Electricitat
Corrent elèctric

Generació d'electricitat

Generació d'electricitat

La generació d'electricitat és el procès de generar electricitat a partir de fonts d'energia primària. La peculiaritat de l'electricitat és que no és energia primària, lliurement present a la natura en quantitats significatives, i ha de ser produida. La producció d'electricitat passa, per regla general, amb l'ajuda de generadors en empreses industrials anomenades plantes d'energia.

A la indústria de l'energia elèctrica, la generació d'energia és el primer pas en el Lliurament d'electricitat ALS Usuaris finals, Altres passos són La transmissió, distribució, Emmagatzematge i restauració d'energia en les plantes d'energia d ' Emmagatzematge per bombeig.

Història de la generació d'electricitat

El principi bàsic de la generació d'energia va ser descobert en la dècada de 1820 i principis de 1830 pel científic britànic Michael Faraday. El seu mètode, que s'usa avui dia, és que en un circuit conductor tancat quan aquest circuit es mou entre els pols d'un imant, sorgeix un corrent elèctric.

Els generadors elèctrics instal·lats en centrals elèctriques generen centralment energia elèctrica en forma de corrent altern. Amb l'ajuda de transformadors de potència, s'augmenta el voltatge elèctric del corrent altern generat, el que permet que es transmeti a través de cables amb baixes pèrdues. El que en una instal·lació d'energia solar fotovoltaica faria un convertidor de corrent elèctric.

En el lloc de consum d'energia elèctrica, el voltatge de corrent altern es redueix mitjançant transformadors reductors i es transmet als consumidors. L'electrificació juntament amb el mètode Bessemer de fabricació d'acer va esdevenir la base de la Segona Revolució Industrial. Els principals invents que van fer que l'electricitat fos pública i indispensable ser fets per Thomas Alva Edison i Nikola Tesla.

La producció d'electricitat a les centrals elèctriques va començar el 1882 quan una màquina de vapor a l'estació de Pearl Street a Nova York va posar en marxa una dinamo que produïa corrent continu per il·luminar Pearl Street. La nova tecnologia es va introduir ràpidament en moltes ciutats de tot el món que ràpidament va convertir als fanàtics de la il·luminació en energia elèctrica. Poc després, les llums elèctrics van començar a usar-se àmpliament en edificis públics, en empreses i per al transport públic (tramvies i trens). Des de llavors, la producció d'energia elèctrica al món ha augmentat constantment.

Formes de generar electricitat

La principal forma de produir energia elèctrica és generar-la mitjançant un generador elèctric que estigui en el mateix eix que la turbina, i converteixi l'energia cinètica de la rotació de la turbina en electricitat. Depenent del tipus d'agent de treball que fa girar la turbina, les centrals elèctriques es divideixen en hidràuliques i tèrmiques (incloses les nuclears).

  • Energia hidràulica o hidroelectricitat. Generar electricitat mitjançant la força de l'aigua.
  • Energia tèrmica. Generació d'electricitat mitjançant la crema de combustibles fòssils.
  • Energia nuclear. Producció d'electricitat mitjançant reaccions de fissió nuclear.

Existeixen altres formes de generar electricitat que tenen diversos avantatges sobre les "tradicionals" (esmentats anteriorment), però per diverses raons no estan molt estesos. Els principals tipus d'energia alternativa són:

  • Energia eòlica. Obtenció d'energia elèctrica a partir de l'energia cinètica del vent.
  • Energia solar. Generació d'electricitat mitjançant l'efecte fotovoltaic.
  • Energia geotèrmica. Producció d'electricitat a partir de la calor a l'interior de la Terra.
  • Energia d'hidrogen. Obtenció d'energia a partir de la crema d'hidrogen.

Hidroelectricitat

Central hidroelèctrica - generació d'electricitatL'energia hidroelèctrica és un sector de generació d'energia renovable que utilitza l'energia cinètica d'un corrent d'aigua per produir electricitat. Les empreses de producció d'energia en aquesta àrea són les centrals hidroelèctriques, que es construeixen en els rius.

Durant la construcció d'una central hidroelèctrica amb l'ajuda de preses en els rius, es crea artificialment una diferència en els nivells de la superfície de l'aigua. L'aigua, sota l'acció de la gravetat, s'aboca des de la piscina superior cap a la inferior per conductes especials d'aigua en què es troben les turbines d'aigua, les fulles no es retorcen pel flux d'aigua. La turbina gira el rotor coaxial del generador.

Un tipus especial de central hidroelèctrica són les centrals d'emmagatzematge per bombeig. No poden considerar-se capacitats generadores en la seva forma pura, ja que consumeixen gairebé tanta electricitat com la que produeixen, però, tals estacions manegen de manera molt efectiva la descàrrega de la xarxa en les hores punta.

També cal assenyalar aquests tipus alternatius d'energia hidroelèctrica: tidal i ona d'energia. En aquests casos, l'energia cinètica natural de les marees marines i les onades del vent, respectivament, s'utilitza per produir energia elèctrica. La proliferació d'aquests tipus d'energia elèctrica es veu obstaculitzada per la necessitat que coincideixin molts factors en dissenyar una planta d'energia: es necessita una costa en què les marees (i les ones del mar, respectivament) siguin prou forts i estables .

Energia tèrmica

Les empreses de la indústria de l'energia tèrmica són les centrals tèrmiques, en què l'energia tèrmica de la combustió de combustibles fòssils es converteix en energia elèctrica. Les centrals tèrmiques vénen en dos tipus principals:

Condensació, tecnologia IES. Una planta d'energia tèrmica de condensació, que està dissenyada exclusivament per a la producció d'electricitat. La calor que s'obté en cremar el combustible escalfa l'aigua en els generadors de vapor, i el vapor d'aigua sobreescalfat resultant es subministra a la turbina de vapor, al mateix eix amb el qual hi ha un generador elèctric. En una turbina, l'energia interna del vapor es converteix mitjançant processos termodinàmics en energia mecànica, que en un generador elèctric genera un corrent elèctric subministrada a la xarxa elèctrica. El vapor d'escapament es descarrega al condensador. Des d'allà, l'aigua condensada es bomba de tornada al generador de vapor.

Cogeneració, tecnologia CHP. Una planta de cogeneració és una planta d'energia tèrmica en la qual part de l'energia tèrmica es dirigeix ​​per generar energia elèctrica, i part es subministra per escalfar les àrees residencials circumdants. La generació combinada de calor i energia elèctrica en una planta d'energia tèrmica augmenta significativament l'eficiència del combustible en comparació amb la generació d'electricitat per separat en les plantes d'energia condensada i la calor per a calefacció, a les plantes de calderes domèstiques

Els esquemes tecnològics d'IES i CHP són similars, tots dos utilitzen els mateixos principis termodinàmics. La diferència fonamental entre el CHPP i l'IES és que part del vapor generat a la caldera es destina a les necessitats de subministrament de calor.

Generació d'electricitat mitjançant energia nuclear

Generació d'energia elèctrica - Energia nuclearEn l'energia nuclear per a la generació d'energia i calor utilitzant l'energia nuclear. Les empreses d'energia nuclear són centrals nuclears. El principi de generar electricitat a les centrals nuclears és el mateix que en les centrals tèrmiques. Només en aquest cas, l'energia tèrmica no s'allibera durant la crema de combustibles fòssils, sinó com a resultat d'una reacció nuclear en un reactor nuclear.

L'esquema per generar electricitat és semblant al de les centrals tèrmiques: un generador de vapor rep calor del reactor i genera vapor, va a una turbina de vapor, etc. A causa d'algunes característiques de disseny de les centrals nuclears, és rendible fer-les servir només per generar electricitat.

Energia eòlica

L'ús de l'energia eòlica cinètica per generar electricitat. Curiosament, segons la llei de Betz, l'eficiència d'una turbina eòlica no pot ser superior al 59,3%. L'energia eòlica es considera una energia renovable.

Energia solar fotovoltaica

La producció d'energia elèctrica a partir de l'energia de la radiació solar a través de l'efecte fotoelèctric. Els panells fotovoltaics converteixen la llum solar directament en electricitat. Tot i que la llum solar és gratuïta i abundant, la producció a gran escala d'electricitat en plantes d'energia solar és més costosa que la producció d'electricitat mitjançant generadors elèctrics. Això es deu a l'alt cost dels panells solars, que, però, està disminuint constantment. D'altra banda, un dels avantatges de l'energia solar és que és una font d'energia renovable.

Les bateries solars amb una eficiència de conversió de gairebé el 30% estan actualment disponibles comercialment. En sistemes experimentals, s'ha demostrat més del 40% d'eficiència. Fins fa poc, els dispositius fotovoltaics s'usaven amb més freqüència en estacions orbitals espacials, en llocs escassament poblats on no hi ha accés a una xarxa elèctrica comercial, o com una font addicional d'electricitat per a llars i empreses individuals.

Els recents avenços en eficiència de producció i tecnologia fotovoltaica, juntament amb subsidis a causa de preocupacions ambientals, han accelerat significativament el desplegament de l'energia solar fotovoltaica. Els desavantatges de l'energia eòlica i els desavantatges de l'energia solar són la necessitat de crear capacitats d'emmagatzematge per al funcionament nocturn (per a energia solar) o sense vent (per a energia eòlica).

Energia geotèrmica parell la generació d'energia elèctrica

energia geotèrmicaL'energia geotèrmica es basa en la producció industrial d'energia, en particular electricitat, d'aigües termals, aigües subterrànies tèrmiques. De fet, les estacions geotèrmiques són centrals tèrmiques ordinàries, en les que s'utilitzen fonts de calor subterrànies de les entranyes de la Terra en lloc d'una caldera o un reactor nuclear com a font de calor per escalfar vapor mitjançant les lleis de la termodinàmica.

Els desavantatges de l'energia geotèrmica són les limitacions geogràfiques de la seva aplicació: des d'un punt de vista termodinàmic i econòmic és rendible construir estacions geotèrmiques només en regions d'activitat tectònica, és a dir, on aquestes fonts naturals de calor són les més assequibles.

Energia d'hidrogen

L'ús d'hidrogen com a combustible energètic té grans perspectives: l'hidrogen té una eficiència de combustió molt alta, el seu recurs és pràcticament il·limitat, el que la convertiria en una font d'energia renovable. La crema d'hidrogen és absolutament respectuosa amb el medi ambient (l'aigua destil·lada és el producte de la combustió en una atmosfera d'oxigen).

No obstant això, l'energia de l'hidrogen no pot satisfer completament les necessitats de la humanitat causa de l'alt cost de produir hidrogen pur i els problemes tècnics del seu transport en grans quantitats.

Electroquímica

La producció d'energia electroquímica ocorre en el procés de conversió directa de l'energia dels enllaços químics en electricitat, com en una bateria. La generació d'energia electroquímica és important en aplicacions portàtils i mòbils. Actualment, la major part de l'energia electroquímica prové de les bateries. Les cel·les primàries, com les bateries convencionals de zinc-carboni, actuen directament com a fonts d'energia, mentre que les cel·les secundàries (bateries) s'utilitzen per emmagatzemar electricitat i no per generar-la. Sistemes electroquímics oberts coneguts com cel·les de combustible., Es pot utilitzar per extreure energia de combustibles naturals o sintètics.

En llocs on hi ha molta sal i aigua dolça, és possible la creació de plantes d'energia osmòtica.

Economia de la generació d'energia

La construcció d'instal·lacions d'energia elèctrica és molt costosa, el seu període de recuperació és llarg. L'eficiència econòmica d'un mètode particular de generació d'electricitat depèn de molts paràmetres, principalment de la demanda d'electricitat i de la regió. Els preus de venda dels productes no elèctrics també varien segons la relació d'aquests paràmetres.

L'elecció del tipus de planta d'energia també es basa principalment en la consideració de les necessitats locals d'electricitat i les fluctuacions en la demanda. A més, totes les xarxes elèctriques tenen diferents càrregues, però les plantes d'energia que estan connectades a la xarxa i operen contínuament han de proporcionar la càrrega bàsica, el consum mínim diari. La càrrega bàsica només pot ser proporcionada per grans centrals tèrmiques i nuclears, la potència pot regular dins de certs límits. A les centrals hidroelèctriques, la capacitat de controlar l'energia és molt menor.

Les plantes d'energia tèrmica es construeixen preferiblement en àrees amb una alta densitat de consumidors industrials. L'impacte negatiu de la contaminació del sòl per les deixalles pot minimitzar, ja que les plantes d'energia generalment es troben lluny de les àrees residencials. Essencial per a una central tèrmica és el tipus de combustible cremat. En general, el combustible més barat per a les centrals tèrmiques és el carbó. Però si el preu del gas natural cau per sota de cert límit, el seu ús per a generar electricitat es torna més preferible que generar electricitat cremant carbó.

El principal avantatge de l'energia nuclear és la gran capacitat de cada unitat de potència amb una mida relativament petit i un alt respecte al medi ambient, amb un estricte compliment de totes les normes de funcionament. No obstant això, els perills potencials de la falla d'una planta nuclear són molt alts.

Les centrals hidroelèctriques generalment es construeixen en àrees remotes i són extremadament respectuoses amb el medi ambient, però la seva capacitat varia molt segons l'època de l'any, i no poden regular l'energia lliurada a la xarxa elèctrica en un ampli rang.

El cost de generar electricitat a partir de fonts renovables (excloent l'energia hidroelèctrica) recentment ha disminuït significativament. El cost de l'electricitat produïda a partir de l'energia solar, l'energia eòlica, l'energia de les marees en molts casos ja és comparable al cost de l'electricitat produïda a les centrals tèrmiques. Tenint en compte els subsidis estatals, la construcció de centrals elèctriques que funcionen amb fonts renovables és econòmicament factible. No obstant això, el principal inconvenient d'aquestes plantes d'energia és la naturalesa inconsistent de la seva feina i la incapacitat de regular la seva capacitat.

valoración: 3 - votos 1

Referències

Última revisió: 12 de setembre de 2019