Автор: Носач С.А.
Источник: Top 5 Innovations in the Electric Power Industry
Вы бы купили дом без функционирующих источников питания? Мы стали зависеть от электроэнергии для многих наших повседневных занятий. Когда происходят сбои, мы чувствуем влияние этой зависимости, а затем чувствуем облегчение, когда власть снова возвращается.
Электричество помогло нам оставаться здоровыми, работать более эффективно и жить круглосуточно. Поскольку электричество оказало такое положительное влияние на нашу жизнь, исследователи науки и промышленности постоянно находят способы обеспечить электроэнергию более легко и недорого. В результате инновации в электроэнергетике сделали отрасль более чистой и более эффективной на протяжении всей своей истории, а также предоставили электроснабжение миллионам домов.
Эта статья включает в себя пять лучших из этих нововведений. Мы рассмотрим технологии, ориентированные на определенные энергетические ресурсы, и мы проверим основные компоненты, которые предоставят вам доступ к этим ресурсам. Чтобы отбросить ситуацию, давайте посмотрим текущую новинку для давно используемого возобновляемого ресурса.
На протяжении тысячелетий люди использовали силу ветра для выполнения задач. Например, торговцы однажды полагались на ветер, чтобы отплыть мир. Кроме того, старые ветряные мельницы, когда–то использовавшиеся для мельницы зерновых культур, являются культовой частью пейзажа Голландии. Благодаря нашей жизни, сосредоточенной вокруг электричества, современные ученые нашли инновационные способы преобразования кинетической энергии от ветра в электрическую.
Сегодня во всем мире ветроэлектрическая турбина становится столь же знаковой, как голландская ветряная мельница. Ветровая турбина обычно состоит из большого трехлопастного пропеллера, называемого ротором, над башней, которая достаточно высока, что ничто не блокирует ее от ветра. У турбины есть привод, подобный двигателю автомобиля, который включает в себя электрический генератор. Выработанное электричество добавляется в электрическую сеть, которая обеспечивает сотню домов и предприятий в географическом месте.
Одна небольшая ветряная турбина может приводить в действие один дом или небольшой бизнес. Эти меньшие версии имеют роторы диаметром от 8 до 25 футов (2,4 и 7,6 м) в диаметре и могут выдерживать до 30 футов (9,1 м) в воздухе. Ветерные фермы становятся все более распространенными на больших просторах. Вы можете увидеть некоторые из этих ферм во время езды или полета через Западные Соединенные Штаты, с тысячами гигантских белых ветровых турбин, простирающихся по склонам, насколько может видеть глаз.
Затем рассмотрим еще одно нововведение, создающее электричество от кинетической энергии от природы.
Гидроэлектростанции являются самыми старыми технологическими новшествами в нашем обратном отсчете. В начале 1900–х годов 40 процентов электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах, приходилось на гидроэлектростанции. Сегодня на гидроэнергетику приходится почти четверть всей электроэнергии, используемой во всем мире. Кроме того, сами физические структуры – это чудеса человеческой инженерии и строительства, рисования фотографов и туристов, согласно Бюро мелиорации США.
Гидроэлектрические плотины работают, удерживая огромное количество воды и позволяя ограниченному количеству течь через плотину. Давление воды, созданное ограничением этого потока, огромно, и гидроэлектростанции используют это давление, чтобы превратить турбины, подключенные к электрическим генераторам. Как и в случае ветряных турбин, электричество, создаваемое из гидроэлектростанции, добавляется к электрической сети, связанной с географическим положением плотины.
Гидроэлектростанция обеспечивает электрическую сеть с несколькими сотнями киловатт до нескольких тысяч мегаватт электроэнергии в секунду. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии государств–членов заявляет, что крупнейшие в мире проклятия могут генерировать около 10 000 мегаватт, что достаточно для использования миллионами людей.
Несмотря на свой возраст, будущее является ярким для гидроэнергетики, поскольку гидроэлектростанция получает переделку 21–го века. Исследователи находят способы повысить эффективность и экологическое воздействие гидроэнергетики за счет улучшения существующих дамб и строительства новых плотин.
В то время как ветер и вода могут использоваться для генерации энергии через движение, солнце обеспечивает значительное количество энергии в виде тепла и света. Технология солнечных батарей, называемая фотовольтаическими (PV) ячейками, преобразует этот свет в электричество. Эти PV–клетки содержат полупроводниковые материалы, такие как кремний. Электроны в полупроводнике движутся, когда материал поглощает свет.
В отличие от технологий использования воды и ветра, которые мы рассмотрели, солнечные элементы универсальны по размеру и переносимости. Большие панели солнечных батарей с сотнями ячеек могут быть построены на заводе, а затем проданы для протяжения через землю или крепления на крыше. Эти большие панели используются для питания домов и предприятий и должны быть заменены примерно через 30 лет. Небольшие солнечные панели с несколькими ячейками собирают достаточно энергии для автономного автономного устройства, например, калькуляторов и наружного освещения.
Несмотря на то, что это чистый, возобновляемый источник энергии, одного солнечного света недостаточно для тех, кто хочет использовать электричество ночью или в пасмурные дни. В большинстве случаев солнечные батареи являются дополнительным источником энергии для здания, которое уже подключено к электрической сети. Некоторые люди, однако, предпочитают полностью отключиться от сетки
и использовать перезаряжаемые батареи для хранения солнечной энергии, когда солнце не светит.
До сих пор мы рассматривали нововведения, которые в наибольшей степени используют возобновляемые источники энергии. Затем мы рассмотрим инновации, в которых используется самый эффективный невозобновляемый источник энергии, известный сегодня.
Ядерное деление – это процесс разрыва атома, освобождающего энергию, которая удерживает атом вместе. В 1950–х годах ядерное деление радиоактивного изотопа урана–235 делало энергию более дешевой и более эффективной для производства. Ядерный реактор представляет собой структуру, которая производит этот процесс деления из урана–235. Атомные электростанции включают один или несколько реакторов наряду с большими и сложными механизмами для охлаждения и удержания.
Самым ядерным реактором здесь является ядерный реактор. Реактор контролирует процесс деления из очень небольшого количества урана–235 и направляет энергию на тепловые стержни, которые, в свою очередь, нагревают воду для получения пара. Пар перемещает турбину и превращает электрический генератор, подобно тому, как работают ветровые и водяные турбины. Таким образом, по сути, атомная станция – это всего лишь паровая установка, работающая на ее ядерном объекте.
Используя ядерную энергию, мир использует меньше других ресурсов, таких как уголь и нефть, для нагрева воды и производства пара. Несмотря на это преимущество, проблемы все еще поражают умы скептиков. Озабоченность включает безопасность людей, которые живут и работают на атомных станциях и вокруг них, и потенциальные опасности удаления ядерных отходов. Кроме того, несколько печально известных катастроф ядерных реакторов во всем мире испортили репутацию этого источника энергии.
Ни одно из этих великих инноваций в области электроэнергетики не будет доступно без наших инноваций в нашем списке. Давайте проверим это сейчас.
Верхний список инноваций – это сама сетка. Когда люди говорят сетка
, они имеют в виду сеть ресурсов электроэнергии, покрывающих определенную географическую область. Некоторые сетки привязаны к другим сетям для совместного использования ресурсов в случае чрезвычайной ситуации. Большинство людей, которые используют источник электроэнергии, подключаются к существующей сети через линии электропередачи.
Сетка представляет собой массивную электрическую инфраструктуру, состоящую из линий электропередач, электростанций, подстанций и трансформаторов. Сетки в Соединенных Штатах контролируются комбинацией государственных и частных организаций. Государственные организации – государственная и федеральная бюрократия, обеспечивающая соблюдение законов, регулирующих отрасль. Частные предприятия – это коммунальные компании, которые обеспечивают доступ к сетке и измеряют мощность, используемую каждым домом или бизнесом. Эти контролирующие силы определяют цену, которую пользователь должен заплатить за каждый киловатт–час электроэнергии на этой сетке.
Технология гридов продолжает расширяться, даже когда люди ищут другие источники энергии для ее заполнения. Например, технология интеллектуальных сетей разрабатывается для повышения эффективности контроля и измерения мощности для каждого клиента. Кроме того, хранение сетки на станциях и трансформаторах также может сохранять запас энергии в резерве, чтобы предотвратить утечку во время некоторых нормальных рабочих иконов сетки.