ประเภทของพลังงานและลักษณะเฉพาะ พลังงานและประเภทของมัน
ทั้งหมดนี้เป็นพลังงานประเภทต่างๆ กระบวนการทั้งหมดในธรรมชาติต้องการพลังงาน ในกระบวนการใด ๆ พลังงานประเภทหนึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานอื่น อาหาร - มันฝรั่ง ขนมปัง ฯลฯ คือแหล่งเก็บพลังงาน พลังงานเกือบทั้งหมดที่เราใช้บนโลกมาจากดวงอาทิตย์ ส่งพลังงานมายังโลกมากเท่ากับโรงไฟฟ้าพลังอำนาจ 100 ล้านโรงที่ผลิตได้
ประเภทของพลังงาน
พลังงานมีอยู่หลายรูปแบบ นอกจากความร้อน แสง และพลังงานแล้ว ยังมีพลังงานเคมี จลนศาสตร์ และศักยภาพอีกด้วย หลอดไฟไฟฟ้าปล่อยความร้อนและพลังงานแสง พลังงานเสียงถูกส่งโดยใช้ คลื่นทำให้แก้วหูสั่น ดังนั้นเราจึงได้ยินเสียง พลังงานเคมีจะถูกปล่อยออกมาในระหว่าง อาหาร เชื้อเพลิง (ถ่านหิน น้ำมันเบนซิน) และแบตเตอรี่เป็นแหล่งเก็บพลังงานเคมี ผลิตภัณฑ์อาหารคือแหล่งกักเก็บพลังงานเคมีที่ปล่อยออกมาภายในร่างกาย
วัตถุเคลื่อนที่มีพลังงานจลน์ กล่าวคือ พลังงานของการเคลื่อนไหว ยิ่งร่างกายเคลื่อนไหวเร็วเท่าไร พลังงานจลน์ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น การสูญเสียความเร็วร่างกายจะสูญเสียพลังงานจลน์ เมื่อกระทบกับวัตถุที่อยู่นิ่ง ร่างกายที่กำลังเคลื่อนที่จะถ่ายโอนพลังงานจลน์ไปยังส่วนหนึ่งของมันและนำเข้ามา พลังงานส่วนหนึ่งที่ได้รับจากอาหารสัตว์กลายเป็นพลังงานจลน์
พลังงานศักย์ถูกครอบครองโดยวัตถุที่อยู่ในสนามแรง เช่น ในสนามโน้มถ่วงหรือสนามแม่เหล็ก ร่างกายที่ยืดหยุ่นหรือยืดหยุ่น (มีความสามารถในการยืดตัว) มีพลังงานที่อาจเกิดขึ้นจากความตึงเครียดหรือความยืดหยุ่น ลูกตุ้มมีพลังงานศักย์สูงสุดเมื่ออยู่ที่จุดสูงสุด เมื่อกางออก สปริงจะปล่อยพลังงานศักย์และทำให้ล้อในนาฬิกาหมุน พืชได้รับพลังงานและผลิตสารอาหาร - สร้างพลังงานเคมีสำรอง
การแปลงพลังงาน
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล่าวว่าพลังงานไม่ได้ถูกสร้างขึ้นจากความว่างเปล่าและไม่สูญหายไปอย่างไร้ร่องรอย ด้วยกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ พลังงานประเภทหนึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานอื่น พลังงานเคมีของแบตเตอรี่ไฟฉายจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ในหลอดไฟ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นความร้อนและแสง เราได้ยกตัวอย่างของ "ห่วงโซ่พลังงาน" นี้เพื่อแสดงให้คุณเห็นว่าพลังงานประเภทหนึ่งเปลี่ยนเป็นพลังงานอื่นได้อย่างไร
ถ่านหินเป็นซากพืชที่ถูกบีบอัดซึ่งมีชีวิตอยู่เมื่อหลายปีก่อน เมื่อพวกเขาได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ ถ่านหินเป็นแหล่งเก็บพลังงานเคมี เมื่อถ่านหินเผาไหม้ พลังงานเคมีของถ่านหินจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน พลังงานความร้อนร้อนขึ้นและระเหยไป ไอน้ำจะเปลี่ยนกังหัน จึงผลิตพลังงานจลน์ - พลังงานของการเคลื่อนไหว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแปลงพลังงานจลน์เป็นพลังงานไฟฟ้า อุปกรณ์หลากหลาย - โคมไฟ เครื่องทำความร้อน เครื่องบันทึก - ใช้ไฟฟ้าและแปลงเป็นเสียง แสง และความร้อน
ผลลัพธ์สุดท้ายในกระบวนการแปลงพลังงานหลายอย่างคือแสงและความร้อน แม้ว่าพลังงานจะไม่หายไป แต่มันไปในอวกาศ และเป็นการยากที่จะจับและใช้งาน
พลังงานแสงอาทิตย์
พลังงานของดวงอาทิตย์มาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่สามารถส่งพลังงานผ่านอวกาศได้ สามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์หรือเพื่อให้ความร้อนกับน้ำในตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ แผงสะสมดูดซับพลังงานความร้อนของดวงอาทิตย์ รูปภาพแสดงแผงท่อร่วมในส่วน แผงสีดำดูดซับพลังงานความร้อนที่มาจากดวงอาทิตย์ และน้ำในท่อจะถูกทำให้ร้อน นี่คือวิธีการจัดเรียงหลังคาของบ้านที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์ถูกถ่ายโอนไปยังน้ำที่ใช้สำหรับความต้องการภายในประเทศและความร้อน ความร้อนส่วนเกินเข้าสู่การจัดเก็บพลังงาน พลังงานถูกเก็บไว้โดยปฏิกิริยาเคมี
ทรัพยากรที่มีพลัง
เราต้องการพลังงานเพื่อให้แสงสว่างและให้ความร้อนแก่บ้าน ทำอาหาร บริหารโรงงาน และเคลื่อนย้ายรถยนต์ พลังงานนี้เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง มีวิธีอื่นในการรับพลังงาน - ตัวอย่างเช่น มันถูกผลิตขึ้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำ. เกือบครึ่งหนึ่งเผาไม้ มูลสัตว์ หรือถ่านหินเพื่อปรุงอาหารและทำให้บ้านร้อน
ไม้ ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ เรียกว่า ทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้เพราะใช้เพียงครั้งเดียว แดด ลม น้ำ แหล่งพลังงานหมุนเวียนเนื่องจากตัวมันเองไม่ได้หายไปในการผลิตพลังงาน ในกิจกรรมของพวกเขาบุคคลใช้ทรัพยากรฟอสซิลเพื่อการผลิตพลังงาน - 77%, ไม้ - 11%, ทรัพยากรพลังงานหมุนเวียน - 5% และ - 3% ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติที่เราเรียกว่า เชื้อเพลิงฟอสซิลในขณะที่เราดึงมันออกจากบาดาลของโลก เกิดจากซากพืชและสัตว์ เกือบ 20% ของพลังงานที่เราใช้มาจากถ่านหิน 
เมื่อเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ ส่วนหนึ่งเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์ เช่น ฝนกรดและภาวะเรือนกระจก พลังงานเพียงประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เป็นพลังงานของดวงอาทิตย์ น้ำ และลม แหล่งพลังงานหมุนเวียนอีกแหล่งหนึ่งคือก๊าซที่เกิดจากการสลายตัว เมื่อสารอินทรีย์เน่า ก๊าซจะถูกปล่อยออกมา โดยเฉพาะมีเทน ส่วนใหญ่ประกอบด้วยก๊าซธรรมชาติซึ่งใช้เพื่อให้ความร้อนแก่บ้านและน้ำร้อน เป็นเวลาหลายพันปีที่ผู้คนใช้พลังงานลมเพื่อขับเคลื่อนเรือใบและเลี้ยวกังหันลม ลมยังสามารถผลิตไฟฟ้าและสูบน้ำได้
หน่วยพลังงานและพลังงาน
ในการวัดปริมาณพลังงานจะใช้หน่วยพิเศษ - จูล (J) หนึ่งพันจูลเท่ากับหนึ่งกิโลจูล (kJ) แอปเปิลธรรมดา (ประมาณ 100 กรัม) มีพลังงานเคมี 150 กิโลจูล ช็อกโกแลต 100 กรัมมี 2335 kJ กำลังคือปริมาณพลังงานที่ใช้ต่อหน่วยเวลา กำลังวัดเป็นวัตต์ (W) หนึ่งวัตต์เท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที ยิ่งกลไกการผลิตพลังงานใดผลิตขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หลอดไฟ 60W ใช้ 60J ต่อวินาที และหลอดไฟ 100W ใช้ 100J ต่อวินาที
ประสิทธิภาพ
กลไกใดๆ ใช้พลังงานประเภทหนึ่ง (เช่น ไฟฟ้า) และแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) ของกลไกยิ่งมาก พลังงานที่ใช้ไปส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นพลังงานที่ต้องการ ประสิทธิภาพของรถยนต์เกือบทั้งหมดอยู่ในระดับต่ำ โดยเฉลี่ยแล้ว รถยนต์แปลงพลังงานเคมีเพียง 15% ของน้ำมันเบนซินเป็นพลังงานจลน์ พลังงานอื่นทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นความร้อน หลอดฟลูออเรสเซนต์มีประสิทธิภาพมากกว่าหลอดไฟธรรมดา เนื่องจากหลอดฟลูออเรสเซนต์แปลงกระแสไฟฟ้าเป็นแสงได้มากกว่าและใช้ในการผลิตความร้อนน้อยลง
พลังงานคือความสามารถในการทำงาน: เคลื่อนย้าย เคลื่อนย้ายวัตถุ สร้างความร้อน เสียง หรือไฟฟ้า
พลังงานคืออะไร?
พลังงานถูกซ่อนอยู่ทุกหนทุกแห่ง - ในแสงแดดในรูปของพลังงานความร้อนและแสง ในรูปของพลังงานเสียง และแม้แต่ในถ่านหินในรูปของพลังงานเคมีที่สะสม เราได้รับพลังงานจากอาหารและเครื่องยนต์ของรถยนต์ดึงมันออกจากเชื้อเพลิง - น้ำมันเบนซินหรือก๊าซ ในทั้งสองกรณีก็คือพลังงานเคมี มีพลังงานรูปแบบอื่นๆ ได้แก่ ความร้อน แสง เสียง ไฟฟ้า นิวเคลียร์ พลังงานเป็นสิ่งที่มองไม่เห็นและจับต้องไม่ได้ แต่สามารถสะสมและเปลี่ยนแปลงจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่งได้ เธอไม่เคยหายไป
การเคลื่อนไหวทางกล
พลังงานประเภทหลักประเภทหนึ่งคือจลนศาสตร์ - พลังงานของการเคลื่อนไหว วัตถุหนักที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์มากกว่าแสงหรือวัตถุที่เคลื่อนที่ช้า ตัวอย่างเช่น พลังงานจลน์ของรถยนต์นั้นน้อยกว่าพลังงานจลน์ของรถบรรทุกที่เดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน
พลังงานความร้อน
พลังงานความร้อนไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีพลังงานจลน์ อุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของอะตอมที่ประกอบด้วย ยิ่งอะตอมเคลื่อนที่เร็วขึ้น วัตถุก็จะยิ่งร้อนขึ้น ดังนั้นพลังงานความร้อนของร่างกายจึงถือเป็นพลังงานจลน์ของอะตอม
ปั่นจักรยานพลังงาน
ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลก มันถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นอย่างต่อเนื่อง แหล่งพลังงานธรรมชาติยังรวมถึงน้ำมัน ก๊าซ และถ่านหิน ซึ่งอันที่จริงมีแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์เพียงพอ
หุ้นเพื่ออนาคต
สามารถเก็บพลังงานได้ สปริงเก็บพลังงานไว้เมื่อถูกบีบอัด เมื่อปล่อยออกมา มันจะยืดตัวขึ้น โดยแปลงพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ หินที่วางอยู่บนหินก็มีพลังงานศักย์เช่นกัน เมื่อมันตกลงมา มันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์
การแปลงพลังงาน
กฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่เคยหายไป มันแค่เปลี่ยนรูปเป็นอย่างอื่น ตัวอย่างเช่น หากเด็กชายขี่จักรยานเบรกและหยุด พลังงานจลน์ของเขาจะลดลงเหลือศูนย์ แต่มันไม่ได้หายไปอย่างสมบูรณ์ แต่ส่งผ่านไปยังพลังงานประเภทอื่น - ความร้อนและเสียง การเสียดสีของยางรถจักรยานบนพื้นทำให้เกิดความร้อน ซึ่งทำให้ทั้งพื้นและล้อร้อน และพลังงานเสียงก็แสดงออกมาดังเอี๊ยดของเบรกและยาง
งาน พลังงาน และกำลัง
การถ่ายโอนพลังงานคือการทำงาน ปริมาณงานที่ทำขึ้นอยู่กับขนาดของแรงและระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น การยกบาร์เบลล์แบบเฮฟวี่เวทนั้นได้ผลมาก อัตราการทำงานที่เรียกว่ากำลัง ยิ่งนักยกน้ำหนักยกน้ำหนักได้เร็วเท่าไร พลังของเขาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น พลังงานมีหน่วยวัดเป็นจูล (J) และกำลังเป็นวัตต์ (W)
การใช้พลังงาน
พลังงานไม่เคยหายไป แต่ถ้าไม่ใช้งานก็จะสูญเปล่า พลังงานส่วนใหญ่สูญเสียไปกับการผลิตความร้อน
ตัวอย่างเช่น หลอดไฟจะแปลงพลังงานจากไฟฟ้าเพียงหนึ่งในห้าเป็นแสง และส่วนที่เหลือจะเข้าสู่ความร้อนโดยไม่จำเป็น ประสิทธิภาพต่ำของเครื่องยนต์รถยนต์ทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในปริมาณที่พอเหมาะ
พลังของเพนท์บอล
เมื่อเล่นเกม พลังงานจะเปลี่ยนสถานะอย่างต่อเนื่อง ศักยภาพจะเข้าสู่จลนศาสตร์ ลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่มีแนวโน้มที่จะหยุดเนื่องจากการเสียดสีกับชิ้นส่วนหุ่นยนต์ พลังงานถูกใช้เพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน แต่ไม่หายไป แต่เปลี่ยนเป็นความร้อน เมื่อผู้เล่นเพิ่มพลังงานให้กับลูกบอลด้วยการกดแป้น การเคลื่อนที่ของลูกบอลจะเร็วขึ้น
ประเด็นที่อยู่ระหว่างการพิจารณา:
1. นิยามของพลังงาน
2. ประเภทของพลังงาน
3. การนัดหมายและการใช้พลังงาน
ในโลกรอบตัวเรา สสารมีอยู่ในรูปของสสาร สนาม และสุญญากาศทางกายภาพ ในรูปของสสารและสนาม สสารมีมวล โมเมนตัม และพลังงาน เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการกระทำ ปฏิสัมพันธ์ และการดำรงอยู่โดยทั่วไปคือการใช้พลังงาน การแลกเปลี่ยนพลังงาน ในสังคมมนุษย์ ระดับของวัฒนธรรมทั้งทางวัตถุและทางจิตวิญญาณสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดกับปริมาณพลังงานที่บริโภค ระดับความพร้อมด้านพลังงานเป็นตัวกำหนดเศรษฐกิจของประเทศใดๆ แล้วพลังงานคืออะไร?
1. พลังงานและประเภทของมัน
พลังงาน- พื้นฐานสากลของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ พื้นฐานของวัฒนธรรม และกิจกรรมของมนุษย์ทั้งหมด ในขณะเดียวกัน พลังงานก็หมายถึง การประเมินเชิงปริมาณของรูปแบบการเคลื่อนที่ของสสารในรูปแบบต่างๆ
ตามแนวคิดของวิทยาศาสตร์กายภาพ พลังงาน - คือความสามารถของร่างกายหรือระบบของร่างกายในการทำงาน
ในธรรมชาติมีพลังงานตามหลักวิทยาศาสตร์ประมาณ 20 ชนิด นอกจากนี้ยังมีการจำแนกประเภทและรูปแบบของพลังงานที่หลากหลาย บุคคลในชีวิตประจำวันมักพบกับพลังงานประเภทต่อไปนี้: เครื่องกล, ไฟฟ้า, แม่เหล็กไฟฟ้า, ความร้อน, เคมี, อะตอม (ในนิวเคลียร์), ความโน้มถ่วงและอื่น ๆในทางปฏิบัติใช้พลังงานเพียง 4 ประเภทเท่านั้น: ความร้อน ( 70-75%), เครื่องกล (20-22%), ไฟฟ้า(3-5%), แม่เหล็กไฟฟ้า– แสง (15%)
มากกว่าสองในสามของพลังงานที่ใช้ไปทั้งหมดถูกใช้เป็นความร้อนสำหรับความต้องการด้านเทคนิค การให้ความร้อน การทำอาหาร ส่วนที่เหลือใช้เป็นเครื่องกล ส่วนใหญ่ใช้ในการติดตั้งการขนส่งและพลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้ สัดส่วนการใช้พลังงานไฟฟ้ายังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ถ้า พลังงาน- ผลจากการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของจุดวัตถุหรือวัตถุ เรียกว่า จลนศาสตร์;ประกอบด้วยพลังงานกลของการเคลื่อนที่ของร่างกาย พลังงานความร้อนเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุล
ถ้าพลังงานเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนต่างๆ ของระบบที่กำหนด หรือตำแหน่งของมันที่สัมพันธ์กับวัตถุอื่น พลังงานนั้นจะเรียกว่า ศักยภาพ;มันรวมถึงพลังงานของมวลที่ถูกดึงดูดโดยกฎความโน้มถ่วงสากล พลังงานของตำแหน่งของอนุภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตัวอย่างเช่น พลังงานของวัตถุยืดหยุ่นที่บิดเบี้ยว และพลังงานเคมี
พลังงานในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติขึ้นอยู่กับธรรมชาติแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้
พลังงานกล- แสดงออกในปฏิสัมพันธ์การเคลื่อนไหวของร่างกายหรืออนุภาค ซึ่งรวมถึงพลังงานของการเคลื่อนไหวหรือการหมุนของร่างกาย พลังงานของการเปลี่ยนรูประหว่างการดัด การยืด การบิด การอัดของตัวยางยืด (สปริง) พลังงานนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรต่าง ๆ - การขนส่งและเทคโนโลยี
พลังงานความร้อนเป็นพลังงานของการเคลื่อนไหวที่ไม่เป็นระเบียบ (วุ่นวาย) และปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลของสาร พลังงานความร้อนซึ่งส่วนใหญ่มักได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ความร้อน ดำเนินการตามกระบวนการทางเทคโนโลยีมากมาย (การทำความร้อน การหลอม การอบแห้ง การระเหย การกลั่น ฯลฯ)
พลังงานไฟฟ้าคือ พลังงานของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในวงจรไฟฟ้า (กระแสไฟฟ้า) พลังงานไฟฟ้าถูกใช้เพื่อให้ได้พลังงานกลด้วยความช่วยเหลือของมอเตอร์ไฟฟ้าและการนำกระบวนการทางกลไปใช้ในการแปรรูปวัสดุ: การบด, การบด, การผสม; สำหรับการทำปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี รับพลังงานความร้อนในอุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้าและเตาเผา สำหรับการแปรรูปวัสดุโดยตรง (การแปรรูปด้วยไฟฟ้า)
พลังงานประเภทนี้สมบูรณ์แบบที่สุดเนื่องจากปัจจัยต่อไปนี้:
ความเป็นไปได้ที่จะได้รับในปริมาณมากใกล้กับแหล่งแร่ที่ติดไฟได้หรือแหล่งน้ำ
การคมนาคมสะดวกในระยะทางไกลมีการสูญเสียเพียงเล็กน้อย
ความสามารถในการแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น
การขาดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
โอกาสในการสร้างกระบวนการทางเทคโนโลยีใหม่โดยพื้นฐานด้วยระบบอัตโนมัติระดับสูงและการใช้หุ่นยนต์ในการผลิต
พลังงานแม่เหล็ก- พลังงานของแม่เหล็กถาวรซึ่งมีแหล่งพลังงานมาก แต่ "ให้" อย่างไม่เต็มใจนัก เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นรอบๆ ตัวนำ พลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็กเชื่อมต่อถึงกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งแต่ละพลังงานถือได้ว่าเป็นด้าน "กลับด้าน" ของอีกด้านหนึ่ง เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็กมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ในทางปฏิบัติแนวคิดของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจึงถูกนำมาใช้
พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าคือ พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ การเคลื่อนที่ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ประกอบด้วยแสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรด อัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และคลื่นวิทยุ
ช่วงการแผ่รังสีที่ระบุไว้แตกต่างกันในความยาวคลื่น (และความถี่):
คลื่นวิทยุ - มากกว่า 10 -2 ซม.
รังสีอินฟราเรด - 2 * 10 -4 - 7, 4 * 10 -5;
แสงที่มองเห็นได้ - 7, 4*10 -5 -4*10 -5; (420-760 นาโนเมตร);
รังสีอัลตราไวโอเลต - 4 * 10 -5 -10 -6;
รังสีเอกซ์ - 10 -5 -10 -12;
รังสีแกมมา - มากกว่า 10 -12 ซม.
พลังงานนิวเคลียร์- พลังงานที่มีการแปลในนิวเคลียสของอะตอมของสารกัมมันตภาพรังสี มันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียสหนัก (ปฏิกิริยานิวเคลียร์) หรือการสังเคราะห์นิวเคลียสของแสง (ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์)
นอกจากนี้ยังมีชื่อเก่าสำหรับพลังงานประเภทนี้ - พลังงานปรมาณู แต่ชื่อนี้ไม่ได้สะท้อนถึงแก่นแท้ของปรากฏการณ์ที่นำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลอย่างแม่นยำ ซึ่งส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปแบบของความร้อนและกลไก
พลังงานโน้มถ่วง- พลังงานอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ (ความโน้มถ่วง) ของวัตถุขนาดใหญ่นั้นสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษในอวกาศ ในสภาพภาคพื้นดิน ตัวอย่างเช่น พลังงาน "สะสม" โดยร่างกายที่ยกสูงขึ้นเหนือพื้นผิวโลก - พลังงานแห่งแรงโน้มถ่วง
มักถูกแยกออกเป็นพลังงานชนิดพิเศษ ทางชีววิทยาและจิตใจพลังงาน. อย่างไรก็ตาม ตามมุมมองที่ทันสมัยของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ กระบวนการทางจิตและทางชีววิทยาเป็นกลุ่มพิเศษของกระบวนการทางกายภาพและทางเคมี แต่จะดำเนินการบนพื้นฐานของประเภทของพลังงานที่อธิบายไว้ข้างต้น
ดังนั้น ขึ้นอยู่กับระดับของการสำแดง เราสามารถแยกแยะได้ พลังงานของมหภาค- แรงโน้มถ่วง, พลังงานของปฏิกิริยาของร่างกาย - เชิงกล, พลังงานของปฏิกิริยาของโมเลกุล - ความร้อน,
เพื่อเป็นพลังงานก่อตัวขึ้นในระดับ microworld, อ้างถึง - พลังงานของปฏิกิริยาของอะตอม - เคมี; พลังงานรังสี - แม่เหล็กไฟฟ้า; พลังงานที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม - นิวเคลียร์
วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่ได้ยกเว้นการมีอยู่ของพลังงานประเภทอื่นที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข แต่อย่าละเมิดภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแบบครบวงจรของโลกและแนวคิดเรื่องพลังงานและกฎการอนุรักษ์พลังงาน
ในระบบสากลของหน่วย SI as หน่วยพลังงานบุญธรรม Joule(จ). 1 J เทียบเท่า
1 นิวตัน x เมตร (Nm) หากการคำนวณเกี่ยวข้องกับความร้อน กับการคำนวณพลังงานของวัตถุชีวภาพและพลังงานประเภทอื่น ๆ หน่วยนอกระบบจะถูกใช้เป็นหน่วยของพลังงาน - แคลอรี่(cal) หรือกิโลแคลอรี (kcal), 1cal \u003d 4.18 J. ในการวัดพลังงานไฟฟ้าพวกเขาใช้หน่วยเช่น วัตต์ชั่วโมง(Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3.6 MJ. ในการวัดพลังงานกลใช้ค่า 1 กก. m = 9.8 J
พลังงานที่สกัดโดยตรงในธรรมชาติ (พลังงานของเชื้อเพลิง น้ำ ลม พลังงานความร้อนของโลก นิวเคลียร์) และสามารถแปลงเป็นไฟฟ้า ความร้อน เครื่องกล เคมีได้ เรียกว่า หลัก. พลังงานปฐมภูมิสามารถจำแนกได้ตามการจำแนกแหล่งพลังงานโดยพิจารณาจากความสามารถในการระบายออกได้ ในรูป 1 แสดงรูปแบบการจำแนกพลังงานหลัก
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
พลังงานความร้อนใต้พิภพ
พลังคลื่นทะเล
เชื้อเพลิงชีวภาพ
พลังงานลม
พลังงานแสงอาทิตย์
พลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม
เชื้อเพลิงก๊าซ
เชื้อเพลิงเหลว
เชื้อเพลิงแข็ง
พลังงานปรมาณู
พลังน้ำในแม่น้ำ
เชื้อเพลิงอินทรีย์
รูปแบบดั้งเดิมของพลังงาน
พลังงานหลัก
ข้าว. 1. การจำแนกประเภทพลังงานปฐมภูมิ
พลังงานที่บุคคลได้รับหลังจากการแปลงพลังงานหลักที่การติดตั้งพิเศษ - สถานีเรียกว่า รอง(พลังงานไฟฟ้า พลังงานไอน้ำ น้ำร้อน ฯลฯ)
มากกว่าครึ่งหนึ่งของพลังงานที่ใช้ไปเล็กน้อยใช้เป็นความร้อนสำหรับความต้องการด้านเทคนิค การให้ความร้อน การทำอาหาร ส่วนที่เหลือ - อยู่ในรูปแบบของกลไก ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการติดตั้งการขนส่ง และพลังงานไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้าถือได้ว่าเป็นพื้นฐานของอารยธรรมสมัยใหม่ นี่เป็นเพราะข้อดีและใช้งานง่าย วิธีการทางเทคนิคส่วนใหญ่ในการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของกระบวนการผลิต (อุปกรณ์ เครื่องมือ คอมพิวเตอร์) การแทนที่แรงงานมนุษย์ด้วยการใช้เครื่องจักรในชีวิตประจำวัน มีพื้นฐานทางไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้าเป็นรูปแบบพลังงานที่หลากหลายที่สุด ได้พบการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในชีวิตประจำวันและในทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนมีมากกว่าสี่ร้อยประเภท: ตู้เย็น เครื่องซักผ้า เครื่องปรับอากาศ พัดลม โทรทัศน์ เครื่องบันทึกเทป อุปกรณ์ให้แสงสว่าง ฯลฯ เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงอุตสาหกรรมที่ไม่มีพลังงานไฟฟ้า ในการเกษตร การใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง: การให้อาหารและการให้น้ำสัตว์ การดูแลพวกมัน การทำความร้อนและการระบายอากาศ ตู้ฟักไข่ เครื่องทำความร้อน เครื่องอบผ้า ฯลฯ ไฟฟ้า- พื้นฐานของความก้าวหน้าทางเทคนิคของสาขาเศรษฐกิจของประเทศใด ๆ ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนแหล่งพลังงานที่ไม่สะดวกสำหรับใช้กับพลังงานประเภทสากล - พลังงานไฟฟ้าซึ่งสามารถส่งผ่านในทุกระยะทาง แปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น ๆ เช่นพลังงานกลหรือความร้อนและแบ่งระหว่างผู้บริโภค
ประโยชน์ของไฟฟ้า:
1. พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานสากล นำไปใช้ได้หลากหลายวัตถุประสงค์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันง่ายมากที่จะเปลี่ยนเป็นความร้อนแสง ทำได้เช่นในแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า (หลอดไส้) ในเตาเผาเทคโนโลยีที่ใช้ในโลหะวิทยาในอุปกรณ์ทำความร้อนและความร้อนต่างๆ การแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลใช้ในการขับเคลื่อนของมอเตอร์ไฟฟ้า
2. เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้าสามารถถูกบดขยี้ได้อย่างไม่สิ้นสุด ดังนั้นพลังของเครื่องจักรไฟฟ้าจึงแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์: จากเศษส่วนของวัตต์ในมอเตอร์ขนาดเล็กที่ใช้ในเทคโนโลยีหลายสาขาและในผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน ไปจนถึงค่ามหาศาลที่เกินหนึ่งล้านกิโลวัตต์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า
3. ในกระบวนการผลิตและส่งพลังงานไฟฟ้า เป็นไปได้ที่จะรวมกำลังของมัน เพิ่มแรงดันไฟฟ้า และส่งผ่านสายไฟในระยะทางสั้นและไกลของพลังงานไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้จากโรงไฟฟ้าที่ผลิตให้กับผู้บริโภคทั้งหมด .
การพัฒนาของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติตลอดชีวิตของมนุษย์ได้พิสูจน์อย่างปฏิเสธไม่ได้ว่าพลังงานไม่เคยถูกสร้างขึ้นจากความว่างเปล่าและไม่ถูกทำลายอย่างไร้ร่องรอย มันส่งผ่านจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น กล่าวคือ
ผลรวมของพลังงานทุกประเภทยังคงที่ นี่คือแก่นแท้ของกฎพื้นฐานที่สุดข้อหนึ่งของจักรวาล - กฎการอนุรักษ์พลังงาน
ในการอภิปรายประเด็นใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน จำเป็นต้องแยกแยะระหว่างพลังงานของการเคลื่อนไหวที่เป็นระเบียบที่รู้จักในเทคโนโลยีภายใต้ชื่อ พลังงานฟรี(เครื่องกล เคมี ไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า นิวเคลียร์) และ พลังแห่งการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย, เช่น. ความร้อน พลังงานอิสระทุกรูปแบบสามารถใช้ได้เกือบสมบูรณ์ ในเวลาเดียวกัน พลังงานความร้อนที่วุ่นวายจะสูญเสียไปในรูปของความร้อนเมื่อแปลงเป็นพลังงานกล เราไม่สามารถสั่งการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลได้อย่างสมบูรณ์ โดยเปลี่ยนพลังงานของโมเลกุลให้เป็นอิสระ ยิ่งกว่านั้น ในปัจจุบันยังไม่มีวิธีการแปลงพลังงานเคมีและนิวเคลียร์โดยตรงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าและพลังงานกลโดยตรงเหมือนที่ถูกใช้มากที่สุด จำเป็นต้องแปลงพลังงานภายในของสารให้เป็นความร้อนแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานกลหรือไฟฟ้าโดยสูญเสียความร้อนจำนวนมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น หลังจากทำงานที่มีประโยชน์แล้ว พลังงานทุกประเภทจะถูกแปลงเป็นความร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำลงซึ่งไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติ เพื่อการใช้งานต่อไป
กฎการอนุรักษ์พลังงานได้พบการยืนยันในด้านต่างๆ ตั้งแต่กลศาสตร์ของนิวตันไปจนถึงฟิสิกส์นิวเคลียร์ ยิ่งไปกว่านั้น กฎการอนุรักษ์พลังงานไม่ได้เป็นเพียงจินตนาการหรือภาพรวมของการทดลองเท่านั้น นั่นคือเหตุผลที่เราเห็นด้วยอย่างยิ่งกับคำกล่าวของนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคนหนึ่ง Poincaré: “เนื่องจากเราไม่สามารถให้คำจำกัดความทั่วไปของพลังงานได้ หลักการอนุรักษ์ของมันจึงหมายความว่ามีบางสิ่งที่คงที่ ดังนั้น ไม่ว่าแนวคิดใหม่ ๆ เกี่ยวกับการทดลองในอนาคตของโลกจะนำเราไปสู่อะไรก็ตาม เรารู้ล่วงหน้าว่าจะมีบางสิ่งที่เหลืออยู่ในนั้นซึ่งเรียกว่าพลังงาน
วินัย "พื้นฐานของการประหยัดพลังงาน" ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ผู้เชี่ยวชาญในอนาคตมีความรู้เกี่ยวกับกฎหมายทั่วไปและแนวทางในการคำนวณกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตการเปลี่ยนแปลงและการส่งพลังงาน
3. ปัญหาการใช้พลังงานของมนุษย์
แหล่งพลังงานทุกประเภท พลังงานแสงอาทิตย์มีความสำคัญเป็นพิเศษ แหล่งพลังงานทุกประเภทเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติของพลังงานแสงอาทิตย์ ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ พีท หินน้ำมัน และฟืน เป็นพลังงานสำรองของพลังงานรังสีของดวงอาทิตย์ ซึ่งสกัดและเปลี่ยนแปลงโดยพืช ในกระบวนการปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงจากองค์ประกอบอนินทรีย์ของสิ่งแวดล้อม - น้ำ H 2 O และคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2 - ภายใต้อิทธิพลของแสงแดดสารอินทรีย์จะเกิดขึ้นในพืชซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักคือคาร์บอน จาก. ในยุคทางธรณีวิทยาหนึ่งๆ เป็นเวลาหลายล้านปี พืชที่ตายแล้ว ภายใต้อิทธิพลของความดันและอุณหภูมิ ซึ่งในทางกลับกัน เป็นผลมาจากพลังงานจำนวนหนึ่งจากดวงอาทิตย์ที่ตกลงสู่พื้นโลก ทรัพยากรพลังงานอินทรีย์ถูก เกิดขึ้นจากคาร์บอนที่สะสมในพืชก่อนหน้านี้ พลังงานน้ำยังได้มาจากพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งระเหยน้ำและยกไอน้ำขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศสูง ลมเกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิความร้อนที่ต่างกันจากดวงอาทิตย์ในจุดต่างๆ ของโลกเรา นอกจากนี้ การแผ่รังสีโดยตรงของดวงอาทิตย์ที่ตกลงมาบนพื้นผิวโลกยังมีศักยภาพด้านพลังงานมหาศาล
ดังนั้น การก่อตัวของเชื้อเพลิงอินทรีย์จึงเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติของพลังงานแสงอาทิตย์ และในทางกลับกัน ผลของความร้อน เชิงกล และผลกระทบทางชีวภาพตลอดหลายศตวรรษบนซากของพืชและสัตว์ที่สะสมอยู่ใน การก่อตัวทางธรณีวิทยาทั้งหมด เชื้อเพลิงเหล่านี้ทั้งหมดมีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบและพลังงานถูกปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิงส่วนใหญ่ผ่านการก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ตลอดเวลาที่ดำรงอยู่ มนุษยชาติได้ใช้พลังงานที่สะสมโดยธรรมชาติมาเป็นเวลาหลายพันล้านปี ในขณะเดียวกันก็มีการปรับปรุงวิธีการใช้งานอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
ดังนั้นในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาเชิงวิวัฒนาการเท่านั้น พลังงานของกล้ามเนื้อของร่างกายของเขา
. ต่อมามนุษย์เรียนรู้ที่จะรับและใช้งาน พลังงานไฟ
. วิวัฒนาการรอบต่อไปของสังคมมนุษย์ได้นำโอกาสในการใช้ พลังน้ำและลม
- กังหันน้ำและกังหันลมแห่งแรก กังหันน้ำ เรือใบปรากฏขึ้นโดยใช้พลังของลมในการเคลื่อนที่ เครื่องจักรไอน้ำถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 18 พลังงานความร้อน
ที่ได้จากการเผาถ่านหินหรือไม้ ถูกแปลงเป็นพลังงานของการเคลื่อนไหวทางกล ในศตวรรษที่ XIX มีการค้นพบส่วนโค้งของ voltaic arc ไฟส่องสว่างมอเตอร์ไฟฟ้าถูกประดิษฐ์ขึ้นและจากนั้นเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของศตวรรษ ไฟฟ้า
. ศตวรรษที่ 20 เป็นการปฏิวัติที่แท้จริงในการพัฒนาวิธีการผลิตและการใช้พลังงานของมนุษยชาติ: โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ไฮดรอลิค พลังงานนิวเคลียร์กำลังถูกสร้างขึ้น สายส่งไฟฟ้าแรงสูง ซุปเปอร์ และไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ กำลังถูกสร้างขึ้นมีการพัฒนาวิธีการผลิตการเปลี่ยนแปลงและการส่งกระแสไฟฟ้าแบบใหม่ ( ควบคุมปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์, เครื่องกำเนิดแมกนีโตไฮโดรไดนามิก, เทอร์โบเจเนอเรเตอร์ตัวนำยิ่งยวด, ฯลฯ ), ระบบพลังงานอันทรงพลังกำลังถูกสร้างขึ้น. ในเวลาเดียวกัน ระบบการจ่ายน้ำมันและก๊าซอันทรงพลังก็ปรากฏขึ้น
ดังนั้น โลกรอบตัวเราจึงมีแหล่งพลังงานหลากหลายประเภทที่ไม่สิ้นสุดอย่างแท้จริง ปัจจุบันบางส่วนยังใช้งานไม่เต็มที่ - พลังงานของดวงอาทิตย์ พลังงานของปฏิกิริยาของโลกและดวงจันทร์ พลังงานของเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชัน พลังงานความร้อนของโลก
.
ตอนนี้พลังงานมีบทบาทชี้ขาดในการพัฒนาอารยธรรมมนุษย์ มีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างการใช้พลังงานและผลผลิต พลังงานมีความสำคัญอย่างยิ่งในชีวิตของมนุษย์ ระดับของการพัฒนาสะท้อนถึงระดับของการพัฒนาพลังการผลิตของสังคม ความเป็นไปได้ของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และมาตรฐานการครองชีพของประชากร น่าเสียดายที่พลังงานส่วนใหญ่ที่บุคคลใช้ไปกลายเป็นความร้อนที่ไร้ประโยชน์เนื่องจากการใช้ทรัพยากรพลังงานที่มีอยู่มีประสิทธิภาพต่ำ
การกระจายพลังงานโดยประมาณต่อปีในโลกแสดงไว้ในตาราง 1.1. ค่าพลังงานกำหนดเป็นปริมาณถ่านหินใน เมกะตัน(Mt) ซึ่งเมื่อเผาแล้วจะให้พลังงานเท่าเดิม
ในแต่ละปีมีการใช้ประมาณ 400 ตันเพื่อเลี้ยงคน ซึ่งประมาณ 40 ตันจะถูกแปลงเป็นแรงงานที่มีประโยชน์ ใช้จ่ายประมาณ 800 Mt สำหรับความต้องการของครัวเรือน 1,000 Mt สำหรับการผลิตเพื่อสังคม
ตาราง1.1
การใช้พลังงานประจำปีของโลก
|
รูปแบบพลังงาน
|
ปริมาณ Mt |
แหล่งที่มา |
|
โภชนาการมนุษย์และอาหารสัตว์ |
650 |
แสงแดด (ปัจจุบัน) |
|
ฟืน |
150 |
แสงแดด (ในอดีตที่ผ่านมา) |
|
โรงไฟฟ้าพลังน้ำ |
100 |
การเคลื่อนไหวของน้ำ |
|
ถ่านหิน น้ำมัน แก๊ส พีท |
6 600 |
แสงแดด (ในอดีตที่ผ่านมา) |
ดังนั้น จากการบริโภคประจำปี 7500 Mt, 2200 Mt ถูกใช้อย่างเป็นประโยชน์ ส่วนที่เหลือจะสูญเปล่าเป็นความร้อน แต่ถึงแม้จะมีประสิทธิภาพ 2200/7500 Mt มนุษย์ก็ไม่สามารถอวดอ้างได้ เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงการแผ่รังสีดวงอาทิตย์บนโลกซึ่งอยู่ที่ 10,000,000 Mt ต่อปี
ข้าว. 2 การกระจายพลังงานของแสงแดด
การใช้พลังงานที่ไม่สม่ำเสมอของประชากรแสดงในรูปที่ 3
ข้าว. 3. การใช้พลังงานอย่างไม่สม่ำเสมอของประชากร
พลังงานมีบทบาทชี้ขาดในการพัฒนาอารยธรรม การใช้พลังงานและการสะสมข้อมูล มีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงที่ใกล้เคียงกันเมื่อเวลาผ่านไป มีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างการใช้พลังงานและปริมาณของผลผลิต เป็นที่ยอมรับแล้วว่าเพื่อตอบสนองความต้องการทางสรีรวิทยาของคนสมัยใหม่นั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานในปริมาณเท่ากันกับคนดึกดำบรรพ์ ในขณะเดียวกัน การเติบโตของการใช้พลังงานก็สูงมากอย่างน่าทึ่ง แต่ต้องขอบคุณเขาที่บุคคลสามารถอุทิศส่วนสำคัญในชีวิตของเขาเพื่อการพักผ่อนการศึกษากิจกรรมสร้างสรรค์ได้บรรลุอายุขัยที่สูงในปัจจุบัน
เราถือว่าพลังงานเป็นสิ่งที่จำเป็น สามารถทำงานให้เราได้
การจัดหาพลังงานสู่สังคมมีความจำเป็นสำหรับ: ห้องทำความร้อน, การเคลื่อนไหว, ผลิตสินค้าที่เราต้องการ, การรักษาประสิทธิภาพของเครื่องจักรต่างๆ, กลไก, เครื่องใช้, การทำอาหาร, แสงสว่าง, การบำรุงรักษาชีวิต ฯลฯ
ตัวอย่างการใช้พลังงานเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มใหญ่:
ก)แหล่งจ่ายไฟ . มีราคาแพงกว่าพลังงานประเภทอื่น: ข้าวสาลีในแง่ของจูลมีราคาแพงกว่าถ่านหินมาก โภชนาการให้ความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย พลังงานสำหรับการเคลื่อนไหว สำหรับการใช้แรงงานทางร่างกายและจิตใจ
ข) พลังงานในรูปของความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่บ้านและปรุงอาหาร ทำให้สามารถอยู่ในสภาพอากาศที่หลากหลายและกระจายอาหารของมนุษย์ได้
ใน) พลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของการผลิตทางสังคม นี่คือพลังงานสำหรับการผลิตสินค้าและบริการ การเคลื่อนไหวทางกายภาพของผู้คนและสินค้าในอวกาศ เพื่อรักษาประสิทธิภาพของระบบสื่อสารทั้งหมด ค่าใช้จ่ายของพลังงานต่อหัวนี้สูงกว่าต้นทุนพลังงานสำหรับอาหารมาก
น่าเสียดายที่พลวัตของการพัฒนาอารยธรรมนั้นทุก ๆ ปีมนุษยชาติต้องการพลังงานมากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อการดำรงอยู่และการพัฒนา แม้จะมีแหล่งพลังงานจำนวนมากและการใช้พลังงานประเภทต่าง ๆ ของมนุษยชาติ แต่อัตราการบริโภคทรัพยากรพลังงานนั้นเกินความเป็นไปได้ของการต่ออายุตามธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้เป็นหลัก ความต้องการของมนุษย์เพิ่มมากขึ้น มีผู้คนมากขึ้นเรื่อยๆ และสิ่งนี้ทำให้เกิดปริมาณการผลิตพลังงานขนาดมหึมาและอัตราการเติบโตของการบริโภคพลังงาน ในปัจจุบัน แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม (เชื้อเพลิงต่างๆ แหล่งพลังน้ำ) และเทคโนโลยีสำหรับการใช้งานไม่สามารถจัดหาพลังงานในระดับที่จำเป็นของสังคมได้อีกต่อไป เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นแหล่งที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ และถึงแม้ว่าปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้วของเชื้อเพลิงธรรมชาติจะมีขนาดใหญ่มาก ปัญหาการพร่องของห้องเก็บของธรรมชาติที่กำลังก้าวไปสู่อนาคตที่แท้จริงและอันใกล้นี้ แม้กระทั่งทุกวันนี้ ทุ่งนาจำนวนหนึ่งเนื่องจากการหมดลง กลับกลายเป็นว่าไม่เหมาะสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรม และสำหรับน้ำมันและก๊าซ ตัวอย่างเช่น ทุ่งนาต้องไปในที่ที่ยากต่อการเข้าถึง พื้นที่ห่างไกล ไปยังหิ้งในมหาสมุทร ฯลฯ นักพยากรณ์ที่จริงจังให้เหตุผลว่าหากปริมาณปัจจุบันและอัตราการเติบโตของการใช้พลังงานยังคงอยู่ที่ 3 ... 5% (และไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะสูงขึ้นอีก) เชื้อเพลิงฟอสซิลสำรองจะหมดลงใน 70 - 150 ปี
อีกปัจจัยหนึ่งที่จำกัดการเพิ่มขึ้นอย่างมากในการผลิตพลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงคือ เพิ่มมลภาวะของสิ่งแวดล้อมด้วยของเสียจากการผลิตพลังงาน. ของเสียเหล่านี้มีจำนวนมากและมีส่วนประกอบที่เป็นอันตรายจำนวนมาก ดังนั้นเมื่อผลิตไฟฟ้า 106 kWh ที่โรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงแข็งสมัยใหม่ ตะกรัน 14,000 กก. เถ้า 80,000 กก. คาร์บอนไดออกไซด์ 1,000,000 กก. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 14,000 กก. ไนโตรเจนออกไซด์ 4,000 กก. ไอน้ำ 100,000 กก. เช่นเดียวกับสารประกอบของฟลูออรีน สารหนู วานาเดียม และองค์ประกอบอื่นๆ แต่ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อปีมีจำนวนหลายแสนล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง! นี่คือที่มาของฝนกรด พิษของพื้นที่เพาะปลูกและแหล่งน้ำ และปรากฏการณ์ที่คล้ายคลึงกัน ยิ่งไปกว่านั้น ธรรมชาติไม่สามารถจัดการกับมลภาวะเหล่านี้และซ่อมแซมตัวเองได้ด้วยวิธีการทางเคมีกายภาพและจุลชีววิทยาตามธรรมชาติอีกต่อไป
ในพลังงานนิวเคลียร์ปัญหาสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกันเกิดขึ้น มีความเกี่ยวข้องกับความจำเป็นในการแยกเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เข้าสู่สิ่งแวดล้อมและเชื่อถือได้ การกำจัดกากนิวเคลียร์ซึ่งระดับการพัฒนาเทคโนโลยีและเทคโนโลยีในปัจจุบันมีความเกี่ยวข้องกับความยากลำบากอย่างมาก
อันตรายไม่น้อยไปกว่ากัน มลภาวะทางความร้อนของสิ่งแวดล้อมสิ่งแวดล้อมที่อาจนำไปสู่ภาวะโลกร้อนในสภาพภูมิอากาศของโลก ธารน้ำแข็งที่กำลังละลาย และระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น จากที่กล่าวมาข้างต้น การใช้งานจริงอย่างแพร่หลายของสิ่งที่เรียกว่าแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมและแบบหมุนเวียนได้ ซึ่งนอกจากนั้น ยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม มีความเกี่ยวข้องมากขึ้นเรื่อยๆ แหล่งดังกล่าวได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานของคลื่นทะเลและกระแสน้ำ พลังงานชีวมวล พลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นต้น ลักษณะของแต่ละแหล่งพลังงานเหล่านี้ไม่เหมือนกัน และวิธีการใช้และการใช้งานก็ต่างกันด้วย ในเวลาเดียวกัน พวกมันยังมีคุณสมบัติทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความหนาแน่นต่ำของการไหลของพลังงานที่สร้างขึ้น ซึ่งทำให้จำเป็นต้องสะสมและสำรองไว้
4. ความมั่นคงด้านพลังงานและการประหยัดพลังงาน
ตามการคาดการณ์ของนักวิทยาศาสตร์ เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนและเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะยังคงเป็นแหล่งพลังงานหลักในอนาคตอันใกล้ แต่มนุษยชาติกำลังเข้าใกล้ขีด จำกัด ของการเพิ่มกำลังการผลิตรวมของโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมซึ่งการเอาชนะซึ่งจะนำไปสู่ ภัยพิบัติทางนิเวศวิทยา. ดังนั้นพลังงาน "ที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม" ที่ทันสมัยจึงเป็นพลังงานสำรองที่ให้ความหวังและโอกาสในการเอาชนะปัญหาที่ดูเหมือนจะไม่แก้ไขได้มากมายและตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของมนุษย์ในอนาคต ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีและขนาดการใช้งานจริง โรงไฟฟ้า "ที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม" บางแห่งจะย้ายไปอยู่ในหมวดหมู่ของพลังงาน "ใหญ่" แบบดั้งเดิม อีกส่วนหนึ่งจะพบเฉพาะในพลังงาน "เล็ก" สำหรับพลังงาน การจัดหาสิ่งอำนวยความสะดวกในท้องถิ่น ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง มีอนาคตที่ดีสำหรับแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม และเราต้องทำอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าอนาคตนี้จะกลายเป็นจริงโดยเร็วที่สุด ประเด็นเรื่องชีวิตและความตายบนโลกใบนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ซึ่งเป็นสิ่งที่กำหนดความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับการใช้พลังงานอย่างมีเหตุผลโดยลดต้นทุนต่อหน่วยในทุกกิจกรรมของมนุษย์ ทิศทางนี้ได้รับชื่อ - ประหยัดพลังงาน
หนึ่งในผลลัพธ์ของการประหยัดพลังงานคือการลดลงโดยตรงหลายเท่าของต้นทุนในการเร่งความเร็วของการค้นหาแหล่งพลังงานและการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ความปรารถนาที่จะแก้ปัญหาเหล่านี้และปัญหาอื่นๆ เกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้นของอุตสาหกรรมพลังงานขนาดใหญ่ มีการใช้ทั้งในการค้นหาแหล่งพลังงานหลักอื่น ๆ (เครื่องแปลงไฟฟ้าเคมีและเทอร์โมนิวเคลียร์) และในการพัฒนาวิธีการใหม่ในการแปลงพลังงานจากแหล่งหลักเป็นพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกหรือเทอร์มิโอนิกในเครื่องกำเนิด MHD
การประหยัดพลังงาน- กิจกรรมองค์กร วิทยาศาสตร์ ปฏิบัติ ข้อมูลของหน่วยงานของรัฐ นิติบุคคล และบุคคล กิจกรรมนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดการใช้ (การสูญเสีย) ของเชื้อเพลิงและแหล่งพลังงานในกระบวนการสกัด แปรรูป ขนส่ง จัดเก็บ การผลิต การใช้และการกำจัด การประหยัดพลังงาน - ชุดของมาตรการเพื่อให้แน่ใจว่าการใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและมีเหตุผล
ปัจจุบันกิจกรรมประหยัดพลังงานด้านต่อไปนี้ได้รับการยอมรับว่ามีประสิทธิภาพมากที่สุด:
1. การสร้างกรอบการกำกับดูแลและกฎหมายเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน
2. การสร้างกลไกทางเศรษฐกิจที่จำเป็น
3. การสร้างกลไกทางการเงินเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน
4. ดำเนินนโยบายการกำหนดราคาที่สะท้อนต้นทุนทรัพยากรพลังงาน ผลิตภัณฑ์ที่ผลิต บริการ และกำหนดมาตรฐานการครองชีพของประชากร
5. การสร้างระบบบริหารจัดการการประหยัดพลังงาน
6. การสร้างระบบสารสนเทศเพื่อการโฆษณาชวนเชื่อเกี่ยวกับปัญหาการประหยัดพลังงาน การฝึกอบรม การอบรมบุคลากร ผู้จัดการที่ทำงานด้านนี้
พื้นฐานของการประหยัดพลังงาน - การใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างมีเหตุผลและลดการสูญเสีย นโยบายประหยัดพลังงานมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศที่พัฒนาแล้วทั้งหมด
ตามคำจำกัดความของแนวคิด การประหยัดพลังงานเป็นชุดของมาตรการที่มุ่งเป้าไปที่การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมีข้อกำหนดในการจำกัดความเป็นไปได้ของการใช้ทรัพยากรวัสดุของสภาพแวดล้อมภายนอก หากเรากำลังพูดถึงแหล่งพลังงานปฐมภูมิที่เรียกว่าไม่หมุนเวียนในรูปแบบของเชื้อเพลิงแร่อินทรีย์ เป็นที่เข้าใจได้ค่อนข้างดีว่าในสภาพปัจจุบันความต้องการของหลายประเทศในการเพิ่มการใช้งานให้เกิดประโยชน์สูงสุด แต่ด้วยหลักการใหม่ ๆ ของแหล่งพลังงานหมุนเวียน - ลม พลังงานแสงอาทิตย์ ชีวมวล ฯลฯ การใช้พวกเขาจะอนุญาตในวันนี้ แก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมมากมายซึ่งสร้างเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับ สำรองเชื้อเพลิงฟอสซิลส่วนหนึ่งให้แก่ลูกหลาน(หากในเวลาเดียวกันจะไม่ส่งออกไปต่างประเทศ) รวมถึงความต้องการที่ไม่ใช้พลังงาน: การผลิตผลิตภัณฑ์เคมี ยา ยาทุกชนิด
ภายใต้ความมั่นคงด้านพลังงานเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นสถานะของรัฐเมื่อผู้บริโภคทุกคนที่ต้องการไม่ขาดพลังงานทุกประเภท ในความหมายที่กว้างขึ้น -
นี่คือสถานะของคอมเพล็กซ์เชื้อเพลิงและพลังงานซึ่งจัดหาพลังงานที่เพียงพอและเชื่อถือได้ให้กับประเทศซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาเศรษฐกิจที่ยั่งยืนและสภาพความเป็นอยู่ที่สะดวกสบายสำหรับประชากรภายใต้สภาวะปกติและลดความเสียหายในกรณีฉุกเฉิน
- เป็นสภาวะของสังคมที่จะรักษาระดับความมั่นคงของชาติที่จำเป็น
ความพร้อมของแหล่งพลังงานหรือพลังงานสำรองวัตถุดิบพลังงาน
สำรองของความจุไฟฟ้าและความร้อน(อย่างน้อย 15% เมื่อเทียบกับโหลดสูงสุด)
ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ไฟฟ้า
ความสามารถในการควบคุมระบบพลังงานประเทศที่จะระบุ
หากพลังงานของรัฐขึ้นอยู่กับการนำเข้าทรัพยากรพลังงาน - ห้ามซื้อสินค้าในประเทศใดประเทศหนึ่ง. ส่วนแบ่งของแหล่งจ่ายพลังงานแต่ละแหล่งไม่ควรเกิน 50%
นโยบายประหยัดพลังงานของรัฐ- กฎระเบียบทางกฎหมายองค์กรการเงินและเศรษฐกิจของกิจกรรมด้านการประหยัดพลังงาน ตัวอย่างของความตระหนักในความสำคัญของการแก้ปัญหาการประหยัดพลังงานคือกฎหมายของสาธารณรัฐเบลารุส "ในการประหยัดพลังงาน" ซึ่งนำมาใช้ในปี 2541 กฎหมายฉบับนี้ควบคุมความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นในกิจกรรมของนิติบุคคลและบุคคลในด้านการอนุรักษ์พลังงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและทรัพยากรพลังงานและกำหนดพื้นฐานทางกฎหมายสำหรับความสัมพันธ์เหล่านี้ . สำหรับการดำเนินการประหยัดพลังงานในระดับรัฐมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โปรแกรมประหยัดพลังงาน
รีพับลิกัน - เป็นเวลา 5 ปี เริ่มตั้งแต่ปี 2544
ภูมิภาค - สำหรับ 1 ปี
อุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค - ระยะยาว (สำหรับ 5 ปี) และระยะสั้น (สำหรับ 1 ปี)
RB ต้องเผชิญกับภารกิจ ประหยัดพลังงานและลดความเข้มของพลังงานของผลิตภัณฑ์มวลรวมภายในประเทศ
เพื่อแก้ปัญหานี้ คุณต้อง:
- การสร้างระบบสำหรับการฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านการประหยัดพลังงาน เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน และการจัดการพลังงาน
- เพื่อให้แน่ใจว่าการปรับโครงสร้างความคิดของสังคมโดยรวมเพื่อเปลี่ยนทัศนคติอย่างรุนแรงต่อปัญหาการอนุรักษ์พลังงานและทรัพยากร
บรรยาย 2
แหล่งพลังงานของโลก
ประเด็นที่อยู่ระหว่างการพิจารณา:
1. คำจำกัดความพื้นฐาน
2. ประเภทของแหล่งพลังงานและการจำแนกประเภท
3. โครงสร้างและสภาวะเศรษฐกิจพลังงานโลก
2.1. แหล่งพลังงานและการจำแนกประเภท
ตามกฎหมายสาธารณรัฐเบลารุส “เรื่องการประหยัดพลังงาน”ซึ่งได้รับการรับรองเมื่อวันที่ 29 มิถุนายน พ.ศ. 2541 แหล่งพลังงานเป็นแหล่งพลังงาน:
ทรัพยากรที่มีพลัง- เป็นวัตถุวัตถุที่มีความเข้มข้นของพลังงานเหมาะสำหรับการใช้งานจริงโดยบุคคล แหล่งพลังงานคือแหล่งพลังงานใดๆ ก็ตาม ทั้งจากธรรมชาติหรือที่กระตุ้นโดยธรรมชาติ ทรัพยากรที่มีพลัง- ตัวพาพลังงานที่ใช้อยู่ในปัจจุบันหรือสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ในอนาคต
แหล่งเชื้อเพลิงและพลังงาน(FER) - จำนวนรวมของเชื้อเพลิงและพลังงานธรรมชาติและแปลงทั้งหมดที่ใช้ในสาธารณรัฐ ทรัพยากรพลังงาน จำแนกตามรูปแบบต่อไปนี้ (รูปที่ 1)
แหล่งพลังงานธรรมชาติเบื้องต้น- เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติอันเป็นผลมาจากการพัฒนาทางธรณีวิทยาของโลกหรือปรากฏผ่านการเชื่อมต่อของจักรวาล (รังสีดวงอาทิตย์) แบ่งออกเป็น ไม่สามารถหมุนเวียนได้ (ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ หินดินดาน พีท) และ หมุนเวียนได้ (พลังงานแม่น้ำ รังสีแสงอาทิตย์ พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง เชื้อเพลิงชีวภาพ)
เพื่อทดแทนรวมถึงทรัพยากรที่หมุนเวียนได้โดยธรรมชาติ (ที่ดิน พืช สัตว์ ฯลฯ) ที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้- ทรัพยากรที่สะสมในธรรมชาติก่อนหน้านี้ แต่ในทางปฏิบัติไม่ได้เกิดขึ้นภายใต้สภาพทางธรณีวิทยาใหม่ (น้ำมัน ถ่านหิน และแหล่งสำรองของดินใต้ผิวดินอื่นๆ) .
แหล่งพลังงานรอง(VER)- พลังงานที่ได้รับในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยีใด ๆ อันเป็นผลมาจากการใช้พลังงานปฐมภูมิต่ำเกินไปในรูปของผลพลอยได้จากการผลิตหลักและไม่ได้ใช้ในกระบวนการพลังงานนี้ ทรัพยากรประเภทนี้รวมถึง: ของเสียในครัวเรือนและอุตสาหกรรม, ตัวพาความร้อนทิ้งร้อน, สารอินทรีย์ที่ติดไฟได้, ของเสียทางการเกษตร R และ p.1. โครงสร้างของแหล่งพลังงาน
การจำแนกประเภทของทรัพยากรธรรมชาติอย่างใดอย่างหนึ่งคือการจำแนกประเภทความหมดสิ้นตามทรัพยากรพลังงานที่แบ่งออกเป็น หมดแรงและไม่รู้จักเหนื่อย (รูปที่ 3). ในทางกลับกัน หมดสามารถแบ่งออกเป็น หมุนเวียนได้และไม่สามารถหมุนเวียนได้.
ถึง ไม่รู้จักเหนื่อยได้แก่ พื้นที่ ภูมิอากาศ แหล่งน้ำ
รูปที่ 2 แหล่งพลังงานที่สิ้นเปลืองและไม่สิ้นสุด
แหล่งพลังงานที่ไม่สิ้นสุดทั้งหมดถือเป็นพลังงานหมุนเวียน
อันที่จริงไม่มีแหล่งพลังงานที่ไม่รู้จักหมดสิ้นในจักรวาล ไม่ช้าก็เร็วพวกเขาจะหมด ตัวอย่างเช่น หลังจาก 4.5 พันล้านปี ดวงอาทิตย์ของเราจะเคลื่อนเข้าสู่วิวัฒนาการขั้นต่อไปและกลายเป็นดาวแคระขาว การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่าการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ในเวลาเดียวกัน พลังงานจำนวนมากจะแผ่ออกสู่อวกาศ ซึ่งจะไปถึงโลกของเรา ทำลาย (เผา) ชั้นบรรยากาศของโลก มหาสมุทรจะระเหย และโลกจะกลายเป็นร่างกายของจักรวาลที่ไร้ชีวิต
อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับชีวิตมนุษย์และช่วงเวลาของการดำรงอยู่ของอารยธรรมมนุษย์ แหล่งที่มาดังกล่าวถือว่าไม่สิ้นสุด ดังนั้น แหล่งพลังงานหมุนเวียนจึงเป็นแหล่งพลังงานที่ไหลเวียนอย่างต่อเนื่องหรือเกิดขึ้นเป็นระยะๆ ในสิ่งแวดล้อม และไม่ได้เป็นผลมาจากกิจกรรมที่มุ่งหมายของมนุษย์
แหล่งพลังงานหมุนเวียน ได้แก่พลังงาน:
มหาสมุทรโลกในรูปของพลังงานคลื่นพลังงานคลื่น
- ลม;
กระแสน้ำในทะเล;
เค็ม;
สาหร่ายทะเล;
ผลิตจากชีวมวล
รางน้ำ;
ขยะในครัวเรือนที่เป็นของแข็ง
แหล่งความร้อนใต้พิภพ
ข้อเสียของแหล่งพลังงานหมุนเวียนคือความเข้มข้นต่ำ แต่สิ่งนี้ถูกชดเชยด้วยการกระจายอย่างกว้างขวาง ความสะอาดของระบบนิเวศที่ค่อนข้างสูงและความไม่สิ้นสุดในทางปฏิบัติ มีเหตุผลมากที่สุดที่จะใช้แหล่งดังกล่าวโดยตรงใกล้กับผู้บริโภคโดยไม่ต้องถ่ายเทพลังงานในระยะไกล พลังงานที่ทำงานจากแหล่งเหล่านี้ใช้กระแสพลังงานที่มีอยู่แล้วในพื้นที่โดยรอบ แจกจ่ายซ้ำ แต่ไม่ละเมิดความสมดุลโดยรวม
ประมาณ 90% ของทรัพยากรพลังงานที่ใช้อยู่ในปัจจุบันคือ ไม่สามารถหมุนเวียนได้(ถ่านหิน น้ำมัน แก๊ส ฯลฯ) นี่เป็นเพราะศักยภาพพลังงานสูง ความพร้อมใช้งานสัมพัทธ์ของการสกัด อัตราการสกัดและการใช้ทรัพยากรเหล่านี้เป็นตัวกำหนดนโยบายด้านพลังงาน แหล่งพลังงานที่ใช้กันมากที่สุดเรียกว่า แบบดั้งเดิม,แหล่งพลังงานรูปแบบใหม่ซึ่งเพิ่งเริ่มใช้ - ทางเลือก (แหล่งพลังงานของแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ และท่อระบายน้ำอุตสาหกรรม ลม พลังงานแสงอาทิตย์ ก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน ชีวมวล (รวมถึงเศษไม้) สิ่งปฏิกูล และขยะมูลฝอยชุมชน) .
ในการจัดการสิ่งแวดล้อมสมัยใหม่ ทรัพยากรพลังงานแบ่งออกเป็น สามกลุ่ม
– มีส่วนร่วมในการหมุนเวียนและการไหลของพลังงานอย่างต่อเนื่อง(พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานในอวกาศ ฯลฯ)
- แหล่งพลังงานที่ฝากไว้(น้ำมัน แก๊ส พีท หินดินดาน ฯลฯ) และ
- แหล่งพลังงานที่เปิดใช้งานเทียม(พลังงานปรมาณูและเทอร์โมนิวเคลียร์)
จากมุมมองทางเศรษฐกิจมี ขั้นต้นทางเทคนิคและเศรษฐกิจทรัพยากรที่มีพลัง
ทรัพยากรรวมแสดงถึงพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ในแหล่งพลังงานประเภทนี้
ทรัพยากรทางเทคนิค – ซึ่งเป็นพลังงานที่หาได้จากแหล่งพลังงานประเภทนี้ด้วยการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่มีอยู่ มันมาจากเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์ถึงสิบเปอร์เซ็นต์ของยอดรวม แต่จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อมีการปรับปรุงอุปกรณ์ไฟฟ้าและเทคโนโลยีใหม่ ๆ ได้รับการฝึกฝน
ทรัพยากรทางเศรษฐกิจ – พลังงานที่ได้รับจากทรัพยากรประเภทใดประเภทหนึ่งสามารถทำกำไรทางเศรษฐกิจได้จากอัตราส่วนราคาสำหรับอุปกรณ์วัสดุและแรงงานที่มีอยู่ มันประกอบขึ้นเป็นสัดส่วนหนึ่งของเทคนิคและยังเพิ่มขึ้นด้วยการพัฒนาภาคพลังงาน
โดยปกติแล้ว ทรัพยากรพลังงานจะมีลักษณะตามจำนวนปีที่ทรัพยากรที่กำหนดจะเพียงพอที่จะผลิตพลังงานในระดับคุณภาพที่ทันสมัย จากรายงานของคณะกรรมการสภาพลังงานโลก (1994) ที่ระดับการบริโภคในปัจจุบัน ปริมาณสำรองถ่านหินจะมีอายุ 250 ปี ก๊าซ - เป็นเวลา 60 ปี น้ำมัน - เป็นเวลา 40 ปี ในเวลาเดียวกัน ตามข้อมูลของสถาบันระหว่างประเทศเพื่อการวิเคราะห์ระบบประยุกต์ ความต้องการพลังงานของโลกจะเพิ่มขึ้นจาก 9.2 พันล้านตันในแง่ของน้ำมัน (ปลายทศวรรษ 1990) เป็น 14.2–24.8 พันล้านตันในปี 2050
ดัชนีประสิทธิภาพพลังงาน- มูลค่าการใช้เชื้อเพลิงและพลังงานที่แน่นอนหรือแน่นอนตามหลักวิทยาศาสตร์ (โดยคำนึงถึงความสูญเสียมาตรฐาน) สำหรับวัตถุประสงค์ใดๆ ที่กำหนดโดยเอกสารกำกับดูแล
ประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรพลังงานถูกกำหนดโดยระดับของการเปลี่ยนแปลงของศักยภาพพลังงานของพวกเขาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้แล้วขั้นสุดท้ายหรือประเภทพลังงานที่ใช้ไปขั้นสุดท้ายและมีลักษณะโดย ปัจจัยการใช้ทรัพยากรพลังงาน:
ที่ไหน η d – ปัจจัยการกู้คืนศักยภาพสำรองของทรัพยากรพลังงาน (อัตราส่วนของสารสกัดต่อจำนวนทรัพยากรทั้งหมด)
η พี – ปัจจัยการแปลง(อัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ที่ได้รับต่อแหล่งพลังงานที่จัดหาทั้งหมด) η และ – ปัจจัยการใช้พลังงาน(อัตราส่วนของพลังงานที่ใช้กับพลังงานที่จ่ายให้กับผู้บริโภค)
สำหรับแหล่งพลังงานฟอสซิลบางชนิด η dเป็น:
สำหรับน้ำมัน - 30, ... 40% สำหรับก๊าซ - 80% สำหรับถ่านหิน - 40% เมื่อเผาไหม้เชื้อเพลิง η พีเท่ากับ 94-98%
แนวคิดเรื่องการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและมีเหตุผลเกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องประสิทธิภาพพลังงาน
สมดุลพลังงาน- นี่คือระบบของตัวบ่งชี้ที่สะท้อนความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างรายได้และการใช้พลังงานของทรัพยากร การกระจายตามประเภทและผู้บริโภค (ดูรูปที่ 3)
ข้าว. 3. โครงสร้างสมดุลพลังงาน
การใช้ทรัพยากรอย่างมีเหตุผล -เป็นระบบกิจกรรมที่ออกแบบมาเพื่อให้เศรษฐกิจ การใช้ทรัพยากรและการทำซ้ำโดยคำนึงถึงผลประโยชน์ที่มีแนวโน้มของเศรษฐกิจของประเทศกำลังพัฒนาและการรักษาสุขภาพของประชาชน
การใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ -การใช้พลังงานทุกประเภทในทางที่ชอบธรรมทางเศรษฐกิจและก้าวหน้าในระดับปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยีและเทคโนโลยี (หมายถึงการรีไซเคิลทรัพยากร ลดการบริโภค การประหยัดพลังงาน ไม่เกินเกณฑ์ระบบนิเวศของความยั่งยืนของระบบนิเวศ)
ผู้ใช้เชื้อเพลิงและแหล่งพลังงาน- นิติบุคคลโดยไม่คำนึงถึงรูปแบบการเป็นเจ้าของที่จดทะเบียนในอาณาเขตของสาธารณรัฐเบลารุสเป็นนิติบุคคลหรือผู้ประกอบการโดยไม่ต้องจัดตั้งนิติบุคคลเช่นเดียวกับบุคคลอื่นที่ตามกฎหมายของสาธารณรัฐเบลารุสมี สิทธิในการทำสัญญาทางธุรกิจและประชาชนที่ใช้เชื้อเพลิงและแหล่งพลังงาน
ผู้ผลิตเชื้อเพลิงและแหล่งพลังงาน- หน่วยงานธุรกิจโดยไม่คำนึงถึงรูปแบบการเป็นเจ้าของที่จดทะเบียนในอาณาเขตของสาธารณรัฐเบลารุสเป็นนิติบุคคลซึ่งประเภทของเชื้อเพลิงและแหล่งพลังงานที่ใช้ในสาธารณรัฐเป็นสินค้าโภคภัณฑ์
ภายใต้ระบบพลังงานหรือพลังงานเราควรเข้าใจระบบธรรมชาติขนาดใหญ่ (ธรรมชาติ) และเทียม (ที่มนุษย์สร้างขึ้น) ทั้งหมดซึ่งออกแบบมาเพื่อรับ เปลี่ยนแปลง แจกจ่าย และใช้ทรัพยากรพลังงานทุกชนิดในระบบเศรษฐกิจของประเทศ
พลังงานถือเป็นระบบขนาดใหญ่ที่รวมถึงระบบย่อย บางส่วนของระบบขนาดใหญ่อื่นๆ
การตีความที่สองของระบบพลังงาน, นำมาใช้ในหมู่วิศวกรไฟฟ้ามีดังนี้: ระบบพลังงาน- นี่คือชุดของสถานีไฟฟ้าที่เชื่อมต่อถึงกัน สถานีย่อย สายไฟ เครือข่ายไฟฟ้าและความร้อน ศูนย์การใช้พลังงานไฟฟ้าและความร้อน
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงาน ซึ่งตอบสนองความต้องการของทั้งระบบเศรษฐกิจสำหรับพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน ระบบขนาดใหญ่ต่อไปนี้ทำงาน:
ระบบพลังงานไฟฟ้า (อุตสาหกรรมพลังงาน) ซึ่งรวมถึงระบบจ่ายความร้อน (อุตสาหกรรมพลังงานความร้อน) เป็นระบบย่อย
ระบบจ่ายน้ำมันและก๊าซ
ระบบการทำเหมืองถ่านหิน
พลังงานนิวเคลียร์;
พลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม
การผลิตไฟฟ้าจัดหาโรงไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลง– หม้อแปลงไฟฟ้า การขนส่ง;
การกระจายพลังงานไฟฟ้า– สายไฟ; การบริโภค- เครื่องรับต่างๆ
2.2 เชื้อเพลิง ลักษณะ และปริมาณสำรอง
ตามคำจำกัดความของ D.I. Mendeleev "เชื้อเพลิงเป็นสารที่ติดไฟได้ซึ่งตั้งใจเผาเพื่อผลิตความร้อน" เชื้อเพลิงแร่เป็นแหล่งพลังงานหลักในระบบเศรษฐกิจสมัยใหม่และเป็นวัตถุดิบทางอุตสาหกรรมที่สำคัญที่สุด การแปรรูปเชื้อเพลิงแร่เป็นพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของผู้ประกอบการอุตสาหกรรม รวมถึงปิโตรเคมี เคมีแก๊ส พีทอัดก้อน ฯลฯเชื้อเพลิงแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มต่อไปนี้:
แข็ง;
ก๊าซ;
นิวเคลียร์.
เชื้อเพลิงแข็งประเภทแรกคือ (และในหลายพื้นที่ยังคงหลงเหลืออยู่จนถึงทุกวันนี้) ไม้และพืชอื่นๆ เช่น ฟาง กก ก้านข้าวโพด ฯลฯ
การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกซึ่งในศตวรรษที่ 19 ได้เปลี่ยนประเทศเกษตรกรรมในยุโรปและอเมริกาไปอย่างสิ้นเชิง เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงไม้ไปเป็นถ่านหินฟอสซิล แล้วยุคของไฟฟ้าก็มาถึง
การค้นพบไฟฟ้าส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อชีวิตของมนุษยชาติ และนำไปสู่การเกิดขึ้นและการเติบโตของเมืองที่ใหญ่ที่สุดในโลก
การใช้น้ำมัน (เชื้อเพลิงเหลว) และก๊าซธรรมชาติรวมกับการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าและการพัฒนาพลังงานปรมาณูทำให้ประเทศอุตสาหกรรมสามารถดำเนินการเปลี่ยนแปลงที่ยิ่งใหญ่ได้ซึ่งเป็นผลมาจากการก่อตัวของใบหน้าที่ทันสมัย ของโลก.
ดังนั้น ถึง เชื้อเพลิงแข็งรวม:
ไม้ ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่มาจากพืช
ถ่านหิน (มีหลากหลาย: หิน, สีน้ำตาล);
พีท;
- หินน้ำมัน
เชื้อเพลิงแข็งจากฟอสซิล (ยกเว้นหินดินดาน) เป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของมวลสารอินทรีย์ของพืช น้องคนสุดท้อง พีทซึ่งเป็นมวลหนาแน่นที่เกิดจากซากพืชที่เน่าเปื่อย ต่อไปใน "อายุ" คือ ถ่านสีน้ำตาล- มวลที่เป็นเนื้อเดียวกันของดินหรือสีดำ ซึ่งในระหว่างการเก็บรักษาเป็นเวลานานในอากาศ จะถูกออกซิไดซ์บางส่วน (ตากแดด) และสลายเป็นผง แล้วไป ถ่านหินบิทูมินัสซึ่งตามกฎแล้วมีความแข็งแกร่งและความพรุนน้อยกว่า มวลสารอินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดของพวกเขา - แอนทราไซต์ได้รับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่สุดและประกอบด้วยคาร์บอน 93% แอนทราไซต์มีความแข็งสูง
หินน้ำมันเป็นแร่ธาตุจากกลุ่มของ caustobioliths ที่เป็นของแข็ง ซึ่งในระหว่างการกลั่นแบบแห้งจะให้เรซินจำนวนมากซึ่งมีองค์ประกอบคล้ายกับน้ำมัน
เชื้อเพลิงเหลวได้จากการกลั่นน้ำมัน น้ำมันดิบถูกให้ความร้อนถึง 300 ... 370 ° C หลังจากนั้นไอระเหยที่เกิดขึ้นจะกระจายตัวเป็นเศษส่วนที่กลั่นตัวที่อุณหภูมิต่างกัน:
ก๊าซเหลว (ผลผลิตประมาณ 1%);
น้ำมันเบนซิน (ประมาณ 15%, tk = 30... 180°C);
น้ำมันก๊าด (ประมาณ 17%, tc = 120 ... 135 ° C);
ดีเซล (ประมาณ 18%, tc = 180 ... 350 ° C)
กากของเหลวที่มีจุดเดือดเริ่มต้น 330 - 350 ° C เรียกว่า น้ำมันเชื้อเพลิง
เชื้อเพลิงก๊าซเป็น ก๊าซธรรมชาติ,ผลิตทั้งโดยตรงและโดยบังเอิญกับการผลิตน้ำมันที่เรียกว่าที่เกี่ยวข้อง องค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติคือ มีเทน CH4 และไนโตรเจน N2 จำนวนเล็กน้อย, ไฮโดรคาร์บอนที่สูงขึ้น CnHm, คาร์บอนไดออกไซด์ CO2ก๊าซที่เกี่ยวข้องมีก๊าซมีเทนน้อยกว่าก๊าซธรรมชาติ แต่มีไฮโดรคาร์บอนสูงกว่า ดังนั้นจึงปล่อยความร้อนมากขึ้นในระหว่างการเผาไหม้
ในอุตสาหกรรมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในชีวิตประจำวัน มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ก๊าซเหลวที่ได้จากการแปรรูปน้ำมันเบื้องต้น ที่โรงงานโลหะวิทยา จะได้รับเป็นผลพลอยได้ เตาอบโค้กและก๊าซเตาหลอมเหลว. ใช้ในโรงงานสำหรับเตาเผาความร้อนและอุปกรณ์ทางเทคโนโลยี ในพื้นที่ที่มีเหมืองถ่านหิน สามารถ "เชื้อเพลิง" ชนิดหนึ่งได้ มีเทนปล่อยออกจากชั้นต่างๆ ระหว่างการระบายอากาศ ก๊าซที่ได้จากการแปรสภาพเป็นแก๊ส (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือการกลั่นแบบแห้ง (การให้ความร้อนโดยไม่ต้องเข้าถึงอากาศ) ของเชื้อเพลิงแข็งนั้นถูกแทนที่ด้วยก๊าซธรรมชาติในหลายประเทศ แต่ปัจจุบันความสนใจในการผลิตและการใช้งานของก๊าซเหล่านี้กลับคืนมาอีกครั้ง
ล่าสุดมีการใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ ก๊าซชีวภาพ- ผลิตภัณฑ์จากการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน (การหมัก) ของขยะอินทรีย์ (มูลสัตว์ เศษพืช ขยะ สิ่งปฏิกูล ฯลฯ)
เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เป็น ดาวยูเรนัสประสิทธิภาพของการใช้งานนั้นแสดงให้เห็นโดยการทำงานของเรือตัดน้ำแข็งนิวเคลียร์ "เลนิน" เครื่องแรกของโลกที่มีการกระจัด 19,000 ตันยาว 134 ม. กว้าง 23.6 ม. สูง 16.1 ม. ร่าง 10.5 ม. ด้วยความเร็ว 18 นอต (ประมาณ 30 กม./ชม.) มันถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นแนวทางในการนำกองคาราวานของเรือไปตามเส้นทางทะเลเหนือซึ่งมีความหนาของน้ำแข็งถึง 2 เมตรขึ้นไป เขาบริโภคยูเรเนียม 260-310 กรัมต่อวัน เรือตัดน้ำแข็งที่ขับเคลื่อนด้วยดีเซลจะต้องใช้น้ำมันดีเซล 560 ตันเพื่อทำงานในปริมาณเดียวกันกับที่เรือตัดน้ำแข็งของเลนินทำ
การวิเคราะห์การประเมินความพร้อมใช้งานของเชื้อเพลิงและแหล่งพลังงานแสดงให้เห็นว่าเชื้อเพลิงประเภทที่หายากที่สุดคือน้ำมัน ตามแหล่งต่างๆ จะมีอายุ 250 ปี จากนั้นใน 35-64 ปี ปริมาณสำรองของก๊าซที่ติดไฟได้และยูเรเนียมจะหมดลง สถานการณ์ที่ดีที่สุดคือถ่านหินซึ่งมีปริมาณสำรองในโลกค่อนข้างมาก และปริมาณถ่านหินจะอยู่ที่ 218-330 ปี
2.2 เชื้อเพลิงทั่วไป ปริมาณแคลอรี่ ศักยภาพพลังงาน
การคำนวณทางเศรษฐศาสตร์ การเปรียบเทียบตัวชี้วัดของอุปกรณ์การใช้เชื้อเพลิงซึ่งกันและกัน และการวางแผนจะต้องดำเนินการบนพื้นฐานเดียว ดังนั้นจึงมีการแนะนำแนวคิดของเชื้อเพลิงตามเงื่อนไขที่เรียกว่าเชื้อเพลิงธรรมดาเป็นหน่วยบัญชีเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้เปรียบเทียบประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ และการบัญชีรวม การใช้เชื้อเพลิงมาตรฐานจะสะดวกเป็นพิเศษในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนต่างๆ
ตามหน่วยของเชื้อเพลิงมาตรฐาน ใช้เชื้อเพลิง 1 กก. ที่มีค่าความร้อน 7000 กิโลแคลอรี/กก. (29.3 MJ/กก.) ซึ่งสอดคล้องกับถ่านหินแห้งเถ้าต่ำที่ดี สำหรับการเปรียบเทียบ เราชี้ให้เห็นว่าถ่านหินสีน้ำตาลมีค่าความร้อนน้อยกว่า 24 MJ / kg และแอนทราไซต์และถ่านหินแข็ง - 23-27 MJ / kg อัตราส่วนระหว่างเชื้อเพลิงธรรมดากับเชื้อเพลิงธรรมชาติแสดงโดยสูตร
W \u003d (Qnr / 7000) Vn \u003d E Vn
โดยที่ W คือมวลของปริมาณเชื้อเพลิงธรรมดาที่เท่ากัน kg;
Vn - มวลของเชื้อเพลิงธรรมชาติ kg (เชื้อเพลิงแข็งและของเหลว) หรือ m3 - ก๊าซ
Qnr คือค่าความร้อนต่ำสุดของเชื้อเพลิงธรรมชาตินี้ kcal/kg หรือ kcal/m3
RatioE \u003d Qnr / 7000
เรียกว่า อัตราส่วนแคลอรี่และเป็นที่ยอมรับสำหรับ:
น้ำมัน - 1.43;
ก๊าซธรรมชาติ - 1.15;
พีท - 0.34-0.41 (ขึ้นอยู่กับความชื้น);
พีท briquettes - 0.45 -0.6 (ขึ้นอยู่กับความชื้น);
น้ำมันดีเซล - 1.45;
น้ำมันเชื้อเพลิง - 1.37
ค่าความร้อนของเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ, แคลอรี/กก. เป็นค่าประมาณ:
น้ำมัน - 10,000 (kcal / kg);
ก๊าซธรรมชาติ - 8,000 (kcal/m3)
ถ่านหิน - 7000 (kcal / kg);
ฟืนที่มีความชื้น 10% - 3900 (kcal / kg);
40% - 2400(กิโลแคลอรี/กก.);
พีทความชื้น 10% - 4100 (kcal / kg);
40% - 2500(แคลอรี/กก.);
พารามิเตอร์ที่กำหนดความเป็นไปได้ของการใช้แหล่งพลังงานคือ ศักยภาพด้านพลังงาน. แสดงเป็นหน่วยของพลังงาน J หรือ kWh ศักยภาพพลังงานของแหล่งพลังงานของโลก วัดใน exajoules, (อีเจ=10 18
เจ) ประมาณการด้วยค่าต่อไปนี้:
พลังงานนิวเคลียร์ฟิชชัน 1.97 10 6
พลังงานความร้อนใต้พิภพ 2.94 10 6
พลังงานแสงอาทิตย์ที่ระดับโลก 1 ปี 2.41 10 6
พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงเคมี 5.21 10 5
พลังงานความร้อนนิวเคลียร์ 3.60 10 5
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง 1 ปี 2.52 10 5
พลังงานลม 1 ปี 6.12 10 3
พลังงานชีวภาพป่าไม้ 1 ปี 1.46 10 3
พลังงานแม่น้ำ 1 ปี 1.19 10 2
โครงสร้างการประหยัดพลังงานของโลกในปัจจุบันได้พัฒนาไปในลักษณะที่ว่า 80% ของไฟฟ้าที่ใช้นั้นได้มาจากการเผาเชื้อเพลิงที่โรงไฟฟ้า โดยที่พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นความร้อน ความร้อนในการทำงาน และการทำงานเป็น ไฟฟ้า. ไฟฟ้าพลังน้ำยังให้เปอร์เซ็นต์ที่มีนัยสำคัญ (ประมาณ 15%) ส่วนที่เหลือครอบคลุมโดยแหล่งอื่น ๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ความต้องการของมนุษย์เพิ่มมากขึ้น มีผู้คนมากขึ้นเรื่อยๆ และสิ่งนี้ทำให้เกิดปริมาณการผลิตพลังงานขนาดมหึมาและอัตราการเติบโตของการบริโภคพลังงาน ทุกวันนี้ แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม (เชื้อเพลิงต่างๆ แหล่งพลังน้ำ) และเทคโนโลยีสำหรับการใช้งานนั้นไม่สามารถจัดหาพลังงานในระดับที่จำเป็นของสังคมได้อีกต่อไป เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นแหล่งที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้และจำนวนของพวกเขาลดลงอย่างรวดเร็ว และถึงแม้ว่าปริมาณสำรองเชื้อเพลิงธรรมชาติที่สำรวจแล้วจะมีขนาดใหญ่มาก แต่ปัญหาของการสูญเสียทรัพยากรธรรมชาติในอัตราปัจจุบันและที่คาดการณ์ไว้ของการพัฒนากำลังเคลื่อนไปสู่อนาคตที่แท้จริงและอันใกล้นี้ แม้กระทั่งทุกวันนี้ ทุ่งนาจำนวนหนึ่งเนื่องจากการหมดลง กลับกลายเป็นว่าไม่เหมาะสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรม และสำหรับน้ำมันและก๊าซ ตัวอย่างเช่น ทุ่งนาต้องไปในที่ที่ยากต่อการเข้าถึง พื้นที่ห่างไกล ไปยังหิ้งในมหาสมุทร ฯลฯ นักพยากรณ์ที่จริงจังให้เหตุผลว่าหากปริมาณปัจจุบันและอัตราการเติบโตของการใช้พลังงานยังคงอยู่ที่ 3 ... 5% (และไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะสูงขึ้นอีก) เชื้อเพลิงฟอสซิลสำรองจะหมดลงใน 70 - 150 ปี
ปริมาณสำรองที่จำกัดของทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ซึ่งใช้ในการผลิตไฟฟ้า แม้จะคำนึงถึงการประหยัดก็ตาม สะท้อนให้เห็นในตารางที่ 2.1 การพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่จำเป็นต้องเพิ่มระดับการใช้ไฟฟ้า นอกจากนี้ ควรคำนึงด้วยว่าอัตราการเติบโตของประชากรทำให้เราสามารถคาดการณ์ได้ว่าใน 40 ปี ผู้คนจำนวน 12 พันล้านคนจะมีชีวิตอยู่บนโลก ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมปัญหาการอนุรักษ์พลังงานจึงรุนแรงมาก ตาราง 2.1. แหล่งพลังงานของโลก
อุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าเป็นสาขาที่สำคัญที่สุดของเศรษฐกิจของประเทศใด ๆ เนื่องจากผลิตภัณฑ์ (พลังงานไฟฟ้า) เป็นพลังงานสากล สามารถส่งผ่านได้ง่ายในระยะทางไกล ๆ แบ่งออกเป็นผู้บริโภคจำนวนมาก หากไม่มีพลังงานไฟฟ้า เป็นไปไม่ได้ที่จะดำเนินการตามกระบวนการทางเทคโนโลยีหลายอย่าง เช่นเดียวกับที่เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตประจำวันของเราโดยปราศจากความร้อน แสงสว่าง ความเย็น การขนส่ง โทรทัศน์ ตู้เย็น เครื่องซักผ้า เครื่องดูดฝุ่น เตารีด การใช้วิธีการที่ทันสมัย ของการสื่อสาร (โทรศัพท์, โทรเลข, โทรสาร, คอมพิวเตอร์) ซึ่งใช้ไฟฟ้าด้วย
ในประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ส่วนประกอบทางไฟฟ้าของเชื้อเพลิงและพลังงานทั้งหมดอยู่ที่ 35-40% และเมื่อต้นศตวรรษที่ 21 เกิน 50% พลังงานไฟฟ้ากำลังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และชีวิตประจำวันเกือบทั้งหมด
สหรัฐอเมริกาผลิตประมาณ 2.5 ล้านล้าน kWh ของไฟฟ้าใน CIS - ประมาณ 1.75 ล้านล้าน กิโลวัตต์ชั่วโมง กำลังการผลิตรวมของโรงไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 660 ล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ใน CIS - ประมาณ 350 ล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง โดย 30% ในสหรัฐอเมริกาอยู่ในภาวะสำรองแบบร้อน CIS ไม่มีความร้อนสำรองและความเย็นสำรอง 6–8% ในขณะที่มาตรฐานคือ 13% ระดับของอุปกรณ์ไฟฟ้าในสาธารณรัฐเบลารุสคือ 22% ซึ่งต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัดไม่เพียงในประเทศที่พัฒนาแล้ว แต่ค่าเฉลี่ยของโลก (27%)
แม้ว่าประเทศที่พัฒนาแล้วจะหยุดเพิ่มการใช้พลังงานต่อหัวในช่วง 25 ปีที่ผ่านมา แต่การเติบโตของการบริโภคยังคงสูงเนื่องจากการบริโภคพลังงานต่อหัวที่เพิ่มขึ้นในประเทศกำลังพัฒนา ด้วยก้าวปัจจุบัน การเติบโตของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าจะดำเนินต่อไปเป็นเวลานาน รวมทั้งของเราด้วย
3.1 พลังงานและประเภทของมัน
3.2 วิธีการรับและแปลงพลังงาน
3.3 โหลดไฟฟ้าและความร้อนและวิธีควบคุม
3.4 การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นความร้อนและไฟฟ้าโดยตรง
3.5 พลังงานลม
3.6 ไฟฟ้าพลังน้ำ
3.7 พลังงานชีวภาพ
3.8 การขนส่งความร้อนและไฟฟ้า
3.8.1 การขนส่งพลังงานความร้อน
3.8.2 การขนส่งพลังงานไฟฟ้า
3.9 การประหยัดพลังงานของผู้ประกอบการอุตสาหกรรม
3.1 พลังงานและประเภทของมัน
พลังงาน(จากภาษากรีก energeie - การกระทำ, กิจกรรม) เป็นการวัดเชิงปริมาณทั่วไปของการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ของสสารทุกประเภท นี่คือความสามารถในการทำงาน และงานจะเสร็จสิ้นเมื่อแรงทางกายภาพ (ความดันหรือแรงโน้มถ่วง) กระทำต่อวัตถุ ทำงานคือพลังงานในการทำงาน
ในทุกกลไกในการทำงาน พลังงานจะเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่ง แต่ในขณะเดียวกัน เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับพลังงานประเภทหนึ่งมากกว่าพลังงานอื่น ในการเปลี่ยนแปลงใดๆ เนื่องจากสิ่งนี้ขัดต่อกฎการอนุรักษ์พลังงาน
มีพลังงานประเภทต่อไปนี้: กล; ไฟฟ้า; ความร้อน; แม่เหล็ก; อะตอม
ไฟฟ้าพลังงานเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่สมบูรณ์แบบ การใช้งานอย่างแพร่หลายนั้นเกิดจากปัจจัยดังต่อไปนี้:
ได้รับในปริมาณมากใกล้กับแหล่งทรัพยากรและแหล่งน้ำ
ความเป็นไปได้ของการขนส่งในระยะทางไกลโดยมีความสูญเสียเพียงเล็กน้อย
ความสามารถในการแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น: เชิงกล, เคมี, ความร้อน, แสง;
ขาดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
การแนะนำกระบวนการทางเทคโนโลยีแบบใหม่ที่ก้าวหน้าโดยพื้นฐานจากไฟฟ้าที่มีระบบอัตโนมัติในระดับสูง
ความร้อนพลังงานใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสมัยใหม่และในชีวิตประจำวันในรูปของไอน้ำ น้ำร้อน ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เชื้อเพลิง
การแปลงพลังงานหลักเป็นพลังงานทุติยภูมิโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นพลังงานไฟฟ้าจะดำเนินการที่สถานีซึ่งในชื่อของพวกเขามีข้อบ่งชี้ว่าพลังงานหลักประเภทใดที่เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าที่สถานีเหล่านี้:
ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน (TPP) - ความร้อน;
โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (HPP) - เครื่องกล (พลังงานของการเคลื่อนที่ของน้ำ);
สถานีกักเก็บน้ำ (PSPP) - กลไก (พลังงานของการเคลื่อนที่ของน้ำที่เติมไว้ในอ่างเก็บน้ำเทียม)
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) - นิวเคลียร์ (พลังงานเชื้อเพลิงนิวเคลียร์);
โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (TPS) - กระแสน้ำ
ในสาธารณรัฐเบลารุส มากกว่า 95% ของพลังงานถูกสร้างขึ้นที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทตามวัตถุประสงค์:
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนควบแน่น (CPP) ที่ออกแบบมาเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าเท่านั้น
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมและโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม (CHP) ซึ่งดำเนินการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนร่วมกัน
3.2 วิธีการรับและแปลงพลังงาน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนรวมถึงชุดอุปกรณ์ที่พลังงานเคมีภายในของเชื้อเพลิง (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) ถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนของน้ำและไอน้ำ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานหมุนเวียนทางกลซึ่งสร้างพลังงานไฟฟ้า แผนการผลิตไฟฟ้าที่ TPP แสดงในรูปที่ 6
ดังที่เห็นได้จากรูปแบบที่นำเสนอ เชื้อเพลิงที่จ่ายจากคลังสินค้า (C) ไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำ (SG) ระหว่างการเผาไหม้จะปล่อยพลังงานความร้อน ซึ่งความร้อนจากน้ำที่จ่ายจากการบริโภคน้ำ (WZ) จะเปลี่ยนให้เป็นพลังงาน ของไอน้ำที่อุณหภูมิ 550 องศาเซลเซียส ในกังหัน (T) พลังงานของไอน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานหมุนเวียนทางกล ซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังเครื่องกำเนิด (G) ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ในคอนเดนเซอร์ไอน้ำ (K) ไอน้ำไอเสียที่มีอุณหภูมิ 123 ... 125 ° C ให้ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอไปยังน้ำหล่อเย็นและถูกป้อนเข้าสู่เครื่องกำเนิดไอน้ำของหม้อไอน้ำอีกครั้งโดยใช้ปั๊มหมุนเวียน ( H) ในรูปของคอนเดนเสท
รูปที่ 6 - แผนการดำเนินงาน TPP
แบบแผน CHP แตกต่างจาก TPP ตรงที่มีการติดตั้งตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแทนคอนเดนเซอร์ ซึ่งไอน้ำที่ความดันสูงจะทำให้น้ำร้อนที่จ่ายไปยังท่อจ่ายความร้อนหลัก
โรงงานหม้อไอน้ำคือชุดอุปกรณ์สำหรับผลิตไอน้ำภายใต้แรงดันหรือน้ำร้อน ประกอบด้วยชุดหม้อไอน้ำและอุปกรณ์เสริม ท่อส่งก๊าซและอากาศ ท่อไอน้ำและน้ำพร้อมข้อต่อ อุปกรณ์ร่าง ฯลฯ
เขตหรือโรงต้มน้ำอุตสาหกรรมได้รับการออกแบบสำหรับการจ่ายความร้อนจากส่วนกลางของที่อยู่อาศัยและบริการชุมชนหรือองค์กรเอง ด้วยการว่าจ้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าบางแห่งไม่ได้ใช้งานและสามารถใช้เป็นพลังงานสำรองและจุดสูงสุด จากนั้นจึงเรียกว่ายอดสำรอง
โรงงานกังหันก๊าซ- นี่คือเครื่องยนต์ในอุปกรณ์ใบมีดซึ่งพลังงานศักย์ของก๊าซจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์แล้วแปลงเป็นงานกลบางส่วนซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า
รูปที่ 7 - โครงการโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซที่มีการจ่ายพลังงานความร้อนที่ = กับonst
1 - เครื่องอัดอากาศ; 2 - กังหันก๊าซ; 3 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า; 4 - ปั๊มเชื้อเพลิง; 5 - ห้องเผาไหม้
ในโรงงานกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุดของการเผาไหม้คงที่ (รูปที่ 7) อากาศที่ถูกบีบอัดจนถึงความดันที่แน่นอนในคอมเพรสเซอร์ 1 จะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ 5 ซึ่งอุณหภูมิจะสูงขึ้นเนื่องจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่จ่ายโดยปั๊มเชื้อเพลิง 4 ที่ค่าคงที่ ความกดดัน. ผลิตภัณฑ์ของการเผาไหม้ภายใต้ความกดดันและที่อุณหภูมิสูงจะถูกส่งไปยังกังหัน 2 ซึ่งดำเนินการขยายก๊าซ ส่งผลให้ความดันและอุณหภูมิลดลง ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ
โรงงานวงจรรวม- นี่คือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนกังหันในวัฏจักรความร้อนซึ่งมีการใช้ของเหลวทำงานสองชนิด - ไอน้ำและก๊าซไอเสียที่มาจากหน่วยหม้อไอน้ำ
มาจากบรรยากาศสู่คอมเพรสเซอร์ 1 (รูปที่ 8) อากาศถูกบีบอัดด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและป้อนเข้าไปในห้องเผาไหม้ 5 ซึ่งเชื้อเพลิงจะถูกฉีดโดยใช้ปั๊มเชื้อเพลิง ในห้องเผาไหม้ 5 เชื้อเพลิงถูกเผาไหม้และก๊าซที่เกิดขึ้นจะเข้าสู่กังหันก๊าซ 2 ซึ่งทำงานเสร็จแล้ว
รูปที่ 8 - แบบแผนของพืชวงจรรวม
1 - เครื่องอัดอากาศ; 2 - กังหันก๊าซ; 3 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า; 4 - ปั๊มเชื้อเพลิง; 5 - ห้องเผาไหม้; 6 - เครื่องทำความร้อน; 7 - หม้อไอน้ำ; 8 - กังหันไอน้ำ; 9 - คอนเดนเซอร์ไอน้ำ; 10 - ปั๊มป้อน
ก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิ 350 ° C และแรงดันลดลงเข้าสู่เครื่องทำความร้อน 6 โดยจะปล่อยความร้อนส่วนหนึ่งเพื่อให้ความร้อนแก่น้ำป้อนเข้าสู่หม้อไอน้ำ 7 และเมื่อเย็นลงแล้วจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ น้ำป้อนใช้ในหม้อไอน้ำเพื่อผลิตไอน้ำซึ่งเข้าสู่กังหันไอน้ำ 8 ที่อุณหภูมิ
540 องศาเซลเซียส ในนั้น Steam ขยายการผลิตงานด้านเทคนิค ไอน้ำที่หมดในกังหันเข้าสู่คอนเดนเซอร์ 9 ซึ่งควบแน่นและคอนเดนเสทที่เป็นผลลัพธ์โดยใช้ปั๊ม 10 จะถูกส่งไปยังฮีตเตอร์ 6 ก่อนซึ่งจะรับรู้ความร้อนของก๊าซที่หมดในกังหันก๊าซและ จากนั้นไปที่หม้อไอน้ำ 7. อัตราการไหลของไอน้ำและก๊าซจะถูกเลือกในลักษณะนี้เพื่อให้น้ำรับรู้ปริมาณความร้อนสูงสุดของก๊าซ ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของการติดตั้งมากกว่า 60%
ประสิทธิภาพของการแนะนำหน่วยกังหันไอน้ำแสดงโดยการแนะนำหน่วยกังหันไอน้ำสองหน่วยใน Vitebsk Production Association "Vityaz" ซึ่งสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 1,500 กิโลวัตต์ (750 กิโลวัตต์ต่อเครื่อง) และประหยัดเงินได้มากถึง 30,000 ดอลลาร์ต่อเดือน เพื่อซื้อพลังงาน ระยะเวลาคืนทุนสำหรับโครงการเพียงหนึ่งปี
โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนของโครงสร้างไฮดรอลิกและอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งพลังงานของน้ำไหลหรืออ่างเก็บน้ำที่อยู่ในระดับที่ค่อนข้างสูงจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า
กระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตไฟฟ้าที่สถานีไฟฟ้าพลังน้ำประกอบด้วย:
การสร้างระดับน้ำต่าง ๆ ในสระบนและล่าง
การแปลงพลังงานของการไหลของน้ำเป็นพลังงานของการหมุนของเพลากังหันไฮดรอลิก
การแปลงพลังงานหมุนเวียนเป็นพลังงานกระแสไฟฟ้าโดยไฮโดรเจนเนอเรเตอร์
ที่กักเก็บน้ำ โรงไฟฟ้าเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งมีการจ่ายน้ำเข้าสู่อ่างเก็บน้ำต้นน้ำโดยอาศัยเครื่องสูบน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากระบบ นอกจากเทอร์ไบน์แล้ว ยังติดตั้งปั๊ม (ปั๊ม) หรือเฉพาะกับเทอร์ไบน์ที่ทำงานในโหมดปั๊ม (เทอร์ไบน์ย้อนกลับ) เพื่อยกน้ำในช่วงชั่วโมงโหลดต่ำในระบบไฟฟ้าจากปลายน้ำสู่อ่างเก็บน้ำต้นน้ำโดยเชื่อมต่อกับกำลังไฟฟ้า ระบบ. ที่โหลดสูง โรงไฟฟ้าจัดเก็บแบบสูบจะทำงานเหมือนกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไป
แผนผังความร้อนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ ประเภทของสารหล่อเย็น องค์ประกอบของอุปกรณ์และสามารถเป็นหนึ่งสองและสามวงจร
โครงการผลิตไฟฟ้าสำหรับ วงเดียวโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แสดงไว้ในรูปที่ 9 ไอน้ำถูกสร้างขึ้นโดยตรงในเครื่องปฏิกรณ์และเข้าสู่กังหันไอน้ำ ไอน้ำเสียถูกควบแน่นในคอนเดนเซอร์และคอนเดนเสทถูกสูบเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ โครงการนี้เรียบง่ายประหยัด อย่างไรก็ตาม ไอน้ำ (ของเหลวทำงาน) ที่ทางออกของเครื่องปฏิกรณ์จะกลายเป็นกัมมันตภาพรังสี ซึ่งกำหนดข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นในการปกป้องทางชีวภาพ และทำให้ควบคุมและซ่อมแซมอุปกรณ์ได้ยาก
รูปที่ 9 - รูปแบบความร้อนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบวงเดียวที่ง่ายที่สุด
1 - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์; 2 - กังหัน; 3 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า; 4- คอนเดนเซอร์ไอน้ำ; 5 - ปั๊มป้อน
ที่ วงจรคู่แผนการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีสองวงจรอิสระ (รูปที่ 10) - สารหล่อเย็นและสารทำงาน อุปกรณ์ทั่วไปของพวกเขาคือเครื่องกำเนิดไอน้ำ ซึ่งสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์จะปล่อยความร้อนไปยังของไหลทำงานและกลับสู่เครื่องปฏิกรณ์ด้วยความช่วยเหลือของปั๊มหมุนเวียน
รูปที่ 10 - รูปแบบความร้อนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบสองวงจรที่ง่ายที่สุด
1 - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์; 2 - เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - เครื่องกำเนิดไอน้ำ; 3 - ปั๊มหมุนเวียนหลัก; 4 - กังหัน; 5 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า; 6 - คอนเดนเซอร์ไอน้ำ 7 - ปั๊มป้อน
แรงดันในวงจรปฐมภูมิ (วงจรน้ำหล่อเย็น) สูงกว่าในวงจรที่สองมาก ไอน้ำที่ได้จากเครื่องกำเนิดความร้อนจะถูกส่งไปยังกังหัน ทำงาน จากนั้นควบแน่น และคอนเดนเสทจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำด้วยปั๊มป้อน แม้ว่าเครื่องกำเนิดไอน้ำจะทำให้การติดตั้งยุ่งยากและลดประสิทธิภาพ แต่ก็ป้องกันกัมมันตภาพรังสีในวงจรทุติยภูมิ
ที่ สามวงจรในรูปแบบนี้ โลหะเหลว (เช่น โซเดียม) ทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็นหลัก โซเดียมกัมมันตภาพรังสีจากเครื่องปฏิกรณ์เข้าสู่วงจรแลกเปลี่ยนความร้อนระดับกลางกับโซเดียม ซึ่งจะปล่อยความร้อนและกลับสู่เครื่องปฏิกรณ์ แรงดันโซเดียมในวงจรที่สองจะสูงกว่าวงจรแรกซึ่งช่วยลดการรั่วไหลของโซเดียมกัมมันตภาพรังสี ในวงจรที่สองระดับกลาง โซเดียมจะให้ความร้อนแก่ของไหลทำงาน (น้ำ) ของวงจรที่สาม ไอน้ำที่ได้จะเข้าสู่กังหัน ทำงาน ควบแน่น และเข้าสู่เครื่องกำเนิดไอน้ำ
แบบแผนสามวงมีราคาแพง แต่รับประกันการทำงานที่ปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์
ความแตกต่างระหว่าง TPP กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์คือ แหล่งความร้อนที่ TPP คือหม้อไอน้ำที่เผาเชื้อเพลิงอินทรีย์ ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการแตกตัวของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ซึ่งมีค่าความร้อนสูง (สูงกว่าเชื้อเพลิงอินทรีย์หลายล้านเท่า) ยูเรเนียมหนึ่งกรัมมีนิวเคลียส 2.6 10 นิวเคลียส ซึ่งฟิชชันจะปล่อยพลังงาน 2,000 กิโลวัตต์ชั่วโมง เพื่อให้ได้พลังงานเท่ากัน คุณต้องเผาถ่านหินมากกว่า 2,000 กิโลกรัม
อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สารกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากจะก่อตัวขึ้นในเชื้อเพลิง สารหล่อเย็น และวัสดุโครงสร้าง ดังนั้นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงเป็นแหล่งที่มาของอันตรายจากรังสีสำหรับเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการและประชากรที่อาศัยอยู่ใกล้เคียง ซึ่งเพิ่มข้อกำหนดสำหรับความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม(CHP) เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่สร้างไม่เพียงแต่พลังงานไฟฟ้า แต่ยังให้ความร้อนแก่ผู้บริโภคในรูปของไอน้ำและน้ำร้อนสำหรับการบริโภคภายในประเทศ ด้วยความร้อนและไฟฟ้าที่รวมกันดังกล่าว ความร้อนของไอน้ำ (หรือก๊าซ) ที่ระบายออกจากเทอร์ไบน์ส่วนใหญ่จะถูกถ่ายโอนไปยังเครือข่ายความร้อน ซึ่งนำไปสู่การลดการใช้เชื้อเพลิงลง 25-30% เมื่อเทียบกับการผลิตพลังงานแยกต่างหากที่ CPP หรือ GRES (โรงไฟฟ้าของรัฐ) และความร้อนในโรงต้มน้ำของอำเภอ
พลังงานไม่ได้เกิดขึ้นจากความว่างเปล่าและไม่ได้หายไปไหน มันสามารถส่งผ่านจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น
อื่นๆ (การอนุรักษ์พลังงาน) เชื่อมโยงปรากฏการณ์ธรรมชาติทั้งหมดเข้าเป็นหนึ่งเดียวคือ
ลักษณะทั่วไปของสภาพร่างกายและสนามกายภาพ
เนื่องจากการมีอยู่ของกฎการอนุรักษ์พลังงาน แนวคิดของ "พลังงาน" จึงเชื่อมโยงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั้งหมดเข้าด้วยกัน
ในวิชาฟิสิกส์ แนวคิดเรื่องพลังงานมักเขียนแทนด้วยอักษรละติน E
ในระบบ SI พลังงานถูกวัดเป็นจูล นอกจากหน่วยวัดพื้นฐานเหล่านี้แล้ว ในทางปฏิบัติ
ยังมียูนิตอื่นๆ อีกมากมายที่สะดวกสำหรับการใช้งานเฉพาะ ในฟิสิกส์ปรมาณูและนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับในฟิสิกส์อนุภาคมูลฐาน แนวคิดของพลังงานวัดโดยอิเล็กตรอนโวลต์ ในเคมีโดยแคลอรี่ ในฟิสิกส์สถานะของแข็งโดยองศาเคลวิน ในทัศนศาสตร์โดยหน่วยเซนติเมตรกลับด้าน ในเคมีควอนตัมด้วยความคงตัวในตัวเอง .
ประเภทของพลังงาน ระบบพลังงาน
ตามรูปแบบต่างๆ ของการเคลื่อนที่ของสสาร พลังงานหลายประเภทมีความโดดเด่น: เครื่องกล, แม่เหล็กไฟฟ้า, เคมี, นิวเคลียร์, ความร้อน, ความโน้มถ่วง ฯลฯ การแบ่งส่วนนี้ค่อนข้างไม่แน่นอน ดังนั้นพลังงานเคมีจึงประกอบด้วยพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน อันตรกิริยาและปฏิกิริยากับอะตอม
นอกจากนี้ ตามแนวคิด พลังงานภายในและพลังงานในด้านแรงภายนอกมีความโดดเด่น พลังงานภายในเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและพลังงานศักย์ของการปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลซึ่งกันและกัน พลังงานภายในของระบบที่แยกออกมามีค่าคงที่
ในกระบวนการทางกายภาพของเหง้านั้น พลังงานประเภทต่างๆ สามารถแปลงเป็นพลังงานซึ่งกันและกันได้ ตัวอย่างเช่น พลังงานนิวเคลียร์ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในขั้นแรกจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนภายในของไอน้ำที่หมุนกังหัน (พลังงานกล) ซึ่งจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (พลังงานไฟฟ้า) ซึ่งใช้สำหรับให้แสงสว่าง (พลังงานสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) ) เป็นต้น
พลังงานของระบบขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ระบุสถานะของระบบโดยเฉพาะ ในกรณีของสื่อต่อเนื่อง แนวคิดเรื่องความหนาแน่นถูกนำมาใช้.
ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาแนวคิดเรื่องพลังงาน
แนวคิดเรื่องพลังงานมีอยู่ในฟิสิกส์มาหลายศตวรรษแล้ว ความเข้าใจของเขาเปลี่ยนไป เป็นครั้งแรกที่คำว่าพลังงานในความรู้สึกทางกายภาพสมัยใหม่ถูกใช้ในปี 1808 โดย Thomas Young นอกจากนี้ยังใช้คำว่า "แรงสำคัญ" (lat. vis viva) ซึ่งไลบนิซแนะนำในศตวรรษที่ 17 โดยกำหนดให้เป็นผลคูณของมวลคูณด้วยกำลังสองของความเร็ว
ในปี ค.ศ. 1829 Coriolis ใช้คำว่า พลังงานจลน์ ในความหมายสมัยใหม่ และ William Rankin ได้แนะนำคำว่าพลังงานศักย์ในปี 1853 เมื่อถึงเวลานั้น ข้อมูลที่ได้จากการวิจัยในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ เริ่มเป็นรูปเป็นร่างในภาพรวม ต้องขอบคุณการทดลองของ Joule, Mayer, Helmholtz ประเด็นของการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานความร้อนได้รับการชี้แจง ในผลงานชิ้นแรกเรื่อง "On the Conservation of Force" (1847) Helmholtz ตามแนวคิดเรื่องความสามัคคีของธรรมชาติได้พิสูจน์ทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการอนุรักษ์พลังงาน
และตำแหน่งที่สิ่งมีชีวิตเป็นสภาพแวดล้อมทางเคมีกายภาพซึ่งเป็นไปตามกฎหมายที่ระบุไว้อย่างแน่นอน เฮล์มโฮลทซ์ได้กำหนด "หลักการอนุรักษ์กำลัง" และความเป็นไปไม่ได้ของ Perpetuum Mobile การค้นพบเหล่านี้ทำให้สามารถกำหนดกฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์หรือแนวคิดการอนุรักษ์พลังงานได้ แนวคิดเรื่องพลังงานกลายเป็นศูนย์กลางของความเข้าใจกระบวนการทางกายภาพ ในไม่ช้า เทอร์โมไดนามิกส์ก็เข้ากับแนวคิดเรื่องพลังงานอย่างเป็นธรรมชาติปฏิกิริยาเคมีและทฤษฎีปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กไฟฟ้า
ด้วยการสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพ ความเข้าใจใหม่ถูกเพิ่มเข้าไปในแนวคิดเรื่องพลังงาน ถ้าก่อนหน้านี้
พลังงานศักย์ถูกกำหนดขึ้นเป็นค่าคงที่ตามอำเภอใจจากนั้นจึงสร้างทฤษฎีของไอน์สไตน์ขึ้น
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและมวล
กลศาสตร์ควอนตัมได้เสริมสร้างแนวคิดเรื่องพลังงานด้วยการหาปริมาณ - สำหรับระบบทางกายภาพบางระบบ พลังงาน
รับได้เฉพาะค่าที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น นอกจากนี้ หลักการความไม่แน่นอนยังกำหนดขอบเขตของความแม่นยำอีกด้วย
การวัดพลังงานและความสัมพันธ์กับสิ่งนั้น ทฤษฎีบทของโนอีเธอร์แสดงให้เห็นว่ากฎการอนุรักษ์พลังงาน
ตามหลักการของความสม่ำเสมอของเวลาตามกระบวนการทางกายภาพในระบบที่เหมือนกันดำเนินไป
เหมือนกันแม้ว่าจะเริ่มต้นในเวลาที่ต่างกัน
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ระบบพลังงาน
พลังงานของร่างกายขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิง กล่าวคือ แตกต่างกันสำหรับผู้สังเกตที่แตกต่างกัน หากร่างกายเคลื่อนไหวด้วย
ความเร็ว v เทียบกับผู้สังเกตคนใด จากนั้นสำหรับผู้สังเกตอีกคนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน มัน
จะดูเหมือนไม่ขยับเขยื้อน ดังนั้น ประการแรก พลังงานจลน์ของร่างกายจะเท่ากับ
(ตามกฎของกลศาสตร์คลาสสิก) m v2/2′ โดยที่ m คือมวลของร่างกาย และเป็นศูนย์สำหรับอีกตัวหนึ่ง
การพึ่งพาพลังงานบนกรอบอ้างอิงนี้ยังคงอยู่ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับพลังงานระหว่างการเปลี่ยนจากกรอบอ้างอิงเฉื่อยหนึ่งไปยังอีกกรอบหนึ่ง จะมีการใช้โครงสร้างทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน - เทนเซอร์โมเมนตัมพลังงาน
พลังงานของร่างกายขึ้นอยู่กับความเร็ว ไม่ใช่ในฟิสิกส์ของนิวตัน แต่ในทางที่ต่างออกไป:
กลศาสตร์ควอนตัม
ในขณะที่ในฟิสิกส์คลาสสิก แนวคิดเรื่องพลังงานของระบบใด ๆ เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและสามารถใช้ค่าใดก็ได้ตามอำเภอใจ ทฤษฎีควอนตัมระบุว่าพลังงานของอนุภาคขนาดเล็กที่ถูกผูกมัดโดยแรงปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคขนาดเล็กอื่นๆ ในพื้นที่จำกัดของอวกาศสามารถรับค่าที่ไม่ต่อเนื่องได้เท่านั้น
ดังนั้นอะตอมจึงแผ่พลังงานออกมาในรูปของส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง - ควอนตัมแสงหรือโฟตอน
ตัวดำเนินการพลังงานในกลศาสตร์ควอนตัมคือแฮมิลตัน ในสถานะคงที่ของควอนตัม ระบบพลังงานสามารถมีค่าที่สอดคล้องกับค่าลักษณะเฉพาะของแฮมิลตันเท่านั้น สำหรับรัฐที่มีการแปล พลังงานสามารถมีได้เฉพาะบางสถานะที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น
