Alternatīvie enerģijas avoti: veidi un lietojumi. Enerģija un tās veidi

Enerģija(no grieķu val energeia – darbība, darbība) ir dažādu fizikā aplūkoto matērijas kustības formu vispārīgs mērs (kvantifikācija).

Saskaņā ar fiziskās zinātnes jēdzieniem enerģija ir ķermeņa vai objekta spēja veikt darbu. Kvalitatīvi dažādu kustības formu un tām atbilstošo mijiedarbību kvantitatīvā raksturojuma iegūšanai tiek ieviesti dažādi enerģijas veidi. Cilvēks savā ikdienā visbiežāk sastopas ar šādiem enerģijas veidiem: mehānisko, elektrisko, elektromagnētisko, termisko, ķīmisko, kodolenerģiju u.c.

Kinētiskā enerģija- mehāniskās kustības mērs, kas stingram ķermenim ir vienāds ar pusi no ķermeņa masas un tā ātruma kvadrāta reizinājuma. Tas ietver daļiņas vai ķermeņa kustības mehānisko enerģiju, siltumenerģiju, kodolenerģiju utt.

Ja enerģija rodas, mainoties sistēmas daļiņu relatīvajam stāvoklim un to novietojumam attiecībā pret citiem ķermeņiem, tad to sauc potenciāls. Tajā ietilpst universālās gravitācijas likuma piesaistīto masu enerģija, ķīmiskā enerģija, viendabīgu daļiņu stāvokļa enerģija, piemēram, elastīga deformēta ķermeņa enerģija utt. .

Mehāniskā enerģija -ķermeņu vai to daļu mehāniskās kustības un mijiedarbības enerģija. Ķermeņu sistēmas mehāniskā enerģija ir vienāda ar šīs sistēmas kinētiskās un potenciālās enerģijas summu. Tas izpaužas atsevišķu ķermeņu vai daļiņu mijiedarbībā, kustībā.

Tajā ietilpst ķermeņa translācijas kustības jeb rotācijas enerģija, deformācijas enerģija lieces, stiepšanās, elastīgo ķermeņu (atsperu) saspiešanas laikā. Šo enerģiju visplašāk izmanto dažādās mašīnās – transporta un tehnoloģiskajās.

Siltumenerģija - matērijas molekulu haotiskās translācijas un rotācijas kustības enerģija. Cietam ķermenim tā ir atomu vibrācijas enerģija molekulās, kas atrodas kristāla režģa mezglos.

Siltumenerģija rodas tikai citu enerģijas veidu transformācijas rezultātā, piemēram, sadedzinot dažāda veida kurināmo, to ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā. To izmanto apkurei, daudzu tehnoloģisku procesu veikšanai (karsēšanai, kausēšanai, žāvēšanai, iztvaicēšanai, destilēšanai utt.).

Elektroenerģija - uzlādētu daļiņu vai ķermeņu (elektronu, jonu) enerģija, kas sakārtoti pārvietojas pa slēgtu elektrisko ķēdi.

Elektrisko enerģiju izmanto mehāniskās enerģijas, siltumenerģijas vai jebkuras citas nepieciešamās enerģijas ražošanai.

Ķīmiskā enerģija - tā ir vielu atomos "uzkrātā" enerģija, kas izdalās vai uzsūcas ķīmisko reakciju laikā starp vielām.

Ķīmiskā enerģija tiek atbrīvota kā siltumenerģija eksotermisku reakciju laikā (piemēram, kurināmā sadegšana) vai pārveidota elektroenerģijā galvaniskajos elementos un baterijās.

Kodolenerģija - atoma kodola iekšējā enerģija, kas saistīta ar kodolu veidojošo nukleonu kustību un mijiedarbību. Tas izdalās smago kodolu sadalīšanās kodolreakcijā (kodolreakcija) vai vieglo kodolu sintēzes laikā (termonukleārā reakcija). Atomenerģijas nozarē līdz šim tiek izmantota tikai pirmā metode, jo otrā izmantošana ir saistīta ar joprojām neatrisinātu kontrolētas kodoltermiskās reakcijas ieviešanas problēmu.

Gravitācijas enerģija - mijiedarbības (pievilkšanās) enerģija starp jebkuriem diviem ķermeņiem, ko nosaka to masas. Tas ir īpaši pamanāms kosmosā. Sauszemes apstākļos tā ir, piemēram, enerģija, ko ķermenis "uzglabā", paceļoties noteiktā augstumā virs Zemes virsmas.

Šī raksta mērķis ir atklāt jēdziena "mehāniskā enerģija" būtību. Fizika plaši izmanto šo jēdzienu gan praktiski, gan teorētiski.

Darbs un enerģija

Mehānisko darbu var noteikt, ja ir zināms spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, un ķermeņa pārvietojums. Ir vēl viens veids, kā aprēķināt mehānisko darbu. Apsveriet piemēru:

Attēlā parādīts ķermenis, kas var būt dažādos mehāniskos stāvokļos (I un II). Ķermeņa pārejas procesu no stāvokļa I uz stāvokli II raksturo mehānisks darbs, tas ir, pārejot no stāvokļa I uz stāvokli II, ķermenis var veikt darbu. Veicot darbu, mainās ķermeņa mehāniskais stāvoklis, un mehānisko stāvokli var raksturot ar vienu fizisko lielumu - enerģiju.

Enerģija ir visu matērijas kustības formu skalārs fizikāls lielums un to mijiedarbības varianti.

Kas ir mehāniskā enerģija

Mehāniskā enerģija ir skalāri fizikāls lielums, kas nosaka ķermeņa spēju veikt darbu.

A = ∆E

Tā kā enerģija ir sistēmas stāvokļa īpašība noteiktā laika brīdī, darbs ir sistēmas stāvokļa maiņas procesa īpašība.

Enerģijai un darbam ir vienādas mērvienības: [A] \u003d [E] \u003d 1 J.

Mehāniskās enerģijas veidi

Mehāniskā brīvā enerģija ir sadalīta divos veidos: kinētiskā un potenciālā.

Kinētiskā enerģija- ir ķermeņa mehāniskā enerģija, ko nosaka tā kustības ātrums.

E k \u003d 1/2mv 2

Kinētiskā enerģija ir raksturīga kustīgiem ķermeņiem. Kad viņi apstājas, viņi veic mehānisku darbu.

Dažādās atskaites sistēmās viena un tā paša ķermeņa ātrums patvaļīgā laika brīdī var būt atšķirīgs. Tāpēc kinētiskā enerģija ir relatīvs lielums, to nosaka atskaites rāmja izvēle.

Ja kustības laikā uz ķermeni iedarbojas spēks (vai vairāki spēki vienlaikus), mainās ķermeņa kinētiskā enerģija: ķermenis paātrina vai apstājas. Šajā gadījumā spēka darbs vai visu ķermenim pielikto spēku rezultāta darbs būs vienāds ar kinētisko enerģiju starpību:

A = E k1 - E k 2 = ∆E k

Šim apgalvojumam un formulai tika dots nosaukums - kinētiskās enerģijas teorēma.

Potenciālā enerģija sauc par enerģiju ķermeņu mijiedarbības dēļ.

Kad ķermenis krīt m no augsta h pievilkšanās spēks dara darbu. Tā kā darbs un enerģijas izmaiņas ir saistītas ar vienādojumu, var uzrakstīt formulu ķermeņa potenciālajai enerģijai gravitācijas laukā:

Ep = mgh

Atšķirībā no kinētiskās enerģijas E k potenciāls Ep var būt negatīvs, kad h<0 (piemēram, ķermenis, kas atrodas akas apakšā).

Cits mehāniskās potenciālās enerģijas veids ir deformācijas enerģija. Saspiests attālumā x pavasaris ar stīvumu k ir potenciālā enerģija (sprieguma enerģija):

E p = 1/2 kx 2

Deformācijas enerģija ir atradusi plašu pielietojumu praksē (rotaļlietās), tehnikā - automātos, relejos un citos.

E = Ep + Ek

pilna mehāniskā enerģijaķermeņus sauc par enerģiju summu: kinētisko un potenciālo.

Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums

Daži no precīzākajiem eksperimentiem, ko 19. gadsimta vidū veica angļu fiziķis Džouls un vācu fiziķis Mayer, parādīja, ka enerģijas daudzums slēgtās sistēmās paliek nemainīgs. Tas pāriet tikai no viena ķermeņa uz otru. Šie pētījumi palīdzēja atklāt enerģijas nezūdamības likums:

Izolētas ķermeņu sistēmas kopējā mehāniskā enerģija paliek nemainīga jebkurai ķermeņu savstarpējai mijiedarbībai.

Atšķirībā no impulsa, kam nav līdzvērtīgas formas, enerģijai ir daudz veidu: mehāniskā, termiskā, molekulārās kustības enerģija, elektriskā enerģija ar lādiņu mijiedarbības spēkiem un citi. Viens enerģijas veids var tikt pārvērsts citā, piemēram, kinētiskā enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā automašīnas bremzēšanas laikā. Ja nav berzes spēku un nerodas siltums, kopējā mehāniskā enerģija nezaudē, bet paliek nemainīga ķermeņu kustības vai mijiedarbības procesā:

E = Ep + Ek = konst

Kad iedarbojas berzes spēks starp ķermeņiem, tad notiek mehāniskās enerģijas samazināšanās, tomēr šajā gadījumā tā nepazūd bez pēdām, bet nonāk termiskā (iekšējā). Ja ārējs spēks veic darbu slēgtā sistēmā, tad par šī spēka veiktā darba apjomu palielinās mehāniskā enerģija. Ja slēgta sistēma veic darbu pie ārējiem ķermeņiem, tad notiek sistēmas mehāniskās enerģijas samazinājums par tās veiktā darba apjomu.
Katrs enerģijas veids var tikt pilnībā pārveidots par jebkuru citu enerģijas veidu.

Enerģija ir spēja veikt darbu: pārvietot, pārvietot priekšmetus, ražot siltumu, skaņu vai elektrību.

Kas ir Enerģija?

Enerģija slēpjas visur – saules staros siltuma un gaismas enerģijas veidā, atskaņotājā skaņas enerģijas veidā un pat ogles gabalā uzkrātās ķīmiskās enerģijas veidā. Mēs iegūstam enerģiju no pārtikas, un automašīnas dzinējs to iegūst no degvielas - benzīna vai gāzes. Abos gadījumos tā ir ķīmiskā enerģija. Ir arī citi enerģijas veidi: siltuma, gaismas, skaņas, elektriskās, kodolenerģijas. Enerģija ir kaut kas neredzams un netverams, bet spējīgs uzkrāties un mainīties no vienas formas uz otru. Viņa nekad nepazūd.

mehāniskā kustība

Viens no galvenajiem enerģijas veidiem ir kinētiskā – kustības enerģija. Smagie objekti, kas pārvietojas lielā ātrumā, nes vairāk kinētiskās enerģijas nekā vieglie vai lēni kustīgi objekti. Piemēram, automašīnas kinētiskā enerģija ir mazāka nekā kravas automašīnai, kas brauc ar tādu pašu ātrumu.

Siltumenerģija

Siltumenerģija nevar pastāvēt bez kinētiskās enerģijas. Fiziskā ķermeņa temperatūra ir atkarīga no to atomu kustības ātruma, no kuriem tas sastāv. Jo ātrāk pārvietojas atomi, jo karstāks objekts uzsils. Tāpēc ķermeņa siltumenerģija tiek uzskatīta par tā atomu kinētisko enerģiju.

Enerģijas riteņbraukšana

Saule ir galvenais enerģijas avots uz Zemes. Tā nepārtraukti tiek pārveidota citos enerģijas veidos. Dabiskie enerģijas avoti ietver arī naftu, gāzi un ogles, kurām faktiski ir pietiekams saules enerģijas daudzums.

Krājumi nākotnei

Enerģiju var uzkrāt. Saspiestā atspere uzglabā enerģiju. Atbrīvojoties, tas iztaisnojas, pārvēršot potenciālo enerģiju kinētiskā enerģijā. Akmenim, kas guļ uz klints, ir arī potenciālā enerģija, krītot, tā tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā.

Enerģijas transformācija

Enerģijas nezūdamības likums nosaka, ka enerģija nekad nepazūd, tā tikai pārvēršas citā formā. Piemēram, ja zēns, braucot ar velosipēdu, bremzē un apstājas, viņa kinētiskā enerģija nokrītas līdz nullei. Bet tas pilnībā nepazūd, bet pāriet cita veida enerģijā - siltumā un skaņā. Velosipēdu riepu berze pret zemi rada siltumu, kas silda gan zemi, gan riteņus. Un skaņas enerģija izpaužas bremžu un riepu čīkstēšanā.

Darbs, enerģija un spēks

Enerģijas nodošana ir darbs. Paveiktā darba apjoms ir atkarīgs no spēka lieluma un attāluma, kurā objekts pārvietojas. Piemēram, smagsvars, cilājot stieni, paveic daudz darba. Ātrumu, kādā tiek veikts darbs, sauc par jaudu. Jo ātrāk svarcēlājs paceļ svaru, jo lielāka ir viņa jauda. Enerģiju mēra džoulos (J) un jaudu vatos (W).

Enerģijas patēriņš

Enerģija nekad nepazūd, bet, ja tā netiek izmantota darbam, tā tiks izniekota. Lielākā daļa enerģijas tiek iztērēta siltuma ražošanai.

Piemēram, elektriskā spuldze pārvērš gaismā tikai piekto A elektroenerģijas enerģijas, bet pārējā daļa nonāk nevajadzīgā siltumā. Automobiļu dzinēju zemā efektivitāte noved pie tā, ka tiek iztērēts pietiekams daudzums degvielas.

Peintbola enerģija

Spēlējot spēli, enerģija pastāvīgi maina savu stāvokli - potenciāls nonāk kinētikā. Kustīgajai lodei ir tendence apstāties automāta daļas berzes dēļ. Tā enerģija tiek tērēta berzes spēka pārvarēšanai, bet nepazūd, bet pārvēršas siltumā. Kad spēlētājs ar lāpstiņas spiedienu piešķir bumbai papildu enerģiju, bumbiņas kustība paātrinās.

Nosauc galvenos posmus cilvēka enerģijas izmantošanas vēsturē, norāda to nozīmi.

Kāda ir saikne starp cilvēka civilizācijas attīstību un enerģijas patēriņu? Izskaidrojiet to izmaiņu raksturu laika gaitā un norādiet tendences.

Kas ir energosistēma? Tās galvenais mērķis. Kādas sistēmas tajā ir?

Kas ir degvielas un enerģijas resursi? Kā tās tiek klasificētas?

Kas ir sekundārie energoresursi? Nosauciet tos un norādiet, kā tos iegūt.

Kāda ir primāro energoresursu energointensitāte? Kam paredzēts nosacītās degvielas jēdziens?

Kādas ir galvenās tendences degvielas un energoresursu patēriņā pasaulē?

Kāda ir 70. gadu enerģētikas krīzes būtība. Rietumeiropā un 90. gados. NVS valstīs? Kādus veidus jūs redzat Baltkrievijas enerģētikas krīzes pārvarēšanai?

Kā izskaidrot intensīvo naftas izmantošanu globālajā enerģijas bilancē un kādas ir tās izmantošanas nākotnes perspektīvas?

Izskaidrot ūdeņraža izmantošanas iespējas un perspektīvas enerģētikā.

Kas ir energoefektīva tehnoloģija? Kādi ir to īstenošanas motīvi?

2. tēma. Enerģijas veidi. Enerģijas iegūšana, pārveidošana un izmantošana Lekcija 2. Enerģijas veidi. Enerģijas iegūšana, pārveidošana un izmantošana

Pamatjēdzieni:

enerģija; kinētiskā un potenciālā enerģija; enerģijas veidi; enerģija; energosistēma; elektroenerģijas sistēma; enerģijas patērētāji; tradicionālā un netradicionālā enerģija; slodzes diagrammas; enerģijas patēriņš uz vienu iedzīvotāju; ekonomikas energointensitāte; ražošanas energoekonomiskā līmeņa rādītājs.

Enerģija un tās veidi

Enerģija ir dabas parādību universālais pamats, kultūras un visas cilvēka darbības pamats. Tajā pašā laikā zemenerģiju(grieķu — darbība, darbība) tiek saprasts kā kvantitatīvs dažādu matērijas kustības formu novērtējums, kas var pārvērst vienu par otru.

Saskaņā ar fiziskās zinātnes jēdzieniem enerģija ir ķermeņa vai ķermeņu sistēmas spēja veikt darbu. Pastāv dažādas enerģijas veidu un formu klasifikācijas. Cilvēks savā ikdienā visbiežāk sastopas ar šādiem enerģijas veidiem: mehānisko, elektrisko, elektromagnētisko, termisko, ķīmisko, atomu (intranukleāro). Pēdējie trīs veidi attiecas uz iekšējo enerģijas formu, t.i. ķermeni veidojošo daļiņu mijiedarbības potenciālās enerģijas vai to nejaušās kustības kinētiskās enerģijas dēļ.

Ja enerģija rodas materiālo punktu vai ķermeņu kustības stāvokļa izmaiņu rezultātā, tad to sauc kinētiskā ; tajā ietilpst ķermeņu kustības mehāniskā enerģija, siltumenerģija molekulu kustības dēļ.

Ja enerģija rodas, mainoties noteiktas sistēmas daļu relatīvajam stāvoklim vai tās novietojumam attiecībā pret citiem ķermeņiem, tad to sauc potenciāls ; tajā ietilpst universālās gravitācijas likuma piesaistīto masu enerģija, viendabīgu daļiņu stāvokļa enerģija, piemēram, elastīga deformēta ķermeņa enerģija un ķīmiskā enerģija.

Enerģija dabaszinātnēs atkarībā no dabas tiek iedalīta šādos veidos.

Mehāniskā enerģija - izpaužas atsevišķu ķermeņu vai daļiņu mijiedarbībā, kustībā.

Tajā ietilpst ķermeņa kustības vai rotācijas enerģija, deformācijas enerģija lieces, stiepšanās, vērpšanas, elastīgo ķermeņu (atsperu) saspiešanas laikā. Šo enerģiju visplašāk izmanto dažādās mašīnās – transporta un tehnoloģiskajās.

Siltumenerģija ir nesakārtotas (haotiskas) kustības un vielu molekulu mijiedarbības enerģija.

Siltumenerģija, ko visbiežāk iegūst, sadedzinot dažāda veida kurināmo, tiek plaši izmantota apkurei, veicot daudzus tehnoloģiskus procesus (karsēšanu, kausēšanu, žāvēšanu, iztvaicēšanu, destilāciju u.c.).

Elektroenerģija – elektronu enerģija, kas pārvietojas pa elektrisko ķēdi (elektriskā strāva).

Elektroenerģiju izmanto mehāniskās enerģijas iegūšanai ar elektromotoru palīdzību un mehānisko procesu realizāciju materiālu apstrādei: drupināšana, malšana, sajaukšana; elektroķīmisko reakciju veikšanai; siltumenerģijas iegūšana elektriskās apkures ierīcēs un krāsnīs; materiālu tiešai apstrādei (elektroerozīvā apstrāde).

ķīmiskā enerģija – tā ir vielu atomos "uzkrātā" enerģija, kas izdalās vai uzsūcas ķīmisko reakciju laikā starp vielām.

Ķīmiskā enerģija tiek izdalīta siltumenerģijas veidā eksotermisku reakciju laikā (piemēram, kurināmā sadegšana), vai arī tiek pārveidota elektroenerģijā galvaniskajās šūnās un baterijās. Šiem enerģijas avotiem raksturīga augsta efektivitāte (līdz 98%), bet zema jauda.

magnētiskā enerģija - pastāvīgo magnētu enerģija, kuriem ir liels enerģijas krājums, bet to "dod" ļoti negribīgi. Taču elektriskā strāva ap sevi rada paplašinātus, spēcīgus magnētiskos laukus, tāpēc visbiežāk tiek runāts par elektromagnētisko enerģiju.

Elektriskās un magnētiskās enerģijas ir cieši saistītas viena ar otru, katru no tām var uzskatīt par otras "apgriezto" pusi.

elektromagnētiskā enerģija ir elektromagnētisko viļņu enerģija, t.i. kustīgi elektriskie un magnētiskie lauki. Tas ietver redzamo gaismu, infrasarkano staru, ultravioleto starojumu, rentgenstarus un radioviļņus.

Tādējādi elektromagnētiskā enerģija ir starojuma enerģija. Radiācija nes enerģiju elektromagnētisko viļņu enerģijas veidā. Kad starojums tiek absorbēts, tā enerģija tiek pārvērsta citos veidos, visbiežāk siltumā.

Kodolenerģija - enerģija, kas lokalizēta tā saukto radioaktīvo vielu atomu kodolos. Tas izdalās smago kodolu dalīšanās (kodolreakcija) vai vieglo kodolu sintēzes (termonukleārā reakcija) laikā.

Šim enerģijas veidam ir arī sens nosaukums – atomenerģija, taču šis nosaukums precīzi neatspoguļo to parādību būtību, kas izraisa kolosālu enerģijas daudzumu izdalīšanos, visbiežāk termiskās un mehāniskās formās.

Gravitācijas enerģija - enerģija masīvu ķermeņu mijiedarbības (gravitācijas) dēļ, tā ir īpaši pamanāma kosmosā. Sauszemes apstākļos tā ir, piemēram, enerģija, ko "uzglabā" ķermenis, kas pacelts noteiktā augstumā virs Zemes virsmas - gravitācijas enerģija.

Pa šo ceļu, atkarībā no izpausmes līmeņa var izdalīt makropasaules enerģiju - gravitācijas, ķermeņu mijiedarbības enerģiju - mehānisko, molekulāro enerģiju.mijiedarbības - termiskā, atomu mijiedarbības enerģija - ķīmiskā, starojuma enerģija - elektromagnētsnuyu, enerģija, ko satur atomu kodoli - kodols.

Mūsdienu zinātne neizslēdz citu enerģijas veidu esamību, kas vēl nav fiksēti, bet nepārkāpj vienoto dabaszinātņu pasaules ainu un enerģijas jēdzienu.

Starptautiskā mērvienību sistēma (SI) izmanto 1 džoulu (J) kā enerģijas mērīšanas vienību. 1 J ir līdzvērtīgs 1 ņūtonmetram (Nm). Ja aprēķini ir saistīti ar siltumenerģiju, bioloģisko un daudziem citiem enerģijas veidiem, tad kā enerģijas vienību izmanto ārpussistēmas vienību - kaloriju (cal) vai kilokaloriju (kcal), 1cal = 4,18 J. Lai mērītu elektrisko enerģiju , tiek izmantota tāda mērvienība kā vats.stunda (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3,6 MJ. Mehāniskās enerģijas mērīšanai izmanto vērtību 1 kg m = 9,8 J.

Enerģija tieši iegūstama no dabas(degvielas, ūdens, vēja enerģija, Zemes siltumenerģija, kodolenerģija), ko var pārvērst elektriskajā, termiskajā, mehāniskajā, ķīmiskajā primārs. Atbilstoši energoresursu klasifikācijai pēc izsmelšanas pamata var klasificēt arī primāro enerģiju. Uz att. 2.1 parāda primārās enerģijas klasifikācijas shēmu.

Rīsi.2.1. Primārās enerģijas klasifikācija

Klasificējot primāro enerģiju, tie izstaro tradicionālā un netradicionāls enerģijas veidi. Tradicionālie enerģijas veidi ietver tos enerģijas veidus, kurus cilvēks ir plaši izmantojis daudzus gadus. Pie netradicionālajiem enerģijas veidiem pieder tie veidi, kurus sākt izmantot salīdzinoši nesen.

Tradicionālie primārās enerģijas veidi ir: organiskais kurināmais (ogles, nafta utt.), upju hidroenerģija un kodoldegviela (urāns, torijs utt.).

Enerģija, ko cilvēks saņem pēc primārās enerģijas pārveidošanas īpašās iekārtās - stacijās, sauc par sekundāro (elektriskā enerģija, tvaika enerģija, karstais ūdens utt.).

Elektroenerģijas priekšrocības. Elektroenerģija ir ērtākais enerģijas veids, un to var pamatoti uzskatīt par mūsdienu civilizācijas pamatu. Lielākajai daļai ražošanas procesu mehanizācijas un automatizācijas tehnisko līdzekļu (iekārtas, datorierīces), cilvēku darba aizstāšana ar mašīnu darbu ikdienas dzīvē ir elektriska bāze.

Nedaudz vairāk kā puse no visas patērētās enerģijas tiek izmantota kā siltums tehniskajām vajadzībām, apkurei, ēdiena gatavošanai, pārējā - mehāniskā, galvenokārt transporta instalācijās, un elektroenerģija. Turklāt elektroenerģijas īpatsvars katru gadu pieaug (2.2. att.).

Elektroenerģija - daudzpusīgāks enerģijas veids. Tas ir atradis plašu pielietojumu ikdienas dzīvē un visās tautsaimniecības nozarēs. Ir vairāk nekā četri simti sadzīves elektrotehnikas veidu: ledusskapji, veļasmašīnas, gaisa kondicionieri, ventilatori, televizori, magnetofoni, apgaismes ierīces u.c. Nav iespējams iedomāties rūpniecību bez elektroenerģijas. Lauksaimniecībā nepārtraukti paplašinās elektroenerģijas izmantošana: dzīvnieku barošana un dzirdināšana, to kopšana, apkure un ventilācija, inkubatori, sildītāji, žāvētāji u.c.

Elektrifikācija - jebkuras tautsaimniecības nozares tehniskā progresa pamats. Tas ļauj aizvietot lietošanai neērtos energoresursus ar universālu enerģijas veidu - elektroenerģiju, kuru var pārvadīt jebkurā attālumā, pārveidot par cita veida enerģiju, piemēram, mehānisko vai termisko, un sadalīt starp patērētājiem. Elektrība - ļoti ērts un ekonomisks enerģijas veids.

Rīsi. 2.2. Elektroenerģijas patēriņa dinamika

Elektroenerģijai ir tādas īpašības, kas padara to par neaizstājamu ražošanas mehanizācijā un automatizācijā un cilvēka ikdienas dzīvē:

1. Elektroenerģija ir universāla, to var izmantot dažādiem mērķiem. Jo īpaši to ir ļoti viegli pārvērst siltumā. To dara, piemēram, elektriskajos gaismas avotos (kvēlspuldzēs), metalurģijā izmantojamās tehnoloģiskajās krāsnīs, dažādās apkures un apkures ierīcēs. Elektromotoru piedziņās tiek izmantota elektriskās enerģijas pārvēršana mehāniskajā enerģijā.

2. Patērējot elektroenerģiju, to var bezgalīgi sasmalcināt. Tādējādi elektrisko mašīnu jauda atkarībā no to mērķa ir atšķirīga: no vatu daļām mikromotoros, ko izmanto daudzās tehnoloģiju nozarēs un sadzīves produktos, līdz milzīgām vērtībām, kas pārsniedz miljonu kilovatu spēkstaciju ģeneratoros.

3. Elektroenerģijas ražošanas un pārvades procesā ir iespējams koncentrēt tās jaudu, palielināt spriegumu un pa vadiem gan nelielos, gan lielos attālumos pārraidīt jebkuru elektroenerģijas daudzumu no elektrostacijas, kurā tā tiek ražota, visiem tās patērētājiem. .

Saistībā ar ražošanas tehnoloģiju attīstību un būtisku vides situācijas pasliktināšanos daudzos pasaules reģionos cilvēce saskaras ar jaunu enerģijas avotu atrašanas problēmu. No vienas puses, saražotās enerģijas daudzumam jābūt pietiekamam ražošanas, zinātnes un sadzīves sektora attīstībai, no otras puses, enerģijas ražošanai nevajadzētu negatīvi ietekmēt vidi.

Šāds jautājuma formulējums lika meklēt tā sauktos alternatīvos enerģijas avotus – avotus, kas atbilst augstāk minētajām prasībām. Ar pasaules zinātnes pūlēm ir atklāti daudzi šādi avoti, šobrīd lielākā daļa no tiem jau tiek vairāk vai mazāk plaši izmantoti. Šeit ir īss pārskats par tiem:

saules enerģija

Saules elektrostacijas aktīvi izmanto vairāk nekā 80 valstīs, tās pārvērš saules enerģiju elektroenerģijā. Ir dažādi šādas pārveidošanas veidi un attiecīgi dažāda veida saules elektrostacijas. Visizplatītākās stacijas, kurās izmanto fotoelektriskos pārveidotājus (fotoelementus), kas apvienoti saules paneļos. Lielākā daļa pasaulē lielāko fotoelektrisko iekārtu atrodas ASV.

Vēja enerģija

Vēja elektrostacijas (vēja parki) plaši izmanto ASV, Ķīnā, Indijā, kā arī dažās Rietumeiropas valstīs (piemēram, Dānijā, kur šādā veidā tiek saražoti 25% no visas elektroenerģijas). Vēja enerģija ir ļoti daudzsološs alternatīvās enerģijas avots, šobrīd daudzas valstis būtiski paplašina šāda veida spēkstaciju izmantošanu.

biodegviela

Galvenās šī enerģijas avota priekšrocības salīdzinājumā ar citiem degvielas veidiem ir tā videi draudzīgums un atjaunojamība. Ne visi biodegvielas veidi tiek klasificēti kā alternatīvie enerģijas avoti: tradicionālā malka ir arī biodegviela, taču tā nav alternatīvs enerģijas avots. Alternatīvās biodegvielas var būt cietas (kūdra, kokapstrādes un lauksaimniecības atkritumi), šķidras (biodīzelis un biomasuts, kā arī metanols, etanols, butanols) un gāzveida (ūdeņradis, metāns, biogāze).

Paisuma un viļņu enerģija

Atšķirībā no tradicionālās hidroenerģijas, kas izmanto ūdens straumes enerģiju, alternatīvā hidroenerģija vēl nav kļuvusi plaši izplatīta. Paisuma spēkstaciju galvenie trūkumi ir to augstās būvniecības izmaksas un ikdienas jaudas maiņas, kuru dēļ šāda veida elektrostacijas vēlams izmantot tikai kā daļu no energosistēmām, kas izmanto arī citus enerģijas avotus. Galvenās priekšrocības ir augsta videi draudzīgums un zemas enerģijas ražošanas izmaksas.

Zemes siltumenerģija

Šī enerģijas avota attīstībai tiek izmantotas ģeotermālās elektrostacijas, kas izmanto augstas temperatūras gruntsūdeņu enerģiju, kā arī vulkāni. Šobrīd vairāk izplatīta ir hidrotermālā enerģija, izmantojot karsto pazemes avotu enerģiju. Petrotermālā enerģija, kuras pamatā ir zemes iekšpuses "sausā" siltuma izmantošana, pašlaik ir vāji attīstīta; Galvenā problēma ir šīs enerģijas ražošanas metodes zemā rentabilitāte.

atmosfēras elektrība

(Zibens uzplaiksnījumi uz Zemes virsmas notiek gandrīz vienlaikus dažādās planētas vietās.)

Pērkona negaisa enerģija, kuras pamatā ir zibens enerģijas uztveršana un uzkrāšana, joprojām ir sākuma stadijā. Galvenās negaisa enerģijas problēmas ir negaisa frontu kustīgums, kā arī atmosfēras elektrisko izlāžu (zibens) ātrums, kas apgrūtina to enerģijas uzkrāšanu.