วิธีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิมและทางเลือก

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

ปัจจุบัน มนุษยชาติใช้ทุกวิถีทางที่เป็นไปได้ในการผลิตไฟฟ้า เป็นการยากที่จะประเมินค่าความสำคัญของทรัพยากรนี้สูงเกินไป และการบริโภคก็เพิ่มขึ้นทุกวัน ด้วยเหตุนี้จึงให้ความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ กับวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม ในขณะเดียวกัน แหล่งที่มาเหล่านี้ในขั้นของการพัฒนานี้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของประชากรโลกได้อย่างเต็มที่ บทความนี้เป็นการทบทวนสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการผลิตไฟฟ้าทั้งแบบดั้งเดิมและแบบทางเลือก

รับไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

วิธีการผลิตไฟฟ้านี้เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ตัวอย่างเช่น ในสหพันธรัฐรัสเซีย แหล่งความร้อนคิดเป็นเกือบ 80% ของทรัพยากรที่จำเป็นทั้งหมดรุ่น หลายปีผ่านไปนักสิ่งแวดล้อมต่างพากันโวยวายเกี่ยวกับผลกระทบด้านลบของโครงสร้างทางวิศวกรรมดังกล่าวต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ แต่สถานีที่สร้างขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา (หรือแม้แต่สถานีก่อนการปฏิวัติ) ยังคงส่งกระแสไฟฟ้าให้กับเมืองที่มีประชากรและผู้ประกอบการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

แหล่งความร้อนเป็นวิธีการดั้งเดิมในการผลิตไฟฟ้า และตอนนี้เป็นเวลาสามหรือสี่ทศวรรษที่พวกเขาได้ครองตำแหน่งผู้นำในการจัดอันดับในแง่ของผลผลิต และนี่คือการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิธีการผลิตไฟฟ้าทางเลือกอื่นๆ

ในบรรดาโครงงานวิศวกรรมทั้งหมด โครงสร้างแบบพิเศษมีความโดดเด่น เหล่านี้เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมซึ่งมีหน้าที่เพิ่มเติมในการจัดหาบ้านและอพาร์ตเมนต์ของประชาชนด้วยความร้อน ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าดังกล่าวต่ำมาก และการถ่ายโอนทรัพยากรที่สร้างขึ้นในระยะทางไกลนั้นสัมพันธ์กับการสูญเสียครั้งใหญ่

การสร้างพลังงานมีดังนี้ เชื้อเพลิงที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซถูกเผาไหม้ ทำให้น้ำร้อนในหม้อไอน้ำมีอุณหภูมิที่พอเหมาะ พลังไอน้ำขับใบพัดกังหัน ทำให้โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันหมุนและผลิตกระแสไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการผลิตไฟฟ้า

การก่อสร้างโครงสร้างทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานน้ำเป็นไฟฟ้าเริ่มขึ้นในจักรวรรดิรัสเซีย หลายปีผ่านไปตั้งแต่นั้นมา และแหล่งที่มานี้ยังคงใช้งานอยู่ใช้แล้ว. ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาอุตสาหกรรมของสหภาพโซเวียต (ทศวรรษ 1930) โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดยักษ์เติบโตขึ้นทั่วประเทศ กองกำลังทั้งหมดของประเทศที่อายุน้อยและเปราะบางถูกโยนเข้าไปในการก่อสร้างของยักษ์ใหญ่เหล่านี้ (ซึ่งมีค่าเพียงหนึ่งสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Zaporizhzhya!) โครงสร้างทางวิศวกรรมของปีนั้นยังดำเนินการอยู่และผลิตไฟฟ้าได้เป็นจำนวนมาก

ปัจจุบันรัฐกำลังเดิมพันการพัฒนาวิธี "สีเขียว" เพื่อผลิตไฟฟ้า ดังนั้นการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพมากทั่วประเทศจึงได้รับการสนับสนุนทางการเงินอย่างแข็งขัน กลยุทธ์ในการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดกลางบนแควเล็ก ๆ ของแม่น้ำได้พิสูจน์ตัวเองอย่างเต็มที่ หนึ่งในสถานีดังกล่าวสามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของการตั้งถิ่นฐานขนาดเล็กที่อยู่ติดกันได้อย่างเต็มที่ ในระดับประเทศ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพเศรษฐกิจของประเทศและความสามารถในการแข่งขันของผู้ผลิตสินค้าอุตสาหกรรมในประเทศ

ข้อเสียของเทคโนโลยีนี้รวมถึงต้นทุนที่สูงของวัตถุดังกล่าวและระยะเวลาคืนทุนที่ยาวนานมาก ต้นทุนหลักคือการก่อสร้างเขื่อน แต่จำเป็นต้องสร้างตัวอาคารเอง (อาคารบริหารและอาคารเครื่องจักร) สร้างอุปกรณ์สำหรับสูบจ่ายน้ำ เป็นต้น พารามิเตอร์และองค์ประกอบของโครงสร้างขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: พลังงานที่ติดตั้งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและแรงดันน้ำ ประเภทของโรงไฟฟ้า (เขื่อน ช่อง ผัน กักเก็บ น้ำขึ้นน้ำลง) โรงไฟฟ้าพลังน้ำในแม่น้ำสายใหญ่ที่เดินเรือได้ยังมีระบบล็อคและช่องทางเดินเรือที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าปลาจะอพยพไปยังพื้นที่วางไข่

อุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์วันนี้ไม่เซอร์ไพรส์ใครอีกต่อไป สิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวเริ่มถูกสร้างขึ้นอย่างแข็งขันในสหภาพโซเวียต ดังนั้นเทคโนโลยีนี้เป็นของวิธีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิม

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยังคงถูกสร้างอย่างแข็งขันไม่เฉพาะในรัสเซียเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในประเทศใกล้และไกลในต่างประเทศด้วย ตัวอย่างเช่น บริษัทที่มีรากฐานมาจากรัสเซีย Rosatom ให้เงินสนับสนุนการก่อสร้างแหล่งดังกล่าวในสาธารณรัฐเบลารุส อีกอย่าง สถานีนี้จะเป็นสถานีแรกในอาณาเขตนี้

ทัศนคติของโลกต่อพลังงานนิวเคลียร์นั้นคลุมเครือมาก ตัวอย่างเช่น เยอรมนีตัดสินใจอย่างจริงจังที่จะละทิ้งอะตอมที่สงบสุขโดยสิ้นเชิง และนี่คือช่วงเวลาที่สหพันธรัฐรัสเซียทุ่มทุนสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ล่าสุดของรุ่นล่าสุด

นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดไว้อย่างน่าเชื่อถือว่าการสะสมของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในบาดาลของโลกนั้นใหญ่กว่าปริมาณสำรองของวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนทั้งหมด (น้ำมันและก๊าซ) มาก ความต้องการไฮโดรคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ราคาสูงขึ้น นี่คือเหตุผลที่การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ได้ผล

พลังลม

อุตสาหกรรมพลังงานลมในระดับอุตสาหกรรมได้เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้และถูกเพิ่มเข้าไปในรายการวิธีการผลิตไฟฟ้าที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม และนี่คือเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มสูง ด้วยความน่าจะเป็นในระดับสูง เป็นที่ถกเถียงกันว่าในอนาคตอันไกลโพ้น กังหันลมจะผลิตไฟฟ้าได้มากเท่าที่มนุษย์ต้องการ และนี่ไม่ใช่คำเปล่าเพราะตามประมาณการที่เจียมเนื้อเจียมตัวที่สุดนักวิทยาศาสตร์ แรงลมทั้งหมดบนพื้นผิวโลกนั้นมากกว่าพลังของแหล่งน้ำทั้งหมดอย่างน้อยร้อยเท่า

ปัญหาหลักคือกระแสลมไม่คงที่ ทำให้คาดการณ์การผลิตพลังงานได้ยาก ลมพัดอย่างต่อเนื่องในดินแดนอันกว้างใหญ่ของรัสเซีย และหากคุณเรียนรู้วิธีใช้ทรัพยากรที่ไม่สิ้นสุดนี้อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล คุณก็สามารถตอบสนองความต้องการทั้งหมดของอุตสาหกรรมหนักและประชากรของประเทศได้มากเกินคาด

ถึงแม้พลังงานลมจะมีประโยชน์อย่างเห็นได้ชัด แต่ปริมาณไฟฟ้าที่สร้างโดยฟาร์มกังหันลมต้องไม่เกินหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของทั้งหมด อุปกรณ์สำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้มีราคาแพงมาก นอกจากนี้ สิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวจะไม่มีผลบังคับใช้ในทุกพื้นที่ และการขนส่งไฟฟ้าในระยะทางไกลเกี่ยวข้องกับการสูญเสียจำนวนมาก

พลังงานความร้อนใต้พิภพ

การพัฒนาแหล่งความร้อนใต้พิภพเป็นก้าวใหม่ในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาวิธีการผลิตไฟฟ้าทางเลือก

หลักการของการผลิตไฟฟ้าคือการจ่ายพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของไอน้ำร้อนจากแหล่งใต้ดินไปยังใบพัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านการเคลื่อนที่แบบหมุน ตามทฤษฎีแล้ว ความแตกต่างของอุณหภูมิบนพื้นผิวและส่วนลึกของเปลือกโลกนั้นเป็นลักษณะของพื้นที่ใดๆ อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วจะมีเพียงเล็กน้อย และไม่สามารถใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ การก่อสร้างสถานีดังกล่าวมีความชอบธรรมใน.เท่านั้นบางพื้นที่ของโลกของเรา (ใช้งานแผ่นดินไหว) ไอซ์แลนด์เป็นผู้บุกเบิกในการพัฒนาวิธีการนี้ ดินแดน Kamchatka ของรัสเซียก็สามารถนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ได้เช่นกัน

หลักการรับพลังงานมีดังนี้ น้ำร้อนจากบาดาลของโลกมาถึงพื้นผิว แรงดันที่นี่ต่ำกว่ามาก ซึ่งทำให้น้ำเดือด ไอน้ำที่แยกจากกันจะถูกส่งผ่านท่อและหมุนใบพัดของกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เป็นการยากที่จะทำนายอนาคตของวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าที่ทันสมัยนี้ บางทีสถานีดังกล่าวอาจจะถูกสร้างขึ้นอย่างหนาแน่นในอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซีย หรือบางทีความคิดนี้อาจจะสูญสลายไปตามกาลเวลาและไม่มีใครจำมันได้

การพัฒนาพลังงานความร้อนในมหาสมุทร

มหาสมุทรของโลกนั้นน่าทึ่งมาก ผู้เชี่ยวชาญไม่สามารถประเมินปริมาณพลังงานความร้อนที่สะสมอยู่ในนั้นคร่าวๆ ได้ มีสิ่งหนึ่งที่ชัดเจน – ทรัพยากรจำนวนมหาศาลยังคงไม่ได้ใช้ ปัจจุบันได้มีการสร้างต้นแบบของโรงไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานความร้อนของน้ำทะเลให้เป็นกระแสไฟฟ้าแล้ว อย่างไรก็ตาม เหล่านี้เป็นโครงการนำร่อง และไม่มีความแน่นอนว่าพื้นที่พลังงานนี้จะได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม

เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในการให้บริการของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า

การเปลี่ยนแปลงพลังอันทรงพลังของการลดลงและไหลไปสู่อนุพันธ์อันมีค่าเป็นวิธีใหม่ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ธรรมชาติของปรากฏการณ์เหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วและไม่ก่อให้เกิดความยำเกรงซึ่งเกิดขึ้นท่ามกลางบรรพบุรุษของเรา นี่เป็นเพราะอิทธิพลของสนามแม่เหล็กดาวเทียมที่ซื่อสัตย์ของดาวเคราะห์ - ดวงจันทร์

กระแสน้ำขึ้นน้ำลงที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดจะพบได้ในบริเวณน้ำตื้นของทะเลและมหาสมุทร เช่นเดียวกับในก้นแม่น้ำ

สถานีแรกที่ให้ผลลัพธ์จริงๆ สร้างขึ้นในปี 1913 ในสหราชอาณาจักรใกล้กับลิเวอร์พูล ตั้งแต่นั้นมา หลายประเทศได้พยายามทำซ้ำประสบการณ์นี้ แต่ท้ายที่สุดพวกเขาก็ละทิ้งการลงทุนนี้ด้วยเหตุผลหลายประการ

พลังงานแสงอาทิตย์

อันที่จริงเชื้อเพลิงฟอสซิลจากธรรมชาติทั้งหมดก่อตัวขึ้นเมื่อหลายล้านปีก่อนโดยมีส่วนร่วมและอยู่ภายใต้อิทธิพลของแสงแดด ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่ามนุษย์มีผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจากดวงอาทิตย์มาอย่างยาวนานและใช้งานอย่างแข็งขัน ตามความเป็นจริงแล้ว เราเป็นหนี้การมีอยู่ของแม่น้ำและทะเลสาบจากแหล่งที่ไม่สิ้นสุดนี้ ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่ามีการหมุนเวียนของน้ำ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่สิ่งที่หมายถึงพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่ เมื่อไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาและผลิตแบตเตอรี่ชนิดพิเศษได้ พวกมันผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อแสงแดดกระทบพื้นผิว เทคโนโลยีนี้หมายถึงอีกทางเลือกหนึ่งในการผลิตกระแสไฟฟ้า

ดวงอาทิตย์อาจเป็นแหล่งที่ทรงพลังที่สุดในบรรดาที่รู้จักในปัจจุบัน ภายในสามวัน ดาวเคราะห์โลกจะได้รับพลังงานมากที่สุดเท่าที่ไม่มีอยู่ในแหล่งสะสมที่สำรวจและมีโอกาสเกิดของแหล่งความร้อนทุกประเภท อย่างไรก็ตาม มีพลังงานเพียง 1/3 ของพลังงานนี้ไปถึงพื้นผิวของเปลือกโลก และส่วนใหญ่กระจายไปในชั้นบรรยากาศ และเรากำลังพูดถึงปริมาณมหาศาล ตามที่ผู้เชี่ยวชาญ อ่างเก็บน้ำขนาดเล็กหนึ่งแห่งได้รับพลังงานมากพอๆ กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ค่อนข้างใหญ่

มีการติดตั้งในโลกที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไอน้ำ มันขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสร้างกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การติดตั้งดังกล่าวหายากมาก

ไม่ว่าจะผลิตไฟฟ้าด้วยหลักการใดก็ตาม การติดตั้งจะต้องติดตั้งอุปกรณ์เก็บกัก - อุปกรณ์สำหรับปรับความเข้มข้นของแสงแดด แน่นอนว่าหลายคนได้เห็นแผงโซลาร์เซลล์ด้วยตาของพวกเขาเอง ดูเหมือนว่าพวกเขาอยู่ภายใต้กระจกสีเข้ม ปรากฎว่าการเคลือบดังกล่าวเป็นตัวสะสมที่ง่ายที่สุด หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าวัสดุโปร่งใสสีเข้มส่งรังสีของดวงอาทิตย์ แต่ล่าช้าและสะท้อนรังสีอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลต ภายในแบตเตอรี่มีหลอดที่มีสารทำงานอยู่ เนื่องจากการแผ่รังสีความร้อนจะไม่ถูกส่งผ่านฟิล์มมืด อุณหภูมิของของไหลทำงานจึงสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมมาก ควรสังเกตว่าวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในละติจูดเขตร้อนเท่านั้น โดยที่ไม่จำเป็นต้องหมุนตัวสะสมหลังดวงอาทิตย์

เคลือบอีกแบบคือกระจกเว้า อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นโซลูชันที่มีราคาแพงมาก ดังนั้นจึงไม่พบการใช้งานที่กว้างขวาง ตัวสะสมดังกล่าวสามารถให้ความร้อนได้ถึงสามพันองศาเซลเซียส

ทิศทางนี้กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในยุโรป คุณจะไม่แปลกใจเลยที่มีบ้านที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในระดับอุตสาหกรรมวิธีนี้ไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้า แผงโซลาร์เซลล์อวดบนหลังคาของบ้านดังกล่าว นี่เป็นการลงทุนที่น่าสงสัยอย่างมาก ในกรณีที่ดีที่สุด การติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวจะได้ผลหลังจากใช้งานมา 10 ปีเท่านั้น

ใช้กระแสน้ำ

นี่เป็นวิธีที่ไม่ธรรมดามากในการผลิตไฟฟ้า เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิในพื้นที่ภาคเหนือของมหาสมุทรและทางใต้ (เส้นศูนย์สูตร) กระแสน้ำอันทรงพลังจึงเกิดขึ้นตลอดปริมาตร หากกังหันน้ำแช่อยู่ในน้ำ กระแสน้ำอันทรงพลังจะหมุนกังหัน นี้เป็นพื้นฐานของหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานนี้ไม่ได้ถูกใช้งานในขณะนี้ มีความท้าทายด้านวิศวกรรมมากมายที่ยังไม่ได้แก้ไข มีการดำเนินการทดลองเท่านั้น ชาวอังกฤษมีความกระตือรือร้นมากที่สุดในทิศทางนี้ เป็นไปได้ว่าในอนาคตอันใกล้ของโรงไฟฟ้าจะปรากฎขึ้นนอกชายฝั่งบริเตนใหญ่ ใบมีดจะถูกเคลื่อนตัวไปตามกระแสน้ำทะเล

วิธีรับไฟฟ้าที่บ้าน

บ้านก็ผลิตไฟฟ้าได้ และถ้าคุณเอาจริงกับประเด็นนี้ คุณก็สามารถตอบสนองความต้องการของครัวเรือนในด้านไฟฟ้าได้ด้วย

ก่อนอื่น ควรสังเกตว่าวิธีการผลิตไฟฟ้าที่ระบุไว้บางวิธีนั้นค่อนข้างใช้ได้กับระบบเศรษฐกิจของเอกชน ดังนั้น เกษตรกรจำนวนมากและเจ้าของที่ดินในชนบทจึงติดตั้งกังหันลมบนแปลงของพวกเขา นอกจากนี้ แผงโซลาร์เซลล์ยังสามารถมองเห็นได้บ่อยขึ้นบนหลังคาบ้านในชนบท

ยังมีอีกนะวิธีการผลิตไฟฟ้า แต่การใช้งานจริงนั้นเป็นไปไม่ได้ นี้เพื่อความสนุกหรือเพื่อการทดลองมากกว่า