- Hvad er produktionen af elektrisk energi?
- Hvordan produceres elektrisk energi?
- Stadier af elsektoren
- Typer af elproduktion
- Vedvarende energi
Vi forklarer, hvad elproduktion er, dens typer og hvordan den produceres. Hertil kommer etaper af elsektoren.
Hvad er produktionen af elektrisk energi?
Generationen af elektrisk strøm omfatter sættet af processer forskellige, hvorigennem det kan fremstilles elektricitet, eller hvad der er det samme, transformere andre former for Energi tilgængelig i natur (kemisk energi, kinetik, termisk, lys, atomiskosv.) i brugbar elektrisk energi.
Evnen til at producere elektricitet er en af hovedbekymringerne menneskelighed nutidig, da dens forbrug Det er blevet udbredt og normaliseret siden dets opdagelse i det 19. århundrede, indtil det er blevet uundværligt i vores daglige liv. Vores hjem, industrierOffentlig belysning, selv vores personlige apparater, afhænger af en konstant og stabil forsyning af elektrisk strøm.
Verdens energiforbrug er således stigende. Mens det globale energiforbrug i 1900 kun var 0,7 Terawatt (0,7 x 1012 W), blev det allerede i 2005 anslået til omkring 500 Exajoules (5 x 1020 J), svarende til 138.900 Terawatt.
Industrisektoren er den største forbruger af alle, og derfor er den udviklede verden (den såkaldte First World) ansvarlig for den højeste procentdel af forbruget. USA bruger for eksempel 25 % af den energi, der produceres på verdensplan.
Derfor er jagten på nye og mere effektive måder at opnå det på et område, hvor der investeres enorme videnskabelige og teknologiske ressourcer, især i en tid, hvor de klimatiske virkninger af industrialisering og fra at brænde fossile brændstoffer det er blevet ikke kun indlysende, men alarmerende.
Hvordan produceres elektrisk energi?
Elektricitet produceres generelt i store anlæg kaldet kraftværker eller kraftværker, som ved at udnytte forskellige typer Råmateriale eller naturlige processer "fremstiller" elektricitet.
Til dette har de fleste kraftværker generatorer, som er store enheder, der genererer vekselstrøm. De består af en spole, som er en stor, roterende materialerulle elektrisk leder arrangeret i tråde, og en magnet som forbliver fast.
Ved at dreje spolen inde i magneten ved høje hastigheder opstår et fænomen kaldet elektromagnetisk induktion: magnetfelt Resultatet mobiliserer elektronerne i det ledende materiale, hvilket skaber en strøm af energi, som derefter skal "forberedes" til distribution gennem en række transformere.
Spørgsmålet er så, hvordan man får spolen til at rotere ved høje hastigheder og støt. I eksperimenter udført i det 19. århundrede med elektricitet blev den genereret ved at træde på en cykel, som naturligvis kun producerede en lille smule.
I tilfælde af kraftværker kræves noget meget mere sofistikeret: en turbine, som er en roterende enhed, der er i stand til at transmittere mekanisk energi til spolen, hvilket får den til at rotere, ved brug af en anden kraft.
For eksempel kan du bruge det faldende vand i et vandfald, eller vindens konstante blæser, eller i de fleste tilfælde damp stigende mængde af en god mængde kogende vand, hvortil det igen er nødvendigt at generere en konstant mængde af varme, ved hjælp af forbrænding af forskellige typer materialer.
Som det vil ses, er den komplette proces med at generere elektrisk energi intet andet end omdannelsen af kemisk energi til kalorieenergi (forbrænding), for senere at omdanne den til kinetisk og mekanisk (ved at mobilisere turbinen), og senere til elektromagnetisk, dvs. , , i elektricitet.
Stadier af elsektoren
Elsektoren er en, der er ansvarlig for hele kredsløbet af elproduktion, fra dens begyndelse til dens forbrug i hver af vores hjem, for eksempel. Hele energiproduktionscyklussen i denne sektor omfatter følgende faser:
- Generation. Det første trin består logisk i at få elektricitet gennem de tilgængelige midler i enhver af de typer kraftværker, der findes.
- Transformation. Når elektricitet først er opnået, udsættes den normalt for en transformationsproces, der forbereder den til transport langs et elnet, da elektricitet i modsætning til andre produkter og varer ikke kan lagres til senere forbrug, men skal transmitteres med det samme.
Det er de såkaldte transformerstationer eller transformeranlæg, der er placeret i nærheden af kraftværkerne, og også transformationscentrene tæt på kraftværkerne. befolkninger forbrugere, da dens mission er at modulere elektrisk spænding for at gøre elektricitet transportabel (højspænding) og forbrugsbar (lavspænding).
- Fordeling. Elektricitet skal endelig leveres til vores hjem eller til de industrier, der forbruger den, gennem et ledningsnetværk kendt som elledninger, som normalt håndteres af forskellige energidistributions- og marketingselskaber.
- Forbrug. Endelig har hver forbrugerhusstand eller industrianlæg en forbindelsesinstallation, som forbinder distributionsnettene med de indendørs faciliteter, så energien kan være til stede, hvor end vi har brug for den.
Typer af elproduktion
Elektricitetsproduktion klassificeres normalt efter den type kraftværk, hvori den produceres, eller hvad der er det samme, efter hvilken specifik procedure der bruges til, som vi forklarede før, at mobilisere turbinen til at rotere spolen, der igen. tiden genererer elektricitet. Således har vi:
- Termoelektrisk energi fossile brændstoffer. Termoelektriske anlæg er dem, der producerer elektricitet fra varmeenergi, koger store mængder vand eller på lignende måde opvarmer andre gasser, takket være forbrændingen af forskellige materialer økologisk (Kul, Petroleum, naturgas eller andre fossile brændstoffer) i en intern kedel. I disse tilfælde er den ekspanderende gas ansvarlig for at flytte turbinen, og derefter afkøles den for at kunne gentage cyklussen.
- Termonuklear energi. Princippet for drift af termonuklear energi er ikke forskelligt fra termoelektrisk, med den undtagelse, at den nødvendige varme til at rotere turbinerne opnås gennem forskellige kemiske processer fission af atomer tunge, det vil sige bombardere visse atomkerner elementer, for at tvinge dem til at blive andre lettere elementer og frigive en enorm mængde energi. I disse anlæg, kendt som reaktorer, er den samme logik atombombe, men søgte til fredelige formål. Ulempen er, at det producerer radioaktivt affald, der er svært at håndtere og er meget giftigt.
- Geotermisk energi. Igen, i dette tilfælde adlyder driften af kraftværket den termoelektriske model, men uden behov for brændstoffer eller kedler, da kraftværkets interne varme bruges. Jordskorpe. Til dette kræves en passende tektonisk placering, det vil sige et område med tektonisk aktivitet, der gør det muligt at hælde vand ned i jordens dybder og udnytte den resulterende damp til at mobilisere de elektriske turbiner.
- Termisk solenergi. I lighed med de tidligere tilfælde drager denne type kraftværker fordel af sollys, at fokusere og koncentrere det ved hjælp af et komplekst system af spejle, for at opvarme væsker ved temperaturer mellem 300 og 1000 ° C, og dermed starte den termoelektriske genereringsprocessen.
- Fotovoltaisk energi. Denne type energi opnås også ved at udnytte sollys, men i en anden forstand: ved hjælp af store felter af fotovoltaiske celler, der består af dioder, der er følsomme over for sollys, og som genererer små potentialeforskelle i deres ender. Der kræves store steder til disse solpaneler at producere strøm, men samtidig gøres det uden at kræve råvarer og uden at forurene for meget miljø.
- Vandkraft. I dette tilfælde flyttes de elektriske turbiner i produktionsanlægget ikke af påvirkning af varme, men ved at drage fordel af den mekaniske energi i et vandfald. Af den grund, a topografi specifikt til dette, såsom grå stær, vandfald, mægtige floder eller vandområder, hvori dæmninger kan implanteres eller dæmninger. Ud over den brutale modifikation af disse vandområder og deres økosystemer egen, det er en form for ren energi, billig og sikker.
- Havvandsenergi eller bølgekraft. Dette er navnet på anlæggene til at hente elektrisk energi fra tidevandet eller havbølgerne gennem kystanlæg, der gennem flydende anordninger udnytter vandets skub til at mobilisere turbinerne. Men de er ikke særlig kraftfulde og ikke særlig rentable måder at få energi på, i hvert fald for øjeblikket.
- Vindkraft. Hvis der i de foregående tilfælde blev udnyttet den naturlige bevægelse af vand, udnyttes vindens kraft i vindkraftværker, især i regioner ved at det blæser konstant, ligesom kystzonerne, de store sletter eller lignende. Til dette har de hele felter af gigantiske propeller, følsomme over for vindens passage, som ved bevægelse overfører mekanisk energi til en elektrisk turbine. Det er en forholdsvis billig og sikker form for elproduktion, men desværre meget lidt kraftfuld og med en betydelig omkostning i forhold til landskabspleje.
Vedvarende energi
At få elektricitet er en kompleks og meget krævende proces miljømæssig påvirkning, især i dets traditionelle varianter, såsom fossilt brændstof. Derudover har det tilgængelige brændstof i sidstnævnte tilfælde begrænsede reserver, da kul og olie har en meget langsom og langvarig geologisk oprindelse, hvilket ikke tillader os at genopbygge planetariske lagre i samme hastighed, som vi forbruger dem.
Af denne grund investeres mange af energisektorens indsats i søgen efter mulige vedvarende kilder eller i forbedring af dem, der allerede eksisterer, såsom solenergi, vandkraft og geotermisk energi.
Men menneskehedens store håb i energispørgsmål peger på muligheden for atomfusion som en sikker, pålidelig, ikke-forurenende og vedvarende energikilde: brintatomer er taget, det mest udbredte grundstof i verden. univers, og smelter sammen for at generere enorme mængder energi, ligesom det sker i hjertet af stjerner i rummet.
Desværre lyksalighed teknologi det er stadig langt fra vores rækkevidde, så menneskeheden bliver nødt til at gøre en større indsats for at tilpasse sit energiforbrug til verdens muligheder, eller risikere at ødelægge det fuldstændigt i vores ønske om uendelig elektrisk energi.