Bei der Energieerzeugung werden heute eine Vielzahl von Brennstoffquellen verwendet. Diese können als Verbrennung / Wärme, Kernkraft oder erneuerbare Energie / Alternative klassifiziert werden. Die verwendete Technologie variiert auch in Abhängigkeit von den technischen Anforderungen für die Übersetzung oder Umwandlung der Brennstoffquelle in nützliche Arbeitist in der Regel in Form von Elektrizität.
Diese Liste bietet Ihnen ein umfassendes Verständnis der wichtigsten Energiesysteme der Welt. Von den bekannten bis zu den umstrittenen Energietypen halten diese Energietypen unsere Welt buchstäblich am Laufen.
Zuerst eine kleine Klarstellung. Wir werden in diesem Artikel die Begriffe Leistung und Energie verwenden, aber was genau ist der Unterschied?
Was ist Energie?
Energie, einfach ausgedrückt, ist die Fähigkeit, Arbeit zu leisten. Sie kann in potenziellen, kinetischen, thermischen, elektrischen, chemischen, nuklearen oder anderen verschiedenen Formen vorliegen. Man könnte beispielsweise sagen, dass Energie es ermöglicht, Dinge voranzutreibenum.
Energie wird in vielen verschiedenen Einheiten gemessen, aber gängige Beispiele sind Joule , BTUs , Newtonmeter und sogar Kalorien . In Bezug auf elektrische Energie ist die am häufigsten verwendete Einheit die heilige Wattstunde .
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Was ist Strom?
Während Energie die "Menge" der geleisteten Arbeit misst, gibt Leistung an, wie schnell die Arbeit erledigt werden kann. Leistung ist definiert als die Rate der Energieerzeugung oder des Energieverbrauchs.
Die Standardeinheit der elektrischen Leistung ist das Watt. Dies ist definiert als ein Strom von einem Ampere, der durch eine Spannung von einem Volt gedrückt wird. Dies ist für AC nicht so einfach, aber wir werden das vorerst beschönigen.
Für die meisten Leser ist der Unterschied offensichtlich, aber es ist sehr üblich, dass Energie und Leistung austauschbar verwendet werden. Einfach ausgedrückt ist Leistung Energie pro Zeiteinheit. Leistung ist Watt. Energie ist Wattstunden.
Evolution der Energieerzeugung
In der Vergangenheit wurde die Energieerzeugung entweder durch menschliche oder tierische Arbeit, Verbrennung von Biomasse oder mechanische Umwandlung durchgeführt, um nützliche Arbeit für eine Aufgabe zu leisten. Die meisten werden heute noch verwendet Windmühlen, Pferde, Hausbrände usw., sind jedoch nicht so effizient oder skalierbar wieEnergieerzeugungssysteme in großem Maßstab wie Kraftwerke.
Die moderne Welt ist im täglichen Betrieb stark auf Elektrizität angewiesen, daher beschränken wir uns auf Artikel zur Massenerzeugung aus elektrischer Energie.
Der größte Teil der heutigen Energieerzeugung stammt aus Kraftwerken unterschiedlicher Bauart, abhängig von der verwendeten Brennstoffquelle. In den meisten Fällen verbrauchen Kraftwerke Brennstoff, um Strom für die Massenverteilung zu erzeugen. Nahezu alle Kraftwerke verfügen über einen Wechselstromgenerator oder eine Lichtmaschine undTransformator zur Erzeugung und zum Transport von Elektrizität, manchmal über sehr große Entfernungen.
Lichtmaschinen sind effektiv rotierende Maschinen, die mechanische Arbeit durch die Relativbewegung von Magnetfeldern und Leitern in Elektrizität umwandeln. Die zum Drehen der Generatorwelle genutzte Energiequelle variiert stark und hängt hauptsächlich von der Art des verwendeten Kraftstoffs ab.
Die Internationale Energieagentur IEA schätzt, dass der weltweite Energieverbrauch 2014 13.699 betrug. Mtoe oder 5,74 × 10 20 Joule . Mtoe steht für Million Tonnen Öläquivalent. Die folgenden Tortendiagramme, die von der IEA zusammengestellt wurden, zeigen den geschätzten Energieverbrauch weltweit zwischen 1973 und 2014.
Vergleich zwischen 1973 und 2014 des globalen Energieverbrauchs [Bildquelle : IEA ]
Kraftwerkstypen
Da Kraftwerke für die Massenerzeugung von Energie ausgelegt sind, werden heute im Allgemeinen drei Arten verwendet. Die drei primären und zuverlässigen Quellen sind thermische, nukleare und Wasserkraftquellen, wobei eine vierte Art sich ständig verbessert und wächst - erneuerbar oder alternativ.
Wärmekraftwerk
Bei weitem die konventionellste Art von Energieerzeugungssystem, Wärmekraftwerke, erzeugen Strom mit einem angemessen hohen Wirkungsgrad. Diese Arten von Anlagen verbrennen fossile Brennstoffe wie Kohle, um Wasser zu kochen und überhitzten Dampf zu erzeugen, um darin Strom zu erzeugeneine Turbine. Der Dampf dreht die Schaufeln der Turbine, die mechanisch mit einem Generatorrotor gekoppelt ist und nützlichen Strom für den Export erzeugt.
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Kernkraftwerk
Kernkraftwerke sind Wärmekraftwerken eigentlich nicht so unähnlich. Ein offensichtlicher Unterschied ist die Brennstoffquelle. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Kohlenwasserstoffe durch radioaktive Elemente wie Uran oder Thorium ersetzt werden. Der Ofen und der Kessel werden auch durch den Reaktor ersetztund Wärmeaustauschschläuche.
Wenn die Brennstoffquelle in den Reaktoren eine Kernspaltung erfährt, wird die erzeugte Wärme in den Wärmetauschern auf Wasser übertragen. Wie bei Wärmekraftwerken wird überhitzter Dampf zur Erzeugung und zum Export von Strom über eine Turbine, einen Generator und einen Transformator verwendet.
Wasserkraftwerk
Wasserkraftwerke nutzen die Kraft des Wassers unter dem Einfluss der Schwerkraft anstelle von Dampf und verwenden häufig einen Damm oder Fluss, um Wasser in einem Reservoir zu "speichern". Wenn das Wasser freigesetzt wird und durch die Turbine fließt, schaufeln die Turbinenschaufelnwerden gesponnen und Strom wird ähnlich wie bei Wärme- oder Kernkraftwerken erzeugt.
Reservoirs werden entweder auf natürliche Weise durch den Wasserkreislauf wieder aufgefüllt oder mechanisch "geladen", indem Wasser von einem niedrigeren in ein höheres Reservoir gepumpt wird, das für die zukünftige Energieerzeugung bereit ist.
Ein kleines oder Mikro-Wasserkraftsystem kann genug Strom für ein Haus, eine Farm oder eine Ranch produzieren.
Die Erzeugung von Wasserkraft hat im Vergleich zu nuklearen oder thermischen Anlagen eine viel geringere Kapazität. Aus diesem Grund werden sie hauptsächlich zur Unterstützung von thermischen und nuklearen Anlagen während Spitzenlastzeiten verwendet.
In den USA entfällt etwa auf Wasserkraft 10 Prozent der Energieerzeugung des Landes.
Hoover Dam [Bildquelle : Pixabay ]
Alternative oder erneuerbare Energieerzeugung
Wie bereits erwähnt, stammt die Massenarbeitslast für den Globus aus thermischen, nuklearen oder Wasserkraftwerken. In den letzten Jahrzehnten haben alternative Erzeugungstechnologien in kleinerem Maßstab zugenommen. Sie werden häufig zur Erfüllung diskreter Anforderungen oder als Teil davon eingesetzteiner größeren Energiepolitik, um die Notwendigkeit zu verringern, mehr umweltschädliche Kraftstoffquellen zu verbrauchen.
Diese fallen in die folgenden allgemeinen Kategorien :
1. Solarenergieerzeugung Nutzung der verfügbaren Solarenergie
2. Geothermische Stromerzeugung Energie in der Erdkruste verfügbar
3. Gezeitenkrafterzeugung Nutzung der Kraft des Meeres
4. Windenergieerzeugung Energie aus den Windkraftanlagen
Da die natürlichen Ressourcen im Laufe der Zeit erschöpft werden, werden diese Formen der Energieerzeugung in den kommenden Jahrzehnten und Jahrhunderten wahrscheinlich massiv weiter wachsen und sich weiterentwickeln. Dies kann auf schrittweise Verbesserungen bestehender Technologien oder auf die Schaffung völlig neuer und neuartiger Methoden zurückzuführen seinBei anderen Energieerzeugungssystemen werden Fortschritte erzielt, und wir sehen, dass die Kernfusion zu unserem Energiemix hinzugefügt wird. "bald . "