Источники энергии: возобновляемые источники, ископаемые виды топлива и другие

Что такое источники энергии?

Электростанции не создают энергию. Электростанции преобразуют энергию, доступную в разных формах, в электричество. Системы выработки энергии выступают в роли простых преобразователей энергии. Электростанции, сжигающие топливо, преобразуют энергию, которая хранится в форме химических связей, существующих между атомами и молекулами в топливе. Другие виды электростанций извлекают энергию, существующую в их окружающей среде, и преобразуют ее в электричество.

Возможно вы слышали о законе сохранения энергии. В нем говорится, что энергию никогда нельзя создать или уничтожить. Вместо этого энергия просто переходит из одной формы в другую. Возьмем, к примеру, цветочный горшок на подоконнике. Кто-то перенес этот цветочный горшок на это место. Тот человек использовал химическую энергию, хранящуюся в его теле, чтобы поднять горшок. У цветочного горшка, теперь находящегося на высоте, появилась потенциальная энергия. После этого цветочный горшок падает, а по мере падения он приобретает скорость и инерцию, а значит и кинетическую энергию. Когда цветочный горшок разбивается об землю, его кинетическая энергия мгновенно высвобождается в окружающий воздух в виде тепла. Это пример преобразования энергии из химической в потенциальную, затем в кинетическую, а затем и в тепло. Конечно же падающие цветочные горшки не высвобождают много тепла.

Но давайте, к примеру, подумаем о том, что случается, когда метеориты падают на Землю. Это тот же самый процесс — метеориты преобразуют свою кинетическую и потенциальную энергию в тепло, когда они сгорают в атмосфере. Астероид, уничтоживший динозавров, наверняка высвободил больше тепла, чем падающий цветочный горшок.

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 .

Какие бывают виды энергии?

  1. Химическая энергия является результатом связей между молекулами в химическом веществе. Когда эти связи разрываются, энергия высвобождается в виде тепла. Любое вещество, которое можно сжечь, содержит определенный объем химической энергии. Но горение — это не единственный способ высвобождения химической энергии. Например, аккумулятор также содержит химическую энергию. Если подсоединить его полюсы к потребляющему устройству, то аккумулятор высвободит хранящуюся в нем химическую энергию в виде электричества.
  2. Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движущимися предметами. Чем тяжелее предмет и выше его скорость, тем больше у него кинетической энергии. Когда воздух находится в движении (или другими словами, когда дует ветер), он несет с собой кинетическую энергию.
  3. Электрическая энергия движется по линиям электропередач при помощи сочетания электрического тока и напряжения.
  4. Световая энергия переносится электромагнитными волнами. Радиоволны, микроволны, рентгеновское излучение и видимый свет — это все электромагнитные волны. Когда вы нагреваете чашку с водой в микроволновке, вы переносите энергию в воду посредством электромагнитных волн. Солнце кажется горячим, потому что ваша кожа получает световую энергию от солнца.
  5. Ядерная энергия высвобождается при делении атомов. Ядро атома соединяется при помощи очень мощных сил. Разрыв этих связей приводит в высвобождению большого объема энергии в виде тепла и радиации.
  6. Тепловая энергия или тепло — это просто энергия, связанная с горячими предметами. Иногда инженеры также говорят об энтальпии, являющейся величиной, которая сочетает в себе тепло и энергию, связанную с находящимися под давлением жидкостями.
  7. Гравитационная потенциальная энергия — это энергия предметов, которые могут падать. Чем выше находится предмет и чем больше его масса, тем больше энергии высвободится при его падении.
  8. Эластичная потенциальная энергия (потенциальная энергия деформации) — это энергия хранящаяся в эластичных предметах благодаря силе, применяемой к этому предмету. Эта сила приводит к деформации эластичного предмета. Такая деформация позволяет энергии накапливаться внутри предмета.
  9. Звуковая энергия является видом волновой энергии, которая в свою очередь является видом кинетической энергии. Звуковые волны переносят небольшой объем энергии по воздуху. Волны в воде также переносят энергию. Объем энергии, переносящейся волнами в океане, является довольно значительным.

 

 

 

 

Что такое ископаемые виды топлива и энергия, получаемая из них

Вернемся к электростанциям. Множество электростанций вырабатывают электричество посредством сжигания топлива. Такие виды топлива, как уголь, природный газ и виды топлива, получаемые из нефти, называются ископаемыми видами топлива.

Ископаемые виды топлива появляются вследствие разложения находящихся под землей мертвых организмов на протяжении очень долгого периода времени. Тела всех этих организмов росли миллионы лет назад благодаря процессу фотосинтеза (или благодаря тому, что они ели другие организмы, способные участвовать в процессе фотосинтеза). Фотосинтез является биологическим процессом, который позволяет растениям, водорослям и некоторым бактериям преобразовывать световую энергию солнца и углекислый газ из своей окружающей среды в молекулы углевода. Поэтому в некоторой степени мы можем сказать, что в принципе электричество, вырабатываемое на электростанции, работающей на угле, получается от солнца. Значит ли это, что работающие на угле электростанции вырабатывают возобновляемую энергию, подобную солнечной энергии? К сожалению, нет. Преобразование мертвых растений и животных в уголь занимает так много времени (миллионы лет), что полезное количество угля не может образоваться в пределе временных рамок, используемых человечеством. Если добыть весь уголь и нефть, то они закончатся, поэтому ископаемые виды топлива не являются возобновляемыми.

Уголь являлся основным источником энергии для электростанций во многих частях света на протяжении большей части 20-го века, а во многих странах он продолжает оставаться самым распространенным видом топлива, использующимся для выработки энергии. Природный газ также является очень популярным источником энергии. На данный момент он является самым популярным видом топлива для выработки энергии в США. Природный газ является дешевым и чистым, а также идеально подходит для электростанций, использующих газовые турбины. Жидкие виды топлива, такие как лигроин, дизель и тяжелая нефть, также являются важными видами топлива, использующимися для выработки энергии. Они являются широкодоступными, их легко перевозить и легко хранить, что делает их идеальными вариантами для выработки резервной энергии, которая используется в тех ситуациях, когда другие электростанции недоступны.

+

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

Энергия из возобновляемых видов биотоплива: энергия с нейтральным уровнем выбросов CO2

Не все виды топлива, сжигаемые на электростанциях являются ископаемыми видами. Правильная система сжигания позволяет использовать почти все, что можно сжечь, для выработки электричества. Многие электростанции используют такие виды топлива, как древесную щепу, кукурузную шелуху, волокно сахарного тростника и даже бытовой мусор. Например, некоторые бумажные фабрики используют небольшие электростанции, которые работают на черном щелоке, который является побочным продуктом, получаемым из древесины в ходе производства бумаги. Подобные виды топлива получают из растений, которые можно культивировать по усмотрению, поэтому они считаются возобновляемыми видами топлива.

Также возможно производить возобновляемые виды топлива, которые почти невозможно отличить от ископаемых видов топлива. Например, соевые бобы, кукурузу, свеклу и другие выращиваемые культуры можно преобразовать в этанол и биодизельное топливо. Многие дизельные двигатели могут работать на биодизельном топливе без каких-либо модификаций. Этанол можно сжигать отдельно или смешивать с бензином и использовать в качестве топлива для большинства автомобилей. Знаете ли вы, что 98 % бензина, продаваемого в США, содержит 10 % этанола?

За последнее время в сфере технологии обработки биотоплива возникло множество инноваций. Считается, что биотопливо не вырабатывает CO2 при сгорании, что является одной из причин того, что ему уделяется так много внимания. Но это не совсем так. При сгорании древесной щепы в атмосферу выделяется CO2. С этим нельзя поспорить. Тем не менее, древесную щепу получают из деревьев, которые захватывают такой же объем CO2 во время своего роста. В результате нет чистого прироста объема CO2 в атмосфере, поэтому точнее будет сказать, что это топливо имеет нейтральный уровень выбросов CO2.

Биотопливо позволяет электростанциям быть такими же надежными, как и электростанции, использующие ископаемые виды топлива, но при этом не вырабатывать выбросов углекислого газа. В то же время при сжигании ископаемых видов топлива высвобождается CO2, который был захвачен миллионы лет назад. В масштабе сотен миллионов лет ископаемые виды топлива могут гореть с нейтральным уровнем выбросов CO2, но в пределе временных рамок, используемых человечеством, сжигание ископаемых видов топлива приводит к чистому приросту объема CO2 в атмосфере.

 


Энергия солнца и ветра: экологически чистая энергия

Фотоэлектрические (PV) панели и ветряные турбины являются технологиями выработки энергии, которые распространяются на планете быстрее всех остальных. Они также являются основными источниками возобновляемой энергии на ряду с гидроэлектростанциями. Ни для одной из них не требуется какого-либо топлива для выработки электричества. Значит ли это, что они создают энергию из ничего? Конечно же нет. PV-панели получают электромагнитную энергию из солнечного света. Ветряные турбины используют кинетическую энергию ветра. Обе технологии являются превосходными вариантами технологий выработки электричества, ведь с ними не надо беспокоиться о топливе и они не вырабатывают выбросы. Более того, PV-панели и ветряные турбины с каждым годом становятся все более дешевыми, а процесс их установки становится все проще.

Их главным недостатком является тот факт, что несмотря на то, что солнце и ветер никогда не исчезнут, погода не всегда бывает ветряной или солнечной. Без солнца невозможно получить от него энергию. Без ветра нельзя получить энергию и от него. Когда большой объем солнечной и ветряной энергии используется в энергосети, важно иметь электростанции для резервного питания, которые могут заменить использующие солнце и ветер ресурсы, когда от них нельзя получить электричество. Например, энергосистема Калифорнии использует большой объем солнечной энергии, в результате чего ей нужно использовать множество гибких теплоэлектростанций вечером, чтобы компенсировать потерю солнечной энергии.

 

Энергия от атомных электростанций: энергия из атома

Атомные электростанции получают энергию из источника другого характера.

Ядерное топливо (уран) не содержит в себе какого-либо значительного объема химической энергии, и не горит так же, как уголь и природный газ. Вместо этого атомы урана расщепляются посредством процесса деления атома. Когда горит обычное сгораемое топливо, химические связи между молекулами разрываются, высвобождая энергию. При делении урана атомные связи, связывающие ядра атомов урана вместе, разрываются и высвобождают энергию. Атомные связи во много раз сильнее химических связей, что объясняет почему небольшое количество урана способно высвободить так много энергии.

Знаете ли вы, что уран — это не единственный элемент, который можно использовать в качестве топлива для атомных электростанций? Еще одним встречающимся в природе элементом, который можно использовать в качестве источника ядерной энергии, является торий. Торий в целом более широко распространен, чем уран, поэтому такие страны, как Индия, которым не хватает внутреннего запаса урана, выразили интерес в разработке топливного цикла с использованием тория.

Перенаправление на
cummins.com

Информация, которую вы ищете, находится в
cummins.com

Мы запускаем этот сайт.

Спасибо!