Источники энергии

Характеристики и сравнение

Основные источники электрической энергии

Энергия доступна из множества источников, однако большинство энергии, используемой для удовлетворения растущей потребности мира в ней всё ещё получается из ископаемых топлив. Зависимость от ископаемого топлива выдвигает на первый план две проблемы.

• Будущие поставки ископаемого топлива будут сокращаться (и прекратятся совсем со временем)

• Сжигание ископаемого топлива увеличивает количество парниковых газов в атмосфере, которые вызывают глобальное потепление и сопутстсвующие проблемы климатического изменения.

Раздел энергетических ресурсов показыват множество альтернативных источников электрической энергии, которые могут быть использованы и показывает текущее использование этих ресурсов. Эта страница сводит воедино различные способы генерирования электрической энергии.

Преобразование энергетических ресурсов в полезную электрическую мощность

Большинство электрической энергии генерируется использованием вращающихся машин, приводящих в действие генераторы, но существует множество других возможностей. Информация по вращающимся генераторам может быть найдена на странице генераторов.

Диаграмма ниже показывает основные пути получения электрической энергии, но существует бесчисленное количество способов реализации этих путей. Ключи ниже показывают потоки энергии.

Традиционные паротурбинные электростанции

Установки, работающие на биотопливе.

Ядерная энергия

Смотрите теорию ядерной энергетики и одноконтурные и двухконтурные ядерные установки.

Одноконтурная ядерная электростанция

Двухконтурная ядерная электростанция

Использование естественных потоков энергии

Одним из широко распространённых потоков энергии в природе является вода. Подробнее смотрите гидроэнергетику.

Энергию ветра люди использовали достаточно давно. Дополнительная информация о ветроэнергетике.

Промышленные сетевые ветроустановки имеют несколько иную конструкцию, чем малые.

Малые установки, использующие энергию ветра, могут применяться для электроснабжения частных домов, особенно вдали от линий электроснабжения.

Потенциал использования солнечной энергии.

Энергию солнца можно преобразовывать в несколько других видов энергии:

тепловую

электрическую с помощью двигателя Стирлинга

электрическую напрямую с использованием фотоэлектрических преобразователей

Геотермальная энергия мало распространена по территории планеты, но её использование чрезвычайно выгодно как для производства электричества, так и для отопления.

Аварийные и резервные электростанции

В качестве таких источников зачастую применяются газовые турбины.

и двигатели внутреннего сгорания

Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга позволяет преобразовывать тепловую энергию во вращение вала, что позволяет использовать его для получения энергии из теплоты не только сжигаемых ископаемых топлив.

Прямое преобразование тепла в электрическую энергию (Термоэлектрические генераторы)

Давно известным способом преобразования тепла в электрическую энергию является термоэлектрический преобразователь.

Сравнительно недавно был изобретён новый способ преобразования тепла в электрическую энергию со значительно более высоким КПД - щелочно-металлические термоэлектрические преобразователи.

Электрохимическая энергия

Технология электрохимической энергии в первичных батареях и атомных батареях.

Водородные электрические генераторы

Электрические генераторы, использующие водород могут быть построены на основе топливных ячеек.

Более традиционным способом является сжигание водорода в камере сгорания традиционного двигателя.

Гибридные системы

Гибридные системы вырабатывают не только электричество, но и теплоту, и могут быть основаны как на традиционных двигателях,

так и на топливных ячейках и иметь различные схемы генерирования электричества и теплоты.

Некоторые из таких систем применяются на кораблях.

Использование когенерации позволяет повысить эффективность работы таких систем.

Система электроснабжения удалённого объекта (например, загородного дома) может выглядеть как приведено на рисунке ниже.

Будущее энергетики

Будущее энергетики в использовании новых технологий, например, токамаков

или магнитогидродинамических генераторов.

Электрическое обеспечение

Существуют различные прогнозы генерирования электрической энергии в мире. Состояние на 2004 год приведено ниже.

82% мирового производства электрической энергии генерируется из паротурбинных систем. В простых словах, бойлер используется для генерации пара, который приводит в действие турбину, являющуюся основным двигателем, которая вращает электрический генератор. Пар для вращения турбины получается путём сжигания ископаемых топлив (66%) или с помощью ядерной энергии (16%). Оставшаяся электрическая энергия вырабатывается гидросистемами (17%), солнечными, ветровыми и биомассовыми установками (менее 2%).

Паровые турбины используются для обеспечения основной нагрузки и используются только в установках больших размеров, поскольку требуют специальных мер регулирования из-за большого размера, высоких напряжений и токов.

Системы меньшего размера используются в различных альтернативных схемах генерации, которые так же могут быть применены в домашних условиях. Парадоксально, но турбины меньшего размера могут быть более сложными, чем большие турбины, питающие централизованную сеть электроснабжения. Больше деталей по этому вопросу в разделе установок малого размера.

Кроме гидроэлектростанций и ядерных электростанций, генерирующие установки обычно находится вблизи потребителей энергии, чтобы снизить потери на передачу электрической энергии. Энергетическая эффективность и потребность в электрической энергии рассмотрены на других страницах.

Дополнительная информация о генераторах и хранении энергии.