Jenis energi: tradisional dan alternatif. Energi masa depan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Semua area energi yang ada secara kondisional dapat dibagi menjadi matang, berkembang, dan berada dalam tahap studi teoretis. Beberapa teknologi tersedia untuk implementasi bahkan dalam ekonomi swasta, sementara yang lain hanya dapat digunakan dalam kerangka dukungan industri. Hal ini dimungkinkan untuk mempertimbangkan dan mengevaluasi jenis energi modern dari posisi yang berbeda, tetapi kriteria universal untuk kelayakan ekonomi dan efisiensi produksi sangat penting. Dalam banyak hal, konsep penggunaan teknologi pembangkit energi tradisional dan alternatif saat ini berbeda dalam parameter ini.

Energi Tradisional

Ini adalah lapisan luas industri panas dan listrik yang sudah mapan, menyediakan sekitar 95% konsumen energi dunia. Pembangkitan sumber daya terjadi di stasiun khusus - ini adalah objek pembangkit listrik termal, pembangkit listrik tenaga air, pembangkit listrik tenaga nuklir, dll. Mereka bekerja dengan basis bahan baku yang sudah jadi, dalam proses pemrosesan yang energi targetnya dihasilkan. Tahapan produksi energi berikut dibedakan:

• Produksi, persiapan, dan pengiriman bahan baku keobjek produksi satu atau jenis energi lain. Ini bisa berupa proses ekstraksi dan pengayaan bahan bakar, pembakaran produk minyak bumi, dll.
• Transfer bahan mentah ke unit dan rakitan yang secara langsung mengubah energi.
• Proses konversi energi dari primer ke sekunder. Siklus ini tidak ada di semua stasiun, tetapi, misalnya, untuk kenyamanan pengiriman dan distribusi energi selanjutnya, berbagai bentuknya dapat digunakan - terutama panas dan listrik.
• Pemeliharaan energi jadi, transmisi dan distribusinya.

Pada tahap akhir, sumber daya dikirim ke pengguna akhir, yang dapat berupa sektor ekonomi nasional dan pemilik rumah biasa.

Industri tenaga panas

Industri energi paling umum di Rusia. Pembangkit listrik termal di negara ini menghasilkan lebih dari 1.000 MW menggunakan batu bara, gas, produk minyak, deposit serpih dan gambut sebagai bahan baku. Energi primer yang dihasilkan selanjutnya diubah menjadi listrik. Secara teknologi, stasiun semacam itu memiliki banyak keunggulan, yang menentukan popularitasnya. Ini termasuk kondisi pengoperasian yang tidak menuntut dan kemudahan organisasi teknis alur kerja.

Fasilitas pembangkit listrik termal dalam bentuk fasilitas kondensasi dan pembangkit panas gabungan dan pembangkit listrik dapat dibangun langsung di area di mana sumber daya yang dapat dikonsumsi diekstraksi atau di mana konsumen berada. Fluktuasi musiman tidak mempengaruhi stabilitas stasiun, yang membuat sepertisumber energi dapat diandalkan. Namun TPP juga memiliki kelemahan, antara lain penggunaan sumber bahan bakar yang habis, pencemaran lingkungan, kebutuhan untuk menghubungkan sumber daya tenaga kerja dalam jumlah besar, dll.

PLTA

Struktur hidrolik berupa gardu energi dirancang untuk menghasilkan listrik sebagai hasil dari konversi energi aliran air. Artinya, proses teknologi generasi disediakan oleh kombinasi fenomena buatan dan alam. Selama operasi, stasiun menciptakan tekanan air yang cukup, yang kemudian diarahkan ke bilah turbin dan mengaktifkan generator listrik. Jenis energi hidrologi berbeda dalam jenis unit yang digunakan, konfigurasi interaksi peralatan dengan aliran air alami, dll. Menurut indikator kinerja, jenis pembangkit listrik tenaga air berikut dapat dibedakan:

• Kecil - menghasilkan hingga 5 MW.
• Sedang - hingga 25 MW.
• Kuat - lebih dari 25 MW.

Klasifikasi juga diterapkan tergantung pada kekuatan tekanan air:

• Stasiun bertekanan rendah - hingga 25 m.
• Tekanan sedang - dari 25 m.
• Tekanan tinggi - di atas 60 m.

Kelebihan pembangkit listrik tenaga air antara lain ramah lingkungan, ketersediaan ekonomi (energi bebas), sumber daya kerja yang tidak habis-habisnya. Pada saat yang sama, struktur hidraulik memerlukan biaya awal yang besar untuk organisasi teknis infrastruktur penyimpanan, dan juga memiliki batasan padalokasi geografis stasiun - hanya di mana sungai memberikan tekanan air yang cukup.

Industri tenaga nuklir

Dalam arti tertentu, ini adalah subspesies energi panas, tetapi dalam praktiknya, indikator kinerja pembangkit listrik tenaga nuklir adalah urutan besarnya lebih tinggi daripada pembangkit listrik tenaga panas. Rusia menggunakan siklus penuh pembangkit listrik tenaga nuklir, yang memungkinkan menghasilkan sejumlah besar sumber daya energi, tetapi ada juga risiko besar menggunakan teknologi pemrosesan bijih uranium. Diskusi masalah keselamatan dan mempopulerkan tugas industri ini, khususnya, dilakukan oleh "Pusat Informasi Energi Nuklir" ANO, yang memiliki kantor perwakilan di 17 wilayah Rusia.

Reaktor memainkan peran kunci dalam pelaksanaan proses pembangkit energi nuklir. Ini adalah unit yang dirancang untuk mendukung reaksi fisi atom, yang, pada gilirannya, disertai dengan pelepasan energi panas. Ada berbagai jenis reaktor, berbeda dalam jenis bahan bakar dan pendingin yang digunakan. Konfigurasi yang paling umum digunakan adalah dengan reaktor air ringan yang menggunakan air biasa sebagai pendingin. Bijih uranium adalah sumber daya pemrosesan utama dalam industri tenaga nuklir. Untuk alasan ini, pembangkit listrik tenaga nuklir biasanya dirancang untuk menempatkan reaktor dekat dengan deposit uranium. Saat ini, ada 37 reaktor yang beroperasi di Rusia, dengan total kapasitas pembangkitan sekitar 190 miliar kWh/tahun.

Karakteristik energi alternatif

Hampir semua sumber energi alternatif sebandingketerjangkauan finansial dan keramahan lingkungan. Bahkan, dalam hal ini, sumber daya yang diproses (minyak, gas, batu bara, dll.) diganti dengan energi alam. Ini mungkin sinar matahari, arus angin, panas bumi dan sumber energi alami lainnya, dengan pengecualian sumber daya hidrologi, yang sekarang dianggap tradisional. Konsep energi alternatif telah ada sejak lama, tetapi hingga hari ini mereka menempati porsi kecil dalam total pasokan energi dunia. Keterlambatan dalam pengembangan industri ini terkait dengan masalah dalam organisasi teknologi proses pembangkitan listrik.

Tapi apa alasan aktifnya pengembangan energi alternatif saat ini? Untuk sebagian besar, kebutuhan untuk mengurangi tingkat pencemaran lingkungan dan masalah lingkungan secara umum. Juga, dalam waktu dekat, umat manusia mungkin menghadapi penipisan sumber daya tradisional yang digunakan dalam produksi energi. Oleh karena itu, terlepas dari hambatan organisasi dan ekonomi, semakin banyak perhatian diberikan pada proyek untuk pengembangan bentuk energi alternatif.

Energi Panas Bumi

Salah satu cara paling umum untuk mendapatkan energi di rumah. Energi panas bumi dihasilkan dalam proses akumulasi, transfer, dan transformasi panas internal Bumi. Pada skala industri, batuan bawah tanah diservis pada kedalaman hingga 2-3 km, di mana suhunya dapat melebihi 100 °C. Adapun penggunaan individu sistem panas bumi, akumulator permukaan lebih sering digunakan, terletak tidak di sumur di kedalaman, tetapisecara horizontal. Tidak seperti pendekatan lain untuk menghasilkan energi alternatif, hampir semua sumber energi panas bumi dalam siklus produksi dilakukan tanpa langkah konversi. Artinya, energi panas primer dalam bentuk yang sama dipasok ke konsumen akhir. Oleh karena itu, konsep seperti sistem pemanas panas bumi digunakan.

Energi surya

Salah satu konsep energi alternatif tertua, menggunakan sistem fotovoltaik dan termodinamika sebagai peralatan penyimpanan. Untuk menerapkan metode pembangkitan fotolistrik, digunakan pengubah energi foton cahaya (kuanta) menjadi listrik. Instalasi termodinamika lebih fungsional dan, karena aliran matahari, dapat menghasilkan panas dengan listrik dan energi mekanik untuk menciptakan kekuatan pendorong.

Skemanya cukup sederhana, tetapi ada banyak masalah dalam pengoperasian peralatan tersebut. Ini disebabkan oleh fakta bahwa energi matahari, pada prinsipnya, dicirikan oleh sejumlah fitur: ketidakstabilan karena fluktuasi harian dan musiman, ketergantungan pada cuaca, kepadatan fluks cahaya yang rendah. Oleh karena itu, pada tahap desain panel surya dan baterai, banyak perhatian diberikan pada studi faktor meteorologi.

Energi gelombang

Proses pembangkitan listrik dari gelombang terjadi sebagai akibat dari transformasi energi pasang surut. Di jantung sebagian besar pembangkit listrik jenis ini adalah kolam,yang diatur baik selama pemisahan muara sungai, atau dengan memblokir teluk dengan bendungan. Gorong-gorong dengan turbin hidrolik diatur dalam penghalang yang terbentuk. Saat ketinggian air berubah selama air pasang, bilah turbin berputar, yang berkontribusi pada pembangkitan listrik. Sebagian, jenis energi ini mirip dengan prinsip operasi pembangkit listrik tenaga air, tetapi mekanisme interaksi dengan sumber daya air itu sendiri memiliki perbedaan yang signifikan. Stasiun gelombang dapat digunakan di pantai laut dan samudera, di mana permukaan air naik hingga 4 m, sehingga memungkinkan untuk menghasilkan daya hingga 80 kW/m. Kurangnya struktur tersebut disebabkan gorong-gorong mengganggu pertukaran air tawar dan air laut, dan ini berdampak negatif pada kehidupan organisme laut.

Energi angin

Metode pembangkit listrik lain yang tersedia untuk digunakan di rumah tangga pribadi, yang dicirikan oleh kesederhanaan teknologi dan keterjangkauan ekonomi. Energi kinetik massa udara bertindak sebagai sumber daya yang diproses, dan mesin dengan bilah yang berputar bertindak sebagai baterai. Biasanya, energi angin menggunakan generator arus listrik, yang diaktifkan sebagai hasil dari rotasi rotor vertikal atau horizontal dengan baling-baling. Rata-rata stasiun domestik jenis ini mampu menghasilkan 2-3 kW.

Teknologi energi masa depan

Menurut para ahli, pada tahun 2100 pangsa gabungan batu bara dan minyak dalam keseimbangan global akan menjadi sekitar 3%, yang seharusnya mendorong kembali energi termonuklirsebagai sumber energi sekunder. Stasiun surya harus mengambil tempat pertama, serta konsep baru untuk mengubah energi ruang angkasa berdasarkan saluran transmisi nirkabel. Proses menjadi energi masa depan harus dimulai sedini tahun 2030, ketika periode pengabaian sumber bahan bakar hidrokarbon dan transisi ke sumber daya "bersih" dan terbarukan akan datang.

Prospek Energi Rusia

Masa depan energi domestik terutama terkait dengan pengembangan cara-cara tradisional untuk mengubah sumber daya alam. Tempat kunci dalam industri harus ditempati oleh tenaga nuklir, tetapi dalam versi gabungan. Infrastruktur pembangkit listrik tenaga nuklir harus dilengkapi dengan unsur-unsur rekayasa hidrolik dan sarana pengolahan biofuel yang ramah lingkungan. Bukan tempat terakhir dalam prospek pengembangan yang mungkin diberikan untuk baterai surya. Di Rusia, bahkan hari ini, segmen ini menawarkan banyak ide menarik - khususnya, panel yang dapat berfungsi bahkan di musim dingin. Baterai mengubah energi cahaya seperti itu, bahkan tanpa beban termal.

Kesimpulan

Masalah pasokan energi modern menempatkan negara bagian terbesar di atas pilihan antara daya dan kebersihan lingkungan dari panas dan pembangkit listrik. Sebagian besar sumber energi alternatif yang dikembangkan, dengan segala kelebihannya, tidak dapat sepenuhnya menggantikan sumber daya tradisional, yang, pada gilirannya, dapat digunakan selama beberapa dekade lagi. Oleh karena itu, energi masa depan banyakpara ahli menyajikannya sebagai semacam simbiosis dari berbagai konsep pembangkitan energi. Selain itu, teknologi baru diharapkan tidak hanya di tingkat industri, tetapi juga di rumah tangga. Dalam hal ini, kita dapat mencatat prinsip-prinsip gradien-suhu dan biomassa dari pembangkitan energi.