е наред, но не така стои въпросът при тихо време. Вятърните двигатели са твърде неефективни. Заемат голямо пространство, а произвеждат относително малко количество енергия. Затова през последните 150 години те постепенно са изместени от други, по-надеждни енергийни източници. Все по-рядко се срещат вятърни мелници с голямо стопанско значение.

Напоследък са създадени нови видове машини, които използват енергията на вятъра за производство на електричество. Вятърните турбини са съвременни машини, с които вятърната енергия се превръща в годно за използване електричество. Превръщането на вятъра в електричество не е проблем. Трудно е да се съхрани произведеното електричество, за да може да се използва в безветрени дни.

Учените търсят нови начини за впрягане на вятърната енергия в работа. Някои смятат, че решението се крие в създаването на по-големи, по-съвършени и по- ефективни вятърни турбини. Други търсят принципно нови пътища. Една от най-оригиналните насоки в изследванията е свързана с морските вълни. Хората отдавна знаят, че океанските вълни са голям естествен склад на вятърна енергия. Вятърът създава в океана големи и мощни вълни. Някои учени се стремят да намерят начин да използват енергията на тези вълни. Сега се изпитват нови видове вълнови генератори за превръщане на енергията на океанските вълни в електричество. Може би скоро вятърът отново ще стане важен източник на енергия.

От централата електричеството се пренася по електропроводи. За безопасност кабелите се поставят или високо - на стълбове, или се закопават в канали под земята.Така електричеството от станцията до домовете, промишлените предприятия, търговските, административните и обществените сгради стига до потребителя. Заедно с електрическата централа електропроводите образуват електрическа мрежа.

Когато ел. енергия тече, част от нея се губи като топлина, а друга част се губи при пренасянето на електричеството по кабели с високо напрежение. Използват се дълги и дебели кабели от мед или алуминий, защото те имат по-малко съпротивление и затова губят по-малко електрична енергия.

Вторият начин е да се намали токът. Тъй като мощността на произведения ток е фиксирана, от формулата P=U.I следва, че намаляването на тока може да стане за сметка на увеличаване на напрежението, при което се пренася електроенергията. Затова с помощта на трансформатори напрежението в електроцентралите се увеличава от десетки до стотици kV.

Електрическите мрежи на някои страни могат да бъдат свързани помежду си, за да си разменят излишната енергия. Исландия е една от държавите, произвеждаща много повече енергия, отколкото е националното потребление. Има проекти за построяване на електропровод, дълъг 960 км. между Великобритания и Исландия.

Батериите са удобен преносим източник на електричество.Те действат на принципа на превръщане на химичната енергия в електричество. Все пак електрическите батерии създават доста проблеми. Те са относително скъпи и в тях се натрупва малко електричество за кратък период. Тъй като се произвеждат от силно отровни химикали, батериите са източник на опасно замърсяване на околната среда.

В бита ние постоянно използваме тока без да се замисляме за произхода и производството му. Той е навсякъде около нас. На ток работи: телевизора, хладилника, микровълновата печка, пералнята, сешоара, радиото и много други уреди. Използваме го за осветление, отопление и др.

Производство на електроенергия

Welcome to ximbro.com