מקורות אנרגיה חשמלית
בעיית האנרגיה היא אחת הבעיות העיקריות של האנושות. מקורות האנרגיה העיקריים כרגע הם גז, פחם ונפט. על פי התחזית, עתודות הנפט יחזיקו 40 שנה, פחם - 395 שנה, וגז - 60 שנה. מערכת האנרגיה העולמית מתמודדת עם בעיות ענק.
במונחים של חשמל, מקורות האנרגיה החשמלית מיוצגים על ידי תחנות כוח שונות - תרמיות, הידרואלקטריות וגרעיניות. כתוצאה מההתדלדלות המהירה של נושאי אנרגיה טבעיים, מובאת לקדמת הבמה המשימה של מציאת שיטות חדשות להשגת אנרגיה.
מקור אנרגיה חשמלית - מוצר חשמלי (מכשיר) הממיר סוגים שונים של אנרגיה לאנרגיה חשמלית (GOST 18311-80).
מקורות של אנרגיה חשמלית בסיסית
• TPP
הם עובדים על דלק אורגני - מזוט, פחם, כבול, גז, פצלים. תחנות כוח תרמיות ממוקמות בעיקר באזור שבו יש משאבי טבע ובסמוך לבתי זיקוק נפט גדולים.
• מפעלים הידרואלקטרים
הם מוקמים במקומות שבהם נהרות גדולים חסומים על ידי סכר, ובזכות האנרגיה של המים הנופלים מסתובבות הטורבינות של גנרטור חשמלי. ייצור החשמל בשיטה זו נחשב לידידותי ביותר לסביבה בשל העובדה שאין שריפת דלק מסוגים שונים ולכן אין פסולת מזיקה. בדוק פרטים נוספים כאן - עקרון הפעולה של מפעל הידרואלקטרי
• תחנות כוח גרעיניות
חימום מים דורש אנרגיית חום, המשתחררת כתוצאה מתגובה גרעינית. אחרת זה נראה כמו תחנת כוח תרמית.
מקורות אנרגיה לא קונבנציונליים
אלה כוללים רוח, שמש, חום מטורבינות יבשתיות וגאות אוקיינוס. לאחרונה, הם משמשים יותר ויותר כמקורות אנרגיה נוספים לא קונבנציונליים. מדענים אומרים שעד 2050 מקורות אנרגיה לא סטנדרטיים יהפכו לבסיסיים והרגילים יאבדו את משמעותם.
• אנרגיית השמש
ישנן מספר דרכים להשתמש בו. במהלך השיטה הפיזית של השגת אנרגיה מהשמש, נעשה שימוש בסוללות גלווניות, שיכולות לספוג ו ממירה אנרגיה סולארית לחשמל או חום. כמו כן נעשה שימוש במערכת מראות המשקפת את קרני השמש ומכוונת אותן לצינורות מלאים בשמן שבהם מתרכז חום השמש.
V באזורים מסוימים כדאי יותר להשתמש בקולטי שמש, בעזרתם ניתן לפתור חלקית את הבעיה הסביבתית ולהשתמש באנרגיה לצרכי הבית.
היתרונות העיקריים של אנרגיה סולארית הם הזמינות הכללית וחוסר התכלה של המקורות, בטיחות מלאה לסביבה ומקורות האנרגיה העיקריים נקיים מבחינה אקולוגית.
החיסרון העיקרי הוא הצורך בשטחי קרקע גדולים לבניית תחנת כוח סולארית.
• אנרגיית רוח
חוות רוח מסוגלות לייצר חשמל רק כשהרוח חזקה. "מקורות האנרגיה המודרניים העיקריים" של הרוח הם טורבינת הרוח, שהיא מבנה מורכב למדי. מתוכנתים בו שני מצבי פעולה - רוח נמוכה וגבוהה, ויש גם עצירת מנוע אם יש רוח חזקה מאוד.
החיסרון העיקרי תחנות כוח רוח (HPP) — רעש שנוצר מסיבוב להבי המדחף.המתאימות ביותר הן טחנות רוח קטנות המיועדות לספק חשמל בטוח לסביבה וזול באזורים פרבריים או חוות בודדות.
• תחנות כוח גאות ושפל
אנרגיית גאות ושפל משמשת לייצור חשמל. כדי לבנות את תחנת הכוח הגאות והשפל הפשוטה ביותר, יהיה צורך באגן, סכר או שפך או מפרץ של נהר. הסכר מצויד בטורבינות הידרו ובגשרונים.
מים נכנסים לאגן בשפל, וכאשר מפלס האגן והים שווים, הגשרים סגורים. כשהשפל מתקרב, מפלס המים יורד, הלחץ הופך מספיק, הטורבינות והגנרטורים החשמליים מתחילים לעבוד, ובהדרגה המים יוצאים מהבריכה.
למקורות אנרגיה חדשים בצורה של תחנות כוח גאות ושפל יש כמה חסרונות - הפרעה בחילופי המים המתוקים והמלוחים הרגילים; השפעה על האקלים, כתוצאה מעבודתם משנה את הפוטנציאל האנרגטי של המים, את המהירות ואת אזור התנועה.
יתרונות - ידידותיות לסביבה, עלות נמוכה של אנרגיה מופקת, הפחתה ברמת המיצוי, הבעירה וההובלה של דלקים מאובנים.
• מקורות לא שגרתיים של אנרגיה גיאותרמית
החום של הטורבינות של כדור הארץ (מעיינות חמים עמוקים) משמש להפקת חשמל. ניתן להשתמש בחום זה בכל אזור, אך ניתן להחזיר את העלויות רק כאשר המים החמים קרובים ככל האפשר לקרום כדור הארץ - אזורי פעילות פעילה של גייזרים והרי געש.
מקורות האנרגיה העיקריים מוצגים בשני סוגים - בריכה תת קרקעית עם נושא חום טבעי (מקורות הידרותרמיים, קיטור-תרמיים או קיטור-מים) וחום של סלעים חמים.
הסוג הראשון הוא דוד תת קרקעי מוכן לשימוש שממנו ניתן להפיק קיטור או מים מבארות קונבנציונליות. הסוג השני מאפשר להשיג קיטור או מים מחוממים במיוחד, שניתן להשתמש בהם למטרות אנרגיה.
החיסרון העיקרי של שני הסוגים הוא הריכוז הנמוך של חריגות גיאותרמיות כאשר סלעים חמים או מעיינות מתקרבים לפני השטח. כמו כן, יש צורך בהזרקה חוזרת של מי שפכים לאופק התת-קרקעי, שכן מים תרמיים מכילים מלחים רבים של מתכות רעילות ותרכובות כימיות שלא ניתן להזריק למערכות מים עיליות.
יתרונות - הרזרבות הללו בלתי נדלות.אנרגיה גיאותרמית פופולרית מאוד בשל פעילותם הפעילה של הרי געש וגייזרים, ששטחם תופס 1/10 משטח כדור הארץ.
מקורות אנרגיה מבטיחים חדשים - ביומסה
ביומסה היא ראשונית ומשנית. כדי לקבל אנרגיה ניתן להשתמש באצות מיובשות, פסולת חקלאית, עצים וכו'. האופציה הביולוגית לשימוש באנרגיה היא הפקת ביוגז מזבל כתוצאה מתסיסה ללא גישה לאוויר.
כיום, העולם צבר כמות ראויה של אשפה הפוגעת בסביבה, לאשפה יש השפעה מזיקה על בני אדם, בעלי חיים וכל היצורים החיים. לכן, יש צורך בפיתוח אנרגיה שבה תשמש ביומסה משנית למניעת זיהום סביבתי.
לפי חישובים של מדענים, ניתן לספק לישובים חשמל באופן מלא רק על חשבון האשפה שלהם. בנוסף, אין כמעט פסולת. לפיכך, בעיית פינוי הפסולת תיפתר במקביל לאספקת החשמל לאוכלוסייה בעלויות מינימליות.
יתרונות - ריכוז הפחמן הדו חמצני אינו עולה, בעיית השימוש בפסולת נפתרת, ולכן האקולוגיה משתפרת.