Виды энергетики: Виды электроэнергетики

Содержание

Виды электроэнергетики

Все существующие виды электроэнергетики можно разделить на уже достигшие зрелости и находящиеся на стадии разработки и развития. Для одних требуется только модернизация, для других – инновационные технологические решения.

К зрелым видам электроэнергетики в первую очередь можно отнести тепловую, атомную, и гидроэнергетику. С определенными оговорками в эту группу попадают также некоторые виды альтернативной энергетики: солнечная, ветровая, приливная и пр. Они активно применяются во многих странах, но в силу некоторых ограничений не получили повсеместное распространение. Ну а на стадии формирования сейчас находятся другие виды энергетики: бестопливная энергетика, термоядерная энергетика и пр.

На территории России наибольшее распространение среди различных видов электроэнергетики получила тепловая энергетика, преимущественно газовая и угольная. Тепловые электростанции, которые работают на органическом топливе, традиционно находятся на лидирующих позициях в российской электроэнергетике. Это сложилось исторически и считается экономически оправданным.

Атомную энергетику на практике также иногда относят к подвиду тепловой электроэнергетики, потому как в результате деления атомных ядер в реакторе выделяется тепло, и далее все происходит так же, как и при сгорании органического топлива. Атомная энергетика в России — довольно популярный вид электроэнергетики. В нашей стране применяется полный цикл технологий от добычи урановых руд до выработки электроэнергии. Однако крупные аварии АЭС, которые имели место в последние десятки лет, настроили мировую общественность против этого вида электроэнергетики.

В гидроэнергетике для получения электрической энергии используют кинетическую энергию течения воды. ГЭС для функционирования требуется практически столько же электроэнергии, сколько они вырабатывают. Поэтому ГЭС, по сути, не являются генерирующими мощностями в чистом виде. Но такие станции при необходимости эффективно покрывают пиковые нагрузки, тем самым гидроэнергетика выгодно выделяется среди других видов электроэнергетики.

К альтернативным видам электроэнергетики относят ветровую и солнечную энергетику, которые по некоторым причинам не получили достаточное распространение. На данный момент ветровые и солнечные станции являются маломощными при дороговизне оборудования для них. К тому же обязательно необходим резервный источник питания (при отсутствии ветра или в ночное время соответственно). Также к альтернативным видам электроэнергетики относят приливную гидроэнергетику. Для строительства приливной электростанции необходимо морское побережье с достаточно сильными колебаниями уровня воды, иначе это будет экономически нецелесообразно.

Преимуществом альтернативных видов электроэнергетики является возобновляемость источников такой энергии. Их применение позволяет существенно сэкономить органическое топливо, сохраняя запасы углеводородов. Научные исследования, проводимые в области альтернативных видов электроэнергетики, делают их все более доступными для применения. Возобновляемая энергетика получает все большее географическое распространение по всему миру.

Существуют и другие виды электроэнергетики, технология которых пока малоизвестна. К ним можно отнести разработку прямых способов получения электроэнергии из окружающей среды с помощью накапливающихся зарядов ионосферы, использования энергии вращения земли и др. Использование различных видов электроэнергетики позволяет наиболее эффективно распределить нагрузку, покрывая мировой спрос на электроэнергию и создавая необходимый резерв мощности.

Метки: альтернативная энергетика, атомная энергетика, виды электроэнергетики, гидроэнергетика, современная электроэнергетика, тепловая энергетика, электроэнергетика, электроэнергетика в России

Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

Альтернативные источники энергии: что это, виды, есть ли в России

«Зеленую» энергию выбирают страны, города, компании и граждане. Рассказываем, как возобновляемые источники переходят из категории альтернативных в основные, как они развиваются в России и мире и какое будущее их ждет

Что это

Виды

Планы

Примеры

Инвестиции

Что такое альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии — это возобновляемые энергетические ресурсы, которые получают благодаря использованию гидроэнергии, энергии ветра, солнечной энергии, геотермальной энергии, биомассы и энергии приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.

Доля источников энергии в мировом потреблении

(Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 32)

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Зеленая экономика

Ставка на солнце и уголь: два лица энергетики Китая

Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.

Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии

(Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 57)

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO₂ в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям. Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.

Полная версия отчета Renewables 2019 в формате PDF (см. стр. 47)

Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.

Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.

Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.

Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.

Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.

Виды Энергии — Банк Знаний

Свет — это форма лучистой энергии.

Формы энергии

Существует множество различных типов энергии, которые делятся на две основные формы – кинетическую и потенциальную. Энергия может преобразовывать из одного типа в другой, но она никогда не может быть уничтожена или создана .

Какие бывают виды энергии?

Виды энергии можно разделить на две широкие категории – кинетическая энергия (энергия движущихся объектов) и потенциальная энергия (энергия, которая накапливается). Это две основные формы энергии. Различные типы энергии включают тепловую энергию, лучистую энергию, химическую энергию, ядерную энергию, электрическую энергию, энергию движения, звуковую энергию, упругую энергию и гравитационную энергию.

Тепловая (тепловая) энергия

Тепловая энергия создается из вибрации атомов и молекул внутри веществ. Чем быстрее они двигаются, тем больше у них энергии и тем жарче они становятся. Тепловая энергия также называется теплотой энергией.

Поехали! >

Химическая энергия

Химическая энергия хранится в связях атомов и молекул – это энергия, которая удерживает эти частицы вместе. Запасенная химическая энергия содержится в продуктах питания, биомассе, нефти и природном газе.

Поехали! >

Ядерная энергия

Ядерная энергия хранится в ядрах атомов. Эта энергия высвобождается, когда ядра объединяются (слияние) или разделяются (деление). Атомные электростанции расщепляют ядра атомов урана для производства электроэнергии.

Поехали! >

Электрическая энергия

Электрическая энергия — это движение электронов (крошечных частиц, из которых состоят атомы, а также протонов и нейтронов). Электроны, движущиеся по проводу, называются электричеством. Молния — еще один пример электрической энергии.

Поехали! >

Лучистая энергия

Также известная как энергия света или электромагнитная энергия, лучистая энергия представляет собой тип кинетической энергии, которая распространяется волнами. Примеры включают энергию солнца, рентгеновских лучей и радиоволн.

Поехали! >

Энергия света

Энергия света — это форма электромагнитного излучения. Свет состоит из фотонов, которые производятся, когда атомы объекта нагреваются. Свет распространяется волнами и является единственной формой энергии, видимой человеческому глазу.

Поехали! >

Энергия движения

Энергия движения – или механическая энергия – это энергия, хранящаяся в объектах; по мере того, как объекты движутся быстрее, сохраняется больше энергии. Примеры энергии движения включают ветер, текущую реку, движущуюся машину или бегущего человека.

Поехали! >

Энергия звука

Энергия звука — это движение энергии через вещества. Он движется волнообразно и возникает, когда сила заставляет объект или вещество вибрировать. В звуке обычно гораздо меньше энергии, чем в других формах энергии.

Поехали! >

Упругая энергия

Упругая энергия — это форма потенциальной энергии, которая хранится в упругом объекте, таком как спиральная пружина или растянутая эластичная лента. Эластичные объекты накапливают упругую энергию, когда сила заставляет их растягиваться или сдавливаться.

Поехали! >

Гравитационная энергия

Гравитационная энергия является формой потенциальной энергии. Это энергия, связанная с гравитацией или гравитационной силой, другими словами, энергия, удерживаемая объектом, когда он находится в более высоком положении по сравнению с более низким положением.

Поехали! >

Что такое Закон сохранения энергии?

Хотя это может показаться сложным, Первый закон сохранения энергии просто утверждает, что энергия никогда не может быть создана или уничтожена, но может быть преобразована из одного типа в другой.

Энергия может быть преобразована из одной формы в другую различными способами.

Кинетическая энергия — это энергия движущегося объекта.

Потенциальная энергия — это энергия, которая хранится в объекте или веществе.

Закон сохранения энергии заключается в том, что энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но не может быть ни создана, ни уничтожена.

Преобразование энергии см. схему…

Обратите внимание, что примеры передачи энергии показывают только передачу полезной энергии. Однако автомобильные двигатели также шумные (звуковая энергия) и горячие (тепловая энергия), а электрические лампы также выделяют тепловую энергию.

Слово «энергия» происходит от греческого слова «energeia», что означает «активность».

Использование слова «энергия» восходит к 4 веку до нашей эры.

Энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию глюкозы.

Энергия бывает разных типов, которые можно разделить на две основные формы – кинетическую и потенциальную. Энергия никогда не может быть создана или уничтожена, но она может быть преобразована из одного вида энергии в другой.

Alliant Kids — Источники и виды энергии

Возобновляемая и невозобновляемая, химическая, кинетическая и электрическая энергия окружает нас повсюду.

Источники энергии

Источники энергии подразделяются на возобновляемые или невозобновляемые .

Возобновляемая энергия собирается из возобновляемых ресурсов. Источник энергии считается возобновляемым, если он поступает из природных источников или процессов, которые постоянно пополняются. Примерами являются солнечная энергия (от солнца), ветер, вода, геотермальная энергия (от земли) и биомасса (из органических материалов).
Источники невозобновляемой энергии не восполняются, а образуются, когда доисторические растения и животные умирали и постепенно погребались под слоями почвенной породы. Тип создаваемого топлива варьировался в зависимости от условий, например, от того, какой органический материал (из растений или животных), как долго он был захоронен, при какой температуре и под каким давлением. К невозобновляемым источникам энергии относятся природный газ, уголь и нефть.

Химическая энергия – хранится в связях между молекулами. Источники включают природный газ, бензин, уголь и батареи. Даже пища, которую мы едим, считается химической энергией.
Электрическая энергия – исходит от крошечных заряженных частиц, называемых электронами. Молния — это одна из форм электрической энергии. Электричество в наших домах производят люди.
Гравитационная энергия – связана с гравитационным полем, подобным тому, которое окружает Землю. Если вы когда-либо падали, вы испытали силу гравитационной энергии. Гравитационная энергия является причиной того, что езда на велосипеде вниз по склону быстрее, чем на велосипеде в гору.
Кинетическая энергия — все, что движется, использует этот вид энергии. Примеры включают бег, езду на велосипеде, скалолазание — даже проведение пальцем по смартфону! Ветряные турбины улавливают кинетическую энергию ветра и преобразуют ее в механическую энергию.
Механическая энергия – накапливается в предметах за счет напряжения.
Виды энергетики: Виды электроэнергетики