Koje vrste energije postoje? Energija i njezine vrste.

Riječ "energija" prevedena je s grčkog kao "djelovanje". Energičnom nazivamo osobu koja se aktivno kreće, obavljajući mnogo različitih radnji.

Energija u fizici

I ako u životu čovjekovu energiju možemo procijeniti uglavnom prema posljedicama njegovih aktivnosti, onda se u fizici energija može mjeriti i proučavati na mnogo različitih načina. Vaš veseli prijatelj ili susjed najvjerojatnije će odbiti ponoviti istu radnju trideset do pedeset puta kada vam iznenada padne na pamet da istražite fenomen njegove energije.

Ali u fizici možete ponoviti gotovo svaki eksperiment koliko god puta želite, radeći istraživanje koje vam je potrebno. Tako je i sa proučavanjem energije. Znanstvenici-istraživači proučavali su i označili mnoge vrste energije u fizici. To su električna, magnetska, atomska energija i tako dalje. Ali sada ćemo govoriti o mehaničkoj energiji. I točnije o kinetičkoj i potencijalnoj energiji.

Kinetička i potencijalna energija

Mehanika proučava kretanje i međudjelovanje tijela jedno s drugim. Stoga je uobičajeno razlikovati dvije vrste mehaničke energije: energiju gibanja tijela ili kinetičku energiju i energiju međudjelovanja tijela ili potencijalnu energiju.

U fizici postoji opće pravilo povezivanja energije i rada. Da bismo pronašli energiju nekog tijela, potrebno je pronaći rad koji je potreban da bi se tijelo prebacilo u zadano stanje iz nule, odnosno u stanje u kojem je njegova energija jednaka nuli.

Potencijalna energija

U fizici, potencijalna energija je energija koja je određena relativnim položajem tijela koja međusobno djeluju ili dijelova istog tijela. Odnosno, ako je tijelo podignuto iznad tla, ono ima sposobnost obavljati neki rad dok pada.

A moguća vrijednost tog rada bit će jednaka potencijalnoj energiji tijela na visini h. Za potencijalnu energiju, formula se određuje prema sljedećoj shemi:

A=Fs=Ft*h=mgh ili Ep=mgh,

gdje je Ep potencijalna energija tijela,
m tjelesne težine,
h je visina tijela iznad tla,
g ubrzanje slobodnog pada.

Štoviše, bilo koji položaj koji nam odgovara može se uzeti kao nulti položaj tijela, ovisno o uvjetima pokusa i mjerenja koja se provode, a ne samo o površini Zemlje. To može biti površina poda, stola i tako dalje.

Kinetička energija

U slučaju kada se tijelo giba pod utjecajem sile, ono ne samo da može, nego i vrši neki rad. U fizici, kinetička energija je energija koju tijelo posjeduje zbog svog gibanja. Kada se tijelo kreće, ono troši energiju i vrši rad. Za kinetičku energiju formula se izračunava na sljedeći način:

A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv^2) / 2, ili Ek = (mv^2) / 2,

gdje je Ek kinetička energija tijela,
m tjelesne težine,
v brzina tijela.

Iz formule je jasno da što je veća masa i brzina tijela, veća je njegova kinetička energija.

Svako tijelo ima ili kinetičku ili potencijalnu energiju, ili oboje odjednom, kao, na primjer, leteći avion.

Energija je univerzalna osnova prirodnih pojava, osnova kulture i cjelokupne ljudske djelatnosti. U isto vrijeme pod, ispod energije(grčki - radnja, aktivnost) odnosi se na kvantitativnu procjenu različitih oblika gibanja materije, koji mogu prelaziti jedan u drugi.
Prema pojmovima fizičke znanosti, energija je sposobnost tijela ili sustava tijela da vrše rad. Postoje različite klasifikacije vrsta i oblika energije. Čovjek se u svakodnevnom životu najčešće susreće sa sljedećim vrstama energije: mehanička, električna, elektromagnetska, toplinska, kemijska, atomska (intranuklearna). Posljednje tri vrste odnose se na unutarnji oblik energije, tj. uzrokovane su potencijalnom energijom međudjelovanja čestica koje čine tijelo ili kinetičkom energijom njihovog nasumičnog kretanja.
Ako je energija rezultat promjene stanja gibanja materijalnih točaka ili tijela, tada se zove kinetički ; uključuje mehaničku energiju gibanja tijela, toplinsku energiju uslijed gibanja molekula.
Ako je energija rezultat promjene relativnog rasporeda dijelova danog sustava ili njegovog položaja u odnosu na druga tijela, tada se naziva potencijal ; uključuje energiju masa privučenih prema zakonu univerzalne gravitacije, energiju položaja homogenih čestica, npr. energiju elastičnog deformiranog tijela, kemijsku energiju.
Energija se u prirodnoj znanosti, ovisno o svojoj prirodi, dijeli na sljedeće vrste.
Mehanička energija – očituje se tijekom međudjelovanja i kretanja pojedinih tijela ili čestica.
Obuhvaća energiju gibanja ili rotacije tijela, energiju deformacije pri savijanju, rastezanju, uvijanju i stiskanju elastičnih tijela (opruga). Ova energija se najviše koristi u raznim strojevima – transportnim i tehnološkim.
Termalna energija – energija neuređenog (kaotičnog) kretanja i međudjelovanja molekula tvari.
Toplinska energija, najčešće dobivena izgaranjem raznih vrsta goriva, naširoko se koristi za zagrijavanje i izvođenje brojnih tehnoloških procesa (zagrijavanje, taljenje, sušenje, isparavanje, destilacija itd.).
Električna energija – energija elektrona koji se kreću duž električnog kruga (električna struja).
Električna energija služi za dobivanje mehaničke energije pomoću elektromotora i izvođenje mehaničkih procesa obrade materijala: drobljenje, mljevenje, miješanje; za izvođenje elektrokemijskih reakcija; dobivanje toplinske energije u električnim grijačima i pećima; za izravnu obradu materijala (elektroerozijska obrada).
Kemijska energija – To je energija "pohranjena" u atomima tvari, koja se oslobađa ili apsorbira tijekom kemijskih reakcija između tvari.
Kemijska energija se ili oslobađa kao toplina tijekom egzotermnih reakcija (na primjer, izgaranje goriva) ili se pretvara u električnu energiju u galvanskim ćelijama i baterijama. Ove izvore energije karakterizira visoka učinkovitost (do 98%), ali mali kapacitet.
Magnetska energija – energija permanentnih magneta, koji imaju veliku zalihu energije, ali je vrlo nevoljko “daju”. Međutim, električna struja oko sebe stvara proširena, jaka magnetska polja, zbog čega se najčešće govori o elektromagnetskoj energiji.
Električna i magnetska energija usko su povezane jedna s drugom, svaka od njih se može smatrati "naličjem" druge.
Elektromagnetska energija – je energija elektromagnetskih valova, tj. pokretna električna i magnetska polja. To uključuje vidljivu svjetlost, infracrveno, ultraljubičasto, x-zrake i radio valove.
Dakle, elektromagnetska energija je energija zračenja. Zračenje prenosi energiju u obliku energije elektromagnetskih valova. Kada se zračenje apsorbira, njegova energija se pretvara u druge oblike, najčešće toplinu.
Nuklearna elektrana – energija lokalizirana u jezgrama atoma tzv. radioaktivnih tvari. Oslobađa se tijekom fisije teških jezgri (nuklearna reakcija) ili spajanja lakih jezgri (termonuklearna reakcija).
Postoji i stari naziv za ovu vrstu energije - atomska energija, ali taj naziv ne odražava točno bit fenomena koji dovode do oslobađanja kolosalnih količina energije, najčešće u obliku toplinske i mehaničke.
Gravitacijska energija - energija uzrokovana međudjelovanjem (gravitacijom) masivnih tijela, posebno je uočljiva u svemiru. U zemaljskim uvjetima to je, na primjer, energija koju "pohranjuje" tijelo podignuto na određenu visinu iznad površine Zemlje - energija gravitacije.
Tako, Ovisno o razini manifestacije razlikujemo energiju makrokozmosa - gravitacijsku, energiju međudjelovanja tijela - mehaničku, energiju molekularnih međudjelovanja - toplinsku, energiju atomskih međudjelovanja - kemijsku, energiju zračenja - elektromagnetsku, energija sadržana u jezgrama atoma – nuklearna.
Moderna znanost ne isključuje postojanje drugih vrsta energije, koje još nisu zabilježene, ali ne narušavaju jedinstvenu prirodnoznanstvenu sliku svijeta i pojam energije.
Međunarodni sustav jedinica (SI) koristi 1 Joule (J) kao jedinicu za energiju. 1 J ekvivalent
1 njutn metar (Nm). Ako se izračuni odnose na toplinu, biološku i mnoge druge vrste energije, tada se kao jedinica energije koristi nesustavna jedinica - kalorija (cal) ili kilokalorija (kcal), 1cal = 4,18 J. Za mjerenje električne energije, koristi se jedinica kao što je Watt sat (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3,6 MJ. Za mjerenje mehaničke energije upotrijebite vrijednost 1 kg m = 9,8 J.
Energija izravno izvučena iz prirode(energija goriva, vode, vjetra, toplinska energija Zemlje, nuklearna), a koja se može pretvoriti u električnu, toplinsku, mehaničku, kemijsku naziva se primarni. U skladu s klasifikacijom energetskih resursa prema iscrpljivosti može se klasificirati i primarna energija. Na sl. Slika 2.1 prikazuje klasifikacijsku shemu primarne energije.

Riža. 2.1. Primarna energetska klasifikacija

Pri razvrstavanju primarne energije razlikuju tradicionalni I ne tradicionalan vrste energije. Tradicionalne vrste energije uključuju one koje su ljudi naširoko koristili dugi niz godina. Netradicionalne vrste energije uključuju one koje su se počele koristiti relativno nedavno.
Tradicionalne vrste primarne energije uključuju: organsko gorivo (ugljen, nafta itd.), riječnu hidroenergiju i nuklearno gorivo (uran, torij itd.).
Energija koju čovjek prima nakon pretvorbe primarne energije u posebnim instalacijama – stanicama, naziva sekundarnim (električna energija, energija pare, topla voda itd.).
Prednosti električne energije. Električna energija je najpovoljnija vrsta energije i s pravom se može smatrati temeljem moderne civilizacije. Velika većina tehničkih sredstava mehanizacije i automatizacije proizvodnih procesa (oprema, računalni uređaji), zamjena ljudskog rada strojnim radom u svakodnevnom životu, imaju električnu osnovu.
Nešto više od polovice ukupne potrošene energije koristi se u obliku topline za tehničke potrebe, grijanje, kuhanje, a preostali dio se koristi u obliku mehaničke energije, prvenstveno u prometnim instalacijama, te električne energije. Štoviše, udio električne energije svake godine raste
(Slika 2.2).
Električna energija – univerzalnija vrsta energije. Našao je široku primjenu u svakodnevnom životu iu svim sektorima nacionalnog gospodarstva. Postoji više od četiri stotine vrsta električnih kućanskih uređaja: hladnjaci, perilice rublja, klima uređaji, ventilatori, televizori, magnetofoni, rasvjetni uređaji itd. Industriju je nemoguće zamisliti bez električne energije. U poljoprivredi je uporaba električne energije u stalnom porastu: hranjenje i napajanje životinja, njegovanje, grijanje i ventilacija, inkubatori, grijači zraka, sušare itd.
Elektrifikacija - osnova tehničkog napretka u bilo kojem sektoru nacionalnog gospodarstva. Omogućuje vam zamjenu nezgodnih izvora energije univerzalnom vrstom energije - električnom energijom, koja se može prenijeti na bilo koju udaljenost, pretvoriti u druge vrste energije, na primjer, mehaničku ili toplinsku, i podijeliti među potrošačima. Struja – vrlo pogodan za korištenje i ekonomičan tip energije.

Riža. 2.2. Dinamika potrošnje električne energije

Električna energija ima takva svojstva koja je čine nezamjenjivom u mehanizaciji i automatizaciji proizvodnje te u svakodnevnom životu ljudi:
1. Električna energija je univerzalna, može se koristiti u razne svrhe. Konkretno, vrlo se lako pretvara u toplinu. To se radi, na primjer, u električnim izvorima svjetlosti (žarulje sa žarnom niti), u tehnološkim pećima koje se koriste u metalurgiji, u raznim uređajima za grijanje i grijanje. Pretvorba električne energije u mehaničku koristi se u elektromotornim pogonima.
2. Kada se električna energija troši, može se beskrajno drobiti. Dakle, snaga električnih strojeva varira ovisno o njihovoj namjeni: od djelića vata u mikromotorima koji se koriste u mnogim granama tehnike i kućanskim proizvodima, do golemih vrijednosti koje prelaze milijun kilovata u generatorima elektrana.
3. U procesu proizvodnje i prijenosa električne energije moguće je koncentrirati njezinu snagu, povećati napon i prenijeti žicama bilo koju količinu električne energije na kratke i velike udaljenosti od elektrane u kojoj se proizvodi do svih njezinih potrošača.

Zakon održanja energije

U svakoj raspravi o pitanjima vezanim uz korištenje energije potrebno je razlikovati energiju uređenog gibanja, u tehnici poznatu kao slobodna energija (mehanička, kemijska, električna, elektromagnetska, nuklearna) i energiju kaotičnog gibanja, tj. toplina.
Svaki oblik besplatne energije može se gotovo u potpunosti iskoristiti. Istodobno, kaotična energija topline, kada se pretvori u mehaničku energiju, ponovno se gubi u obliku topline. Ne možemo u potpunosti urediti nasumično kretanje molekula, pretvarajući njihovu energiju u slobodnu. Štoviše, trenutno praktički ne postoji način da se kemijska i nuklearna energija izravno pretvore u električnu i mehaničku energiju, koje se najviše koriste. Potrebno je unutarnju energiju tvari pretvoriti u toplinsku, a zatim u mehaničku ili električnu uz velike neizbježne gubitke topline.
Dakle, sve vrste energije, nakon obavljenog korisnog rada, pretvaraju se u toplinu na nižoj temperaturi, koja je praktički neprikladna za daljnju uporabu.
Razvoj prirodnih znanosti kroz život čovječanstva nepobitno je dokazao da bez obzira na to koje su nove vrste energije bile otkrivene, ubrzo je otkriveno jedno veliko pravilo. Zbroj svih vrsta energije ostao je konstantan, što je u konačnici dovelo do izjave: Energija se nikada ne stvara iz ničega i nikada se ne uništava bez traga, ona samo prelazi iz jednog oblika u drugi.
U modernoj znanosti i praksi ova je shema toliko korisna da može predvidjeti pojavu novih vrsta energije.
Ako se otkrije promjena u energiji koja nije uključena u popis trenutno poznatih vrsta energije, ako se pokaže da energija nestaje ili se pojavljuje iz ničega, tada će se prvo “izmisliti” nova vrsta energije, a zatim pronaći da će uzeti u obzir ovo odstupanje od konstantnosti energije, tj. zakon održanja energije.
Zakon održanja energije potvrđen je u raznim područjima – od Newtonove mehanike do nuklearne fizike. Štoviše, zakon održanja energije nije samo plod mašte ili generalizacija eksperimenata. Zato se možemo u potpunosti složiti s izjavom jednog od najvećih teorijskih fizičara, Poincaréa: „Budući da nismo u mogućnosti dati opću definiciju energije, princip njezina očuvanja znači da postoji nešto, ostajući konstantni. Stoga, bez obzira do kakvih nas novih ideja o budućnosti svijeta dovedu eksperimenti, unaprijed znamo: oni će sadržavati nešto što ostaje konstantno, što se može nazvati ENERGIJA.”
Uzimajući u obzir navedeno, terminološki bi bilo ispravno reći ne „ušteda energije“, jer je nemoguće „štedjeti“ energiju, već „učinkovito korištenje energije“.
itd.................

energija(od grč. energeie - djelovanje, aktivnost) je opća kvantitativna mjera kretanja i međudjelovanja svih vrsta tvari. To je sposobnost obavljanja rada, a rad se obavlja kada na predmet djeluje fizička sila (tlak ili gravitacija). Rad je energija u akciji.

Termalna energija Naširoko se koristi u suvremenoj industriji iu svakodnevnom životu u obliku energije pare, tople vode i produkata izgaranja goriva.

Električna energija jedna je od najnaprednijih vrsta energije zbog niza prednosti.

Električna energija je najčišći oblik energije i može se dobiti iz velikog broja primarnih izvora (npr. ugljen, nafta, plin, energija vode i nuklearna energija). Električna energija ima brojne neosporne prednosti u odnosu na druge vrste energetskih derivata - mogućnost dobivanja gotovo bilo koje količine energije iz elementa veličine glave šibice i iz turbogeneratora snage veće od 1000 MW, usporednu jednostavnost njegov prijenos na daljinu i lakoća pretvorbe u energiju drugih vrsta . Glavni problem je njegovo skladištenje.

Uporabno je učinkovitiji od fosilnih goriva jer ima dobro poznate prednosti: čistoću, lakoću upravljanja, dostupnost. Električna energija može se koristiti puno učinkovitije i ciljanije od energije izgorjelog goriva. Električni sustavi grijanja odlikuju se visokom tehničkom učinkovitošću i, iako su troškovi energije veći od ostalih energenata, ekonomičniji su zbog nižih pogonskih troškova.

Električnu i toplinsku energiju proizvode:

- toplinski elektrane na fosilna goriva (CHP) koje koriste vodenu paru u turbinama – (parnoturbinske jedinice – STU), produkte izgaranja – (plinske turbinske jedinice – GTU), njihove kombinacije – (parne i plinske jedinice – CCGT);

- hidraulički električne elektrane (HE) koje koriste energiju vodenog toka, struje i plime;

- atomski elektrane (NPP) koje koriste energiju nuklearnog raspada.

Termoelektrane i nuklearne elektrane. Tipske sheme termoelektrana i nuklearnih elektrana. Parnoturbinske kondenzacijske elektrane i kombinirana toplinska i elektrana (CHP) s kombiniranom proizvodnjom topline i električne energije.

Prema vrsti proizvedene energije:

termoelektrane , samo za proizvodnju električne energije - kondenzacijske elektrane (CPS);

· termoelektrane koje proizvode električnu i toplinsku energiju - kombinirana toplinska i elektrana (CHP).

Prema vrsti toplinskog motora:

· elektrane s parnim turbinama - parnoturbinske termoelektrane i nuklearne elektrane;

· elektrane s plinskim turbinama - plinskoturbinske termoelektrane;

· elektrane s kombiniranim ciklusom - termoelektrane s kombiniranim ciklusom;

Termoelektrane (TE) proizvode električnu energiju kao rezultat pretvorbe toplinske energije koja se oslobađa izgaranjem fosilnih goriva (ugljen, nafta, plin).

U strojarnici termoelektrane ugrađen je kotao s vodom.

Prilikom izgaranja goriva voda u kotlu se zagrijava do nekoliko stotina stupnjeva i pretvara se u paru.

Para pod pritiskom okreće lopatice turbine, a one zauzvrat okreću generator.

Generator proizvodi električnu struju.

Električna struja ulazi u električne mreže i putuje kroz njih do tvornica, škola, domova i bolnica.

Prijenos električne energije iz elektrana dalekovodima odvija se na naponima od 110-500 kilovolti, odnosno znatno višim od napona generatora.

Povećanje napona potrebno je za prijenos električne energije na velike udaljenosti.

Zatim je potrebno vratiti napon na razinu koja odgovara potrošaču.

Pretvorba napona događa se u električnim podstanicama pomoću transformatora.

A toplina u obliku tople vode dolazi iz termoelektrane toplovodom.

rashladni toranj- uređaj za hlađenje vode u elektrani atmosferskim zrakom.

Parni kotao- zatvorena jedinica za proizvodnju pare u elektrani zagrijavanjem vode. Voda se zagrijava izgaranjem goriva.

Električni vodovi- Dalekovod. Dizajniran za prijenos električne energije. Postoje nadzemni dalekovodi (žice razvučene iznad zemlje) i podzemni (kabeli za napajanje).

Slika 11 – Shematski dijagrami TE (a) i CHP (b)

Trenutno, u termoelektranama i kombiniranim toplinskim i elektranama, zajedno s parnim turbinskim jedinicama (STU), rasprostranjene su plinske jedinice kombiniranog ciklusa (CCGT) koje rade prema kombiniranoj shemi.

U prvom stupnju CCGT-a s plinskom turbinom prirodni plin se koristi kao primarni izvor energije i radni fluid, a produkti izgaranja su sekundarni radni fluid. U drugom stupnju izvor energije su ispušni plinovi turbine, a radni fluid je para koja se uz njihovu pomoć stvara u generatoru pare.

Nuklearne elektrane.

Takve elektrane rade na istom principu kao termoelektrane, ali za proizvodnju pare koriste energiju dobivenu radioaktivnim raspadom. Kao gorivo koristi se ruda obogaćenog urana.

Riža. 12. Shematski prikaz nuklearne elektrane.

U usporedbi s termo i hidroelektranama, nuklearne elektrane imaju ozbiljne prednosti: zahtijevaju malu količinu goriva, ne remete hidrološki režim rijeka i ne ispuštaju zagađujuće plinove u atmosferu. Glavni proces koji se odvija u nuklearnoj elektrani je kontrolirana fisija urana-235, pri čemu se oslobađa velika količina topline. Glavni dio nuklearne elektrane je nuklearni reaktor čija je uloga održavanje kontinuirane reakcije fisije.

Nuklearno gorivo - ruda koja sadrži 3% urana 235; puni duge čelične cijevi – gorivne elemente (gorivne šipke). Ako se mnogo gorivih šipki postavi blizu jedna drugoj, započet će reakcija cijepanja. Kako bi se reakcija mogla kontrolirati, kontrolne šipke su umetnute između gorivih šipki; gurajući ih unutra i van, možete kontrolirati brzinu raspada urana-235. Kompleks fiksnih gorivih šipki i pokretnih regulatora je nuklearni reaktor. Toplina koju stvara reaktor koristi se za kuhanje vode i proizvodnju pare, koja pokreće turbinu nuklearne elektrane za proizvodnju električne energije.

33. Pretvorba sunčeve energije u toplinsku i električnu energiju. Energija vjetra i hidroenergija.

Glavna upotreba sunčeve energije je opskrba toplinom. Za izravnu pretvorbu sunčeve energije u toplinu razvijene su solarne instalacije za grijanje (SHS) koje se široko koriste u praksi za razne namjene (opskrba toplom vodom, grijanje i klimatizacija u stambenim, javnim, lječilišnim zgradama, grijanje vode u kupalištima). bazeni i razni procesi poljoprivredne proizvodnje ).

Prema podacima meteorologa u Republici Bjelorusiji, 150 dana u godini je oblačno, 185 dana je djelomično oblačno i 30 je vedro, a ukupan broj sunčanih sati u Bjelorusiji doseže 1200 sati na sjeveru zemlje i 1300 na jugu. .

Solarna elektrana je struktura koja se sastoji od više solarnih kolektora usmjerenih prema Suncu. Svaki kolektor predaje sunčevu energiju rashladnoj tekućini, koja se nakon pretvaranja u paru skuplja iz svih kolektora u centralnoj elektrani i dovodi u turbinu generatora.

Slika 13 - Redoslijed prijemnika sunčevog zračenja

u cilju povećanja učinkovitosti i troškova

Glavni element solarnog sustava grijanja je prijemnik u kojem se apsorbira sunčevo zračenje i energija predaje tekućini. Slika 13 shematski prikazuje različite opcije za prijemnike sunčeve energije. Radna iskustva ovih instalacija pokazuju da se u solarnim sustavima opskrbe toplom vodom može zamijeniti 40-60% godišnje potrebe za organskim gorivom, ovisno o području lokacije, kada se voda zagrijava na 40 ... 60 °C.

a) otvoreni rezervoar na površini zemlje; b) otvoreni spremnik, toplinski izoliran od tla; c) crni spremnik; d) crni spremnik s toplinski izoliranim dnom; e) zatvoreni crni grijači,

f) metalni protočni grijači sa staklenim poklopcem;

g) metalni protočni grijači s dva staklena poklopca; h) isti, sa izbornom površinom; i) isto s vakuumom.

Grijač zraka je prijemnik koji ima poroznu ili hrapavu crnu apsorpcijsku površinu koja zagrijava ulazni zrak koji se zatim isporučuje potrošaču.

Solarni kolektor uključuje prijamnik, apsorbirajući sunčevo zračenje, i središte, koji je optički sustav koji prikuplja sunčevo zračenje i usmjerava ga na prijemnik. Koncentrator je najčešće zrcalo paraboličnog oblika u čijem se žarištu nalazi prijemnik zračenja. Stalno se okreće, pružajući orijentaciju prema Suncu.

Fotoelektrični pretvarači su uređaji čiji se rad temelji na korištenju fotoelektričnog efekta, zbog čega se, kada se tvar osvijetli svjetlom, elektroni oslobađaju iz metala (fotoelektrična emisija ili vanjski fotoelektrični efekt), naboji se kreću preko sučelja poluvodiči s različitim vrstama vodljivosti (gejt fotoelektrični efekt), te promjena električne vodljivosti (fotovodljivost). Metode fotonaponske pretvorbe sunčeve energije u električnu koriste se za napajanje potrošača širokog raspona snaga: od mini generatora za satove i kalkulatore snage nekoliko vata do centralnih elektrana snage nekoliko megavata.

Snaga vjetra je područje tehnologije koje koristi energiju vjetra za proizvodnju energije, a uređaji koji pretvaraju energiju vjetra u korisne mehaničke, električne ili toplinske oblike energije nazivaju se vjetroelektrane(vjetroturbina), odn vjetrenjače, i autonomni su

Energija vjetra se već nekoliko stoljeća koristi u mehaničkim instalacijama kao što su mlinovi i pumpe za vodu. Nakon naglog rasta cijena nafte 1973. godine, interes za takve instalacije naglo je porastao. Većina postojećih instalacija izgrađena je kasnih 70-ih – ranih 80-ih na suvremenoj tehničkoj razini uz opsežnu primjenu najnovijih dostignuća aerodinamike, mehanike i mikroelektronike za nadzor i upravljanje. Vjetroturbine snage od nekoliko kilovata do nekoliko megavata proizvode se u Europi, SAD-u i drugim dijelovima svijeta. Većina ovih instalacija koristi se za proizvodnju električne energije, kako u jedinstvenom elektroenergetskom sustavu tako iu autonomnim načinima rada.

Jedan od glavnih uvjeta pri projektiranju vjetroturbina je osigurati njihovu zaštitu od uništenja vrlo jakim slučajnim udarima vjetra. U svakom području, u prosjeku, jednom u 50 godina puše vjetrovi 5-10 puta veće brzine od prosjeka, tako da vjetroturbine moraju biti projektirane s velikom marginom sigurnosti. Najveća projektirana snaga vjetroturbine određena je za određenu standardnu ​​brzinu vjetra, obično 12 m/s.

Vjetroelektrana se sastoji od vjetroelektrane, generatora električne struje, konstrukcije za postavljanje vjetroelektrane na određenoj visini od tla i sustava za upravljanje parametrima proizvedene električne energije ovisno o promjenama jačine vjetra i brzine vjetra. rotacije kotača.

Vjetroturbine se klasificiraju prema dvije glavne karakteristike: geometriji kotača vjetra i njegovom položaju u odnosu na smjer vjetra. Ako je os rotacije kotača vjetra paralelna s protokom zraka, tada se instalacija naziva vodoravno-aksijalna, ako je okomita - okomito-aksijalna.

Princip rada vjetroelektrane je sljedeći. Kotač vjetra, primajući energiju vjetra, rotira kroz par konusnih zupčanika i pomoću duge okomite osovine prenosi svoju energiju na donju vodoravnu osovinu prijenosa, a zatim kroz drugi par konusnih zupčanika i remenski pogon na električni generator ili drugi mehanizam.

Budući da su razdoblja zatišja neizbježna, kako bi se izbjegli prekidi u opskrbi električnom energijom, vjetroagregati moraju imati baterije električne energije ili biti paralelni, u slučaju zatišja, s elektroenergetskim postrojenjima drugog tipa.

Energetski program Republike Bjelorusije do 2010. predviđa glavne smjerove korištenja izvora energije vjetra u bliskoj budućnosti koji će se koristiti za pogon pumpnih jedinica i kao izvor energije za elektromotore. Ove primjene karakteriziraju minimalni zahtjevi za kvalitetom električne energije, što omogućuje dramatično pojednostavljenje i smanjenje troškova vjetroelektrana. Njihova uporaba u kombinaciji s malim hidroelektranama za crpljenje vode smatra se posebno perspektivnom. Očekuje se da će se korištenje vjetroelektrana za podizanje vode, električno grijanje vode i opskrbu autonomnih potrošača do 2010. godine povećati na 15 MW instalirane snage, čime će se ostvariti ušteda od 9 tisuća tona goriva godišnje.

Hidroelektrana.

Hidroenergija predstavlja granu znanosti i tehnologije u svom korištenju energija koja pokreće vodu(obično rijeke) za proizvodnju električne, a ponekad i mehaničke energije. Ovo je najrazvijenije područje obnovljivih izvora energije.

Hidroelektrana je kompleks različitih građevina i opreme čija uporaba omogućuje pretvaranje energije vode u električnu energiju. Hidrotehničke građevine osiguravaju potrebnu koncentraciju protoka vode, a daljnji procesi se provode odgovarajućom opremom.

Hidroelektrane se grade na rijekama izgradnjom brana i akumulacija.

U hidroelektrani kinetička energija vode koja pada koristi se za proizvodnju električne energije. Turbina i generator pretvaraju energiju vode u mehaničku energiju, a potom u električnu. Turbine i generatori ugrađeni su u samu branu ili blizu nje.

Riža. 14. Shema hidroelektrane.

Elena Panova

Istraživački rad djece

Energija u prirodi i u meni

GBOU srednja škola s. Bogati zajednički pothvat" Dječji vrtić"Kamilica"

Nadglednik: Panova Elena Viktorovna, učiteljica

GBOU srednja škola s. Bogati zajednički pothvat" Dječji vrtić"Kamilica"

1. Uvod ---

2. Što je energije? ---

3. Vrste energija ---

4. Praktično Posao ---

5. Gdje ide? energije? ---

6. Zaključak ---

Prijave ---

Bibliografija ---

1. Uvod.

Mnogi odrasli govore o mi: "Koji energičan dječak. Koliko imaš energije? Je li to dobro ili loše? Zapravo, što je energije? Odakle je došla? A zašto je u meni?

To je ono što moram saznati u svom istraživački rad.

Cilj istraživanje: Proširiti znanje o energije.

Zadaci: Istražite vrste energije u prirodi.

Saznajte koje vrste Imam energije u sebi.

Objekt istraživanje: energije u prirodi.

Artikal istraživanje: energije u meni.

Hipoteza: moje poznanstvo sa energija će mi pomoći da saznam energije, koje vrste osoba ima energiju. I ja ću odgovoriti pitanje: „Je li dobro biti energičan dječak?»

Relevantnost: prema S.I. Ozhegovu “... energije je mjera kretanja i sposobnosti proizvodnje raditi». Posao a kretanje je osnova modernog života.

2. Što je energije?

Bilo koje tijelo, da bi raslo, kretalo se, gorjelo ili radilo bilo što, treba energije. Što je energije?

Rječnik S. I. Ozhegova govori o energija sljedeći:

1. Jedno od glavnih svojstava materije je mjera njezina kretanja, kao i sposobnost proizvodnje raditi.

2. Odlučnost i ustrajnost u djelovanju (uzeti od energije za nešto) .

Tako, energije je sposobnost kretanja i proizvodnje raditi.

Izvor gotovo svih energije pojavi se Sunce na zemlji. Sunčeva toplina grije kopno, mora i zrak. Također stvara vjetrove i valove. energija, sadržan u hrani, također stvara Sunce, jer biljke apsorbiraju sunčevu svjetlost. energija, sadržan u mesu, nastaje iz biljaka koje jedu životinje. Ugalj, nafta, prirodni plin prije mnogo milijuna godina nastao iz ostataka životinja. I energije svoj nastanak duguje kemijskim energije akumuliraju te biljke i životinje.

3. Vrste energije.

To sam saznao priroda postoji mnogo različitih vrsta energije:

toplinski

Zagrijane tvari ga imaju. Toplinski energije može se širiti s jednog mjesta na drugo.

kemijski.

Nalazi se u hrani, gorivu (nafta, ugljen, prirodni gas, u kemikalijama.

potencijal.

Ovo je zaliha unutarnjeg energije. Na primjer, komprimirana opruga ima potencijal energije. Ako to pustiš, onda je ovo skriveno energija će se osloboditi.

električni.

Kreće se duž električnih žica.

svjetlo

To je posebna vrsta energije, koji se kreće pravocrtno ogromnom brzinom. Ništa na svijetu ne može putovati brže od svjetlosti.

zvuk

Putuje u obliku valova koji se nazivaju zvučni valovi.

Koristi se u nuklearnim elektranama za proizvodnju električne energije.

kinetički.

Ovaj energija kretanja. Sve što se kreće nosi kinetičku energiju. energije.

4. Praktični dio.

Učenje o raznolikosti vrsta energije u prirodi, Odlučio sam istražite neke od njih.

Studija 1.

Zagrijao sam lonac s vodom na vatri. Kad je voda počela ključati, otkrio sam da se okolni zrak također zagrijava. Ovo je termalno energije, pomaknula se iz lonca s vodom u zrak.

Kad trčim, bude mi vruće i jako sam žedan. Dakle, imam toplinsku energije.

Studija 2.

Nakon što sam pregledao žarulju, vidio sam žarnu nit. Zatim sam upalio žarulju, žarna nit je odmah zasjala i svjetlost je ispunila cijelu sobu. Žarulja je ta koja širi svjetlost energije. Dotaknuo sam žarulju, postala je vruća - žarna nit ju je zagrijala, jer svjetlo energije emitiraju vrlo vruća tijela. Šteta što nemam svjetla energije.

Studija 3.

Zazvonio je telefon, prinijela sam slušalicu uhu i čula mamin glas. Ovo je zvuk energije. Dok zvučni valovi prolaze kroz zrak, uzrokuju njegovo vibriranje, stvarajući zvukove.

Odlučio sam to isprobati na sebi. Stavio je ruku na grlo i ispustio zvuk te odmah osjetio vibracije. - Ovo su zvučni valovi. Tako da mogu širiti zvuk energije.

Studija 4.

U našem stanu postoje električne žice, kroz njih teče električna struja i uzrokuje kvarenje električnih uređaja raditi. Električna struja je donekle slična rijeci, samo što rijekom teče voda, a kroz žice teku male, vrlo male čestice elektrona. Imamo mnogo pomoćnih uređaja, ali treba ih pravilno koristiti! Znam taj elektricitet, s kojim raditi električni uređaji su opasni za ljude. Dakle, nema struje istraživanje Nisam se usudio to izvesti. Ali postoji struja koja je bezopasna, tiha i neprimjetna. Živi posvuda, samo za sebe, i ako ga "ulov", onda se možete igrati s njim vrlo zanimljivo. Uzeo sam loptu, protrljao je po kosi i prislonio je na zid onom stranom kojom sam trljao. Tako je lopta visjela. To se dogodilo zbog činjenice da elektricitet živi u našoj kosi, a ja "zatečen" kad je počeo trljati loptu po kosi. Naelektrizirao se, zbog čega je bio privučen uza zid.

To znači da elektricitet živi u kosi.

Studija 5.

Naučio sam da biljke apsorbiraju sunčevu svjetlost i pretvaraju je u kemikalije. energije, koji se skladišti u stabljikama i listovima. energija, sadržan u mesu, nastaje iz biljaka koje jedu životinje.

Jedemo povrće, voće, kruh, meso. To znači da kemikalije dobivamo zajedno s hranom. energije, koji nam pomaže trčati, hodati, disati, živjeti.

Studija 6.

Sve što se kreće nosi kinetičku energiju. energije. Uzeo sam dvije lopte različitih masa i bacio ih uz nagnutu dasku.

Lopta koja je bila lakša nije mogla probiti okvir, a lopta koja je bila teža lako je probila okvir. Ovo sugerira da tijela koja se kreću imaju kinetičku energije, a što je tijelo teže, to se brže kreće i nosi veću rezervu kinetičke sile energije.

To znači da uz svaki pokret imam i kinetiku energije. Kako budem stario, nosit ću sve više energija kretanja.

5. Gdje ide? energije?

Od provedenog istraživanje koje sam naučio, koji je glavni izvor energija je sunce. Ali kamo ide? energije? Iznijet ću neka opažanja.

Opažanje 1.

Gledat ću mačku. Kada mačka jede hranu, dobiva kemikaliju energije. Kad mačka skoči, to je kemikalija energije pretvara u kinetičku. Svaki pokret stvara toplinu energije. Ispostavilo se da kemijski energije prešla u kinetičku i toplinsku.

Promatranje 2.

Dok sam gledao vatromet, shvatio sam da je kemijska energije, koji se nalazi u sebi, tijekom eksplozije se pretvorio u kinetičku, zvučnu, toplinsku i svjetlosnu.

To znači da energije ne nestaje nigdje i ne nastaje ni iz čega, stalno prelazi iz jednog oblika u drugi.

6. Zaključak.

Moje upoznavanje s raznim vrstama energija mi je pomogla da saznam odakle dolazi i kamo ide energije, koje vrste osoba ima energiju.

Nije slučajno što to kažu «… energija je život» . Dakle, nije tako loše da sam vrlo energičan dječak. Ovo će mi trebati u životu.

Bibliografija.

1. Dowswell Paul. Nepoznato o poznatom. - M.: ROSMEN, 2001

2. Ozhegov S.I. Rječnik ruskog jezika. - M.: Ruski jezik. 1999, str. 911

3. Internet. Web stranica "Ideje za vas"

4. Internet. Web stranica “Pametne i pametne djevojčice, učenice prvog razreda, istraživanje - tko može objasniti??»

5. Enciklopedija "Nepoznato je u blizini"- M.: ROSMEN, 2001

6. Enciklopedija "Ja otvaram svijet"- M.: ASTEL, 2002