Узнайте о производстве электроэнергии

Возникли вопросы о выработке энергии? Эксперты Cummins предлагают как варианты простых ответов, так и более глубокое понимание вопросов производства электроэнергии.

Что такое выработка энергии?

Выработка энергии — это термин, использующийся для описания производства электричества при помощи разных видов технологий. Некоторым из них, например паровым котлам, уже больше ста лет, а некоторые, например ветряные турбины, появились сравнительно недавно. На самом деле паровые котлы и ветряные мельницы намного старее. Изначально они были изобретены, чтобы двигать технику и перемалывать зерно, что они и продолжают делать. Но в наше время они по большей части используются для производства электричества.

Большая доля вырабатывающего энергию оборудования производит электричество посредством вращения механизма в синхронном генераторе. То, каким образом механизм заставляют вращаться, зависит от используемой технологии.

 

Как вырабатывается электричество?

Электростанции и электрические генераторы вырабатывают очень много энергии. Мы уже упоминали о том, что вращательное движение передается в синхронный генератор, а он в свою очередь преобразует движение в электричество. Каким именно образом это происходит?

Синхронный генератор во многих аспектах схож с электромотором. Электромоторы используют электричество для вращения ротора. В синхронных генераторах все наоборот — вместо того, чтобы использовать электричество для движения, синхронные генераторы используют движение для производства электричества. Более того, многие моторы могут использоваться в качестве импровизированного синхронного генератора.

Синхронные генераторы состоят из двух частей: статора и ротора. Ротор вращается внутри синхронного генератора. Он предназначен для создания магнитного поля. Статор — это фактически коробка, состоящая из множества медных обмоток, обмотанных вокруг полого железного сердечника. Когда ротор вращается внутри статора, его магнитное поле тоже вращается, и это вращение создает электрический ток внутри обмоток статора. Такой ток собирается и направляется в энергосеть.

+

Новое поколения систем питания.

Надежные источники энергии для вашей работы, дома и жизни. Найдите свой вариант использования среди сфер применения, для которых требуются надежные источники питания, начиная от больниц и центров обработки данных и заканчивая бурением и горнодобывающей промышленностью.

Подробнее
+

Поддерживайте свое душевное спокойствие

Благодаря домашнему генератору или переносному генератору Cummins вашей семье не придется сидеть в темноте. Ваш домашний или переносной генератор обеспечивает энергоснабжение без лишнего шума и автоматически включается при отключении электроэнергии.

Подробнее

Как работает электрический генератор?

Электрические генераторы — это небольшие автономные электростанции, основными частями которых являются поршневой двигатель и синхронный генератор. Двигатель и синхронный генератор зачастую совмещаются в одном корпусе, который может быть таким же большим, как фура, или таким же маленьким, как чемодан, в зависимости от требуемого объема электричества. Доступны генераторы с двигателями, которым подходят разные виды топлива: дизель, бензин, биотопливо, природный газ и др.

Крупные электрические генераторы используются в широком ряде сфер применения и отраслей. Они могут выступать в качестве основного или резервного источника питания. Например, военные базы, расположенные в местах, где отсутствует надежная энергосеть, часто полагаются на расположенные на базе генераторы для удовлетворения всех своих нужд в электричестве. В зданиях, для которых неприемлемо терять энергоснабжение, резервные генераторы устанавливаются для снабжения электричеством на случай отключения электроэнергии. Центры обработки данных и больницы являются примерами зданий, которым требуются резервные генераторы.

 

 

Виды электростанций

Существует множество видов электростанций, использующих разные технологии: поршневые двигатели (иногда называемые двигателями внутреннего сгорания), паровые турбины, газовые турбины, гидроэлектрические турбины, ветряные турбины, геотермальную технологию, атомную технологию и др.

Что такое гидроэлектростанция и ветряная электростанция?

Гидроэлектростанции и ветряные электростанции являются собратьями по технологиям, поскольку они вырабатывают электричество без какого-либо топлива, а лишь с помощью ветра и течения воды.

И там и там также используются внешние вращающиеся лопасти турбин для обеспечения крутящего момента для вращающегося вала синхронного генератора. На дамбе Гувера, например, находится широко известная гидроэлектростанция, которая производит большой объем электричества, используя потенциальную энергию, высвобождаемую водой, проходящей через дамбу.

В случае с ветряными турбинами у каждой башни имеется ряд лопастей турбины и синхронный генератор, который получает энергию из ветра и преобразует ее в электричество.

 

Что такое солнечная электростанция?

Солнечное электричество производится в фотоэлектрических панелях, которые используют солнечный свет для активации содержащихся в них кремниевых элементов. Когда фотоны солнечного света попадают на кремниевые элементы, они выбивают электроны из атомов, находящихся в кремнии. Элементы сделаны таким образом, что электроны могут двигаться только в одном направлении. Поэтому когда коллектор электронов элемента подсоединен к электроприемнику, электроны выстраиваются для перемещения из элемента в электроприемник. Другими словами, образуется электрический ток.

Технология солнечной энергии развилась до создания солнечных электростанций концентрированного типа, использующих паровые турбины. Некоторые схемы предусматривают расположение зеркал вокруг башни, отражение которых направляется на приемник, расположенный наверху башни. Понять этот процесс можно, представив увеличительное стекло, которое используется для концентрирования солнечных лучей, чтобы что-либо поджечь. Наверху башни расположен паровой котел, из которого горячий пар проходит вниз по трубам в расположенную на земле паровую турбину.

 

 

Что такое геотермальная электростанция?

Геотермальные электростанции используют трубы, идущие глубоко под землю, где вода нагревается посредством тепла, исходящего от находящейся поблизости магмы. Вода превращается в пар, который используется паровой турбиной и синхронной генераторной установкой для производства электричества. Примером воды, преобразующейся в пар посредством геотермической активности, является множество горячих гейзеров в Йеллоустонском национальном парке в шт. Вайоминг.

 

Что такое газовая электростанция?

В газовых электростанциях, использующих газовые турбины, процесс производства электричества происходит следующим образом:

  1. Воздух втягивается в компрессор, где он сжимается.
  2. Сжатый воздух направляется в камеру сгорания, где он смешивается с топливом, а затем смесь воды и топлива поджигается.
  3. Сжатый газ, который является результатом горения, заставляет вращаться лопасти турбины.
  4. Также, как и в поршневых двигателях, вращательное движение передается в синхронный генератор, который преобразует его в электричество.

Реактивные двигатели работают схожим образом, но их отличие заключается в том, что крутящий момент вращает лопасти вентилятора и приводит в движение реактивный самолет.

Источники энергии: все, что нужно знать

 

Сколько существует видов энергии? Какие источники энергии являются основными? Простые ответы на часто задаваемые вопросы об энергии.

Источники энергии

Поднимите свой энергетический IQ (Energy IQ)

Профессионально Развивайте свои энергетические тренды и идеи, доставляемые на ваш почтовый ящик. Ознакомьтесь с энергетическими технологиями и тенденциями в области <а> Energy IQ Hub .

Что такое дизельная электростанция?

Дизельные электростанции имеют относительно меньшую способность выработки энергии по сравнению с другими электростанциями. Эти электростанции зачастую используют поршневые двигатели для выработки энергии. Такие поршневые двигатели идентичны двигателям автомобилей:

  • Воздух поступает в компрессор во время впрыскивания топлива.
  • Поршень поднимается и опускается во время горения смеси воздуха и топлива.
  • Поршень соединен с коленчатым валом, который создает вращательное движение.
  • Вращательное движение передается в синхронный генератор, который преобразует его в электрический ток.

Электростанции, работающие на поршневых двигателях, на самом деле могут использовать ряд видов топлива, включая природный газ, тяжелую нефть и др.

 

Что такое угольная электростанция?

Процесс выработки энергии на угольных электростанциях является следующим:
 

  • Источник топлива поджигается для нагрева воды в котле.
  • Нагретая вода в котле превращается в пар.
  • Пар приводит в движение лопасти паровой турбины.
  • Это вращательное движение передается в синхронный генератор, который вырабатывает электричество.

Такой же процесс используется и на атомных электростанциях, но вода нагревается посредством тепла, получаемого от деления атомов урана, а не при помощи сжигания топлива.

 

annual_pg_capacity_additions_graph.JPG

 

Как работают атомные электростанции?

В атомных электростанциях используется такой же процесс, но вода нагревается посредством тепла, получаемого от деления атомов урана, а не при помощи сжигания топлива.

На атомных электростанциях расположен один или несколько реакторов, в которых происходит процесс деления атомов. Крупные атомы урана разделяются на более мелкие атомы, в ходе чего высвобождается невероятный объем энергии. Уран попадает в реактор в виде топливных таблеток из оксида урана, собранных вместе в герметизированных металлических трубках, известных как топливные стержни. Топливные стержни помещаются в крупный корпус реактора, наполненный водой, где они находятся под давлением. После начала процесса атомного деления, топливные стержни нагревают воду, находящуюся в корпусе реактора, что преобразует ее в пар. Затем этот пар приводит в движение паровую турбину и электрическую синхронную генераторную установку, которая вырабатывает электричество.

Ископаемые виды топлива не используются ни на одном из этапов этого процесса, поэтому атомные электростанции не вырабатывают выбросов углекислого газа. Тем не менее, они производят множество высокорадиоактивных использованных топливных стержней, с которыми никто не знает, что делать.

По состоянию на 2021 г. в США расположено 94 ядерных реактора в 57 атомных электростанциях, а всего в мире насчитывается 450 реакторов.

 

Электростанции комбинированного цикла

Паровые турбины могут опираться в своей работе на газовые турбины, что позволяет создать электростанцию "комбинированного цикла", которая использует излишки тепла, исходящего от газовых турбин, для производства пара. Благодаря этому тепло выхлопов газовых турбин может производить дополнительное электричество. Именно поэтому электростанции комбинированного цикла являются более эффективными и производительными, чем электростанции простого цикла.

Выработка электричества: полный справочник

 

Все, что вы хотите знать об электричестве, описанное простым языком. Как производится электричество, возобновляемое электричество, переменный (AC) и постоянный ток (DC) и др.
 
 

Выработка электричества

Преимущества разных технологий выработки энергии

Каждый вид электростанции и технологии выработки энергии имеет свои достоинства и недостатки.

Атомные электростанции производят большой объем электричества, используя при этом очень мало топлива и почти не вырабатывая выбросов, но ядерные отходы — это серьезная проблема, которая пока еще не решена.

Газовые турбины производят меньше выбросов и являются более эффективными, чем большинство электростанций, использующих паровые турбины, но, как правило, их дороже обслуживать. Они также лучше всего работают на природном газе, который доступен не везде.

Поршневые двигатели являются очень гибкими — у них есть возможность быстрого запуска и быстрой остановки, они могут использовать различные виды топлива, а также являются очень эффективными и расходы на их производство и обслуживание являются относительно небольшими.

Ветряные турбины и солнечные панели не вырабатывают прямых выбросов и не нуждаются в топливе, но их производительность остается изменчивой, а иногда даже непредсказуемой — в безветренный день ветряная электростанция не сможет произвести много электричества.

По мере того, как по всему миру растет спрос на более экологически чистые процессы выработки энергии и на снижение уровня выбросов, переход на экологически чистую возобновляемую энергию продолжает расширять свои масштабы. Используя такое большое количество ветряных и солнечных электростанций, важно иметь достаточно гибких электростанций, которые можно быстро запустить и остановить, чтобы компенсировать изменчивость ветряной и солнечной энергии. Газовые турбины и поршневые двигатели превосходно подходят для этого, поэтому они являются популярными среди электроэнергетических компаний.

 

Источники энергии для выработки электричества

Все системы выработки энергии и электростанции работают по принципу преобразования энергии, доступной в том или ином виде, в электричество.

Солнечные панели и ветряные электростанции преобразовывают энергию, получаемую из окружающей их среды, то есть из солнечного света и ветра, в электричество. Гидроэлектростанции также получают потенциальную энергию из запруженной воды или кинетическую энергию из рек, и используют ее для выработки электричества. Энергия ветра, солнца и воды считается возобновляемой, потому что ее источник постоянно пополняется, даже если его доступность зависит от погодных условий.

Другие технологии выработки энергии используют топливо в качестве источника энергии. Практически все, что можно сжечь, используется в качестве топлива для выработки электричества. Существуют электростанции, использующие в качестве топлива коммунальный мусор, старые шины, канализационный газ, кукурузную шелуху, промышленные отходы и т. п. Тем не менее, большая часть невозобновляемого электричества производится с использованием ископаемых видов топлива, включая уголь, природный газ и такие нефтяные дистилляты, как дизель.

Биотопливо становится все более важным видом топлива благодаря своей углеродной нейтральности. Это значит, что углекислый газ, который этот вид топлива выделяет во время горения, не был получен из ископаемого источника. Биотопливо получают из органических материалов, таких как топливные культуры, побочные продукты сельского хозяйства и даже использованное масло для жарки. Биотопливо может иметь твердую, жидкую или газообразную форму, что позволяет по-разному его использовать для выработки энергии. Биодизельное топливо, например, является широко используемым видом жидкого биотоплива.

Перенаправление на
cummins.com

Информация, которую вы ищете, находится в
cummins.com

Мы запускаем этот сайт.

Спасибо!