Англ. текстыАНГЛ. What Is Ocean Thermal Energy Conversion
 Скачать 24.43 Kb.
|
What Is Ocean Thermal Energy Conversion?Что Такое Преобразование Тепловой Энергии Океана? Преобразование тепловой энергии океана, иногда называемое OTEC, представляет собой форму возобновляемой энергии, которая использует разницу в температуре океана на различных глубинах и преобразует ее в тепловой двигатель. Тепловой двигатель преобразует эту тепловую энергию в механическую мощность. Типы систем преобразования тепловой энергии океана включают закрытые, открытые и гибридные. Французский физик Жак Арсен д'Арсонваль был первым человеком, который рассмотрел возможность получения тепловой энергии из океанской воды в 1881 году. Только 49 лет спустя Жорж Клод, ученик д'Арсонваля, фактически построил первую установку по преобразованию океанской тепловой энергии на Кубе. Его завод был способен производить 22 киловатта электроэнергии, но погода разрушила завод до того, как он смог стать генератором чистой энергии, а это означает, что он мог производить больше энергии, чем требовалось для работы завода. Соединенные Штаты не использовали этот новый метод использования возобновляемых источников энергии до 1974 года, когда была создана Лаборатория естественной энергии Гавайского управления. В настоящее время существует три типа систем преобразования тепловой энергии океана: закрытые, открытые и гибридные. Система замкнутого цикла использует жидкость с очень низкой температурой кипения для приведения в движение турбины для выработки электроэнергии. Это достигается путем пропускания теплой воды с поверхности океана через теплообменник, где жидкость испаряется. Когда пар расширяется, он приводит в движение генератор. Холодная океанская вода, забранная с гораздо большей глубины, направляется через другой теплообменник, который затем превращает пар обратно в жидкую форму. Система с открытым циклом использует воду из океана, который находится ближе всего к экватору, поскольку он обычно самый теплый. Теплая океанская вода, помещенная в контейнер низкого давления, начнет кипеть. Когда пар расширяется и покидает контейнер низкого давления, соль остается. Пар приводит в действие двигатель низкого давления, который присоединен к устройству, создающему электричество. Он возвращается в жидкую форму, подвергаясь воздействию низких температур, создаваемых океанской водой с меньшей глубины. Гибридная система сочетает в себе компоненты первых двух методов. Теплая океанская вода стекает в контейнер, где превращается в пар. Затем пар превращает жидкость с низкой температурой кипения в пар, который приводит в действие турбину для выработки электроэнергии. Что такое Технология возобновляемых источников энергии? Технология возобновляемых источников энергии была создана для того, чтобы компенсировать глобальную зависимость от невозобновляемых ресурсов, таких как природный газ, уголь и нефть. Он использует естественные и восполняющие процессы для обеспечения источников энергии, которые никогда не иссякнут. Технология возобновляемых источников энергии чаще всего относится к семи различным источникам энергии, включая солнечную, геотермальную и гидроэлектрическую. Эта технология представляет собой попытку решить проблемы, связанные с ископаемым топливом, такие как сокращение его поставок и экологические последствия. Поставщики технологий использования возобновляемых источников энергии обращают внимание на природные силы, действующие на Земле и на Земле. Эти процессы, являясь частью естественного порядка Земли, являются устойчивыми для потребления человеком и не наносят вреда окружающей среде. Солнечная энергия получается из солнечного света и является очень универсальной технологией возобновляемых источников энергии. Он может быть преобразован непосредственно в полезную энергию с помощью солнечных батарей и сохранен для обеспечения энергией зданий. Он также может служить заменой ископаемому топливу на электростанциях, где он используется для кипячения воды, которая приводит в действие турбину и вырабатывает электроэнергию. Другая технология использования возобновляемых источников энергии использует силу ветра для выработки энергии. Ветряные турбины установлены на вершине высокого шпиля. Когда ветер проходит мимо лопастей турбины, лопасти вращаются, приводя турбину в движение и производя электроэнергию. Геотермальная технология возобновляемых источников энергии использует тепло, передаваемое из ядра Земли через ее кору, либо для обеспечения прямого нагрева, либо для выработки электроэнергии с помощью электростанции. Под поверхностью Земли можно найти очаги геотермальной нагретой воды, и электростанции могут использовать пар и тепло от них для выработки электроэнергии. Геотермальная энергия обладает потенциалом для использования тепла от горных пород на глубине от 3 до 5 миль (от 4,8 до 8 км) под поверхностью Земли и, возможно, тепла от магмы, наиболее желательного источника геотермальной энергии. Океаны Земли действуют как гигантские солнечные коллекторы, которые улавливают тепло в своих верхних слоях. Большая разница в температуре между верхним и нижним уровнями океана производит тепловую энергию. Эта энергия присутствует во всех океанах Земли и может быть использована для выполнения многих процессов, включая производство электроэнергии с помощью турбин, работающих на тепловой энергии на электростанциях. Гидроэлектрическая технология возобновляемых источников энергии использует силу речных или озерных вод для производства электроэнергии. Вода обычно удерживается за плотиной и образуется в водохранилище. Воде из водохранилища разрешается проходить через плотину медленно и равномерно, что приводит к вращению турбин, расположенных внутри, и выработке энергии. Технология биологической возобновляемой энергии, также называемая биоэнергетикой, обеспечивает энергию за счет естественных биологических процессов, происходящих в ряде источников. Части органических отходов, остатков и растений могут быть преобразованы в биотопливо, биоэнергию и биопродукты. Когда растения растут, они удаляют углекислый газ из воздуха. Считается, что этот процесс компенсирует углекислый газ, который производит биоэнергетическая технология. Технология возобновляемых источников энергии на основе водорода использует элемент водород, содержащийся во многих молекулах и соединениях, для производства энергии. Водородные топливные элементы способны обеспечивать тепло и электроэнергию, и единственным побочным продуктом, который они выделяют, является вода, которая может быть переработана для потребления и нужд человека. Водородные топливные элементы могут применяться во многих различных областях, включая питание автомобилей и транспортных средств. Что такое Котел-утилизатор Тепла? Котел-утилизатор использует тепло, образующееся в качестве побочного продукта другого процесса, тепло, которое обычно расходуется впустую, и использует его для создания пара. Пар может быть использован для приведения в действие турбин, которые производят электроэнергию. В качестве альтернативы котел можно просто использовать для нагрева воды или других видов жидкости. Поскольку он перерабатывает часть используемой энергии, котел-утилизатор или котел-утилизатор отработанного тепла может снизить потребление ископаемого топлива и финансовые эксплуатационные расходы системы. Это также означает, что в атмосферу выбрасывается меньше парниковых газов. Конструкция котлов-утилизаторов включает два основных типа: жаротрубные котлы, или кожухотрубные котлы, и водотрубные котлы. В жаротрубных котлах стальная оболочка окружает заполненное водой пространство с металлическими трубками внутри. Горячие газы, образующиеся в процессе горения, например, внутри печи, проходят взад и вперед по трубам, передавая тепло окружающей воде. Преимущество жаротрубных котлов-утилизаторов состоит в том, что они относительно просты в конструкции, установке и обслуживании. Тепловая энергия, запасенная в воде, может быть использована для удовлетворения кратковременного дополнительного спроса, хотя, если используется все тепло, существует недостаток в том, что для его восполнения потребуется много времени. Еще одним ограничением такого оборудования для котлов-утилизаторов является то, что оно не может работать при более высоких давлениях, чем водотрубный котел. Котел-утилизатор водотрубной конструкции способен выдерживать гораздо более высокие давления пара, чем жаротрубный котел, но его сложнее сконструировать и установить. Внутри котла-утилизатора этого типа трубы более узкие, чем внутри жаротрубного котла, и в трубах содержится вода вместо горячих газов. При реверсировании системы внутри жаротрубного котла отходящее тепло в виде горячих газов или пламени печи окружает заполненные водой трубы. Изоляционные материалы используются для защиты труб котла от повреждения пламенем. Водотрубный котел-утилизатор не только выдерживает высокие давления, но и может быстро реагировать на изменения тепловыделения. Котлы-утилизаторы могут использоваться на так называемых комбинированных теплоэнергетических установках, или ТЭЦ. Это электростанции, на которых используется тепло, которое обычно образуется в качестве побочного продукта при производстве электроэнергии, повышая эффективность примерно с 40 до 70 процентов. Максимальная эффективность достигается, когда тепло используется либо на месте установки, либо очень близко к нему. Что Такое Ядерная Энергия? Ядерная энергия - это просто термин, описывающий любую энергию, связанную с атомными реакциями. Они могут быть созданы людьми, но они также происходят в результате естественных процессов. Примером полностью естественной ядерной энергии может быть процесс ядерного синтеза, который питает звезды, подобные солнцу. В более практическом смысле, когда большинство людей говорят о ядерной энергии, они имеют в виду человеческий метод использования этой энергии на атомных электростанциях. Люди еще не открыли способ воспользоваться преимуществами ядерного деления, которое потенциально может быть невероятно мощным и высокоэффективным — вместо этого они используют процесс ядерного деления для создания энергии. В некотором смысле ядерное деление является противоположностью ядерному синтезу. В процессе ядерного деления крошечные частицы бросаются на атомы до тех пор, пока они не распадутся и не станут более мелкими атомами. Каждый раз, когда это происходит, высвобождается немного энергии, а также высвобождаются другие частицы, которые продолжают расщеплять более мелкие атомы. Этот процесс продолжается и продолжается, создавая эффект домино и постоянно накапливая все больше и больше тепла. При ядерном синтезе маленькие атомы собираются вместе и образуются атомы большего размера, что высвобождает огромное количество энергии. Человечество использует деление на электростанциях, потому что это более простой вид ядерной энергии для контроля. У людей также есть технология для создания термоядерного синтеза, и водородная бомба была бы примером этого, но в реакциях синтеза участвует слишком много энергии, и никто не нашел способа сделать ее безопасной для использования в качестве источника энергии. Ученые продолжают пытаться раскрыть тайны управляемых термоядерных реакций. Атомные электростанции на самом деле работают так же, как и большинство других электростанций. Тепло от ядерной реакции используется для повышения температуры воды, которая образует пар. Сила пара вращает турбины, которые вырабатывают электроэнергию за счет трения. На самом деле это не так уж сильно отличается от гидроэнергетики или того, как работают угольные электростанции. Большая разница заключается в том, как вырабатывается тепло. Атомные электростанции таят в себе много возможных опасностей, но они также могут принести пользу окружающей среде. С одной стороны, может произойти катастрофа, называемая обвалом, и многие люди могут быть ранены или убиты, но, с другой стороны, атомные электростанции не загрязняют воздух так, как это делают угольные электростанции. Атомные электростанции также производят радиоактивные отходы, и поиск способов безопасной утилизации этих отходов может быть затруднен. Каковы преимущества геотермальной энергии? Геотермальная энергия - это энергия, вырабатываемая за счет тепла, накопленного под Землей. Несмотря на то, что он не является жизнеспособным в каждом месте, где он присутствует, он считается одним из наиболее экологически чистых и экономически эффективных энергетических решений в долгосрочной перспективе. Это одно из немногих энергетических решений, рассматриваемых сторонниками экологической чувствительности в качестве альтернативы ископаемому топливу, наряду с другими возобновляемыми источниками, такими как энергия ветра, энергия приливов, солнечная энергия, а иногда и гидроэнергия. В настоящее время на геотермальную энергетику приходится примерно 1% от общего мирового производства энергии, хотя в некоторых регионах это число значительно выше. В Исландии, например, более 19% всей электрической энергии поступает от геотермальной энергии, а 87% всего отопления домов производится за счет геотермальной энергии. Благодаря изобилию геотермальной энергии Исландия надеется стать первой страной, полностью независимой от ископаемого топлива. Филиппины также широко используют геотермальную энергию, причем, по некоторым данным, более 27% всей электроэнергии вырабатывается геотермальными источниками. Соединенные Штаты, хотя и не являются крупным производителем геотермальной энергии по отношению к общему объему производства электроэнергии, по-прежнему являются крупнейшим в мире производителем геотермальной энергии и располагают крупнейшим в мире месторождением сухого пара в Гейзерах в Калифорнии. Одни только гейзеры имеют мощность 1360 мегаватт (МВт), в то время как месторождения вокруг Солтон-Си имеют еще 570 МВт мощности. Геотермальная энергетика продолжает оставаться областью роста в Соединенных Штатах, особенно в связи с тем, что все большее внимание уделяется разработке альтернатив традиционным ископаемым видам топлива. С экологической точки зрения трудно найти более привлекательный вариант, чем геотермальная энергия. Поскольку система, по сути, представляет собой замкнутый цикл, выбросы практически отсутствуют, что делает ее, возможно, самым чистым выбором для производства энергии. Хотя другие источники энергии, такие как солнечные панели, также не имеют выбросов, методы обработки, используемые при производстве солнечных панелей, гораздо более вредны для окружающей среды, чем строительство геотермальной станции для выработки сопоставимого количества энергии. С точки зрения землепользования геотермальная энергия также невероятно полезна как источник энергии. В то время как угольным электростанциям требуется примерно девятнадцать акров на МВт, а атомным электростанциям требуется от пяти до десяти акров на МВт, геотермальные электростанции могут использовать всего один акр на МВт и редко более восьми акров на МВт. В отличие от многих других электростанций, они также очень масштабируемы, позволяя строить небольшие электростанции для снабжения геотермальной энергией сельских районов и строить огромные электростанции для мегаполисов. Геотермальная энергия также в значительной степени возобновляема, поскольку запасы тепла внутри Земли огромны по сравнению с количеством, используемым для производства электроэнергии, даже если они значительно увеличены. В отличие от других возобновляемых источников, таких как солнечные батареи или ветряные турбины, геотермальная энергия также очень надежна. Поскольку источником энергии является тепло самой Земли, которое колеблется очень слабо, энергия всегда доступна. Это означает, что геотермальная установка может работать примерно на 90% мощности круглый год, не испытывая колебаний, связанных с солнечным светом или сезонными ветрами, которые мешают другим альтернативным источникам. Что такое Тепловой реактор? Тепловой реактор - это часть оборудования, которое используется для производства энергии, обычно в форме электричества, посредством процесса, известного как ядерное деление. Фактически, этот тип реактора часто известен как тепловой ядерный реактор, потому что он связан с производством электроэнергии ядерными методами. Эти реакторы способны производить электроэнергию относительно чистым способом, но есть и некоторые критические замечания по поводу этого метода. Для того чтобы тепловой реактор заработал, должен произойти процесс расщепления атомов. Это происходит, когда нейтроны вступают в контакт с атомами, особенно с более крупными атомами, такими как уран. Хотя это можно сделать в естественной среде, гораздо более вероятно, что это произойдет в тепловом реакторе, поскольку скорость нейтронов замедляется. Это увеличивает вероятность того, что нейтроны попадут в атом урана. Этот процесс вызывает цепную реакцию расщепления атомов, которая выделяет большое количество тепла. Это тепло внутри реактора затем используется для нагрева воды или какого-либо другого материала, который затем используется для вращения турбин и производства электроэнергии. Реактор, по сути, становится источником топлива для производства тепла для выработки электроэнергии. Атомов так много, что это считается возобновляемым источником энергии. Кроме того, в тепловом реакторе не сжигается углерод, поэтому этот тип выработки электроэнергии не способствует выделению парниковых газов или другим вредным воздействиям на окружающую среду. Для получения этого тепла обработанные урановые топливные гранулы, содержащие уран, расположены в пачках. Затем они помещаются в активную зону теплового реактора, где нейтроны могут оказывать на них свое воздействие. Только один из этих пакетов может обеспечить энергией 100 средних домов в течение года. В конце концов атомы урана расщепляются до такой степени, что все они израсходованы. В этот момент гранулы, также известные как стержни, должны быть удалены и заменены свежими. Это удаление и последующая утилизация - вот где у многих возникают опасения по поводу использования теплового реактора для производства электроэнергии. Оставшийся материал известен как ядерные отходы и является высокорадиоактивным. Это излучение потенциально может вызвать загрязнение и может быть чрезвычайно вредным для людей и других форм жизни. Чтобы справиться с этим, в местах расположения атомных электростанций существуют временные хранилища, но эти места считаются лишь временными решениями. Правдоподобное и абсолютно безопасное долгосрочное решение найдено не было, хотя многие из них рассматриваются. |