Energi alternatif masa depan. Sumber energi yang menjanjikan Bagaimana cara melihat energi masa depan

Bukan rahasia lagi bahwa sumber daya yang digunakan oleh umat manusia saat ini terbatas, terlebih lagi, ekstraksi dan penggunaan lebih lanjut tidak hanya dapat menyebabkan energi, tetapi juga bencana lingkungan. Sumber daya yang secara tradisional digunakan umat manusia - batu bara, gas, dan minyak - akan habis dalam beberapa dekade, dan tindakan harus diambil sekarang, di zaman kita. Tentu saja, kita dapat berharap bahwa kita akan menemukan kembali deposit yang kaya, seperti yang terjadi pada paruh pertama abad yang lalu, tetapi para ilmuwan yakin bahwa deposit sebesar itu sudah tidak ada lagi. Namun bagaimanapun juga, penemuan deposit baru pun hanya akan menunda hal yang tak terelakkan, perlu dicari cara untuk menghasilkan energi alternatif, dan beralih ke sumber daya terbarukan seperti angin, matahari, energi panas bumi, energi aliran air dan lain-lain, dan seiring berjalannya waktu. dengan ini, perlu untuk terus mengembangkan teknologi hemat energi.

Pada artikel ini, kami akan mempertimbangkan beberapa ide yang paling menjanjikan, menurut pendapat ilmuwan modern, di mana energi masa depan akan dibangun.

stasiun surya

Orang sudah lama bertanya-tanya apakah mungkin memanaskan air di bawah matahari, mengeringkan pakaian, dan tembikar sebelum mengirimkannya ke oven, tetapi metode ini tidak bisa disebut efektif. Pertama sarana teknis, mengubah energi matahari, muncul pada abad ke-18. Ilmuwan Prancis J. Buffon menunjukkan percobaan di mana ia berhasil menyalakan pohon kering dengan bantuan cermin cekung besar dalam cuaca cerah dari jarak sekitar 70 meter. Rekan senegaranya, ilmuwan terkenal A. Lavoisier, menggunakan lensa untuk memusatkan energi matahari, dan di Inggris mereka menciptakan kaca bikonveks, yang memfokuskan sinar matahari, melelehkan besi tuang hanya dalam beberapa menit.

Naturalis melakukan banyak percobaan yang membuktikan bahwa matahari di bumi itu mungkin. Namun, baterai surya yang akan mengubah energi matahari menjadi energi mekanik muncul baru-baru ini, pada tahun 1953. Itu dibuat oleh para ilmuwan dari Badan Dirgantara Nasional AS. Sudah pada tahun 1959, baterai surya pertama kali digunakan untuk melengkapi satelit luar angkasa.

Bahkan mungkin, menyadari bahwa baterai semacam itu jauh lebih efisien di luar angkasa, para ilmuwan muncul dengan ide untuk membuat stasiun surya luar angkasa, karena dalam satu jam matahari menghasilkan energi sebanyak yang tidak dikonsumsi oleh seluruh umat manusia dalam satu jam. tahun, jadi mengapa tidak menggunakannya? Apa yang akan menjadi energi matahari di masa depan?

Di satu sisi, tampaknya penggunaan energi matahari merupakan pilihan yang ideal. Namun, biaya stasiun surya luar angkasa yang besar sangat tinggi, dan selain itu, pengoperasiannya akan mahal. Seiring waktu, ketika teknologi baru diperkenalkan untuk mengirimkan kargo ke luar angkasa, serta material baru, implementasi proyek semacam itu akan menjadi mungkin, tetapi untuk saat ini kami hanya dapat menggunakan baterai yang relatif kecil di permukaan planet. Banyak yang akan mengatakan bahwa ini juga bagus. Ya, itu mungkin di rumah pribadi, tetapi untuk pasokan energi kota-kota besar, masing-masing, Anda membutuhkan banyak panel surya, atau teknologi yang membuatnya lebih efisien.

Sisi ekonomi dari masalah ini juga hadir di sini: anggaran apa pun akan sangat menderita jika dipercayakan dengan tugas mengubah seluruh kota (atau seluruh negara) menjadi panel surya. Tampaknya mungkin untuk mewajibkan penduduk kota membayar sejumlah uang untuk peralatan ulang, tetapi dalam hal ini mereka tidak akan bahagia, karena jika orang siap mengeluarkan biaya seperti itu, mereka akan melakukannya sendiri sejak lama: setiap orang memiliki kesempatan untuk membeli baterai surya.

Ada paradoks lain mengenai energi matahari: biaya produksi. Mengubah energi matahari menjadi listrik secara langsung bukanlah hal yang paling efisien. Sejauh ini belum ditemukan cara yang lebih baik selain menggunakan sinar matahari untuk memanaskan air, yang berubah menjadi uap, kemudian memutar dinamo. Dalam hal ini, kehilangan energi minimal. Umat ​​​​manusia ingin menggunakan panel surya dan stasiun surya "hijau" untuk menghemat sumber daya di bumi, tetapi proyek semacam itu akan membutuhkan sumber daya yang sama dalam jumlah besar, dan energi "non-hijau". Misalnya, di Prancis baru-baru ini dibangun pembangkit listrik tenaga surya seluas sekitar dua kilometer persegi. Biaya konstruksi sekitar 110 juta euro, belum termasuk biaya operasional. Dengan semua ini, harus diingat bahwa masa pakai mekanisme semacam itu adalah sekitar 25 tahun.

Angin

Energi angin juga telah digunakan oleh manusia sejak jaman dahulu, contoh paling sederhana adalah pelayaran dan kincir angin. Kincir angin masih digunakan sampai sekarang, terutama di daerah dengan angin konstan, seperti di pantai. Para ilmuwan terus-menerus mengemukakan gagasan tentang bagaimana memodernisasi perangkat yang ada untuk mengubah energi angin, salah satunya adalah turbin angin dalam bentuk turbin yang melonjak. Karena rotasi konstan, mereka bisa "menggantung" di udara pada jarak beberapa ratus meter dari tanah, di mana angin kencang dan konstan. Ini akan membantu elektrifikasi daerah pedesaan di mana penggunaan kincir angin standar tidak memungkinkan. Selain itu, turbin yang melonjak seperti itu dapat dilengkapi dengan modul Internet, yang dengannya orang akan diberikan akses ke World Wide Web.

Pasang surut dan gelombang

Ledakan energi matahari dan angin secara bertahap memudar, dan energi alam lainnya telah menarik minat para peneliti. Lebih menjanjikan adalah penggunaan pasang surut. Sudah, sekitar seratus perusahaan di seluruh dunia menangani masalah ini, dan ada beberapa proyek yang telah membuktikan keefektifan metode pembangkitan listrik ini. Keuntungan dibandingkan energi matahari adalah kerugian selama transfer satu energi ke energi lainnya minimal: gelombang pasang memutar turbin besar, yang menghasilkan listrik.

Project Oyster adalah ide memasang katup berengsel di dasar lautan yang akan memasok air ke pantai, sehingga memutar turbin pembangkit listrik tenaga air sederhana. Hanya satu instalasi seperti itu yang dapat menyediakan listrik ke distrik mikro kecil.

Gelombang pasang telah berhasil digunakan di Australia: di kota Perth, pabrik desalinasi yang beroperasi pada jenis energi ini telah dipasang. Pekerjaan mereka memungkinkan untuk menyediakan air bersih bagi sekitar setengah juta orang. Energi alam dan industri juga dapat digabungkan dalam cabang produksi energi ini.

Penggunaannya agak berbeda dengan teknologi yang biasa kita lihat di pembangkit listrik tenaga air sungai. Pembangkit listrik tenaga air sering merusak lingkungan: wilayah yang berdekatan tergenang air, ekosistem hancur, tetapi stasiun yang beroperasi pada gelombang pasang jauh lebih aman dalam hal ini.

energi manusia

Salah satu proyek paling fantastis dalam daftar kami adalah penggunaan energi orang yang masih hidup. Kedengarannya menakjubkan dan bahkan agak menakutkan, tetapi tidak semuanya begitu menakutkan. Para ilmuwan menghargai gagasan tentang bagaimana menggunakan energi gerak mekanik. Proyek-proyek ini tentang mikroelektronika dan teknologi nano dengan konsumsi daya rendah. Meski terdengar seperti utopia, tidak ada perkembangan nyata, namun idenya sangat menarik dan tidak lepas dari benak para ilmuwan. Setuju, perangkat yang, seperti jam tangan dengan penggulungan otomatis, akan sangat nyaman akan diisi dayanya dengan menggesekkan jari pada sensor, atau hanya dengan menggantung tablet atau ponsel di dalam tas saat berjalan. Belum lagi pakaian yang berisi berbagai perangkat mikro yang bisa mengubah energi gerak manusia menjadi listrik.

Di Berkeley, di lab Lawrence, misalnya, para ilmuwan mencoba menerapkan gagasan menggunakan virus untuk menekan listrik. Ada juga mekanisme kecil yang ditenagai oleh gerakan, tetapi sejauh ini teknologi semacam itu belum digunakan. Ya, krisis energi global tidak dapat diatasi dengan cara ini: berapa banyak orang yang harus "menjajakan" agar seluruh pabrik berfungsi? Tetapi sebagai salah satu ukuran yang digunakan dalam kombinasi, teori ini cukup layak.

Teknologi semacam itu akan sangat efektif di tempat-tempat yang sulit dijangkau, di stasiun kutub, di pegunungan dan taiga, di antara para pelancong dan turis yang tidak selalu memiliki kesempatan untuk mengisi daya gadget mereka, tetapi tetap berhubungan itu penting, terutama jika kelompok berada dalam situasi kritis. Berapa banyak yang bisa dicegah jika orang selalu memiliki perangkat komunikasi yang andal yang tidak bergantung pada "colokan".

Sel bahan bakar hidrogen

Mungkin setiap pemilik mobil, melihat indikator jumlah bensin yang mendekati nol, pernah terpikir betapa hebatnya jika mobilnya berjalan di atas air. Tetapi sekarang atom-atomnya telah menjadi perhatian para ilmuwan sebagai objek energi yang nyata. Faktanya adalah partikel hidrogen - gas paling umum di alam semesta - mengandung energi yang sangat besar. Selain itu, mesin membakar gas ini hampir tanpa produk sampingan, yaitu bahan bakar yang sangat ramah lingkungan.

Hidrogen ditenagai oleh beberapa modul ISS dan pesawat ulang-alik, tetapi di Bumi sebagian besar terdapat dalam bentuk senyawa seperti air. Pada tahun delapan puluhan di Rusia ada pengembangan pesawat yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar, teknologi ini bahkan dipraktikkan, dan model eksperimental membuktikan keefektifannya. Ketika hidrogen dipisahkan, ia berpindah ke sel bahan bakar khusus, setelah itu listrik dapat dihasilkan secara langsung. Ini bukan energi masa depan, ini sudah menjadi kenyataan. Mobil serupa sudah diproduksi dan dalam jumlah yang cukup besar. Honda, untuk menekankan keserbagunaan sumber energi dan mobil secara keseluruhan, melakukan percobaan yang hasilnya mobil disambungkan ke jaringan listrik rumah, tetapi tidak untuk diisi ulang. Sebuah mobil dapat memberikan energi ke rumah pribadi selama beberapa hari, atau berkendara hampir lima ratus kilometer tanpa mengisi bahan bakar.

Satu-satunya kelemahan dari sumber energi semacam itu saat ini adalah biaya yang relatif tinggi dari mobil ramah lingkungan tersebut, dan, tentu saja, sejumlah kecil stasiun hidrogen, tetapi pembangunannya sudah direncanakan di banyak negara. Misalnya, Jerman sudah memiliki rencana untuk memasang 100 SPBU pada tahun 2017.

Kehangatan bumi

Transformasi energi panas menjadi listrik adalah inti dari energi panas bumi. Di beberapa negara di mana sulit untuk menggunakan industri lain, ini digunakan secara luas. Misalnya, di Filipina, 27% dari seluruh listrik berasal dari pembangkit panas bumi, sedangkan di Islandia angkanya sekitar 30%. Inti dari metode produksi energi ini cukup sederhana, mekanismenya mirip dengan mesin uap sederhana. Sebelum dugaan "danau" magma, perlu untuk mengebor sebuah sumur yang disuplai air. Saat bersentuhan dengan magma panas, air langsung berubah menjadi uap. Itu naik di mana ia memutar turbin mekanis, sehingga menghasilkan listrik.

Masa depan energi panas bumi adalah menemukan "gudang" magma yang besar. Misalnya, di Islandia yang disebutkan di atas, mereka berhasil: dalam sepersekian detik, magma panas mengubah semua air yang dipompa menjadi uap pada suhu sekitar 450 derajat Celcius, yang merupakan rekor mutlak. Uap bertekanan tinggi tersebut dapat meningkatkan efisiensi stasiun panas bumi beberapa kali lipat, hal ini dapat menjadi pendorong untuk pengembangan energi panas bumi di seluruh dunia, terutama di daerah yang jenuh dengan gunung berapi dan mata air panas.

Pemanfaatan limbah nuklir

Energi nuklir, pada suatu waktu, membuat percikan. Begitulah sampai masyarakat menyadari bahaya dari sektor energi ini. Kecelakaan mungkin terjadi, tidak ada yang kebal dari kasus seperti itu, tetapi sangat jarang, tetapi limbah radioaktif terus muncul dan hingga saat ini, para ilmuwan tidak dapat menyelesaikan masalah ini. Faktanya adalah batang uranium, "bahan bakar" tradisional pembangkit listrik tenaga nuklir, hanya dapat digunakan sebesar 5%. Setelah mengerjakan bagian kecil ini, seluruh batang dikirim ke "dump".

Sebelumnya, teknologi digunakan di mana batang direndam dalam air, yang memperlambat neutron, mempertahankan reaksi yang stabil. Sekarang natrium cair telah digunakan sebagai pengganti air. Penggantian ini memungkinkan tidak hanya untuk menggunakan seluruh volume uranium, tetapi juga untuk mengolah puluhan ribu ton limbah radioaktif.

Membersihkan planet dari limbah nuklir itu penting, tetapi ada satu "tetapi" dalam teknologi itu sendiri. Uranium adalah sumber daya, dan cadangannya di Bumi terbatas. Jika seluruh planet dialihkan secara eksklusif ke energi yang diterima dari pembangkit listrik tenaga nuklir (misalnya, di Amerika Serikat, pembangkit listrik tenaga nuklir hanya menghasilkan 20% dari semua listrik yang dikonsumsi), cadangan uranium akan habis dengan cepat, dan ini akan sekali lagi membawa umat manusia ke ambang krisis energi, jadi energi nuklir , meskipun dimodernisasi, hanyalah tindakan sementara.

bahan bakar nabati

Bahkan Henry Ford, setelah menciptakan "Model T", mengharapkannya sudah berjalan dengan biofuel. Namun, pada saat itu ladang minyak baru ditemukan, dan kebutuhan akan sumber energi alternatif menghilang selama beberapa dekade, tetapi sekarang muncul kembali.

Selama lima belas tahun terakhir, penggunaan bahan bakar nabati seperti etanol dan biodiesel telah meningkat beberapa kali lipat. Mereka digunakan sebagai sumber energi independen, dan sebagai aditif bensin. Beberapa waktu lalu, harapan disematkan pada budaya millet khusus yang disebut "canola". Ini sama sekali tidak cocok untuk makanan manusia atau ternak, tetapi memiliki kandungan minyak yang tinggi. Dari minyak inilah mereka mulai memproduksi "biodiesel". Tetapi tanaman ini akan memakan terlalu banyak ruang jika Anda mencoba menanamnya cukup untuk menyediakan bahan bakar setidaknya untuk sebagian planet ini.

Sekarang para ilmuwan berbicara tentang penggunaan ganggang. Kandungan minyaknya sekitar 50%, yang akan membuatnya mudah untuk mengekstraksi minyaknya, dan limbahnya dapat diubah menjadi pupuk, yang menjadi dasar tumbuhnya alga baru. Idenya dianggap menarik, tetapi kelayakannya belum terbukti: publikasi percobaan yang berhasil di bidang ini belum dipublikasikan.

Fusi termonuklir

Energi masa depan dunia, menurut ilmuwan modern, tidak mungkin tanpa teknologi, saat ini merupakan perkembangan paling menjanjikan di mana miliaran dolar telah diinvestasikan.

Dalam energi fisi digunakan. Ini berbahaya karena ada ancaman reaksi yang tidak terkendali yang akan menghancurkan reaktor dan menyebabkan pelepasan zat radioaktif dalam jumlah besar: mungkin semua orang ingat kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl.

Reaksi fusi, seperti namanya, menggunakan energi yang dilepaskan saat atom melebur. Akibatnya, tidak seperti fisi atom, tidak ada limbah radioaktif yang dihasilkan.

Masalah utamanya adalah akibat fusi termonuklir, terbentuk zat yang memiliki suhu tinggi sehingga dapat menghancurkan seluruh reaktor.

Masa depan adalah kenyataan. Dan fantasi tidak pantas di sini, saat ini pembangunan reaktor sudah dimulai di Prancis. Beberapa miliar dolar telah diinvestasikan dalam proyek percontohan yang didanai oleh banyak negara, selain UE, termasuk China dan Jepang, AS, Rusia, dan lainnya. Awalnya, eksperimen pertama direncanakan akan diluncurkan paling cepat tahun 2016, tetapi perhitungan menunjukkan bahwa anggarannya terlalu kecil (bukannya 5 miliar, butuh 19), dan peluncuran ditunda selama 9 tahun lagi. Mungkin dalam beberapa tahun kita akan melihat kemampuan energi termonuklir.

Masalah masa kini dan peluang masa depan

Tidak hanya ilmuwan, tetapi juga penulis fiksi ilmiah memberikan banyak ide untuk mengimplementasikan teknologi masa depan dalam energi, tetapi semua orang setuju bahwa sejauh ini tidak ada opsi yang diusulkan yang dapat sepenuhnya memenuhi semua kebutuhan peradaban kita. Misalnya, jika semua mobil di Amerika Serikat menggunakan biofuel, ladang kanola harus mencakup area seluas setengah dari seluruh negara, tanpa memperhitungkan fakta bahwa tidak banyak lahan yang cocok untuk pertanian di Amerika Serikat. Apalagi, selama ini semua metode produksi energi alternatif itu mahal. Mungkin setiap penduduk kota biasa setuju bahwa penting untuk menggunakan sumber daya yang ramah lingkungan dan terbarukan, tetapi tidak ketika mereka diberitahu tentang biaya transisi semacam itu saat ini. Para ilmuwan masih memiliki banyak pekerjaan yang harus dilakukan di bidang ini. Penemuan baru, bahan baru, ide baru - semua ini akan membantu umat manusia berhasil mengatasi krisis sumber daya yang membayangi. Planet-planet hanya dapat diselesaikan dengan langkah-langkah kompleks. Di beberapa daerah, lebih nyaman menggunakan pembangkit listrik tenaga angin, di suatu tempat - panel surya, dan sebagainya. Tapi mungkin faktor utamanya adalah pengurangan konsumsi energi secara umum dan penciptaan teknologi hemat energi. Setiap orang harus memahami bahwa dia bertanggung jawab atas planet ini, dan setiap orang harus bertanya pada dirinya sendiri pertanyaan: "Energi apa yang saya pilih untuk masa depan?" Sebelum beralih ke sumber daya lain, setiap orang harus menyadari bahwa ini sangat diperlukan. Hanya dengan pendekatan terpadu akan memungkinkan untuk menyelesaikan masalah konsumsi energi.

Energi adalah sumber daya terpenting yang dibutuhkan masyarakat untuk pembangunan penuh dan mencakup berbagai bidang kehidupan manusia, seperti ekonomi dan sains. Kami menggunakan energi di Kehidupan sehari-hari saat kita menyalakan lampu, mengisi daya telepon, dll. Dan sekarang kami menggunakan sumber yang dapat habis untuk menghasilkan sumber daya yang begitu penting. Tapi apakah Anda pernah bertanya-tanya apa yang harus dilakukan jika mereka kehabisan

Jika karya ini tidak cocok untuk Anda, ada daftar karya serupa di bagian bawah halaman. Anda juga dapat menggunakan tombol pencarian

Karangan

Energi masa depan. Kemungkinan masalah

Vologdin Nikita

Pengajaran: Vozovik

Krasnoyarsk

2012

Perkenalan ..................................................................................................... 3

Bab 1 Analisis Pembangkit Listrik yang Ada…………………………………………………………. 4-9

1. Rekayasa tenaga termal.................................................................................... 4-5
   1. pembangkit listrik tenaga air………………………………………………… 5-6

1.3 Pembangkit listrik tenaga nuklir……………………………………………… 6-8

Bab 2 Sumber energi alternatif dan prospek pengembangannya………… 9-14

2.1 Penggunaan energi angin…………………………………………………………………… 9

2.2 Pemanfaatan energi panas bumi………………………………………………………………… 10

2.3 Energi gelombang laut……………………………………………………………………. 11

2.4 Pembangkit listrik pasang surut…………………………………………... 11-12

2.5 Energi surya di sektor energi…………………………………………………………….. 12-14

Bab 3 Masalah Energi Modern……………………………………………………………. 15-17

Kesimpulan ……………………………………………………………… 18

literatur ………………………………………………………………. 19

Perkenalan.

Esai ini dikhususkan untuk masalah pengembangan energi di masa depan.

Objek penelitian saya adalah berbagai jenis pembangkit listrik yang paling menjanjikan.

Energi adalah sumber daya terpenting yang dibutuhkan masyarakat untuk pembangunan penuh dan mencakup berbagai bidang kehidupan manusia, seperti ekonomi dan sains. Kita menggunakan energi dalam kehidupan sehari-hari saat menyalakan lampu, mengisi baterai telepon, dll. Dan sekarang kami menggunakan sumber yang dapat habis untuk menghasilkan sumber daya yang begitu penting. Tapi apakah Anda pernah bertanya-tanya apa yang harus dilakukan jika mereka kehabisan? Menurut laporan terbaru, bahan bakar organik (minyak, batu bara) hanya bertahan selama 300, paling banter, 400 tahun.

Dan agar industri energi tidak berani, kita harus mencari sumber alternatif dan memodernisasi yang sudah ada.

Dalam pekerjaan saya, setelah menganalisis literatur sains populer, saya akan mencoba menjelaskan dengan cara yang dapat diakses prinsip pengoperasian berbagai pembangkit listrik, menunjukkan masalah yang harus dipecahkan, dan menyarankan pembangkit listrik mana yang akan digunakan umat manusia dalam waktu dekat.

Logikanya, pekerjaan saya dapat dibagi menjadi tiga bagian.

Yang pertama, saya akan mencoba berbicara tentang perangkat, kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik yang ada. Pada bagian kedua, kita akan beralih ke pembahasan tentang sumber energi alternatif. Dan terakhir, kita akan mempertimbangkan masalah energi modern seperti transportasi energi, dll.

Bab 1.

Konstruksi dan analisis pembangkit listrik yang sudah ada.

Dalam bab ini, kami akan mempertimbangkan struktur pembangkit listrik yang sudah ada, elemen utamanya, yang membedakan satu pembangkit listrik dari yang lain, serta prospek pengembangannya.

1. Rekayasa tenaga termal

Rekayasa tenaga termal adalah yang paling umum di dunia modern, namun, selain keuntungan yang menjadikan pembangkit listrik tenaga panas (TPP) paling umum di dunia, ada juga kerugian nyata yang harus dikerjakan. Mari pertimbangkan perangkat TPP.

Setiap TPP terdiri dari lima elemen utama:

1. pemanas uap
2. turbin uap
3. kapasitor
4. pompa
5. ketel

Gambar 1 menunjukkan diagram perangkat TPP.

Bahan bakar fosil disuplai ke bagian atas boiler (5 pada diagram), di mana ia dibakar. Karena panas yang dihasilkan dan air yang disuplai ke boiler melalui pompa 4, uap jenuh terbentuk.

Di pemanas uap 1, suhu uap naik ke nilai yang dibutuhkan. Selanjutnya, uap memasuki turbin uap 2, di mana energi panasnya diubah menjadi energi mekanik: uap memutar turbin, yang dihubungkan ke poros generator listrik (ditunjukkan di sebelah kanan turbin uap 2 pada diagram) , yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Uap yang keluar dari turbin memasuki kondensor 3, melalui tabung yang air pendinginnya dipompa, sehingga uap air berubah menjadi cair, yaitu menjadi air. Air dari kondensor dialirkan ke boiler. Siklus ditutup.

Gambar 1.

Diagram perangkat TPP

Sekarang perlu dipertimbangkan alasan mengapa pembangkit listrik tenaga panas adalah salah satu jenis pembangkit listrik yang paling umum.

Pertama, jangka waktu pembangunan TPP cukup singkat dibandingkan jenis pembangkit lainnya.

Kedua, investasi modal untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga panas jauh lebih rendah daripada untuk pembangkit listrik tenaga nuklir dan pembangkit listrik tenaga air.

Ketiga, pembangkit listrik tenaga panas dapat dibangun di mana saja. Misalnya, untuk membangun pembangkit listrik tenaga air, perlu dibangun di atas sungai, dan untuk alasan keamanan, pembangkit listrik tenaga nuklir dibangun jauh dari pemukiman. TPP kurang bergantung pada lokasi, namun perlu dicatat bahwa TPP membutuhkan "bahan bakar", yaitu batubara, minyak, dll. Oleh karena itu, lebih menguntungkan untuk membangun TPP di dekat tempat sumber daya ini diekstraksi, jika tidak akan ada biaya transportasi bahan bakar terlalu tinggi.

Dengan demikian, TPP terlihat cukup kompetitif dengan latar belakang jenis pembangkit listrik lainnya.

Namun, ada baiknya memperhatikan beberapa kekurangan TPP. Salah satunya adalah pencemaran lingkungan.

Misalnya, sangat sulit menangani nitrogen oksida, terutama belerang. Namun, ada solusi untuk masalah tersebut, misalnya gas alam adalah pilihan bahan bakar yang paling ramah lingkungan untuk pembangkit listrik tenaga panas, tetapi harganya lebih mahal daripada batu bara.

Masalah lainnya adalah fakta bahwa sains dan banyak eksperimen menunjukkan bahwa tidak mungkin mengubah semua energi termal yang tersedia menjadi energi mekanik, yang memengaruhi efisiensi pembangkit listrik termal. “Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa energi panas memiliki perbedaan yang signifikan dari jenis energi lainnya, karena didasarkan pada pergerakan partikel materi terkecil yang tidak teratur. Ketertiban mudah berubah menjadi kekacauan, sedangkan ketertiban jauh lebih sulit.” 1

Sekarang mari kita perhatikan perangkat pembangkit listrik tenaga air, yaitu pembangkit listrik tenaga air. Jenis pembangkit listrik lain yang telah menemukan aplikasi dalam energi modern.

1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (HPP).

Indikator ekonomi HPP cukup cocok: biaya listrik yang dihasilkan oleh HPP jauh lebih rendah daripada TPP dan PLTN, dan investasi modal, meskipun lebih tinggi daripada TPP, lebih rendah daripada PLTN.

Mari kita lihat perangkat pembangkit listrik tenaga air (Gbr. 2). Pembangkit listrik semacam ini terdiri dari: tangki yang terletak di tingkat yang berbeda dan pompa turbin, yang dapat bekerja sebagai pompa untuk mengalirkan air dari reservoir bawah ke reservoir atas, dan sebaliknya, bekerja sebagai turbin hidrolik yang terhubung ke generator listrik. .

Pembangkit listrik tenaga air mengambil energi "kelebihan" dari jaringan listrik (selama periode permintaan berkurang) dan dengan bantuannya memompa air dari reservoir bawah ke reservoir atas, sehingga menciptakan cadangan energi potensial.

Sebaliknya, selama jam-jam peningkatan permintaan energi listrik (pada jam sibuk), air yang disimpan di tangki atas dilewatkan melalui motor-generator, yang pada saat itu beroperasi dalam mode generator dan menghasilkan listrik, ke tangki bawah. tangki.

Beras. 2 Diagram perangkat GSE

Terlepas dari kenyataan bahwa pembangkit listrik tenaga air sekarang sekitar 49% 2 dari seluruh industri tenaga listrik, jangan lupakan kekurangannya.

Pertama, HPP memiliki efisiensi yang relatif rendah, sekitar 70%. Dengan kata lain, pembangkit listrik tenaga air hanya dapat memberi konsumen 70% dari listrik yang dikonsumsi selama jam sibuk selama jam sibuk.

Kedua, biaya konstruksi yang relatif tinggi.

Namun, jangan lupakan aspek positif dari pembangkit listrik jenis ini.

Setelah membahas tentang pembangkit listrik tenaga air, kita akan membahas jenis pembangkit listrik yang lain yaitu pembangkit listrik tenaga nuklir.

1.3 Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Energi nuklir modern didasarkan pada fakta eksperimental dari fisi inti berat unsur (uranium, plutonium, thorium) sebagai akibat dari masuknya neutron ke dalam inti, reaksi berantai berkembang dengan pelepasan sejumlah besar energi, yang adalah, panas.

Perlu dicatat bahwa salah satu unsur ini, plutonium, ditemukan di Bumi dalam jumlah yang sangat kecil dalam bijih uranium.

Ini tidak mencegah plutonium, 239Pu yang ditambang dalam reaktor nuklir, bersama dengan uranium, menjadi bahan bakar nuklir terpenting.

Penting untuk dicatat bahwa massa inti yang berat (uranium, plutonium, atau torium) sebelum reaksi nuklir agak lebih besar daripada jumlah massa yang diperoleh sebagai hasil dari reaksi produk reaksi. Artinya, di sini kita berurusan dengan apa yang disebut cacat massa - sebuah fenomena yang terkait dengan pelepasan energi yang sangat besar.

Dalam energi nuklir, mereka berurusan dengan dua jenis neutron: yang disebut neutron cepat, yang memiliki lebih banyak energi, yang dihasilkan dari reaksi nuklir, misalnya, selama fisi inti uranium, dan neutron, yang disebut neutron lambat. Namun, energinya kira-kira 100 kali lebih kecil dari energi neutron cepat. Neutron termal (diperlambat) dapat diperoleh dengan menggunakan moderator, yang dapat berupa biasa atau berat (air) dan grafit.

Pembangkit listrik tenaga nuklir neutron termal harus terdiri dari:

1. moderator;
2. pendingin;
3. teras reaktor;
4. perlindungan biologis.

Inti berisi bahan bakar dan batang kendali, yang tugasnya mengendalikan reaksi berantai nuklir. Mereka terbuat dari zat yang menyerap neutron dengan baik, seperti grafit, tetapi tidak ada penyerap yang efektif untuk reaktor neutron cepat, sehingga digunakan penghambur, seperti nikel. Dan tidak seperti penyerap, batang semacam itu terletak di luar inti pada awal operasi reaktor, dan kemudian dimasukkan ke dalam inti.

Bahan bakar di teras reaktor ditempatkan di elemen bahan bakar (TVEL) yang masing-masing terdiri dari inti dan cangkang. Inti adalah bahan bakar nuklir.

Kelongsong elemen bahan bakar sering dibuat dari paduan aluminium dan zirkonium atau grafit berkekuatan tinggi, bergantung pada kondisi, khususnya suhu. Cangkang TVEL harus kedap udara, berkekuatan tinggi, dan sangat stabil dalam aliran saraf yang intens. Bahan-bahan inilah yang memenuhi persyaratan.

Perlindungan biologis adalah jenis perlindungan yang melindungi terhadap radiasi. Perlindungan biologis sering dibuat dari beton Kualitas tinggi dan biasanya mengandung sekitar 10% air, yang merupakan penyerap neutron yang baik. Boron karbida sering ditambahkan ke beton, yang juga menyerap neutron dengan baik. Partikel-partikel penyusun radiasi radioaktif pertama-tama diperlambat akibat tumbukan dengan inti atom zat pelindung, dan kemudian diserap.

Gbr.3 Skema reaktor berpendingin air

Sekarang mari beralih ke pembahasan prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir.

Sebelum memulai operasi reaktor, batang sepenuhnya dimasukkan ke dalam zona aktifnya (untuk neutron termal). Dalam hal ini, sebagian besar neutron diserap, sehingga reaksi fisi nuklir tidak terjadi, kemudian, saat dikeluarkan dari teras reaktor, prosesnya dipercepat. Berkat otomatisasi, ketinggian batang disesuaikan sehingga jumlah neutron konstan, jika tidak akan terjadi ledakan (reaksi nuklir yang tidak terkendali). Pendingin (paling sering air) yang bersirkulasi di teras reaktor memanaskan dan mengubah air menjadi uap. Uap memutar turbin, yang terhubung ke rotor generator arus listrik. Uap buangan masuk ke kondensor. Siklus ditutup (Gbr. 4)

Dengan demikian, ternyata PLTN berbeda dengan PLTU terutama hanya pada reaktornya. Dan, secara umum, prinsip operasinya sangat mirip.

Gbr.4 Diagram perangkatreaktor air bertekanan dan penukar panas - pembangkit uap

“Ketika mengoperasikan reaktor jenis lain, pada neutron cepat, disebut juga reaktor pengganda, mereka menerima tidak hanya listrik yang menggunakan 239Pu dan 233U sebagai bahan bakar nuklir awal, tetapi juga porsi baru 239Pu dan 233U sebagai produk sampingan.

Fitur lain yang membedakan dari reaktor jenis ini adalah logam cair, paling sering natrium, digunakan dalam penukar panas dan pembangkit uap. Karena air dapat menyerap neutron, yang tidak diperlukan di pembangkit listrik tenaga nuklir jenis ini.

Dengan demikian, ternyata PLTN berhak menjadi salah satu jenis pembangkit listrik yang paling umum, namun isu utamanya tetap isu keselamatan. Salah satu opsi yang diusulkan adalah membangun pembangkit listrik tenaga nuklir di bawah tanah.” 3

Gambar 6 Skema perangkat reaktor berpendingin air dan penukar panas - generator uap

Dalam bab ini, kita mengkaji prinsip-prinsip dasar desain pembangkit listrik yang sudah ada. Dan sekarang kita beralih langsung ke sumber energi alternatif.

Bab 2

Sumber energi alternatif dan prospek pengembangannya.

Dalam bab ini, kita akan melihat cara-cara menghasilkan listrik yang belum tersebar luas, tetapi dapat membantu meningkatkan kehidupan kita, seperti yang telah dikatakan bahwa energi memainkan peran penting dalam kehidupan manusia modern.

Dan mari kita mulai dengan metode yang terkait dengan penggunaan energi angin.

2.1 Penggunaan energi angin.

Pertama-tama, Anda perlu memahami apa itu angin. Angin adalah pergerakan massa udara relatif terhadap permukaan bumi akibat perbedaan tekanan yang terjadi akibat pemanasan permukaan bumi yang tidak merata.

Jenis energi ini telah digunakan sejak lama, contohnya adalah kincir angin. Energi angin termasuk dalam sumber terbarukan, tetapi perlu dicatat bahwa kesulitan besar adalah variabilitas kecepatan dan arah angin, sehingga jenis energi ini dapat digunakan untuk mekanisme yang tidak memerlukan energi konstan, atau untuk mentransfer listrik ke sistem yang cukup kuat di mana perubahan kecil dalam jumlah energi yang masuk tidak signifikan. Anda juga dapat mengisi baterai dengan energi ini, atau mengubahnya menjadi energi mekanik dan menggunakannya sebagai pompa, dan tanpa bejana tambahan. Saat ini terdapat turbin angin dengan kapasitas 10 hingga 100 kW.

Gbr.7 Turbin angin

Sekarang mari kita lihat metode yang terkait dengan energi yang "terletak di bawah kaki kita", yaitu energi panas bumi.

2.2 Pemanfaatan energi panas bumi.

Energi panas bumi adalah panas yang dilepaskan akibat peluruhan unsur radioaktif di lapisan dalam bumi dan pergerakan lempeng tektonik.

Pertama-tama, tiga lapisan bumi dibedakan:

1. Permukaan bumi, yaitu "bumi padat", yang ketebalannya di bawah hidrosfer (cangkang air Bumi) hanya 7 kilometer, dan di bawah atmosfer (cangkang udara Bumi) 130 kilometer.
2. Mantel. Mantel menempati sekitar 85% dari volume seluruh planet dan sekitar 2/3 dari massanya.
3. Inti. Itu dapat dibagi menjadi lapisan luar dan sub-inti. Lapisan luar adalah parodi semi-cair yang dipanaskan.

Gbr.8 Struktur Bumi

“Saat kedalaman lapisan bumi meningkat, suhunya naik. Pada kedalaman 50 km, sekitar 700 - 800 ° С, pada kedalaman 500 km - sekitar 1500 - 2000 ° С, pada kedalaman 1000 km - sekitar 1700 - 2500 ° С, pada kedalaman 2900 km (batas antara mantel dan inti) - sekitar 2000 - 4700 ° С, di pusat bumi, mis. pada kedalaman 6371 km, - 2200 - 2500 ° С. " 4 Hal ini, sebagaimana telah disebutkan, dijelaskan oleh fakta bahwa peluruhan unsur radioaktif di lapisan dalam terus berlanjut. Oleh karena itu terjadi “aliran panas” ke kerak bumi, panas yang terkumpul di inti sangat besar, oleh karena itu energi panas bumi tergolong sumber energi terbarukan.

Kekuatan energi panas bumi 4000 kali lebih kecil dari energi radiasi matahari, tetapi 30 kali lebih besar dari kekuatan semua pembangkit listrik di dunia.

Ada dua sumber energi panas bumi: hidrotermal, yaitu uap panas dan air, yang suhunya sekitar 100 ° C, dan petrotermal, yaitu batuan padat yang dipanaskan.

Energi hidrotermal telah menemukan aplikasinya di dunia modern, di wilayah geokimia energi ini digunakan sistem pemanas dan sistem penyediaan air, namun air dari geyser tidak dapat dialirkan ke sistem penyediaan air karena kandungan mineralnya yang tinggi, sehingga hanya digunakan untuk pemanasan.

Adapun produksi energi listrik berbasis hidrotermal, secara umum diterima bahwa batas di bawah yang tidak menguntungkan untuk membuat pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah suhu uap atau air mendekati 130 ° C. Mungkin di masa mendatang, berkat perkembangan teknologi, batas ini dapat dikurangi. Namun perlu dicatat bahwa pada tahun 1967, pembangkit listrik tenaga panas bumi Pauzhetskaya dengan kapasitas 2,5 MW dibuat di Kamchatka.

Saat ini, energi panas bumi jenis kedua, petrotermal, tidak digunakan sama sekali, karena banyak kesulitan yang terkait dengannya. Salah satunya adalah kemampuan yang buruk untuk mengawetkan tubuh batuan bawah tanah, dan karenanya dianggap sebagai proyek yang tidak menguntungkan.

Sekarang saya pikir kita bisa mengakhiri diskusi tentang energi panas bumi dan beralih menggunakan gelombang laut.

2.3 Energi gelombang laut.

Sekarang banyak ilmuwan percaya bahwa instalasi semacam itu dapat digunakan di laut lepas sejauh mungkin dari ombak, tetapi kekuatan instalasi semacam itu cukup rendah.

Sekarang mari kita lihat perangkat stasiun tersebut.

Gambar 9 Skema instalasi konversi energi gelombang laut

Platform dibagi menjadi beberapa bagian yang terbuka dari bawah, diisi udara, memainkan peran silinder piston. pesawat terbang. Gelombang, lewat di bawah platform, menekan udara di bagian satu per satu. Jadi, air berperan sebagai piston. Akibatnya, di bagian, pada gilirannya, saat gelombang lewat di bawahnya, tekanannya akan lebih atau kurang. Ketika bagian ini berada di atas puncak gelombang, volume udara di dalamnya berkurang, udara dikompresi, tekanannya meningkat. Ketika bagian tersebut berada di antara dua puncak gelombang, tekanan udara berkurang. Turbin dipasang di atas platform, berkat energi gelombang yang diubah menjadi energi listrik.

Masalah yang paling penting adalah kelembaban. Oleh karena itu, peralatan tahan lembab harus digunakan. Masalah lain terkait dengan rendahnya daya mekanisme ini, tetapi mereka telah menemukan penerapannya. Misalnya, Jepang menggunakan data dari pembangkit listrik pelampung terapung.

Cara lain untuk mendapatkan energi juga terhubung dengan air.

2.4 Pembangkit listrik pasang surut.

Penyebab pasang surut adalah dampak pada cangkang air Bumi Bulan dan Matahari, serta gaya sentrifugal. Kenaikan maksimum air, disebut air tinggi, di atas penurunan minimum permukaan air - air rendah, sekitar 1 m di laut terbuka, tetapi tergantung pada bentuk garis pantai, serta garis lintang geografis, kedalaman laut di dekat daratan dan beberapa faktor lain, pasang surut mungkin jauh lebih banyak.

"Sekarang diyakini bahwa untuk membuat pembangkit listrik tenaga pasang surut, perbedaan level saat air pasang dan surut harus minimal 10 m. Tapi tidak lebih dari 30 tempat seperti itu di seluruh dunia." 5 Nilai maksimum perbedaan tinggi muka air laut saat pasang dan surut ditemukan di beberapa tempat

"Pantai Atlantik Kanada, yang mencapai 18 m.

ditandai level tinggi air pasang di beberapa tempat di Selat Inggris (hingga 15 m),

Laut Okhotsk (hingga 13 m), Laut Putih (hingga 10 m), Laut Barents (hingga 10 m).

Pengoperasian pembangkit listrik ini didasarkan pada sifat bejana penghubungnya, yaitu di bawah pengaruh tekanan, kadar cairannya sama.

Bendungan sedang dibangun untuk membentuk cekungan yang diperlukan. Generator turbin hidrolik dipasang di badan bendungan, yang (untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik) harus "dapat dibalik", yaitu, bertindak untuk tujuan yang dimaksudkan ketika air mengalir melaluinya di kedua arah: baik dari kanan ke kiri dan dari kiri ke kanan.

Gbr.10 Skema pembangkit listrik tenaga pasang surut

Namun, kinerja pembangkit listrik tenaga pasang surut masih rendah. Namun, indikator teknis dan ekonomi pembangkit listrik tenaga pasang surut tidak tinggi. Hal ini terlihat dari karya pembangkit listrik tenaga pasang surut yang dibangun pada tahun 1966 di Prancis di Sungai Rhone, di Selat Inggris, dengan kapasitas 240 ribu kW (Pada tahun 1968, di Uni Soviet, di pesisir Laut Barents dekat kota Murmansk, pembangkit listrik pasang surut Kislogubskaya dengan kapasitas 800 kW dibangun. Biaya konstruksinya jauh lebih tinggi daripada pembangkit listrik tenaga air konvensional dengan kapasitas yang sama, dan jumlah jam operasi per tahun pada kapasitas pengenal jelas jauh lebih rendah.

Dan di akhir bab saya ingin berbicara tentang proyek yang paling menjanjikan yaitu penggunaan energi matahari.

2.5 Energi surya di sektor energi.

Matahari adalah sumber energi paling kuat yang tersedia saat ini. Kekuatan semu dinyatakan sebagai 4 x 10 14 kW. Namun sayangnya, sebagian besar energi dipantulkan oleh atmosfer bumi, kemudian untuk setiap meter persegi tanah rata-rata terdapat 0,35 kW, maka seluruh permukaan bumi menyumbang 105 miliar kW.

Energi matahari dapat digunakan untuk memanaskan fluida kerja, seperti air dalam sistem pasokan air, atau mengubahnya menjadi energi listrik. Mari kita lihat lebih dekat yang kedua.

Saat ini, dua metode digunakan untuk ini:

1. menggunakan konverter fotolistrik semikonduktor (PVC)
2. pembuatan pembangkit listrik tenaga uap

Tetapi perlu dicatat bahwa metode pertama lebih menjanjikan. Karena itu, kita akan mulai dengan itu.

FEP adalah perangkat yang operasinya didasarkan pada fenomena efek fotolistrik. "Fenomena penarikan elektron dari suatu zat di bawah pengaruh cahaya disebut efek fotolistrik." 6 Pada awalnya mereka menggunakan fakta bahwa elektron katoda masuk ke ruang hampa FEP, tetapi efisiensi proses ini rendah.

Kemudian mereka mulai menggunakan FEP dengan lapisan penghalang. Prinsip operasinya adalah ada dua semikonduktor, salah satunya dengan kelebihan elektron, dan yang lainnya dengan "lubang", yaitu elektron keluar, dan tempatnya menjadi kosong. jika terjadi kontak antara dua pelat, maka elektron bebas akan mulai bergerak menuju konduktor dengan "lubang", dan "lubang" akan bertemu dengannya. Tetapi berdasarkan proses ini, arus listrik tidak dapat diperoleh, karena ketika sirkuit tertutup, mereka akan menyeimbangkan satu sama lain, hal lain adalah jika cahaya mengenai batas, maka sepasang "lubang elektron", sehingga terbentuk perbedaan potensial tambahan, karenanya, arus listrik.

Gbr.11 diagram prinsip pengoperasian baterai surya

Silikon dan germanium dengan pengotor digunakan sebagai semikonduktor, karena zat ini dalam bentuk murni adalah dielektrik. Tetapi perlu dicatat bahwa efisiensi sel surya hanya sekitar 25%, dan biaya pemasangan semacam itu masih tinggi, tetapi sel surya telah menemukan aplikasi untuk pesawat ruang angkasa.

Mari kita memikirkan metode kedua untuk mengubah energi matahari - pada pembuatan pembangkit listrik tenaga uap, di mana ketel uap konvensional yang beroperasi, misalnya, pada batu bara, digantikan oleh ketel uap surya. Gambar 12 menunjukkan diagram perangkat pembangkit listrik jenis ini.

Skema instalasi uap tenaga surya sangat jelas sehingga tidak memerlukan penjelasan lebih lanjut.

Gbr.12 diagram pembangkit listrik tenaga uap.

Setelah mengenal sumber energi alternatif, kami memahami bahwa penggunaan sumber-sumber tersebut membutuhkan pengetahuan dan teknologi tertentu agar dapat benar-benar bermanfaat, jadi semuanya tergantung pada kami.

bagian 3

Masalah energi modern.

Dalam bab ini, kita akan melihat isu-isu yang masih perlu ditangani untuk mengembangkan energi. Masalah-masalah ini termasuk pencemaran lingkungan, masalah yang terkait dengan transportasi listrik.

Pertama, mari kita lihat masalah pengangkutan listrik, karena dengan mencari solusi untuk masalah ini, kita dapat menemukan cara untuk mengurangi kehilangan energi selama pengangkutan. Faktanya adalah sebagian besar jenis pembangkit listrik bergantung pada lokasi geografisnya, misalnya pembangkit listrik tenaga panas harus ditempatkan di dekat lokasi ekstraksi bahan bakar, pembangkit listrik tenaga air harus ditempatkan di sungai yang berarus deras. Kurangnya kebebasan dalam memilih lokasi pembangkit listrik dan pertumbuhan konsumsi listrik membuat transportasi energi menjadi salah satu isu terpenting dalam pengembangan energi modern.

Ada dua jalan keluar dari masalah ini:

transportasi bahan mentah, bahan bakar (untuk pembangkit listrik termal);

pengangkutan tenaga listrik itu sendiri;

Saat ini, pipa digunakan untuk memompa minyak dan produk minyak.

Oli adalah cairan yang tidak dapat dimampatkan, sehingga konsumsi energi untuk pemompaannya hanya ditentukan oleh kebutuhan untuk mengatasi gaya gesekan di dalam pipa, yaitu relatif kecil. Yang juga dekat dalam hal efisiensi adalah pengangkutan minyak dengan kapal tanker besar. Situasinya lebih sulit dengan pengangkutan gas alam. Ini kompres dengan mudah, jadi Anda harus menggunakan kompresor dan pipa berdiameter besar. Akan lebih ekonomis untuk mengangkut gas cair, tetapi ada satu hal: untuk mempertahankan keadaan ini, diperlukan suhu -150 ° C.

Berkenaan dengan pengangkutan batubara jarak jauh, saat ini hanya transportasi kereta api dan air yang digunakan untuk tujuan ini. Sudah diperhitungkan saat mengangkut barang kereta api pada kecepatan 100 km / jam, konsumsi energi 4 kali lebih sedikit dibandingkan transportasi jalan raya dan lebih dari 60 kali lebih sedikit daripada penerbangan.

Di sisi lain, kita selalu dapat mengangkut listrik itu sendiri. Saluran listrik, atau, demikian singkatnya disebut, saluran listrik, adalah alat transportasi energi universal. Tujuan saluran transmisi listrik tidak hanya transmisi energi satu arah, seperti yang dilakukan, misalnya, menggunakan pipa minyak dan gas, tetapi juga komunikasi antara pembangkit listrik individu dan seluruh sistem energi. Komunikasi semacam itu membantu meningkatkan keandalan sistem tenaga, mengurangi cadangan daya yang diperlukan, dan memfasilitasi pengoperasian sistem selama periode permintaan listrik maksimum dan minimum. Menurut indikator ekonomi utama, saluran transmisi listrik tidak hanya kalah dengan pipa minyak, tetapi juga pipa gas. Adapun pengangkutan batu bara jarak jauh dengan kereta api, efisiensinya mendekati efisiensi saluran transmisi listrik.

Dua jenis saluran listrik banyak digunakan: arus searah dan arus bolak-balik. Setiap jenis memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Karena tegangan operasi yang diizinkan lebih tinggi di saluran (1,5-2 kali lebih tinggi daripada saluran listrik AC), saluran listrik DC dapat dibangun pada jarak yang lebih jauh. Kedua, penggunaan jalur transmisi DC untuk interkoneksi sistem energi menghilangkan kebutuhan akan sinkronisasi sistem dan pemerataan frekuensi yang ketat. Akibatnya, saluran listrik DC membuat sistem tenaga lebih berkelanjutan.

Namun, ada kekurangannya, yaitu kebutuhan untuk memiliki dua konverter, satu di ujung saluran transmisi untuk mengubah AC ke DC dan yang lainnya di ujung saluran penerima untuk mengubah DC ke AC. Ini adalah peralatan yang cukup mahal, dan selain itu, ada baiknya mempertimbangkan jumlahnya di jaringan listrik yang memungkinkan. Juga, jika Anda menggunakan saluran listrik DC untuk mentransmisikan listrik dalam jarak pendek, kehilangan energi pada konverter itu sendiri akan lebih tinggi daripada kehilangannya pada saluran listrik AC.

Namun, saluran transmisi arus searah dapat menemukan aplikasinya untuk transmisi daya jarak jauh karena stabilitasnya.

Prospek pengembangan lebih lanjut transmisi listrik melalui kabel kini tidak hanya terkait dengan overhead, tetapi juga dengan saluran listrik kabel. Saluran transmisi daya kabel dipahami sebagai metode transmisi energi listrik, di mana kabel konduktif, bersama dengan isolasi listrik, dibungkus dalam selubung kedap udara. Kabel listrik biasanya terletak di bawah tanah. Yang juga memiliki kelebihan, misalnya untuk membangun saluran udara perlu memperhitungkan faktor lingkungan seperti perubahan suhu, angin, kelembaban udara di suatu tempat, dan kesalahan perhitungan dapat menyebabkan hilangnya energi yang besar.

Saluran listrik pada arus bolak-balik juga menemukan aplikasi di dunia modern. Paling modern peralatan listrik beroperasi pada arus bolak-balik, oleh karena itu, konverter DC akan diperlukan jika menggunakan arus searah, dan mengingat Anda berada di kota yang cukup besar, maka listrik dihasilkan terutama oleh pembangkit listrik tenaga panas yang terletak di dekat kota, kami mendapatkan bahwa jaraknya cukup kecil, oleh karena itu penggunaan arus searah tidak menguntungkan secara ekonomi, karena sebagian besar energi listrik akan hilang karena konversinya. Selain itu, biaya energi tersebut sendiri akan lebih tinggi, karena energi konstan perlu diubah. Ini adalah keuntungan dari saluran listrik pada arus bolak-balik. Tetapi ada juga kualitas negatifnya: saluran transmisi listrik membutuhkan sinkronisasi semua sumber dan konsumen, dan kehilangan energi meningkat dengan bertambahnya jarak.

“Di salah satu jalur transmisi kabel yang menjanjikan, insulasi adalah gas dengan tekanan relatif tinggi, yang memiliki konduktivitas listrik rendah. Gas semacam itu, yang telah menemukan aplikasi dalam teknologi, khususnya sulfur heksafluorida SF6, yang disebut SF6 di kalangan insinyur kelistrikan. Sulfur heksafluorida adalah salah satu yang disebut gas elektronegatif, sifat khas molekulnya adalah kemampuan untuk mengikat elektron ke dirinya sendiri dan, karenanya, berubah menjadi ion negatif. Hal ini menyebabkan penurunan konsentrasi elektron bebas dalam gas dan, akibatnya, penurunan konduktivitasnya. Saat ini, sulit untuk menarik kesimpulan tentang kemungkinan skala penggunaan SF6, tetapi arah dalam pengembangan jalur transmisi daya ini menarik.” 7

Perkembangan lain yang menjanjikan adalah saluran listrik cryogenic dan superkonduktor. Gagasan saluran transmisi kriogenik didasarkan pada fakta yang diketahui bahwa hambatan listrik logam (terutama yang murni) berkurang dengan penurunan suhu. Misalnya, jika aluminium murni didinginkan hingga suhu -253°C (suhu hidrogen cair), maka hambatan listriknya akan berkurang sekitar 500 kali lipat.

Keuntungan dari saluran transmisi semacam itu sudah jelas, tetapi peralatan untuk mempertahankan kondisi yang sesuai untuk pengoperasian saluran transmisi semacam itu cukup mahal, yang merupakan kerugian, oleh karena itu, listrik akan menjadi sangat mahal.

Dan sebelum menyelesaikan masalah pengangkutan listrik, saya ingin mempertimbangkan jenis perpindahan energi lainnya, yaitu pancaran radiasi elektromagnetik terarah, sebenarnya bisa disebut elektromagnetik, tetapi efektivitasnya sulit dinilai.

Jenis transmisi ini dapat berguna dalam kasus pembuatan pembangkit listrik tenaga surya yang kuat di orbit dekat Bumi. Dan untuk transmisi, dimungkinkan untuk mengubah listrik menjadi radiasi elektromagnetik dengan sinar terarah, dan di Bumi untuk memfokuskan dan mengubahnya kembali.

Sekarang mari kita pertimbangkan masalah seperti penyimpanan energi.

Jenis baterai pertama adalah roda gila.

Ini adalah baterai mekanis, karena mampu mengakumulasi energi mekanis, bukan energi listrik. Energi yang disimpan olehnya adalah energi kinetik dari roda gila itu sendiri

Untuk meningkatkan energi kinetik roda gila, massa dan jumlah putarannya perlu ditambah. Tetapi karena jumlah revolusi meningkat gaya sentrifugal, yang dapat menyebabkan pecahnya flywheel. Oleh karena itu, bahan yang paling tahan lama digunakan untuk roda gila. Misalnya baja dan fiberglass. Roda gila telah dibuat, yang massanya diukur dalam puluhan kilogram, dan kecepatan putarannya mencapai 200 ribu putaran per menit.

Kehilangan energi selama putaran roda gila disebabkan oleh gesekan antara permukaan roda gila dan udara serta gesekan pada bantalan. Untuk mengurangi kerugian, roda gila ditempatkan di dalam selubung tempat udara dipompa keluar, yaitu ruang hampa dibuat di dalam selubung. Desain bantalan paling canggih digunakan. Dalam kondisi ini, kehilangan energi tahunan flywheel bisa kurang dari 20%.

Untuk waktu yang lama, jenis baterai seperti baterai elektrokimia telah digunakan.

Baterai elektrokimia adalah salah satu yang paling umum, tetapi aplikasinya sempit di dunia modern.

Baterai jenis ini memiliki dua elektroda - positif dan negatif, dibenamkan dalam larutan - elektrolit. Perubahan energi kimia menjadi energi listrik terjadi melalui reaksi kimia. Untuk memulai reaksi, cukup menutup bagian luarnya sirkuit listrik baterai. Pada elektroda negatif yang mengandung zat pereduksi, akibat reaksi kimia terjadi proses oksidasi. Elektron bebas yang terbentuk dalam hal ini melewati bagian luar rangkaian listrik dari elektroda negatif ke elektroda positif. Dengan kata lain, timbul perbedaan potensial antara elektroda, yang menciptakan arus listrik. Ini adalah proses pengosongan baterai saat berfungsi sebagai sumber arus. Saat baterai diisi, reaksi kimia berlangsung dalam arah yang berlawanan. Kerugian utama dari baterai semacam itu adalah "bulkyness", yaitu energi spesifik yang rendah (yaitu rasio energi terhadap massa J / kg).

Ada juga akumulator termal, yaitu penggunaan energi matahari untuk memanaskan fluida kerja atau memindahkan fluida kerja dari satu keadaan agregasi ke keadaan lainnya.

Jadi, meskipun sekarang sektor energi berkembang dengan baik, masih ada pekerjaan yang harus diselesaikan, karena pekerjaan ke arah ini dapat mengurangi kehilangan energi dan akibatnya mengurangi biaya listrik.

Oleh karena itu, jika kita ingin meningkatkan kualitas hidup kita, perlu diperhatikan masalah transportasi energi, terutama untuk negara sebesar Rusia, karena sekitar 70% perekonomian kita bertumpu pada pasar komoditas. . Sebagian besar mineral ditemukan di Siberia, dan sejumlah besar listrik dibutuhkan untuk menambah jumlah bahan mentah yang ditambang.

Kesimpulan.

Sebagai kesimpulan, saya ingin mengatakan bahwa, dengan mempertimbangkan perkiraan menipisnya bahan bakar fosil, yaitu cadangan gas dan minyak, dengan mempertimbangkan konsumsi modern, harus cukup untuk 100 tahun, cadangan batu bara sedikit lebih dari 300 tahun, nuklir bahan bakar setidaknya selama 1000 tahun, kita dapat mengatakan bahwa sumber energi tradisional akan bertahan lama. Pertama, mereka akan berhenti menggunakan TPP minyak dan gas, karena akan menjadi terlalu mahal dan tidak menguntungkan, sebagai imbalannya, TPP batubara akan tersebar luas, tetapi mendekati tahun 2100 harga batubara akan mulai naik, oleh karena itu pembangkit listrik tenaga nuklir adalah jenis pembangkit listrik "klasik" terkemuka. Walaupun cadangan bahan bakar nuklir tidak sebesar cadangan batu bara, namun energi yang dapat diperoleh dari bahan bakar nuklir 100 kali lebih banyak dibandingkan dari batu bara. Tetapi ada masalah yang mencegah energi nuklir menjadi pemimpin - ini adalah pembuangan bahan bakar bekas dan, tentu saja, masalah keselamatan. Misalnya, sekarang di Eropa mereka ingin melarang penggunaan pembangkit listrik tenaga nuklir, yang tentu saja tidak sesuai dengan kebutuhan masyarakat akan energi.

Adapun energi alternatif, itu hanya berkembang dan tidak masuk akal untuk berharap banyak darinya saat ini. Perkembangannya secara langsung bergantung pada perkembangan masyarakat manusia, karena untuk pengembangan pembangkit listrik ini perlu diselesaikan sejumlah masalah teknis, namun sebagian sudah menemukan penerapannya dan telah menarik investor, yang akan mempercepat perkembangannya. Misalnya, pada tahun 2008, untuk pertama kalinya, lebih banyak investasi dilakukan dalam energi alternatif daripada di "klasik", membenarkan hal ini dengan fakta bahwa energi alternatif dapat mendatangkan keuntungan besar dalam jangka panjang, sambil berinvestasi dalam energi alternatif - $ 140 miliar , dan "klasik" - $ 110 miliar .$ 8 .

Jadi, untuk perkembangan yang harmonis dan cepat, tidak perlu hanya berfokus pada satu jenis energi klasik atau alternatif, perlu memodernisasi apa yang sudah kita miliki dan mengembangkan apa yang harus kita temukan.

2 Maksud saya di dunia energi

Energi selalu menjadi faktor terpenting dalam keberadaan dan kemajuan peradaban manusia. Tanpanya, aktivitas orang apa pun tidak terpikirkan, ekonomi negara dan, pada akhirnya, kesejahteraan manusia sangat bergantung padanya. Orang biasa begitu terbiasa dan beradaptasi dengan berbagai manifestasinya sehingga dia tidak menyadari masalahnya, tanpa berpikir menghabiskan sumber daya yang tampaknya tak ada habisnya.

Namun, batasan dan kemungkinan sumber energi tradisional bukannya tidak ada habisnya. Ini secara fasih dibuktikan oleh kebijakan energi sebagian besar negara maju secara ekonomi terbesar di planet ini, PBB dan organisasi dunia terkemuka lainnya. Selama lebih dari setengah abad, semua pihak yang berkepentingan telah secara aktif mencari dan mengembangkan metode alternatif lain untuk menghasilkan listrik dan panas.

Pengembangan energi alternatif terkait erat dengan masalah lingkungan berskala besar. Pencemaran lingkungan global, lautan dunia, statistik mengerikan tentang emisi senyawa berbahaya ke atmosfer - semua ini dengan jelas menunjukkan bahwa di abad ke-21, energi alternatif dan ekologi akan saling terkait erat.

Pengembangan dan pencarian sumber energi non-tradisional merupakan salah satu tugas terpenting yang dihadapi komunitas ilmiah dunia. Ekologi planet ini, situasi dengan krisis energi total yang akan datang, perkembangan ekonomi lebih lanjut dari negara-negara dan, akibatnya, standar hidup penduduknya bergantung pada solusinya.

Umat ​​\u200b\u200bmanusia telah lama menyadari kebutuhan untuk memperoleh energi dan belajar bagaimana menggunakannya, memperoleh manfaat yang nyata.

Penggunaan energi angin menyebabkan munculnya layar, kapal perang, dan kapal dagang. Armada militer bermunculan, perdagangan maritim mulai berkembang.

Penemuan pabrik untuk produksi roti didasarkan pada penggunaan energi air yang diperoleh melalui pergerakan kincir air. Penampilan mereka berdampak positif pada situasi demografis negara-negara dunia kuno, harapan hidup manusia meningkat tajam.

Penggunaan limbah rumah tangga dan sisa-sisa tumbuhan yang punah sebagai bahan bakar sejak dahulu kala membantu memasak makanan, menjadi dasar munculnya metalurgi awal.

Kemudian penemuan geologis yang penting datang untuk membantu umat manusia. Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta revolusi industri mengarah pada fakta bahwa pada akhir abad ke-19, bahan baku hidrokarbon menjadi sumber energi utama. Layar, dayung, kekuatan otot kuda, dan hewan lainnya digantikan oleh mesin murah berbahan bakar fosil.

Perekonomian sebagian besar negara diatur ulang pada pembawa hidrokarbon, tenaga air dikembangkan di sepanjang jalan, dan dari pertengahan abad ke-20, tenaga nuklir muncul.

Perkembangan progresif seperti itu dapat berlanjut lebih jauh jika pada tahun 1960-an dan 1970-an peradaban tidak menghadapi masalah pencemaran global Bumi, yang terkait erat dengan perubahan iklim antropogenik.

Energi modern dengan percaya diri memegang telapak tangan dalam bahan kimia, radioaktif, aerosol, dan jenis pencemaran lingkungan lainnya. Pemecahan masalah masing-masing secara langsung akan berdampak positif pada kemungkinan menghilangkan masalah lingkungan.

Kesulitan utama dari masalah energi modern terletak pada kenyataan bahwa industri ini berkembang sangat cepat. Sebagai perbandingan, jika populasi Bumi rata-rata berlipat ganda dalam setengah abad, maka penggandaan konsumsi energi umat manusia terjadi setiap 15 tahun.

Dengan demikian, superimposisi laju pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan sektor energi menyebabkan efek longsoran salju: kebutuhan dan kebutuhan energi dalam hal per kapita terus meningkat.

Saat ini, tidak ada tanda-tanda penurunan konsumsinya. Untuk terus memenuhi persyaratan ini dalam waktu dekat, umat manusia harus menjawab beberapa pertanyaan penting untuk dirinya sendiri sesegera mungkin:

• apa dampak nyata pada jenis energi utama noosfer (bidang aktivitas manusia), bagaimana kontribusinya terhadap keseimbangan energi berubah dalam waktu dekat dan jauh;
• bagaimana menetralkan efek negatif dari penggunaan metode produksi energi tradisional, operasinya;
• peluang apa yang ada, apakah ada teknologi yang tersedia untuk memperoleh energi alternatif, sumber daya apa yang dapat digunakan untuk ini, apakah ada masa depan untuk sumber energi alternatif.

Energi alternatif sebagai masa depan non-alternatif umat manusia

Apa itu energi alternatif? Konsep ini menyembunyikan industri yang benar-benar baru yang menggabungkan semua jenis perkembangan menjanjikan yang ditujukan untuk menemukan dan menggunakan sumber energi alternatif.

Transisi tercepat ke sumber energi alternatif diperlukan karena faktor-faktor berikut:

Negara-negara yang menggunakan bentuk-bentuk energi alternatif akan menerima bonus yang tak ternilai - pada kenyataannya, pasokannya yang tidak terbatas dan tidak ada habisnya, karena bagian terbesar dari sumber-sumber ini dapat diperbarui.

Jenis utama sumber energi alternatif

Baru-baru ini, banyak pilihan non-tradisional untuk mendapatkan energi telah dicoba secara praktis. Statistik mengatakan bahwa kita masih berbicara tentang seperseribu persen dari potensi penggunaan.

Kesulitan khas yang pasti dihadapi oleh pengembangan sumber energi alternatif dalam perjalanannya adalah kesenjangan total dalam undang-undang di sebagian besar negara mengenai eksploitasi sumber daya alam sebagai milik negara. Masalah pengenaan pajak energi alternatif yang tak terhindarkan terkait erat dengan kurangnya elaborasi hukum.

Simak 10 sumber energi alternatif yang paling banyak digunakan.

Angin

Energi angin selalu digunakan oleh manusia. Tingkat perkembangan teknologi modern memungkinkan kita membuatnya hampir tanpa gangguan.

Pada saat yang sama, listrik dihasilkan menggunakan kincir angin, mirip dengan kincir angin, perangkat khusus. Baling-baling kincir angin mengkomunikasikan energi kinetik angin ke generator yang menghasilkan arus dengan cara memutar baling-baling.

Ladang angin seperti itu sangat umum di Cina, India, AS, dan negara-negara Eropa Barat. Pemimpin yang tidak diragukan lagi di bidang ini adalah Denmark, yang merupakan pelopor energi angin: instalasi pertama muncul di sini pada akhir abad ke-19. Denmark menutup dengan cara ini hingga 25% dari total permintaan listrik.

Pada akhir abad ke-20, China mampu menyediakan listrik ke daerah pegunungan dan gurun hanya dengan bantuan turbin angin.

Penggunaan energi angin mungkin merupakan cara produksi energi yang paling maju. Ini adalah varian sintesis yang ideal, di mana energi alternatif dan ekologi digabungkan. Banyak negara maju di dunia terus meningkatkan bagian listrik yang dihasilkan dengan cara ini dalam neraca energi total mereka.

Matahari

Upaya pemanfaatan radiasi matahari untuk menghasilkan energi juga telah dilakukan sejak lama, saat ini merupakan salah satu cara yang paling menjanjikan untuk mengembangkan energi alternatif. Fakta bahwa matahari di banyak garis lintang planet bersinar sepanjang tahun, mentransfer energi puluhan ribu kali lebih banyak ke Bumi daripada yang dikonsumsi oleh seluruh umat manusia dalam setahun, menginspirasi penggunaan aktif stasiun surya.

Sebagian besar stasiun terbesar terletak di Amerika Serikat, secara total, energi matahari didistribusikan di hampir seratus negara. Fotosel (pengonversi radiasi matahari) diambil sebagai dasar, yang digabungkan menjadi panel surya skala besar.

Panas Bumi

Panas dari kedalaman bumi diubah menjadi energi dan digunakan untuk kebutuhan manusia di banyak negara di dunia. Energi panas sangat efektif di daerah aktivitas vulkanik, tempat yang banyak terdapat geyser.

Para pemimpin di bidang ini adalah Islandia (ibukota negara, Reykjavik, sepenuhnya dilengkapi dengan energi panas bumi), Filipina (bagian dalam keseimbangan total adalah 20%), Meksiko (4%), dan Amerika Serikat (1%).

Keterbatasan penggunaan jenis sumber ini disebabkan oleh ketidakmungkinan mengangkut energi panas bumi jarak jauh (sumber energi lokal yang khas).

Di Rusia, masih ada satu stasiun seperti itu (kapasitas - 11 MW) di Kamchatka. Stasiun baru sedang dibangun di tempat yang sama (kapasitas - 200 MW).

Sepuluh sumber energi yang paling menjanjikan dalam waktu dekat meliputi:

• stasiun surya yang berbasis di luar angkasa (kelemahan utama dari proyek ini adalah biaya finansial yang sangat besar);
• kekuatan otot seseorang (permintaan, pertama-tama - mikroelektronika);
• potensi energi pasang surut (kerugiannya adalah biaya konstruksi yang tinggi, fluktuasi daya yang sangat besar per hari);
• wadah bahan bakar (hidrogen) (kebutuhan untuk membangun pompa bensin baru, tingginya biaya mobil yang akan mengisi bahan bakarnya);
• reaktor nuklir cepat (batang bahan bakar direndam dalam Na cair) - teknologinya sangat menjanjikan (kemungkinan untuk menggunakan kembali limbah bekas);
• biofuel - sudah banyak digunakan oleh negara-negara berkembang (India, Cina), keuntungan - pembaruan, keramahan lingkungan, kerugian - penggunaan sumber daya, lahan yang ditujukan untuk produksi tanaman, penggembalaan ternak (naik harga, kekurangan makanan);
• listrik atmosfer (akumulasi potensi energi petir), kerugian utama adalah mobilitas bagian depan atmosfer, kecepatan pelepasan (kompleksitas akumulasi).

Para ilmuwan berlomba menemukan sumber energi masa depan untuk memperbaiki lingkungan dan mengurangi ketergantungan pada minyak dan bahan bakar fosil lainnya.

Beberapa memprediksi bahwa energi masa depan adalah . Yang lain mengatakan matahari adalah jalannya. Skema yang lebih liar termasuk turbin angin yang tinggi di udara atau mesin antimateri.

Pertimbangkan seperti apa energi masa depan di abad ke-21 dan seterusnya.

Energi antimateri

Antimateri adalah analog materi, terdiri dari antipartikel yang memiliki massa yang sama dengan materi normal, tetapi dengan sifat atom yang berlawanan yang dikenal sebagai putaran dan muatan.

Ketika partikel berlawanan bertemu, mereka memusnahkan satu sama lain dan melepaskan sejumlah besar energi sesuai dengan persamaan terkenal Einstein E=mc2.

Energi masa depan, dalam bentuk prototipe antimateri, sudah digunakan dalam teknik pencitraan medis yang dikenal sebagai tomografi emisi positron (PET), namun penggunaannya sebagai sumber bahan bakar potensial masih dalam ranah fiksi ilmiah.

Masalah dengan antimateri adalah jumlahnya sangat sedikit di alam semesta. Antimateri dapat diproduksi di laboratorium, namun saat ini hanya dalam jumlah yang sangat kecil dan dengan harga selangit. Dan bahkan jika masalah produksi dapat diselesaikan, pertanyaan utamanya masih tetap bagaimana menyimpan sesuatu yang cenderung menghancurkan dirinya sendiri dalam kontak dengan materi biasa, serta bagaimana menggunakan energi antimateri yang pernah diciptakan ini.

Para ilmuwan sedang melakukan penelitian untuk membuat antimateri yang suatu hari nanti bisa mengantarkan manusia ke bintang-bintang, tetapi impian kapal luar angkasa bertenaga antimateri masih jauh, semua ahli setuju.

Sel bahan bakar hidrogen

Sekilas, sel bahan bakar hidrogen tampak seperti alternatif yang ideal untuk bahan bakar fosil. Mereka dapat menghasilkan listrik hanya dengan menggunakan hidrogen dan oksigen tanpa banyak polusi.

Mobil yang ditenagai oleh sel bahan bakar hidrogen tidak hanya akan lebih efisien daripada mobil yang ditenagai oleh mesin pembakaran internal, tetapi satu-satunya emisi adalah air.

Sayangnya, meskipun hidrogen adalah unsur paling melimpah di alam semesta, sebagian besar diasosiasikan dengan molekul seperti air. Ini berarti hidrogen murni dan tidak terkombinasi harus diproduksi dengan menggunakan sumber daya lain, yang dalam banyak kasus berhubungan dengan bahan bakar fosil. Jika demikian, maka banyak manfaat lingkungan dari hidrogen sebagai bahan bakar yang diabaikan. Masalah lain dengan hidrogen adalah tidak dapat dikompresi dengan mudah atau aman dan memerlukan tangki penyimpanan khusus. Juga, untuk alasan yang tidak sepenuhnya dipahami, atom hidrogen kecil cenderung merembes melalui bahan tangki.

Nuklir

Albert Einstein memberi tahu kita bahwa garis antara materi dan energi tidak jelas. Energi masa depan dapat dihasilkan oleh fisi atau fusi inti - proses yang dikenal sebagai reaksi fisi nuklir dan pembentukan inti yang lebih berat di mana ia dilepaskan.

Melepaskan radiasi berbahaya dan menghasilkan bahan radioaktif dalam jumlah besar yang dapat tetap aktif selama ribuan tahun dan dapat menghancurkan seluruh ekosistem jika bocor. Ada juga kekhawatiran bahwa bahan nuklir dapat digunakan dalam senjata.

Saat ini, sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan fisi, dan mempertahankan suhu yang diperlukan diperlukan untuk produksi.

Fenomena alam yang dikenal sebagai sonoluminescence juga dikenal.

Sonoluminescence suatu hari nanti mungkin menjadi sarana untuk memiliki reaktor nuklir dan fusi raksasa dalam segelas cairan.

Sonoluminescence mengacu pada kilatan cahaya ketika cairan khusus menciptakan gelombang suara berenergi tinggi. Gelombang suara memecah cairan dan menghasilkan gelembung kecil yang mengembang dengan cepat dan kemudian runtuh dengan keras. Cahaya dihasilkan dalam proses tersebut, tetapi yang lebih penting, bagian dalam gelembung yang meledak mencapai suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Para ilmuwan berpendapat bahwa ini mungkin cukup untuk fusi nuklir.

Para ilmuwan juga bereksperimen dengan metode untuk menciptakan fusi nuklir terkontrol dengan mempercepat ion hidrogen "berat" dalam medan listrik yang kuat.

konversi panas laut

Lautan menutupi 70 persen Bumi, dan air adalah pengumpul energi matahari alami di masa depan. Konversi panas laut terjadi dengan memanfaatkan perbedaan suhu antara air permukaan yang dipanaskan oleh matahari dan air di kedalaman laut yang dingin untuk menghasilkan listrik.

Konversi energi panas laut dapat bekerja sesuai dengan prinsip berikut:

• Loop tertutup: Cairan dengan titik didih rendah, seperti amonia, direbus menggunakan air laut yang hangat. Uap yang dihasilkan digunakan untuk mengoperasikan turbin pembangkit listrik, kemudian uap tersebut didinginkan oleh air laut yang dingin.
• Sirkuit terbuka: air laut hangat diubah menjadi uap tekanan rendah yang digunakan untuk membangkitkan listrik. Uap mendingin dan berubah menjadi air tawar yang dapat digunakan dengan air laut yang dingin.
• Siklus Hibrid: Siklus tertutup digunakan untuk menghasilkan listrik, yang digunakan untuk menciptakan lingkungan bertekanan rendah yang diperlukan untuk siklus terbuka.

Energi panas lautan digunakan baik untuk ekstraksi air tawar maupun air laut kaya nutrisi yang diekstraksi dari kedalaman samudra untuk budidaya organisme dan tumbuhan laut. Kerugian utama dari energi panas lautan adalah perlu bekerja pada perbedaan suhu yang kecil, umumnya sekitar 20 derajat Celcius dengan efisiensi dari 1 hingga 3 persen.

Tenaga air

Air yang jatuh, bocor, atau bergerak telah dimanfaatkan sejak zaman kuno untuk menghasilkan listrik.

Tenaga air menyediakan sekitar 20 persen listrik dunia.

Sampai saat ini diyakini bahwa energi air masa depan merupakan sumber daya alam yang kaya yang tidak membutuhkan bahan bakar tambahan dan tidak menimbulkan polusi.

Studi terbaru, bagaimanapun, membantah beberapa klaim ini dan menyarankan bahwa bendungan pembangkit listrik tenaga air dapat menghasilkan karbon dioksida dan metana dalam jumlah yang signifikan dari penguraian bahan tanaman yang terendam. Dalam beberapa kasus, emisi ini bersaing dengan emisi dari pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Kerugian lain dari bendungan adalah orang sering perlu dipindahkan. Dalam kasus pembangunan Bendungan Tiga Ngarai di Cina, yang telah menjadi bendungan terbesar di dunia, 1,9 juta orang mengungsi dan situs bersejarah kebanjiran dan hilang.

Biomassa

Sumber energi masa depan adalah biomassa atau biofuel, yang melibatkan pelepasan sumber daya kimiawi yang tersimpan dalam bahan organik seperti kayu, tanaman, dan kotoran hewan. Bahan-bahan ini dibakar langsung untuk menghasilkan panas, atau disuling untuk membuat bahan bakar beralkohol seperti etanol.

Tetapi tidak seperti beberapa sumber energi terbarukan lainnya, energi biomassa tidak bersih, karena pembakaran bahan organik menghasilkan karbon dioksida dalam jumlah besar. Namun, Anda dapat menutupi atau menghilangkan perbedaan ini dengan menanam pohon dan rerumputan yang tumbuh cepat sebagai bahan bakar. Para ilmuwan juga bereksperimen dengan menggunakan bakteri untuk memecah biomassa dan menghasilkan hidrogen untuk digunakan sebagai bahan bakar.

Salah satu alternatif biofuel yang menarik namun kontroversial melibatkan proses yang dikenal sebagai konversi termal.

Tidak seperti biofuel konvensional, konversi termal dapat mengubah hampir semua jenis bahan organik menjadi minyak berkualitas tinggi dengan air sebagai satu-satunya produk sampingannya.

Namun, masih harus dilihat apakah perusahaan yang telah mematenkan proses tersebut dapat menghasilkan minyak yang cukup untuk energi masa depan ini menjadi alternatif bahan bakar yang layak.

Minyak

Ada yang menyebutnya emas hitam. Seluruh kerajaan didasarkan pada ini, karena itu perang terjadi. Salah satu alasan mengapa minyak bumi atau minyak mentah begitu berharga adalah karena dapat diubah menjadi berbagai macam produk, mulai dari minyak tanah hingga plastik dan aspal. Apakah ini sumber energi masa depan masih diperdebatkan dengan hangat.

Perkiraan berapa banyak minyak yang tersisa di tanah sangat bervariasi. Beberapa ilmuwan memperkirakan bahwa cadangan minyak akan mencapai puncaknya dan kemudian menurun dengan cepat; yang lain percaya bahwa cadangan baru yang cukup akan ditemukan untuk memenuhi kebutuhan energi dunia selama beberapa dekade lagi.

Seperti batu bara dan gas alam, minyak relatif murah dibandingkan dengan bahan bakar alternatif lainnya, tetapi memiliki biaya lingkungan yang lebih tinggi. Penggunaan minyak menghasilkan karbon dioksida dalam jumlah besar, dan tumpahan minyak dapat merusak ekosistem yang rapuh.

Angin

Mengambil konsep kincir angin selangkah lebih maju dan lebih tinggi, para ilmuwan ingin membuat pembangkit listrik di langit, kincir angin yang melayang di udara pada ketinggian 1000 meter. Perangkat dengan sekrup akan distabilkan di satu tempat, dan listrik akan dialirkan ke tanah melalui kabel.

Tenaga angin saat ini hanya menyumbang 0,1 persen dari permintaan listrik global. Jumlah ini diperkirakan akan meningkat karena angin merupakan salah satu bentuk energi yang paling bersih dan dapat menghasilkan tenaga selama angin bertiup.

Masalahnya, tentu saja, angin tidak selalu bertiup, dan tenaga angin tidak dapat diandalkan untuk menghasilkan listrik secara konstan. Ada juga kekhawatiran bahwa ladang angin dapat mempengaruhi cuaca lokal dengan cara yang belum sepenuhnya dipahami.

Para ilmuwan berharap bahwa mengangkat kincir angin ke langit akan menyelesaikan masalah ini, karena angin di ketinggian jauh lebih kuat dan lebih konsisten di tempat yang lebih tinggi.

Batu bara

Batubara adalah bahan bakar yang menggerakkan Revolusi Industri dan sejak saat itu memainkan peran yang semakin penting dalam memenuhi kebutuhan energi dunia.

Keunggulan utama batu bara adalah jumlahnya yang banyak. Cukup untuk bertahan 200-300 tahun lagi dengan tingkat konsumsi saat ini.

Sementara kelimpahannya membuatnya sangat ekonomis, namun ketika dibakar, batubara melepaskan kotoran belerang dan nitrogen ke udara, yang dapat bergabung dengan air di atmosfer untuk membentuk hujan asam. Pembakaran batu bara juga menghasilkan karbon dioksida dalam jumlah besar, yang menurut sebagian besar ilmuwan iklim berkontribusi terhadap pemanasan global. Upaya serius sedang dilakukan untuk menemukan cara baru untuk mengurangi limbah dan produk sampingan dari penambangan batubara.

energi matahari

Energi matahari tidak memerlukan bahan bakar tambahan dan polusi tidak terjadi. Sinar matahari dapat terkonsentrasi sebagai panas atau diubah menjadi listrik menggunakan efek fotovoltaik atau fotovoltaik melalui cermin tersinkronisasi yang melacak pergerakan matahari melintasi langit. Para ilmuwan juga telah mengembangkan metode untuk memanfaatkan energi matahari masa depan untuk menggantikan mesin gas dengan memanaskan gas hidrogen di reservoir yang mengembang dan menggerakkan generator.

Kerugian dari energi matahari antara lain biaya awal yang tinggi, serta kebutuhan ruang yang besar. Selain itu, untuk sebagian besar alternatif, output energi matahari di masa depan tunduk pada polusi udara dan cuaca yang dapat menghalangi sinar matahari.

Dari Wiki

ENERGO-129-GUNDAYEVA

Listrik telah berjalan berdampingan dengan manusia selama berabad-abad. Bagaimana perkembangan industri ini telah memudahkan dan meningkatkan taraf hidup masyarakat. Sekarang sulit membayangkan hidup kita tanpa semua peralatan listrik biasa di rumah mana pun, khususnya milik saya - tanpa komputer. Dengan rasa tidak percaya dan bahkan rasa hormat, saya membaca ulang kisah-kisah yang pernah dinyalakan oleh para penyala lampu di jalanan. Ini adalah berapa banyak yang diperlukan untuk mengitari tiang lampu, memasang tangga dan menyalakan lentera! Dan Anda merasa bangga dengan negara Anda - lagipula, rekan kami, Yablochkov dan Ladygin, yang menemukan bola lampu listrik, yang tanpanya dunia sekarang tidak dapat membayangkan keberadaannya.

Profesi tukang listrik, bisa dikatakan, adalah profesi yang relatif muda. Bagaimanapun, pembangkit listrik pertama diluncurkan hanya beberapa abad yang lalu di luar negeri, kemudian listrik masuk ke Rusia Tsar. Ada kebutuhan untuk profesi ini. Tukang listrik pertama segera mendapatkan popularitas. Saat itu, hanya sedikit orang yang tahu tentang prinsip pengoperasian instalasi, dan mereka juga tidak tahu cara menggunakan listrik, sehingga tukang listrik pertama bertindak sebagai konsultan. Kehidupan modern kita menunjukkan bahwa signifikansi sosial, tuntutan akan profesi tukang listrik tidak berkurang sama sekali, melainkan justru meningkat. Persyaratannya juga berubah. Lagi pula, jika sebelumnya cukup memiliki pengetahuan tentang sirkuit dan perangkat primitif, sekarang teknologi canggih membutuhkan peningkatan dan pembaruan informasi teknis yang konstan.

Saya pikir dalam kegunaan dan signifikansi sosial itulah letak pilihan profesi. Menjadi seorang insinyur listrik adalah misi yang terhormat dan bertanggung jawab yang sangat diperlukan bagi orang-orang.

ENERGO-STL-KAMALDINOV

Kita hidup di dunia teknologi dan konsumerisme. Tetapi teknologi seharusnya tidak menjadi perhatian utama. Fisikawan Rusia selalu menjadi salah satu ilmuwan terkemuka dunia. Diantaranya, L.D. Landau, S.P. Kapitsa, Zh.I. Alferov. V.L Ginzburg dan lainnya. Penemu pertama bola lampu busur listrik adalah Pavel Nikolaevich Yablochkov. Itu adalah kontribusi besar bagi pengembangan lampu listrik. Tanpa industri tenaga listrik, tidak ada perkembangan desa, kota, wilayah, negara. ada banyak cara yang berbeda pembangkit listrik. Menggunakan energi matahari, angin, sumber daya air, energi nuklir, energi geyser. Setiap metode memiliki pro dan kontra. Di Rusia, konsumsi gas alam paling berkembang. Untuk mengatasi masalah yang ada dan mencegah munculnya masalah berikutnya, menurut saya, Anda dapat melakukan hal berikut. Pertama, memodernisasi pembangkit listrik, pabrik, berbagai industri yang ada, dan kedua, menghancurkan dan tidak melakukan apa pun sesuai dengan teknologi lama yang sudah ketinggalan zaman. Selain itu, menurut saya, hanya perlu menggunakan teknologi modern dalam pembangunan fasilitas baru. Untuk pembangunan negara, aktivitas penduduk itu sendiri penting. Misalnya: warga biasa dapat memasang panel surya di luar jendela mereka dan menggunakannya untuk penerangan atau kebutuhan lain, dan menjual kelebihan energi ke jaringan listrik. Perlu juga diupayakan untuk beralih ke sumber energi yang sepenuhnya terbarukan. Misalnya menggunakan sampah. Menyortirnya berdasarkan jenis di rumah. Untuk limbah yang tidak dapat digunakan kembali, perlu dibangun tempat pembuangan sampah khusus yang tidak memungkinkan masuknya zat berbahaya ke dalam tanah, dan gas yang dikeluarkan oleh limbah yang membusuk harus digunakan untuk menghasilkan energi. Bagi penduduk yang beralih ke sumber energi terbarukan sepenuhnya, insentif pajak dapat diberikan. Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa Rusia memiliki potensi besar dalam pengembangan industri tenaga listrik dan peningkatan kualitas hidup. Negara kita memiliki segalanya untuk ini: pencapaian sains fundamental, generasi muda yang ambisius. Kita hanya perlu melakukan upaya untuk memodernisasi dunia di sekitar kita.--ENERGO-STL-KAMALDINOV (diskusi) 11:49, 9 Oktober 2016 (MSK)

ENERGO-67-LABUTINA

Krisis energi merupakan masalah bagi seluruh umat manusia. Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang akan terjadi jika manusia menghabiskan semua cadangan dari Bumi. Pada abad ke-19, orang menguasai batu bara. Belakangan, sumber minyak dan gas muncul. Pada abad ke-20, diyakini bahwa kekayaan bawah tanah tidak akan pernah habis. Namun ternyata kedepannya cadangan batu bara, minyak dan gas yang sudah dieksplorasi akan habis. Orang perlu mencari sumber energi baru. Manusia akan bisa eksis selama cadangannya cukup Selama jutaan tahun, saat Matahari bersinar, cadangan mineral telah terkumpul - minyak, batu bara, gambut. Stok ini dibakar tanpa ampun. Banyak energi yang terbuang. Kita perlu menggunakan segala cara untuk mencegah polusi dan penipisan Bumi. Di seluruh dunia, mereka sekarang mencoba menggunakan produksi listrik yang ramah lingkungan dari: energi matahari, energi angin, sungai kecil, pasang surut, gelombang, perbedaan suhu di kedalaman lautan. Biomassa (berbagai limbah) juga digunakan untuk produksi energi. Tentu saja, ini menghasilkan emisi karbon dioksida dalam jumlah besar yang perlu dikurangi. Sumber kedua dari energi kuat yang tidak diklaim adalah lautan. Saat ini, ada beberapa stasiun yang beroperasi dengan energi pasang surut. Pembangkit listrik pasang surut juga telah dibangun di negara kita, salah satunya adalah Kislogubskaya. Ada sedikit penggunaan energi angin. Saya pikir para ilmuwan sudah mengerjakan bagaimana sumber daya alam ini dapat digunakan untuk kepentingan manusia. --ENERGO-67-LABUTINA 21:51, 6 Oktober 2016 (MSK)

ENERGO-162-BULAVINCEVA

Sepanjang keberadaannya, umat manusia telah menggunakan energi yang telah terkumpul oleh alam selama miliaran tahun. Pada saat yang sama, seiring waktu, metode penggunaannya terus ditingkatkan, diubah, diubah untuk mendapatkan efisiensi maksimum. Energi selalu memainkan peran khusus yang sangat penting dalam kehidupan umat manusia. Semua jenis aktivitasnya terkait dengan biaya energi. Jadi, pada awal perkembangan evolusionernya, hanya energi otot-otot tubuhnya yang tersedia bagi manusia. Belakangan, manusia belajar menerima dan menggunakan energi api. Kita tidak pernah memikirkan seberapa banyak hidup kita bergantung pada energi. Setiap tindakan kita terhubung dengannya. Untuk menjawab pertanyaan dengan lebih baik, memahami arti, manfaat energi dan membuat asumsi tentang penggunaan energi di masa depan, pertama-tama kita beralih ke definisi "energi". Energi - (Yunani - aksi, aktivitas) - ukuran kuantitatif umum dari berbagai bentuk gerak materi. Jika Anda memikirkan definisi yang saya berikan, Anda dapat membuat beberapa sub-paragraf lagi dan lebih spesifik memahami arti kata ini. 1) energi adalah sesuatu yang memanifestasikan dirinya hanya ketika keadaan (posisi) berbagai objek dunia di sekitar kita berubah; 2) energi adalah sesuatu yang dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya; 3) energi dicirikan oleh kemampuan untuk menghasilkan pekerjaan yang bermanfaat bagi seseorang 4) energi adalah sesuatu yang dapat ditentukan secara objektif, diukur. Jadi, menurut saya untuk ESAY ini yang terbaik adalah mengambil definisi yang terkait dengan pekerjaan yang bermanfaat bagi seseorang. Dan memang, jika Anda memikirkannya, maka seluruh hidup kita terus berjalan penggunaan konstan energi. Semua "manfaat peradaban" justru didasarkan pada penggunaannya: Handphone, panas/gas di rumah kita, mobil, lampu... Jadi bisa daftar banyak kali, tapi siramnya tetap sama. Tanpa energi, kita tidak akan bisa hidup ... Tapi medali ini memiliki dua sisi. Terlepas dari semua keuntungan besar dari energi dan penggunaannya, tanpanya kita tidak akan dapat hidup secara normal di dunia modern, mereka juga memiliki banyak kerugian yang mempengaruhi kehidupan manusia. Misalnya polusi udara. Contoh standar, bukan? Tapi ini adalah kebenaran mutlak, yang tidak boleh ditutup-tutupi. Polusi atmosfer dengan limbah dari berbagai aktivitas manusia yang terkait dengan ekstraksi, pemrosesan, dan penggunaan energi tidak hanya merugikan manusia, tetapi juga makhluk yang ditemukan di Bumi bersama kita. Oleh karena itu, berdasarkan semua yang saya katakan di atas, saya ingin mencatat bahwa kemajuan telah melangkah jauh ke depan. Hari ini kita memiliki sesuatu yang bagi seseorang, katakanlah dari abad XIV, tidak mungkin bahkan untuk persepsi. Dan dengan demikian, saya berharap di masa depan umat manusia tidak akan berhenti dan akan mengembangkan lebih banyak cara baru untuk mengekstraksi, memproses, dan menggunakan energi, cara-cara yang tidak hanya berkontribusi untuk memperoleh efisiensi maksimum, tetapi juga akan dirancang untuk polusi atmosfer yang minimal. --ENERGO-162-BULAVINCEVA (bicara) 22:10, 6 Oktober 2016 (MSK)

ENERGO-IRBIS-MUNTYAN

Industri energi sedang mengalami perubahan konstan, menggantikan jenis bahan bakar tradisional untuk memanaskan rumah, pemanasan panas bumi datang. Lebih aman dan lebih ramah lingkungan. Sebelumnya, bahan bakar jenis ini hanya tersedia untuk orang kaya, tetapi bagi semua orang itu hanya fantasi. Kini pemanasan akibat panasnya bumi bukan lagi mitos, melainkan sudah menjadi praktek umum dan semakin banyak orang yang bisa menggunakannya. Jika gas, minyak, batu bara dan bahan bakar lainnya bisa habis, maka panas bumi tidak akan pernah habis. Di masa mendatang, produksi industri dari elemen utama metode pemanasan ruang ini - pompa panas - akan diatur. Untuk semua orang itu akan nyaman dan nyaman. Saya ingin tinggal di rumah seperti itu. --ENERGO-IRBIS-MUNTYAN (bicara) 18:43, 6 Oktober 2016 (MSK)

ENERGO-LAP-SHILOVA

“Energi masa depan. Realitas dan fantasi” Listrik telah berjalan berdampingan dengan manusia selama berabad-abad dan terus berjalan hingga sekarang. Sulit membayangkan hidup tanpa peralatan listrik yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Namun, umat manusia sedang mengalami pertumbuhan konsumsi energi yang cepat dan tak tertandingi dalam sejarah, tanpa memperhatikan masa depan sumber energi utama dan, sayangnya, sumber energi yang dapat habis. Setiap hari seseorang mencari sumber energi baru yang lebih rasional dari yang sebelumnya. Sumber apa yang dapat ditemukan seseorang di masa depan hanya dapat ditebak. Memang, para ilmuwan serius memikirkan energi alternatif sebagai sumber lingkungan yang aman dan produktif. Di mana Anda bisa mendapatkan sumber daya energi yang didambakan tanpa menimbulkan masalah besar? Untuk waktu yang sangat lama, banyak ilmuwan telah mencoba menemukan "utas" yang akan membalik halaman sejarah energi umat manusia dan menyediakan sumber "nutrisi" baru yang tidak ada habisnya. Masing-masing ilmuwan sedang mengembangkan skenarionya sendiri, berusaha membuat terobosan di sektor energi. Banyak pilihan telah dipertimbangkan: energi angin, energi internal planet kita, energi matahari. Tetapi pilihan mana yang akan memainkan peran yang menentukan dalam sejarah umat manusia dan membuat terobosan tanpa menimbulkan perselisihan dan diskusi? Kami hanya akan tahu ini dalam waktu dekat.

ENERGO-129-ERSHOV

Pertama-tama, saya akan memberikan definisi dari kata energi. Energi adalah bidang kegiatan ekonomi manusia, sekumpulan subsistem alam dan buatan yang besar yang berfungsi untuk mengubah, mendistribusikan, dan menggunakan semua jenis sumber daya energi. Tujuannya adalah untuk memastikan produksi energi dengan mengubah energi primer, alami menjadi sekunder, misalnya menjadi energi listrik atau panas. Energi dibutuhkan terus-menerus. Kita tidak bisa membayangkan sehari tanpa peralatan listrik. Saat ini, listrik dihasilkan dari pembakaran sumber daya alam. Sumber daya alam tidak ada habisnya, dalam waktu dekat sumber daya akan habis, dan kita harus mencari sumber energi alternatif. Menurut saya, masa depan terletak pada sumber alternatif dan energi atom. Alternatifnya adalah membersihkan semua energi matahari, angin, air. Menurut saya itu salah satu cara rasional untuk menggunakan tenaga nuklir. Energi nuklir (Nuclear energy) adalah cabang industri energi yang bergerak di bidang produksi energi listrik dan panas dengan mengubah energi nuklir. Biasanya, untuk mendapatkan energi nuklir, digunakan reaksi fisi nuklir berantai dari inti plutonium-239 atau uranium-235. Fisi inti ketika neutron mengenai mereka, dan neutron baru dan fragmen fisi diperoleh. Neutron fisi dan fragmen fisi memiliki energi kinetik yang tinggi. Akibat tumbukan fragmen dengan atom lain, energi kinetik ini dengan cepat diubah menjadi panas. Dan panas ini memanaskan air dan mengubahnya menjadi uap. Pada gilirannya, uap memasuki turbin, di mana energi listrik dihasilkan. Tetapi jenis energi ini memiliki kekurangan. Ini adalah keselamatan di pembangkit listrik tenaga nuklir. Bahaya tersebut terkait dengan masalah pembuangan limbah, kecelakaan yang menyebabkan bencana lingkungan dan buatan manusia, serta kemungkinan kerusakan fasilitas tersebut dengan senjata konvensional atau akibat serangan teroris sebagai senjata pemusnah massal. Menurut pendapat saya, untuk mengembangkan energi jenis ini lebih kuat. Buang limbah nuklir dengan benar, tingkatkan efisiensi pembangkit listrik tenaga nuklir, sehingga meningkatkan jumlah energi yang dilepaskan untuk bahan bakar yang sama.