Личный кабинетЭлектричество можно назвать важнейшим ресурсом, без которого невозможна полноценная жизнедеятельность современных людей. Это форма энергии, используемая для питания многих систем и устройств. Само по себе электричество не относится к природным ресурсам. Способ получения электроэнергии был открыт английским физиком Майклом Фарадеем в 19 веке. Ученый раскрутил катушку с проводящими свойствами между магнитными полюсами. Эти действия привели к возникновению электрического заряда. Такой принцип используется для производства электроэнергии и сегодня. Генераторы электростанций преобразуют первичную энергию, поток которой обеспечивается различными видами носителей.
Принцип работы ГЭС
Для производства электрической энергии на гидроэлектростанции используется гравитационное давление потока воды. При строительстве ГЭС формируются плотины, создающие перепады уровней. Поток воды переливается из верхнего бьефа в нижний, двигаясь по искусственно созданным водопадам:
- здесь находятся турбины, лопасти которых раскручиваются мощным потоком;
- активируется генератор, соединенный с турбиной, благодаря которому вырабатывается ток;
- полученный заряд идет в трансформатор и магистральную сеть.
Доля глобальной генерации электроэнергии с помощью ГЭС составляет примерно 20%. Основным рабочим ресурсом служит вода, что позволяет заниматься производством электрического тока без вреда для экологии. При этом электростанции имеют как плюсы, так и минусы:
| Преимущества | Недостатки |
|
|
Еще одним недостатком гидроэлектростанций можно назвать высокий уровень опасности в случае разрушения. При возникновении внештатной ситуации высока вероятность масштабного наводнения.
Производство электричества на АЭС
На атомных электростанциях производится около 17% электроэнергии. Мировым лидером отрасли является Франция, на территории которой находятся 58 энергоблоков. Электричество на АЭС производится с использованием ядерного топлива:
- в результате распада радиоактивных элементов выделяется тепло (другими словами, происходит преобразование ядерной энергии в тепловую);
- на территории электростанции расположена емкость с водой, которая нагревается при выделении тепла;
- образующиеся испарения приводят в действие турбину, от которой зависит активация генератора АЭС и выработка электроэнергии;
- вода скапливается в конденсаторе, затем идет в охладительные башни.
Цикл производства на АЭС постоянно повторяется. Загрузка топлива осуществляется раз в 4 года или 5 лет. После полной выработки ядерные отходы достают и отправляют в специальный бассейн. Когда уровень радиоактивности спадает, использованное топливо осушают, перерабатывают и отправляют на выделенные места захоронения.
| Преимущества | Недостатки |
|
|
Строительство атомной электростанции связано с определенными рисками. При возникновении аварии на АЭС высока вероятность экологической катастрофы.
Выработка электроэнергии на ТЭС
Более 60% электрической энергии в мире производится на тепловых электростанциях. Как и на ГЭС, здесь используются генераторы, но принцип работы немного другой:
- в печи помещают топливо;
- в результате горения сырья выделяется тепло, нагревающее емкость с водой;
- образуется пар, который под давлением перемещается в турбину;
- запускается вращение лопастей, активируется генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую;
- пар в конденсаторе превращается в воду, вновь поступающую после очищения в паровой котел.
В качестве топлива на тепловых электростанциях используется природный газ или уголь. В редких случаях применяется нефть, бензин, мазут. К основным преимуществам ТЭС можно отнести возможность размещения на любой территории. Необходимое для работы станции сырье доставляется транспортом. Существенным недостатком ТЭС является загрязнение атмосферы продуктами переработки.
| Преимущества | Недостатки |
|
|
Выше перечислены традиционные способы выработки электроэнергии. Следует упомянуть и об альтернативных методах, которые не получили широкого распространения:
- Использование термальных источников. Недостатком является территориальная ограниченность. Возводить геотермальные станции требуется в зонах с высокой тектонической активностью.
- Преобразование энергии ветра. Использование ветряных турбин зависит от погодных условий, является дорогостоящей технологией. При этом оказывает негативное влияние на экосистему.
- Установка солнечных батарей. Такой способ получения электроэнергии считается дорогим в сравнении с использованием генераторов. При этом КПД батарей составляет 30-40%.
- Использование водорода в качестве энергетического топлива. Сложность применения технологий заключается в крупных капиталовложениях и трудностях, связанных с безопасной транспортировкой сырья.
- Получение электричества с помощью энергии морских приливов и ветровых волн. Это технология, имеющая высокую зависимость от частоты природных явлений.
- Применение биогазов, выделяющихся при гниении растений, навоза, умерших организмов. Трудоемкая и дорогостоящая технология.
Альтернативные способы получения и передачи электроэнергии отличаются экономным расходом природных ресурсов, низким уровнем воздействия на окружающую среду. Но в настоящий момент такие отрасли энергетики не способны удовлетворить мировой спрос на потребление электричества. Традиционные способы, подразумевающие использование генераторов электростанций, остаются наиболее востребованными и распространенными.
