# 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](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/energy_resources.md) 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](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/generators.md).

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

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fe1f241e35196e56c4805b492c8130853c1cb1197.png?generation=1605859191859980\&alt=media)

### Традиционные паротурбинные электростанции

Установки, работающие на [биотопливе](vozobnovlyaemaya-energiya/biofuels).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F884a9587b84968d599e336267dad2cd63bad75c5.png?generation=1605859191490305\&alt=media)

### Ядерная энергия

Смотрите [теорию ядерной энергетики](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/nuclear_theory.md) и [одноконтурные](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/nuclear_practice.md#1cycle) и [двухконтурные](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/nuclear_practice.md#2cycle) ядерные установки.

Одноконтурная ядерная электростанция

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fcc9f2cae780e7e033d7676695667a86e67c209c0.png?generation=1605859191667578\&alt=media)

Двухконтурная ядерная электростанция

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F0f087ea59c58714ae8b39edc399c8ee80a494064.png?generation=1605859194278654\&alt=media)

### Использование естественных потоков энергии

Одним из широко распространённых потоков энергии в природе является вода. Подробнее смотрите [гидроэнергетику](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hydro_power.md).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F01c0b64de3b5764af1edd0caf66c36016bf0869c.png?generation=1605859192948088\&alt=media)

Энергию ветра люди использовали достаточно давно. Дополнительная информация о [ветроэнергетике](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/wind_power.md).

Промышленные [сетевые](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/wind_power.md#grid) ветроустановки имеют несколько иную конструкцию, чем малые.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F23d899b3b063d52262b9446418dc3a34399e557a.png?generation=1605859194469870\&alt=media)

[Малые установки](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/wind_power.md#domestic), использующие энергию ветра, могут применяться для электроснабжения частных домов, особенно вдали от линий электроснабжения.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fdb0271a4649cdacd4e9a881882d3ff40f5c39d41.png?generation=1605859192253194\&alt=media)

Потенциал использования [солнечной энергии](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/solar_power.md).

Энергию солнца можно преобразовывать в несколько других видов энергии:

[тепловую](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/solar_power.md#thermal)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F5d500eb002781897c82dfe8e3ca21346616ac1ff.png?generation=1605859194695291\&alt=media)

[электрическую](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/solar_power.md#stirling) с помощью [двигателя Стирлинга](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/stirling_engine.md)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F912eb59e1c6fe3572e0c36c9bd6d33dc7c77617a.png?generation=1605859196154250\&alt=media)

[электрическую](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/solar_power.md#voltaic) напрямую с использованием фотоэлектрических преобразователей

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Ff0386dad107d94dbe720978093ce76c6a1747c54.png?generation=1605859193399406\&alt=media)

[Геотермальная энергия](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/geothermal_energy.md) мало распространена по территории планеты, но её использование чрезвычайно выгодно как для производства электричества, так и для отопления.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fb0c01d268e31f9fe9d60dc454eda93051640141f.png?generation=1605859196462292\&alt=media)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fb0cf5b8077a45478919a37a82c7c08a47cea392e.png?generation=1605859193461797\&alt=media)

### Аварийные и резервные электростанции

В качестве таких источников зачастую применяются [газовые турбины](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/gas_turbines.md).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F2aafd8991e510134476e3016586f00b617cbf6fb.png?generation=1605859195061167\&alt=media)

и [двигатели внутреннего сгорания](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/piston_engines.htm.md)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F6f10a3958722eda9c1af59fd3d207602f8565830.png?generation=1605859194250143\&alt=media)

### Двигатель Стирлинга

[Двигатель Стирлинга](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/stirling_engine.md) позволяет преобразовывать тепловую энергию во вращение вала, что позволяет использовать его для получения энергии из теплоты не только сжигаемых ископаемых топлив.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fb417cd2d793a752869d34e990edd04c38bb0ac57.png?generation=1605859192098037\&alt=media)

### Прямое преобразование тепла в электрическую энергию (Термоэлектрические генераторы)

Давно известным способом преобразования тепла в электрическую энергию является [термоэлектрический преобразователь](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/thermoelectricity.md).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Ffb86325cda55680be0b63e0791806c1eca9e4193.png?generation=1605859193080371\&alt=media)

Сравнительно недавно был изобретён новый способ преобразования тепла в электрическую энергию со значительно более высоким КПД - [щелочно-металлические термоэлектрические преобразователи](vozobnovlyaemaya-energiya/amtec).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fc1ebf15a72eb516030d746ee7775023a4a10e2f7.png?generation=1605859192681214\&alt=media)

### Электрохимическая энергия

Технология электрохимической энергии в [первичных батареях](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/chemical_energy.md) и [атомных батареях](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/nuclear_practice.htm.md#decay).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F1052600ef7504456b90275dfa025d440acd99347.png?generation=1605859196265567\&alt=media)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fca57c4482543fde8161c507dbab3c18150ebce3b.png?generation=1605859196657592\&alt=media)

### Водородные электрические генераторы

Электрические генераторы, использующие водород могут быть построены на основе [топливных ячеек](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hydrogen_fuel.md).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F229ff15825e48cc0dbcc7d6b4ba0704d372dc72b.png?generation=1605859195298111\&alt=media)

Более традиционным способом является сжигание водорода в камере сгорания [традиционного двигателя](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hydrogen_fuel.md#ice).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fce56b53e5fa033c6fdde8c3075bb1762ee4b0f4f.png?generation=1605859195508033\&alt=media)

### Гибридные системы

Гибридные системы вырабатывают не только электричество, но и теплоту, и могут быть основаны как на [традиционных двигателях,](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hybrid_power.md#chp)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fdb7ee39536c6dd027e77c42e575580c1f29b92a7.png?generation=1605859195890795\&alt=media)

так и на [топливных ячейках](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hydrogen_fuel.md#chp) и иметь [различные схемы](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hybrid_power.md#chp) генерирования электричества и теплоты.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F4f544266a5c646bac03a85c2e84792f1283677de.png?generation=1605859194938647\&alt=media)

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F475727cd8b32123ff8763b09d6f209c94b9aa417.png?generation=1605859197105569\&alt=media)

Некоторые из таких систем [применяются на кораблях](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hybrid_power.md#marine).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F00731518e754824406043c696697ca284617bd46.png?generation=1605859196915604\&alt=media)

Использование [когенерации](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hybrid_power.md#cogeneration) позволяет повысить эффективность работы таких систем.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Fde14626cbbad421f0e2c41fc5497e7486f9ef5dc.png?generation=1605859192631620\&alt=media)

[Система электроснабжения удалённого объекта](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/hybrid_power.md#raps) (например, загородного дома) может выглядеть как приведено на рисунке ниже.

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F19b549c8d37289df0e0b464d4cc64ee43301421f.png?generation=1605859195689178\&alt=media)

### Будущее энергетики

Будущее энергетики в использовании [новых технологий](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/nuclear_practice.md#fusion), например, токамаков

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2F96d158eb400853c7073a84efdf37ed402bb64d3f.png?generation=1605859193974621\&alt=media)

или [магнитогидродинамических генераторов](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/mhd_generator.md).

![](https://3455823404-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MMZeXDA-8_D2eSijZss%2Fsync%2Ff1e75c817b57db63cbff6403a6bd4fb8d02024fa.png?generation=1605859193871895\&alt=media)

### 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](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/steam_turbines.md). 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](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/ss_electricity_generation.md#renewable).

Кроме гидроэлектростанций и ядерных электростанций, генерирующие установки обычно находится вблизи потребителей энергии, чтобы снизить потери на передачу электрической энергии. [Энергетическая эффективность](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/energy_efficiency.md) и [потребность в электрической энергии](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/electricity_demand.md) рассмотрены на других страницах.

Дополнительная информация о [генераторах](https://github.com/konstantin-morenko/electrical-technologies-and-batteries/tree/b4c8703a2405b039b307172062206efda7c59f24/generators.md#pmsg) и [хранении энергии](../applications).
