Elektrilise energia allikad: Kuidas elektri genereeritakse
Elektriline energia on energia vorm, mis tekib elektronide liikumisest ühest punktist teise joostes. See on sekundaarne energiavaramu, mis tähendab, et see tuleneb muudest primääresedest energiavaramust, nagu fossiilkütused, tuumaeenergia, päikeseenergia, tuuleenergia, vesikütus jne. Need primääresed energiavaramud saavad olla teisendatud elektriliseks energiaks erinevatel viisidel, sõltuvalt nende loomusest ja kättesaadavusest. Selles artiklis uurime peamisi elektrilise energia allikaid ja nende kasutamist elektri tootmiseks.
Mis on elektriline energia?
Elektriline energia defineeritakse kui töö, mida teeb elektrivool või elektriväljaga säilitatav potentsiaalne energia. Elektrilist energia saab edastada ühest kohast teise elektriveodurites ja seda saab teisendada muude energia vormideks, nagu soe, valgus, hääl, mehaaniline liikumine jne. Elektrilist energia mõõdetakse džoole (J) või vatthouride (Wh) ühikutes.
Mis on peamised elektrilise energia allikad?
Peamised elektrilise energia allikad võivad luokituda kahte kategooriat: taastuvad ja mitte-taastuvad. Taastuvate energiaallikate hulka kuuluvad need, mida saab looduslikult või inimese poolt lühikese aja jooksul taasvarustada, näiteks päikeseenergia, tuuleenergia, vesikütus, biomas jne. Mitte-taastuvate energiaallikate hulka kuuluvad need, mille varu on piiratud ja mida ei saa lihtsalt taasluua, näiteks fossiilkütused, tuumaeenergia jne.
Järgnev tabel kokkuvõtab peamised elektrilise energia allikad nende eeliste ja puuduste:
| Allikas | Kirjeldus | Eelistused | Puudused |
|---|---|---|---|
| Päikeseenergia | Päikesevalguse teisendamine elektriliseks energiaks fotopüüdlauade või päikesetooimete abil. | Puhaste, mittepiiratud, taastuv, madal hoolduskulu. | Vahelduv, sõltub ilmastikuolukorrast ja asukohast, kõrge algne kulutus, nõuab suurt ala. |
| Tuuleenergia | Tuule kinetilise energia teisendamine elektriliseks energiaks tuuleturbienidena. | Puhaste, taastuv, madal töötoimingute kulutus. | Vahelduv, sõltub tuule kiirusest ja suunast, melm, visuaalne mõju, võib kahjustada looduskaitseala. |
| Vesienergia | Vee potentseelise energia teisendamine elektriliseks energiaks vesiturbienidena või vesikütusena. | Puhaste, taastuv, usaldusväärne, madal töötoimingute kulutus, võimaldab energia salvestamist. | Võib põhjustada õhukaastega seotud probleeme ja kasvuhoonegaaside heitmete ning võib konkureerida toidu tootmisega ja maakasutusega. |
| Biomas | Kõrge algne kulutus ja keskkonnakaalutlused, võib välja sundida inimesi ja loomi, võib mõjutada veekvaliteeti ja -koguseid. | Taastuv, vähendab prügiheite probleeme, võib kasutada olemasolevaid infrastruktuure. | Vahelduv, sõltub ilmastikuolukorrast ja asukohast, kõrge algne kulutus, nõuab suurt ala. |
| Fossiilkütused | Orgaanilise aine (nagu puit, põllumajandustoodangud ja prüg) teisendamine elektriliseks energiaks süttimise või gaasi tekitamise teel. | Mitte-piiratud, odav, usaldusväärne, lihtne transportida ja säilitada. | Mitte-taastuv, põhjustab õhukaastega seotud probleeme ja kasvuhoonegaaside heitmete, võib tühienda ressursse ja tõsta hindu. |
| Tuumaeenergia | Radioaktiivsete materjalide (nagu uraan) tuuma splittumisel vabastatava energia teisendamine elektriliseks energiaks tuuma reaktorites. | Kütuse (nagu köölvaba, nafta või maagas) keemiaenergia teisendamine elektriliseks energiaks süttimise teel termoelektrijaamas. | Mitte-taastuv, toodab radioaktiivset prügi, võib põhjustada tuumasündmusi ja ohu tuumaohutuse ja turvalisuse seisukohalt, sõltub uraani kättesaadavusest. |
Tuumaeenergia on üks kõige kontroversiaalsemaid elektrilise energia allikaid, sest see omab nii eeliseid kui ka puudusi. Ühest küljest on tuumaeenergia usaldusväärne, suur skaala ja vähesaasteline energiaallikas, mis võib vähendada kasvuhoonegaaside heitmeid ja sõltuvust fossiilkütustest. Teisest küljest nõuab tuumaeenergia suuri investeeringuid, keerulisi prügiehitluste, võimalike õnnetuste ja leviku küsimusi, samuti on olemas ebakindlus uraani kättesaadavuse osas.
Kuidas erinevatest allikatest toodetakse elekter?
Elektri tootmise protsess varieerub sõltuvalt kasutatavast energiavaramust. Kuid enamik meetodeid hõlmab mingi mehaanilise energia teisendamist elektriliseks energiaks generaatorite abil. Generaator on seade, mis teisendab pöördliikumist elektrivoolu elektromagnetilise induktsiooni abil. Elektromagnetilise induktsiooni põhiline printsiip on, et muutuv magnetväli indukteerib joostes elektrivoolu.
Nagu diagrammil näidatud, nõuavad enamik elektrilise energia allikaid turbiini, mis pööratab generaatorit. Turbiin on masina, mis teisendab vedeliku voomist (nagu vesi, aeh, või õhk) pöördliikumiseks. Veediku voomist saab toota mitmel viisil, näiteks fossiilkütuste süttimise, vee soojendamise tuuma splittumise, tuule või vee kinetilise energia võtmise jms.
Mõned elektrilise energia allikad ei nõua turbiinit ega generaatorit elektri tootmiseks. Näiteks kasutab päikeseenergia fotopüüdlauad, et otse päikesevalgust elektrivooluks teisendada fotoelektrilise efekti abil. Fotoelektriline efekt on fenomen, mille kohaselt mõned materjalid emiteerivad elektrone, kui neile tabatab valgust. Teine näide on kütuseelementid, mis kasutavad keemilisi reaktsioone elektri tootmiseks, kombineerides vesiniku ja hapniku.
Järeldus
Elektriline energia on oluline ja mitmekülgne energia vorm, mis toetab meie tänapäevalist ühiskonda. Seda saab toota mitmetest energiavaramust, igaüks oma eeliste ja puudustega. Mõned allikad on taastuvad ja puhased, teised mitte-taastuvad ja saastavad. Mõned allikad on usaldusväärsed ja tõhusad, teised vahelduvad ja muutuvad. Seetõttu on oluline tasakaalustada erinevate elektrilise energia allikate keskkonna-, majandus- ja sotsiaalmõjud ning arendada jätkusuutlikke ja innovaatilisi lahendusi tulevikku.
Deklaratsioon: Austa originaali, hea artikkel on väärt jagamist, kui on rikkunud autoriõigusi, palun kontakti saata mitte kaasa.
