Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх уламжлалт болон өөр аргууд

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Одоогоор хүн төрөлхтөн цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой бүх аргыг ашиглаж байна. Энэ нөөцийн ач холбогдлыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг. Мөн түүний хэрэглээ өдөр бүр нэмэгдэж байна. Энэ шалтгааны улмаас цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх уламжлалт бус аргуудад илүү их анхаарал хандуулж байна. Үүний зэрэгцээ хөгжлийн энэ үе шатанд байгаа эдгээр эх үүсвэрүүд нь дэлхийн хүн амын хэрэгцээг бүрэн хангаж чадахгүй. Энэ нийтлэлд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх үндсэн уламжлалт болон өөр аргуудыг товч тоймлон харуулав.

Дулааны цахилгаан станцаас цахилгаан авах

Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх энэ арга нь хамгийн түгээмэл. Жишээлбэл, ОХУ-д дулааны эх үүсвэр нь шаардлагатай нөөцийн нийт үйлдвэрлэлийн бараг 80% -ийг эзэлдэг. Он жилүүд өнгөрдөгБайгаль орчны мэргэжилтнүүд ийм инженерийн байгууламж нь байгаль орчин, хүний эрүүл мэндэд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийн талаар бараг хашгирч байгаа боловч өнгөрсөн зууны дундуур баригдсан станцууд (тэр ч байтугай хувьсгалын өмнөх үеийн) хүн ам суурьшсан хотууд болон томоохон аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдийг цахилгаан эрчим хүчээр хангасаар байна.

Дулааны эх үүсвэрүүд нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх уламжлалт арга юм. Одоо гурав, дөрвөн арван жилийн турш тэд үйлдвэрлэлийн хэмжээгээрээ тэргүүлэгч байр суурийг эзэлдэг. Энэ нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх өөр аргууд хурдацтай хөгжиж байгаа хэдий ч ийм юм.

Бүх инженерийн төслүүдийн дотроос тусгай төрлийн бүтэц ялгардаг. Эдгээр нь дулааны цахилгаан станцууд бөгөөд тэдгээрийн нэмэлт үүрэг нь иргэдийн байшин, орон сууцыг дулаанаар хангах явдал юм. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар ийм цахилгаан станцын үр ашиг туйлын бага бөгөөд үйлдвэрлэсэн нөөцийг хол зайд шилжүүлэх нь их хэмжээний алдагдалтай холбоотой юм.

Эрчим хүч үйлдвэрлэх ажлыг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ. Хатуу, шингэн эсвэл хийн түлшийг шатааж, бойлер дахь усыг мэдэгдэхүйц температурт халаана. Уурын хүч турбины ирийг хөдөлгөж, турбин генераторын роторыг эргүүлж, цахилгаан үүсгэдэг.

Усан цахилгаан станц нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх ирээдүйтэй арга юм

Усны энергийг цахилгаан болгон хувиргах зориулалттай нарийн төвөгтэй инженерийн байгууламжийг Оросын эзэнт гүрэнд барьж эхэлсэн. Түүнээс хойш олон жил өнгөрсөн ч энэ эх сурвалж одоо ч идэвхтэй хэвээр байна.ашигласан. ЗХУ-ын үйлдвэржилтийн жилүүдэд (1930-аад он) аварга том усан цахилгаан станцууд улс даяар хөгжиж байв. Залуу, эмзэг орны бүх хүчийг эдгээр аварга том байгууламжийг барихад зарцуулсан (энэ нь зөвхөн ганцхан Запорожжя усан цахилгаан станцын үнэ цэнэтэй юм!). Тэр жилүүдийн инженерийн байгууламжууд одоо ч ажиллаж байгаа бөгөөд ихээхэн хэмжээний цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг.

Одоогийн байдлаар улс цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх "ногоон" аргыг хөгжүүлэхээр бооцоо тавьж байна. Тиймээс орон даяар орчин үеийн, маш их бүтээмжтэй усан цахилгаан станц барих ажлыг идэвхтэй санхүүжүүлж байна. Гол мөрний жижиг цутгалууд дээр дунд оврын байгууламж барих стратеги нь өөрийгөө бүрэн зөвтгөв. Ийм нэг станц нь зэргэлдээх жижиг суурингуудын цахилгааны хэрэгцээг бүрэн хангах боломжтой. Энэ нь үндэсний хэмжээнд үндэсний эдийн засгийн үр ашиг, дотоодын аж үйлдвэрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгчдийн өрсөлдөх чадварыг нэмэгдүүлнэ.

Энэ технологийн сул тал нь ийм объектын өндөр өртөг, маш урт хугацааны нөхөн төлбөрийг багтаадаг. Гол зардал нь далан барих зардал. Гэхдээ барилгыг өөрөө (захиргааны болон машин барилга) босгох, ус зайлуулах төхөөрөмж барих гэх мэт шаардлагатай. Бүтцийн параметрүүд ба найрлага нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг: генераторуудын суурилуулсан хүч ба усны даралт, цахилгаан станцын төрөл (далан, суваг, голдирол, хадгалалт, түрлэг). Томоохон усан онгоцон дээрх усан цахилгаан станцууд нь загасны түрсээ шахах газар руу нүүдэллэхийг баталгаажуулах нарийн төвөгтэй цоож, сувагтай байдаг.

Цөмийн эрчим хүчний салбар

Атомын цахилгаан станц өнөөдөр хэнийг ч гайхшруулахаа больсон. Ийм байгууламжууд ЗХУ-д идэвхтэй баригдаж эхэлсэн. Тиймээс энэ технологи нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх уламжлалт аргад хамаарна.

Атомын цахилгаан станцууд зөвхөн Орост төдийгүй ойрын болон алс холын гадаад орнуудад идэвхтэй баригдаж байна. Жишээлбэл, ОХУ-ын үндэстэй "Росатом" компани Беларусь улсад ийм эх үүсвэр барих ажлыг санхүүжүүлдэг. Дашрамд хэлэхэд, энэ станц нь энэ нутаг дэвсгэрт анхных болно.

Дэлхийн улс орнуудын цөмийн энергид хандах хандлага маш хоёрдмол утгатай. Жишээлбэл, Герман улс энх тайвны атомыг бүрэн орхихоор нухацтай шийдсэн. Энэ нь Оросын Холбооны Улс сүүлийн үеийн шинэ байгууламж барихад идэвхтэй хөрөнгө оруулалт хийж байгаа энэ үед.

Дэлхийн хэвлий дэх цөмийн түлшний ордууд нь нүүрсустөрөгчийн түүхий эд (газрын тос, хий) бүх нөөцөөс хамаагүй их болохыг эрдэмтэд баттай тогтоосон. Нүүрс устөрөгчийн эрэлт хэрэгцээ байнга нэмэгдэж байгаа нь тэдний үнэ өсөхөд хүргэдэг. Ийм учраас цөмийн энергийн хөгжил үр өгөөжөө өгдөг.

Салхины эрчим хүч

Аж үйлдвэрийн хэмжээнд салхины эрчим хүчний салбар харьцангуй саяхан үүсч, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх уламжлалт бус аргуудын жагсаалтад нэмэгдэв. Мөн энэ бол маш ирээдүйтэй технологи юм. Өндөр магадлалтайгаар алс ирээдүйд салхин тээрэм хүн төрөлхтний хэрэгцээтэй хэмжээний цахилгаан үйлдвэрлэх болно гэж маргаж болно. Эдгээр нь хоосон үгс биш, учир нь хамгийн даруухан тооцоогоорЭрдэмтэд дэлхийн гадарга дээрх салхины нийт хүч усны бүх нөөцийн хүчнээс дор хаяж зуу дахин их байдаг.

Хамгийн гол асуудал нь агаарын урсгалын жигд бус байдал бөгөөд энэ нь эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг урьдчилан таамаглахад хэцүү болгодог. Оросын өргөн уудам нутаг дэвсгэрт салхи байнга үлээдэг. Мөн энэ шавхагдашгүй нөөцийг хэрхэн үр ашигтай, үр ашигтай ашиглаж сурвал хүнд үйлдвэр, улс орны хүн амын хэрэгцээг бүрэн хангахаас ч илүү байх болно.

Салхины эрчим хүчийг ашиглах нь тодорхой ашиг тустай хэдий ч салхин цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ нийт цахилгааны нэг хувиас хэтрэхгүй байна. Эдгээр зориулалттай тоног төхөөрөмж нь маш үнэтэй бөгөөд үүнээс гадна ийм байгууламж нь газар бүрт үр дүнтэй байдаггүй бөгөөд цахилгааныг хол зайд тээвэрлэх нь их хэмжээний алдагдалтай холбоотой байдаг.

Газрын дулааны энерги

Газрын дулааны эх үүсвэрийн хөгжил нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх өөр аргуудыг хөгжүүлэх түүхэнд шинэ үе шатыг тэмдэглэв.

Эрчим хүч үйлдвэрлэх зарчим нь газар доорх эх үүсвэрээс халуун усны уурын кинетик ба потенциал энергийг генераторын турбины ир рүү нийлүүлэх бөгөөд эргэлтийн хөдөлгөөнөөр гүйдэл үүсгэдэг. Онолын хувьд дэлхийн царцдасын гадаргуу ба гүн дэх температурын зөрүү нь аливаа газар нутгийн онцлог шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь ихэвчлэн хамгийн бага бөгөөд үүнийг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжгүй юм. Ийм станц барих нь зөвхөн үндэслэлтэй юмманай гаригийн тодорхой хэсэг (газар хөдлөлтийн идэвхтэй). Исланд бол энэ аргыг хөгжүүлэх анхдагч юм. Оросын Камчаткийн газар нутгийг ч эдгээр зорилгоор ашиглаж болно.

Эрчим хүч авах зарчим дараах байдалтай байна. Дэлхийн гэдэснээс халуун ус гадаргуу дээр гарч ирдэг. Энд даралт нь хамаагүй бага бөгөөд энэ нь усыг буцалгахад хүргэдэг. Тусгаарлагдсан уурыг дамжуулах хоолойгоор дамжуулж, генераторын турбинуудын ирийг эргүүлнэ. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх орчин үеийн энэ аргын ирээдүйг таамаглахад хэцүү байдаг. Магадгүй ийм станцууд ОХУ-ын нутаг дэвсгэр дээр олноор баригдах эсвэл энэ санаа нь цаг хугацаа өнгөрөх тусам алга болж, хэн ч үүнийг санахгүй байх болно.

Далайн дулааны энергийн хөгжил

Дэлхийн далай цар хүрээгээрээ гайхалтай. Мэргэжилтнүүд түүнд хуримтлагдсан дулааны энергийн хэмжээг нарийн тооцоолж чадахгүй. Нэг зүйл тодорхой байна - асар их нөөц ашиглагдаагүй хэвээр байна. Одоогийн байдлаар далайн усны дулааны энергийг урсгал болгон хувиргадаг цахилгаан станцын загварууд аль хэдийн баригдсан. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь туршилтын төслүүд бөгөөд эрчим хүчний энэ чиглэлийг цаашид хөгжүүлэх нь тодорхойгүй байна.

Цахилгаан эрчим хүчний салбарын үйлчилгээний хурдацтай урсгал

Эрчимтгий урсгалын хүчирхэг хүчийг үнэ цэнэтэй дериватив болгон хувиргах нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх шинэ арга юм. Эдгээр үзэгдлийн мөн чанар нь одоо мэдэгдэж байгаа бөгөөд бидний өвөг дээдсийн дунд үүссэн хүндэтгэлийн айдсыг төрүүлдэггүй. Энэ нь соронзон орны нөлөөллөөс үүдэлтэйгарагийн үнэнч дагуул - сар.

Далай болон далайн гүехэн ус, түүнчлэн голын гольдролд усны хамгийн мэдэгдэхүйц түрлэг, түрлэг ажиглагддаг.

Үнэхээр үр дүнд хүрсэн анхны станц 1913 онд Их Британид Ливерпүүлийн ойролцоо баригдсан. Түүнээс хойш олон улс энэ туршлагыг давтахыг оролдсон ч эцэст нь янз бүрийн шалтгааны улмаас энэ үйл ажиллагаагаа орхисон.

Нарны энерги

Үнэндээ бүх байгалийн чулуужсан түлш нарны гэрлийн оролцоо, нөлөөгөөр олон сая жилийн өмнө үүссэн. Тиймээс хүн төрөлхтөн нарнаас гаргаж авсан бүтээгдэхүүнийг удаан хугацаанд идэвхтэй ашиглаж ирсэн гэж хэлж болно. Чухамдаа бид усны эргэлтийг хангадаг энэ шавхагдашгүй эх үүсвэрт гол мөрөн, нуурууд байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь орчин үеийн нарны эрчим хүчийг хэлж байгаа зүйл биш юм. Харьцангуй саяхан эрдэмтэд тусгай батерейг боловсруулж, үйлдвэрлэх боломжтой болсон. Тэд нарны гэрэл гадаргуу дээр тусах үед цахилгаан үүсгэдэг. Энэ технологи нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх өөр аргыг хэлдэг.

Нар бол одоогоор мэдэгдэж байгаа хамгийн хүчирхэг эх үүсвэр юм. Гурав хоногийн дотор Дэлхий гараг бүх төрлийн дулааны нөөцийн хайгуул хийсэн, боломжит бүх ордод агуулаагүй хэмжээний эрчим хүчийг хүлээн авдаг. Гэхдээ энэ энергийн ердөө 1/3 нь дэлхийн царцдасын гадаргууд хүрч, ихэнх нь агаар мандалд тархдаг. Гэсэн хэдий ч бид асар их хэмжээний тухай ярьж байна. Шинжээчдийн үзэж байгаагаар нэг жижиг усан саннэлээн том дулааны цахилгаан станцтай тэнцэх хэмжээний эрчим хүч авдаг.

Дэлхий дээр нарны гэрлийн энергийг ашиглан уур гаргадаг байгууламжууд байдаг. Энэ нь генераторыг ажиллуулж, цахилгаан үүсгэдэг. Гэхдээ ийм суурилуулалт маш ховор байдаг.

Цахилгаан үүсгүүрийн зарчмаас үл хамааран уг суурилуулалт нь коллектор буюу нарны гэрлийг төвлөрүүлэх төхөөрөмжөөр тоноглогдсон байх ёстой. Олон хүмүүс нарны хавтанг өөрийн нүдээр харсан байх. Тэд харанхуй шилний дор байгаа юм шиг байна. Ийм бүрхүүл нь хамгийн энгийн цуглуулагч болох нь харагдаж байна. Түүний үйл ажиллагааны зарчим нь харанхуй тунгалаг материал нь нарны цацрагийг дамжуулдаг боловч хэт улаан туяа, хэт ягаан туяаг хойшлуулж, тусгадаг явдал юм. Батерейны дотор ажлын бодис бүхий хоолой байдаг. Дулааны цацраг нь харанхуй хальсаар дамждаггүй тул ажлын шингэний температур нь орчны температураас хамаагүй өндөр байдаг. Ийм шийдэл нь нарны дараа коллекторыг эргүүлэх шаардлагагүй халуун орны өргөрөгт л үр дүнтэй ажилладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Өөр нэг төрлийн бүрээс нь хонхор толь юм. Ийм тоног төхөөрөмж нь маш үнэтэй шийдэл тул өргөн хэрэглээг олж чадаагүй байна. Ийм коллектор нь цельсийн гурван мянган хэм хүртэл халаах чадвартай.

Энэ чиглэл эрчимтэй хөгжиж байна. Европт та цахилгаан сүлжээнээс салсан байшингуудыг хэн ч гайхшруулахгүй. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэлийн хэмжээндцахилгаан эрчим хүчийг энэ аргаар үйлдвэрлэдэггүй. Ийм байшингийн дээвэр дээр нарны хавтангууд гялалздаг. Энэ бол маш эргэлзээтэй хөрөнгө оруулалт юм. Хамгийн сайн тохиолдолд ийм тоног төхөөрөмжийг суурилуулах нь зөвхөн арван жил ажилласны дараа үр дүнгээ өгөх болно.

Далайн урсгалыг ашиглах

Энэ бол цахилгаан үйлдвэрлэх маш ер бусын арга юм. Далайн хойд хэсэг ба өмнөд (экваторын) температурын зөрүүгээс болж эзлэхүүн даяар хүчтэй урсгал үүсдэг. Хэрэв турбин усанд дүрвэл хүчтэй гүйдэл түүнийг эргүүлнэ. Энэ бол ийм цахилгаан станцуудын ажиллах зарчмын үндэс юм.

Гэхдээ энэ эрчим хүчний эх үүсвэрийг одоогоор идэвхтэй ашиглаагүй байна. Инженерийн олон асуудал шийдэгдээгүй байна. Зөвхөн туршилтын ажил хийгдэж байна. Энэ чиглэлд хамгийн идэвхтэй нь Британичууд юм. Ойрын ирээдүйд Их Британийн эрэгт ир нь далайн урсгалаар хөдөлдөг цахилгаан станцуудын колониуд гарч ирэх магадлалтай.

Гэртээ цахилгаан авах арга

Цахилгааныг гэртээ ч үйлдвэрлэх боломжтой. Мөн энэ асуудалд нухацтай хандвал айл өрхийн цахилгааны хэрэгцээг ч хангах боломжтой.

Юуны өмнө дурьдсан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх аргуудын зарим нь хувийн эдийн засагт нэлээд тохиромжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс олон тариаланчид, хөдөөгийн өмчлөгчид талбай дээрээ салхин тээрэм суурилуулдаг. Мөн нарны зайн хавтанг хөдөө орон сууцны дээвэр дээр илүү олон удаа харж болно.

Бусад байгаацахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх аргууд, гэхдээ тэдгээрийг практикт ашиглах нь эргэлзээгүй юм. Энэ нь хөгжилтэй байх эсвэл туршилт хийх зорилготой юм.