Производство электроэнергии
| Часть серии о |
| Энергетика |
|---|
| Преобразование электроэнергии |
| Электроэнергетическая инфраструктура |
| Компоненты электроэнергетических систем |
Производство электроэнергии — это процесс получения электрической энергии из источников первичной энергии . Для коммунальных это предприятий электроэнергетики этап, предшествующий ее доставке ( передаче , распределению и т. д.) конечным потребителям или ее хранению , например, методом гидроаккумулирования .
Потребляемая электроэнергия не находится в свободном доступе в природе, поэтому ее необходимо «производить», преобразуя другие формы энергии в электричество. Производство осуществляется на электростанциях , также называемых «электростанциями». Электричество чаще всего вырабатывается на электростанции с помощью электромеханических генераторов , в основном приводимых в движение тепловыми двигателями, работающими за счет сгорания или ядерного деления , но также и другими способами, такими как кинетическая энергия текущей воды и ветра. Другие источники энергии включают солнечную фотоэлектрическую и геотермальную энергию . Существуют экзотические и умозрительные методы восстановления энергии, такие как предлагаемые конструкции термоядерных реакторов , целью которых является непосредственное извлечение энергии из интенсивных магнитных полей, создаваемых быстродвижущимися заряженными частицами, генерируемыми в результате реакции синтеза (см. Магнитогидродинамика ).
Постепенный отказ от угольных электростанций и, в конечном итоге, от газовых электростанций . [1] или, если это практически осуществимо, улавливание выбросов парниковых газов является важной частью преобразования энергетики, необходимой для ограничения изменения климата . Значительно больше солнечной энергии [2] и энергия ветра [3] прогнозируется, что потребуется, при этом спрос на электроэнергию сильно увеличится [4] с дальнейшей , жилья электрификацией транспорта и промышленности. [5] Однако в 2023 году сообщалось, что мировое энергоснабжение приближается к пику выбросов CO2 благодаря росту солнечной и ветровой энергии. [6]
История
[ редактировать ]
Фундаментальные принципы производства электроэнергии были открыты в 1820-х — начале 1830-х годов британским учёным Майклом Фарадеем . Его метод, который используется до сих пор, заключается в том, что электричество генерируется путем перемещения проволочной петли или диска Фарадея между полюсами магнита . Центральные электростанции стали экономически целесообразными с развитием передачи электроэнергии переменного тока (AC), используя силовые трансформаторы для передачи мощности при высоком напряжении и с низкими потерями.
Коммерческое производство электроэнергии началось с соединения динамо-машины с гидравлической турбиной. Механическое производство электроэнергии положило начало Второй промышленной революции и сделало возможным несколько изобретений с использованием электричества, основными вкладчиками которых были Томас Альва Эдисон и Никола Тесла . Раньше единственным способом производства электричества были химические реакции или использование аккумуляторных элементов, а единственным практическим применением электричества был телеграф .
Производство электроэнергии на центральных электростанциях началось в 1882 году, когда паровой двигатель, приводивший в движение динамо-машину на станции Перл-стрит, вырабатывал постоянный ток , который питал общественное освещение на Перл-стрит в Нью-Йорке . Новая технология была быстро принята во многих городах по всему миру, которые адаптировали свои газовые уличные фонари к электрической энергии. Вскоре после этого электрическое освещение будет использоваться в общественных зданиях, на предприятиях, а также для питания общественного транспорта, такого как трамваи и поезда.
Первые электростанции использовали энергию воды или угля. [7] Сегодня используются различные источники энергии, такие как уголь , атомная энергия , природный газ , гидроэлектроэнергия , ветер и нефть , а также солнечная энергия , энергия приливов и геотермальные источники.
В 1880-х годах популярность электричества резко возросла с появлением ламп накаливания . было 22 признанных изобретателя лампочки Хотя до Джозефа Свона и Томаса Эдисона , изобретение Эдисона и Свона стало, безусловно, самым успешным и популярным из всех. В первые годы XIX века в электротехнике произошел огромный скачок. А к концу 19 века развитие электротехники и техники привело к тому, что электричество стало частью повседневной жизни. С внедрением множества электротехнических изобретений и их внедрением в повседневную жизнь потребность в электроэнергии внутри домов резко возросла. Благодаря такому увеличению спроса многие предприниматели увидели потенциал получения прибыли и начали инвестировать в электрические системы, чтобы в конечном итоге создать первые коммунальные предприятия по производству электроэнергии. Этот процесс в истории часто называют электрификацией. [8]
Самое раннее распределение электроэнергии осуществлялось компаниями, работающими независимо друг от друга. Потребитель будет покупать электроэнергию у производителя, а производитель будет распределять ее через свою собственную энергосистему. По мере совершенствования технологии росла производительность и эффективность ее производства. Такие изобретения, как паровая турбина, оказали огромное влияние не только на эффективность производства электроэнергии, но и на экономику производства. Это преобразование тепловой энергии в механическую работу было похоже на преобразование паровых двигателей , однако в значительно больших масштабах и гораздо более продуктивно. Модернизация этих крупных электростанций имела решающее значение для процесса централизованной генерации, поскольку они стали жизненно важными для всей энергосистемы, которую мы используем сегодня.
В середине 20 века многие коммунальные предприятия начали объединять свои распределительные сети из соображений экономической выгоды и эффективности. Одновременно с изобретением передачи электроэнергии на большие расстояния начала формироваться координация электростанций. Затем эта система была защищена региональными системными операторами для обеспечения стабильности и надежности. Электрификация домов началась в Северной Европе и Северной Америке в 1920-х годах в крупных городах и городских районах. Лишь в 1930-е годы в сельских районах началась масштабная электрификация. [9]
Методы генерации
[ редактировать ]в 2021 году Производство электроэнергии в мире по источникам. Общая выработка составила 28 петаватт-часов . [10]
Существует несколько фундаментальных методов преобразования других форм энергии в электрическую. Производство электроэнергии в коммунальных масштабах достигается за счет вращающихся электрических генераторов или фотоэлектрических систем. Небольшая часть электроэнергии, распределяемой коммунальными предприятиями, обеспечивается батареями. Другие формы производства электроэнергии, используемые в нишевых приложениях, включают трибоэлектрический эффект , пьезоэлектрический эффект , термоэлектрический эффект и бетавольтаику .
Генераторы
[ редактировать ]
Электрические генераторы преобразуют кинетическую энергию в электричество. Это наиболее часто используемая форма производства электроэнергии, основанная на законе Фарадея . Это можно увидеть экспериментально, вращая магнит внутри замкнутых контуров проводящего материала, например медной проволоки. Почти вся коммерческая выработка электроэнергии осуществляется с использованием электромагнитной индукции, при которой механическая энергия заставляет генератор вращаться.
Электрохимия
[ редактировать ]
Электрохимия – это прямое преобразование химической энергии в электричество, как в батарее . Электрохимическое производство электроэнергии важно в портативных и мобильных устройствах. В настоящее время большая часть электрохимической энергии поступает от батарей. [11] Первичные элементы , такие как обычные цинк-углеродные батареи , действуют непосредственно как источники энергии, но вторичные элементы (т.е. аккумуляторные батареи) используются для систем хранения, а не для систем первичной генерации. Открытые электрохимические системы, известные как топливные элементы , могут использоваться для получения энергии либо из природного топлива, либо из синтезированного топлива. Осмотическая сила возможна в местах слияния соленой и пресной воды.
Фотоэлектрический эффект
[ редактировать ]Фотоэлектрический эффект — это преобразование света в электрическую энергию, как в солнечных батареях . Фотоэлектрические панели преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество постоянного тока. Инверторы мощности могут затем преобразовать ее в электричество переменного тока, если это необходимо. Хотя солнечный свет бесплатен и его много, производство солнечной энергии обычно обходится дороже, чем крупномасштабная механическая генерация энергии, из-за стоимости панелей. [ нужна ссылка ] Стоимость низкоэффективных кремниевых солнечных элементов снижается, а многопереходные элементы с эффективностью преобразования, близкой к 30%, теперь коммерчески доступны. В экспериментальных системах продемонстрирована эффективность более 40%. [12]
До недавнего времени фотогальваника чаще всего использовалась в отдаленных местах, где нет доступа к коммерческой электросети, или в качестве дополнительного источника электроэнергии для отдельных домов и предприятий. Недавние достижения в области эффективности производства и фотоэлектрических технологий в сочетании с субсидиями, вызванными экологическими проблемами, резко ускорили внедрение солнечных панелей. Установленная мощность растет примерно на 20% в год. [2] во главе с ростом в Германии, Японии, США, Китае и Индии.
Экономика
[ редактировать ]Выбор режимов производства электроэнергии и их экономическая целесообразность варьируются в зависимости от спроса и региона. Экономика значительно различается по всему миру, что приводит к широкому распространению цен продажи жилья. Гидроэлектростанции , атомные электростанции , тепловые электростанции и возобновляемые источники энергии имеют свои плюсы и минусы, и выбор основан на местных требованиях к электроэнергии и колебаниях спроса.
Все электрические сети имеют разную нагрузку. Дневной минимум [ нужна ссылка ] — базовая нагрузка , часто обеспечиваемая установками, работающими непрерывно. Атомные, угольные, нефтяные, газовые и некоторые гидроэлектростанции могут обеспечивать базовую нагрузку. Если затраты на строительство скважин для добычи природного газа ниже 10 долларов США за МВтч, выработка электроэнергии из природного газа обходится дешевле, чем выработка электроэнергии путем сжигания угля. [13]
Атомные электростанции могут производить огромное количество энергии от одного энергоблока. Однако ядерные катастрофы вызывают обеспокоенность по поводу безопасности атомной энергетики, а капитальные затраты на атомные электростанции очень высоки. Гидроэлектростанции расположены в районах, где потенциальную энергию падающей воды можно использовать для приведения в движение турбин и выработки электроэнергии. Это не может быть экономически жизнеспособным единственным источником производства, где способность аккумулировать поток воды ограничена, а нагрузка слишком сильно варьируется в течение годового производственного цикла.
Генерирующее оборудование
[ редактировать ]
Электрические генераторы были известны в простых формах с момента открытия электромагнитной индукции в 1830-х годах. В общем, некоторая форма первичного двигателя, такая как двигатель или описанные выше турбины, приводит в движение вращающееся магнитное поле мимо неподвижных катушек с проводом, тем самым превращая механическую энергию в электричество. [14] Единственными формами производства электроэнергии в коммерческих масштабах, в которых не используется генератор, являются фотоэлектрические солнечные батареи и топливные элементы .
Турбины
[ редактировать ]
Почти вся коммерческая электроэнергия на Земле вырабатывается с помощью турбины , приводимой в движение ветром, водой, паром или горящим газом. Турбина приводит в движение генератор, преобразуя таким образом его механическую энергию в электрическую посредством электромагнитной индукции. Существует множество различных методов получения механической энергии, включая тепловые двигатели , гидроэнергию, энергию ветра и приливов. Большая часть производства электроэнергии осуществляется за счет тепловых двигателей.
Сжигание ископаемого топлива обеспечивает большую часть энергии для этих двигателей, значительная часть которой вырабатывается за счет ядерного деления , а часть - за счет возобновляемых источников . Современная паровая турбина , изобретенная сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, в настоящее время вырабатывает около 80% электроэнергии в мире, используя различные источники тепла. Типы турбин включают в себя:
- Пар
- Вода кипятится углем , сжигаемым на ТЭЦ . Таким образом вырабатывается около 41% всей электроэнергии. [15]
- Тепло ядерного деления , создаваемое в ядерном реакторе, создает пар. Таким образом вырабатывается менее 15% электроэнергии.
- Возобновляемая энергия. Пар генерируется биомассой , солнечной тепловой энергией или геотермальной энергией .
- Природный газ: турбины приводятся в движение непосредственно газами, образующимися при сжигании. В комбинированном цикле используются как пар, так и природный газ. Они производят электроэнергию путем сжигания природного газа в газовой турбине и используют остаточное тепло для выработки пара. По меньшей мере 20% мировой электроэнергии производится из природного газа.
- Энергия воды улавливается водяной турбиной от движения воды — от падающей воды, приливов и отливов или тепловых течений океана (см. Преобразование тепловой энергии океана ). В настоящее время гидроэлектростанции обеспечивают примерно 16% мировой электроэнергии.
- Ветряная мельница была очень ранней ветряной турбиной . В 2018 году около 5% мировой электроэнергии было произведено с помощью ветра.
В турбинах также могут использоваться другие теплоносители, кроме пара. Циклы на основе сверхкритического диоксида углерода могут обеспечить более высокую эффективность преобразования благодаря более быстрому теплообмену, более высокой плотности энергии и более простой инфраструктуре энергетического цикла. Сверхкритические смеси диоксида углерода , которые в настоящее время находятся в разработке, могут еще больше повысить эффективность за счет оптимизации критических точек давления и температуры.
Хотя турбины наиболее распространены в коммерческом производстве электроэнергии, генераторы меньшего размера могут приводиться в действие бензиновыми или дизельными двигателями . Их можно использовать для резервного производства электроэнергии или в качестве основного источника электроэнергии в изолированных деревнях.
Мировое производство
[ редактировать ]
Общий объем мирового производства электроэнергии в 2021 году составил 28 003 ТВтч, включая уголь (36%), газ (23%), гидроэнергию (15%), атомную энергию (10%), ветровую (6,6%), солнечную энергию (3,7%), нефть и другие ископаемые виды топлива. топливо (3,1%), биомасса (2,4%), геотермальная энергия и другие возобновляемые источники энергии (0,33%). [10]
Производство по странам
[ редактировать ]В 2021 году Китай произвел треть мировой электроэнергии, в основном из угля. Соединенные Штаты производят вдвое меньше, чем Китай, но используют гораздо больше природного газа и ядерной энергии. [10]
Экологические проблемы
[ редактировать ]Различия между странами, производящими электроэнергию, влияют на обеспокоенность по поводу окружающей среды. Во Франции только 10% электроэнергии производится из ископаемого топлива , в США этот показатель выше – 70%, а в Китае – 80%. [16] Чистота электричества зависит от его источника. Утечки метана (из природного газа на электростанции, работающие на топливном газе) [17] а выбросы углекислого газа в результате производства электроэнергии на основе ископаемого топлива составляют значительную часть мировых выбросов парниковых газов . [18] В Соединенных Штатах сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии является причиной 65% всех выбросов диоксида серы , основного компонента кислотных дождей. [19] Производство электроэнергии является четвертым по величине совокупным источником NO x , окиси углерода и твердых частиц в США. [20]
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2040 году производство низкоуглеродной электроэнергии должно составлять 85% мирового производства электроэнергии, чтобы предотвратить наихудшие последствия изменения климата. [21] Как и другие организации, включая Центр энергетического воздействия (EIC). [22] и Европейская экономическая комиссия ООН (ЕЭК ООН), [23] МЭА призвало к расширению ядерной и возобновляемой энергетики для достижения этой цели. [24] Некоторые, например основатель EIC Брет Кугельмасс, считают, что ядерная энергетика является основным методом декарбонизации производства электроэнергии, поскольку она также может обеспечивать прямой захват воздуха , который удаляет существующие выбросы углерода из атмосферы. [25] Атомные электростанции также могут создавать проекты централизованного теплоснабжения и опреснения воды , ограничивая выбросы углекислого газа и необходимость увеличения производства электроэнергии. [26]
Фундаментальной проблемой, касающейся централизованной генерации и современных методов производства электроэнергии, используемых сегодня, является значительное негативное воздействие на окружающую среду, которое оказывают многие процессы генерации. Такие процессы, как добыча угля и газа, не только выделяют углекислый газ при сгорании, но и его добыча из-под земли также влияет на окружающую среду. Угольные шахты открытого типа используют большие площади земли для добычи угля и ограничивают потенциал продуктивного использования земель после раскопок. Добыча природного газа выбрасывает в атмосферу большое количество метана, когда его добывают из-под земли, что значительно увеличивает глобальные выбросы парниковых газов. Хотя атомные электростанции не выделяют углекислый газ при производстве электроэнергии, существуют риски, связанные с ядерными отходами, и проблемы безопасности, связанные с использованием ядерных источников.
угля и газа На единицу произведенной электроэнергии выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла почти всегда как минимум в десять раз превышают выбросы других методов производства. [27]
Централизованная и распределенная генерация
[ редактировать ]Централизованная генерация – это выработка электроэнергии крупными централизованными объектами, передаваемая по линиям электропередачи потребителям. Эти объекты обычно располагаются вдали от потребителей и распределяют электроэнергию по линиям электропередачи высокого напряжения на подстанцию, где она затем распределяется среди потребителей; Основная концепция заключается в том, что крупные станции мощностью в несколько мегаватт или гигаватт производят электроэнергию для большого количества людей. Подавляющее большинство используемой электроэнергии создается за счет централизованного производства. Большая часть централизованного производства электроэнергии происходит на крупных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, таком как уголь или природный газ, хотя также широко используются атомные электростанции или крупные гидроэлектростанции. [28]
Централизованная генерация по сути является противоположностью распределенной генерации . Распределенная генерация – это мелкомасштабное производство электроэнергии для небольших групп потребителей. Это также может включать независимое производство электроэнергии с помощью солнечной или ветровой энергии. В последние годы популярность распределенной генерации возросла из-за ее склонности к использованию методов производства возобновляемой энергии, таких как солнечные батареи на крышах . [29]
Технологии
[ редактировать ]Централизованные источники энергии – это крупные электростанции , которые производят огромное количество электроэнергии для большого числа потребителей. Большинство электростанций, используемых в централизованной выработке, являются тепловыми электростанциями, что означает, что они используют топливо для нагрева пара для производства сжатого газа, который, в свою очередь, вращает турбину и вырабатывает электроэнергию. Это традиционный способ получения энергии. Этот процесс основан на нескольких формах технологии производства электроэнергии, таких как природный уголь, газ и ядерные формы тепловой генерации. В последнее время солнечная и ветровая энергия приобрели масштабный характер.
Солнечная
[ редактировать ]
Фотоэлектрическая электростанция , также известная как солнечный парк, солнечная ферма или солнечная электростанция, представляет собой крупномасштабную фотоэлектрическую энергетическую систему (PV-систему), подключенную к сети , предназначенную для снабжения коммерческой электроэнергией . Они отличаются от большинства установленных на зданиях и других децентрализованных солнечных электростанций , поскольку поставляют электроэнергию на уровне коммунальных предприятий , а не локальному пользователю или пользователям. Солнечная энергия коммунального масштаба иногда используется для описания этого типа проекта.
Этот подход отличается от концентрированной солнечной энергии , другой крупной технологии крупномасштабной солнечной генерации, которая использует тепло для привода различных традиционных генераторных систем. Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки, но на сегодняшний день по ряду причин фотоэлектрические технологии получили гораздо более широкое применение. По состоянию на 2019 год [update]Около 97% солнечной энергии коммунальных предприятий составляли фотоэлектрические системы. [30] [31]
В некоторых странах паспортная мощность фотоэлектрических электростанций указана в пиковых мегаваттах (МВт p ), что соответствует теоретической максимальной постоянного тока выходной мощности солнечной батареи. В других странах производитель указывает поверхность и эффективность. Однако в Канаде, Японии, Испании и США часто указывается использование преобразованной более низкой номинальной выходной мощности в МВт переменного тока , что является мерой, более сопоставимой с другими формами производства электроэнергии. Большинство солнечных парков разрабатываются мощностью не менее 1 МВт в час . По состоянию на 2018 год в мире мощность крупнейших действующих фотоэлектрических электростанций превысила 1 гигаватт . В конце 2019 года около 9000 солнечных электростанций имели мощность более 4 МВт переменного тока (энергетический масштаб) и общую мощность более 220 ГВт переменного тока . [30]
Большинство существующих крупных фотоэлектрических электростанций принадлежат и управляются независимыми производителями электроэнергии , но участие в проектах, принадлежащих общинам и коммунальным предприятиям, увеличивается. [32] Раньше почти все они поддерживались, по крайней мере частично, регулятивными стимулами, такими как льготные тарифы или налоговые льготы , но, поскольку нормированные затраты в 2010-х годах сетевой паритет , внешние стимулы обычно не нужны. значительно снизились и на большинстве рынков был достигнутВетер
[ редактировать ]
или Ветряная электростанция ветропарк, также называемые ветряной электростанцией или ветряной электростанцией, [33] представляет собой группу ветряных турбин , расположенных в одном месте и используемых для производства электроэнергии . Ветровые электростанции различаются по размеру: от небольшого количества турбин до нескольких сотен ветряных турбин, занимающих обширную территорию. Ветровые электростанции могут быть как наземными, так и морскими .
Многие из крупнейших действующих наземных ветряных электростанций расположены в Китае, Индии и США. Например, крупнейшая ветряная электростанция в мире , ветряная электростанция Ганьсу имела мощность более 6000 МВт . в Китае, к 2012 году [34] с целью 20 000 МВт [35] к 2020 году. [36] По состоянию на декабрь 2020 года ветряная электростанция Хорнси мощностью 1218 МВт в Великобритании является крупнейшей морской ветряной электростанцией в мире . [37] Мощность отдельных ветряных турбин продолжает увеличиваться , в результате чего для той же общей мощности требуется меньше турбин.
Поскольку ветряные электростанции не требуют топлива, они оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем многие другие формы производства электроэнергии, и их часто называют хорошим источником экологически чистой энергии . Однако ветряные электростанции подвергались критике за их визуальное воздействие и влияние на ландшафт. Обычно их приходится размещать на большей территории, чем другие электростанции, и строить в диких и сельских районах, что может привести к «индустриализации сельской местности», утрате среды обитания и падению туризма. Некоторые критики утверждают, что ветряные электростанции оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье, однако большинство исследователей считают эти утверждения лженаукой (см. синдром ветряной турбины ). Ветровые электростанции могут создавать помехи для радаров, хотя в большинстве случаев, по данным Министерства энергетики США, «размещение и другие меры по смягчению последствий разрешили конфликты и позволили ветровым проектам эффективно сосуществовать с радаром». [38]Уголь
[ редактировать ]
Угольная электростанция или угольная электростанция — это тепловая электростанция , которая сжигает уголь для выработки электроэнергии . В мире насчитывается более 2400 угольных электростанций общей более 2130 гигаватт мощностью . [39] Они производят около трети мировой электроэнергии , [40] но вызывают множество болезней и самые ранние смерти, [41] в основном из-за загрязнения воздуха . [42] [43] Мировая установленная мощность удвоилась с 2000 по 2023 год и увеличилась на 2% в 2023 году. [44]
Угольная электростанция — это разновидность электростанции, работающей на ископаемом топливе . Уголь обычно измельчают , а затем сжигают в пылеугольном котле . Тепло печи преобразует котловую воду в пар , который затем используется для вращения турбин, которые вращают генераторы . Таким образом, химическая энергия, запасенная в угле, последовательно преобразуется в тепловую энергию , механическую энергию и, наконец, в электрическую энергию .
Угольные электростанции выбрасывают в атмосферу более 10 миллиардов тонн углекислого газа . ежегодно [45] около одной пятой мировых выбросов парниковых газов , что является крупнейшей причиной изменения климата . [46] Более половины всей угольной электроэнергии в мире производится в Китае. [47] В 2020 году общее количество растений начало падать [48] [49] как они выходят на пенсию в Европе [50] и Америка [51] хотя до сих пор строятся в Азии, почти все в Китае. [52] Некоторые остаются прибыльными, потому что затраты других людей из-за воздействия угольной промышленности на здоровье и окружающую среду не включены в стоимость генерации. [53] [54] но существует риск того, что новые заводы могут стать бесполезными активами . [55] заявил Генеральный секретарь ООН , что ОЭСР страны должны прекратить производство электроэнергии из угля к 2030 году, а остальной мир – к 2040 году. [56] Вьетнам входит в число немногих быстро развивающихся стран, зависящих от угля, которые полностью обязались поэтапно отказаться от угольной энергетики к 2040-м годам или как можно скорее после этого. [57]Природный газ
[ редактировать ]Природный газ воспламеняется для создания газа под давлением, который используется для вращения турбин для выработки электроэнергии. На заводах по производству природного газа используется газовая турбина , в которую добавляется природный газ вместе с кислородом, который, в свою очередь, сгорает и расширяется через турбину, заставляя вращаться генератор.
Электростанции, работающие на природном газе, более эффективны, чем угольные электростанции, однако они способствуют изменению климата, но не так сильно, как угольная генерация. Они не только производят углекислый газ при возгорании природного газа, но и при добыче газа выделяется значительное количество метана . в атмосферу [58]
Ядерный
[ редактировать ]Атомные электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью паровых турбин, где тепло поступает в результате процесса ядерного деления . В настоящее время атомная энергетика производит 11% всей электроэнергии в мире. Большинство ядерных реакторов используют уран в качестве источника топлива. В процессе, называемом ядерным делением , энергия в виде тепла выделяется при расщеплении ядерных атомов. Электричество создается с помощью ядерного реактора, в котором тепло, образующееся в результате ядерного деления, используется для производства пара, который, в свою очередь, вращает турбины и приводит в действие генераторы. Хотя существует несколько типов ядерных реакторов, все они в основном используют этот процесс. [59]
Обычные выбросы атомных электростанций представляют собой в основном отходящее тепло и радиоактивное отработанное топливо. При аварии на реакторе значительные количества радиоизотопов могут попасть в окружающую среду, что представляет собой долгосрочную угрозу для жизни. Эта опасность постоянно беспокоит экологов. Такие аварии, как авария на острове Три-Майл , чернобыльская катастрофа и ядерная катастрофа на Фукусиме, иллюстрируют эту проблему. [60]
Мощность производства электроэнергии по странам
[ редактировать ]В таблице перечислены 45 стран с их суммарными электроэнергетическими мощностями. Данные за 2022 год. По данным Управления энергетической информации , общая мировая мощность электроэнергии в 2022 году составила почти 8,9 тераватт , что более чем в четыре раза превышает общую мировую мощность электроэнергии в 1981 году (ТВт ) . в два с половиной раза превышает среднюю мировую мощность электроэнергии на душу населения в 1981 году.
Исландия имеет самую высокую установленную мощность на душу населения в мире – около 8990 Вт. Все развитые страны имеют среднюю мощность электроэнергии на душу населения выше средней мировой мощности электроэнергии на душу населения, при этом Соединенное Королевство имеет самую низкую среднюю мощность электроэнергии на душу населения среди всех других развитых стран.
| Страна | Общая мощность (ГВ) |
Средняя вместимость на душу населения (ватты) |
|---|---|---|
| Мир | 8,890 | 1,120 |
 Китай |
2,510 | 1,740 |
 Соединенные Штаты |
1,330 | 3,940 |
 Евросоюз |
1,080 | 2,420 |
 Индия |
556 | 397 |
 Япония |
370 | 2,940 |
 Россия |
296 | 2,030 |
 Германия |
267 | 3,220 |
 Бразилия |
222 | 1,030 |
 Канада |
167 | 4,460 |
 Южная Корея |
160 | 3,130 |
 Франция |
148 | 2,280 |
 Италия |
133 | 2,230 |
 Испания |
119 | 2,580 |
 Великобритания |
111 | 1,640 |
 Турция |
107 | 1,240 |
 Мексика |
104 | 792 |
 Австралия |
95.8 | 3,680 |
 Саудовская Аравия |
85.3 | 2,380 |
 Иран |
83.3 | 977 |
 Вьетнам |
72.2 | 721 |
 ЮАР |
66.7 | 1,100 |
 Польша |
64 | 1,690 |
 Таиланд |
63 | 901 |
 Украина |
62.2 | 1,440 |
 Египет |
61.1 | 582 |
 Тайвань |
58 | 2,440 |
 Нидерланды |
53.3 | 3,010 |
 Швеция |
52.1 | 5,100 |
 Аргентина |
51.9 | 1,130 |
 Пакистан |
42.7 | 192 |
 Норвегия |
41.7 | 7,530 |
 Объединенные Арабские Эмираты |
40.7 | 4,010 |
 Малайзия |
37.9 | 1,110 |
 Чили |
37 | 1,930 |
 Венесуэла |
34.1 | 1,210 |
 Казахстан |
29.6 | 1,600 |
 Швейцария |
27.8 | 2,960 |
 Австрия |
26.7 | 2,890 |
 Алжир |
25.9 | 590 |
 Греция |
24.4 | 2,400 |
 Израиль |
23.7 | 2,520 |
 Финляндия |
22.2 | 3,980 |
 Дания |
21.3 | 3,710 |
 Ирландия |
13.3 | 2,420 |
 Новая Зеландия |
11.6 | 2,320 |
 Исландия |
3.24 | 8,990 |
См. также
[ редактировать ]
- Глоссарий по производству электроэнергии
- Когенерация : использование теплового двигателя или электростанции для одновременной выработки электроэнергии и полезного тепла.
- Стоимость электроэнергии по источникам
- Дизельный генератор
- Двигатель-генератор
- Планирование расширения генерации
- Пароэлектростанция
- Мировое энергоснабжение и потребление
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Честни, Нина (14 мая 2021 г.). «Факты: Выход из газа – проданные и списанные проекты» . Рейтер . Архивировано из оригинала 27 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Солнечные фотоэлектрические системы – Анализ» . МЭА . Архивировано из оригинала 27 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.
- ^ «Как будет выглядеть мир, полностью питаемый морским ветром?» . Экономист . 04.11.2021. ISSN 0013-0613 . Архивировано из оригинала 26 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.
- ^ «Электричество – Обзор глобальной энергетики 2021 – Анализ» . МЭА . Апрель 2021 г. Архивировано из оригинала 27 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.
- ^ Шедболт, Рори (26 ноября 2021 г.). «Ускоренная электрификация будущего на основе возобновляемых источников энергии» . ВыберитеНаука . Архивировано из оригинала 27 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.
- ^ Лемприер, Молли (04 октября 2023 г.). «Поставки электроэнергии в мире близки к «пиковым выбросам» из-за роста ветровой и солнечной энергии» . Карбоновое резюме . Проверено 8 ноября 2023 г.
- ^ «Станция Перл-Стрит — Wiki по истории техники и технологий» . ethw.org . Архивировано из оригинала 26 августа 2016 г. Проверено 14 августа 2016 г.
- ^ «История мест электрификации» . edisontechcenter.org . Архивировано из оригинала 25 мая 2019 года . Проверено 8 июня 2019 г.
- ^ «История электросетей» . www.itc-holdings.com . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 года . Проверено 8 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Ежегодные данные по электроэнергии» . ember-climate.org . 6 декабря 2023 г. Проверено 23 декабря 2023 г.
- ^ Самая большая в мире система аккумуляторных батарей, установленная на Аляске. Архивировано 27 июня 2008 г. в Wayback Machine (пресс-релиз, 24 сентября 2003 г.), Министерство энергетики США. «13 670 никель-кадмиевых аккумуляторных элементов обеспечивают мощность до 40 мегаватт в течение примерно 7 минут или 27 мегаватт мощности в течение 15 минут».
- ^ Новый мировой рекорд, достигнутый в технологии солнечных батарей. Архивировано 23 апреля 2007 г. в Wayback Machine (пресс-релиз, 5 декабря 2006 г.), Министерство энергетики США.
- ^ Смит, Карл (22 марта 2013 г.). «Останется ли природный газ достаточно дешевым, чтобы заменить уголь и снизить выбросы углекислого газа в США» . Форбс . Архивировано из оригинала 2 ноября 2017 года . Проверено 20 июня 2015 г.
- ^ Седлажек, К.; Рихтер, К.; Страк, С.; Линдхольм, С.; Пипкин, Дж.; Фу, Ф.; Хамфрис, Б.; Монтгомери, Л. (1 мая 2009 г.). «Типовые испытания турбогенератора мощностью 2000 МВт». 2009 Международная конференция IEEE по электрическим машинам и приводам . стр. 465–470. дои : 10.1109/IEMDC.2009.5075247 . ISBN 978-1-4244-4251-5 . S2CID 9118902 — через IEEE Xplore.
- ^ «Уголь и электричество» . Всемирная угольная ассоциация . 29 апреля 2015 г. Архивировано из оригинала 23 августа 2016 г. Проверено 14 августа 2016 г.
- ^ «Статистика и балансы» . МЭА . Архивировано из оригинала 15 мая 2011 года . Проверено 12 июля 2011 г.
- ^ Патрик Пестер (10 февраля 2022 г.). «Массовые утечки метана, нанесенные на карту из космоса» . Живая наука . Архивировано из оригинала 29 июня 2022 г. Проверено 29 июня 2022 г.
- ^ Боренштейн, Сет (3 июня 2007 г.). «Виновник выбросов углекислого газа? Уголь» . Сиэтл Таймс . Архивировано из оригинала 24 апреля 2011 г.
- ^ «Диоксид серы» . Агентство по охране окружающей среды США. 16 ноября 2016 года. Архивировано из оригинала 14 августа 2015 года . Проверено 23 апреля 2010 г.
- ^ «ЭйрДата» . Агентство по охране окружающей среды США. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 21 апреля 2010 г.
- ^ Джонсон, Джефф (23 сентября 2019 г.). «Может ли ядерная энергетика помочь спасти нас от изменения климата?» . Новости химии и техники . Архивировано из оригинала 22 ноября 2021 года . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Такахаши, декан (25 февраля 2020 г.). «Last Energy собирает 3 миллиона долларов на борьбу с изменением климата с помощью ядерной энергии» . ВенчурБит . Архивировано из оригинала 12 января 2021 года . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ «Глобальные климатические цели не достигаются без участия ядерной энергетики: ЕЭК ООН» . Европейская экономическая комиссия ООН. 11 августа 2021 года. Архивировано из оригинала 22 ноября 2021 года . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Честни, Нина (18 мая 2021 г.). «Прекратить новое финансирование нефти, газа и угля, чтобы достичь чистого нуля», — говорит МЭА» . Рейтер. Архивировано из оригинала 17 ноября 2021 года . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Кугельмасс, Брет (22 января 2020 г.). «Хотите остановить изменение климата? Примите ядерный вариант» . США сегодня . Архивировано из оригинала 28 ноября 2020 года . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Патель, Сонал (1 ноября 2021 г.). «Как установка AP1000 меняет парадигму ядерной энергетики посредством централизованного теплоснабжения и опреснения» . Журнал «Власть» . Архивировано из оригинала 3 июня 2022 года . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Скарлат, Николае; Прусси, Маттео; Паделла, Моника (01 января 2022 г.). «Количественная оценка углеродоемкости электроэнергии, производимой и используемой в Европе» . Прикладная энергетика . 305 : 117901. doi : 10.1016/j.apenergy.2021.117901 . ISSN 0306-2619 . S2CID 244177261 .
- ^ «Централизованное производство электроэнергии и его влияние на окружающую среду» . Агентство по охране окружающей среды США . 4 августа 2015 г. Архивировано из оригинала 19 мая 2019 г. . Проверено 21 мая 2019 г.
- ^ Джоши, Сиддхарт; Миттал, Шивика; Холлоуэй, Пол; Шукла, Приядарши Рампрасад; О Галлахойр, Брайан; Глинн, Джеймс (05 октября 2021 г.). «Глобальная пространственно-временная оценка потенциала солнечных фотоэлектрических систем на крышах для производства возобновляемой электроэнергии с высоким разрешением» . Природные коммуникации . 12 (1): 5738. Бибкод : 2021NatCo..12.5738J . дои : 10.1038/s41467-021-25720-2 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8492708 . ПМИД 34611151 .
- ^ Jump up to: а б Вулф, Филип (17 марта 2020 г.). «Солнечная энергия коммунального масштаба устанавливает новый рекорд» (PDF) . Вики-Солар . Проверено 11 мая 2010 г.
- ^ «В 2019 году общая установленная мощность концентрированной солнечной энергии составила 6451 МВт» . ГелиоCSP. 2 февраля 2020 г. Проверено 11 мая 2020 г.
- ^ «Расширение возобновляемых источников энергии в электроэнергетике Пакистана» . Всемирный банк . Проверено 17 июля 2022 г.
- ^ Роберт Гаш, Йохен Твеле (редакторы). Ветроэлектростанции: основы, проектирование, строительство и эксплуатация . Спрингер, 2011. с. 11.
- ^ Уоттс, Джонатан и Хуанг, Сесили. Ветры перемен проносятся по Китаю, поскольку расходы на возобновляемые источники энергии растут , The Guardian , 19 марта 2012 г., пересмотрено 20 марта 2012 г. Проверено 4 января 2012 г.
- ^ Фэйи, Джонатан. В картинках: Крупнейшие в мире проекты в области зеленой энергетики , Forbes , 9 января 2010 г. Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Кантер, Дуг (20 апреля 2016 г.). «Ветряная электростанция Ганьсу – крупнейшие ветряные электростанции в мире» . Форбс . Проверено 3 июня 2024 г.
- ^ «Крупнейшая в мире морская ветряная электростанция полностью введена в эксплуатацию» . offshorewind.biz . 30 января 2020 г. Проверено 27 декабря 2020 г.
- ^ «WINDExchange: Помехи радарам ветряных турбин» . ВЕТЕРОбмен . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ «Слишком много новых угольных электростанций запланировано для достижения цели по снижению климата на 1,5°С, - делается вывод в докладе» . Хранитель . 26 апреля 2022 г. Проверено 26 декабря 2022 г.
- ^ Бироль, Фатих; Малпасс, Дэвид (8 октября 2021 г.). «Очень важно бороться с выбросами угля – анализ» . Международное энергетическое агентство . Проверено 9 октября 2021 г.
- ^ «Насколько безопасна атомная энергия?» . Экономист . ISSN 0013-0613 . Проверено 26 декабря 2022 г.
- ^ Кроппер, Морин; Кюи, Рина; Гуттикунда, Сарат; Хультман, Нейт; Джавахар, Пуджа; Пак, Ёнджун; Яо, Синьлу; Сун, Сяо-Пэн (2 февраля 2021 г.). «Влияние нынешних и планируемых угольных электростанций на смертность в Индии» . Труды Национальной академии наук . 118 (5). Бибкод : 2021PNAS..11817936C . дои : 10.1073/pnas.2017936118 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 7865184 . ПМИД 33495332 .
- ^ «Убиты углем: число смертей от загрязнения воздуха в Джакарте «может удвоиться» к 2030 году» . Джакарта Пост . Проверено 8 апреля 2022 г.
- ^ «Угольный бум и спад, 2024 год» (PDF) . Сан-Франциско, Калифорния : Global Energy Monitor. Апрель 2024: 7, 21 . Проверено 11 апреля 2024 г.
Ежегодный прирост мирового действующего угольного парка на 2%, который в настоящее время составляет 2130 ГВт […] Рисунок 16. Мировые мощности угольной энергетики продолжают устойчиво расти, несмотря на Парижское соглашение, с увеличением на 2% в 2023 году
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Выбросы CO2 – Глобальный энергетический обзор 2021 – Анализ» . МЭА . Проверено 7 июля 2021 г.
- ^ «Очень важно бороться с выбросами угля – анализ» . МЭА . 8 октября 2021 г. Проверено 9 октября 2021 г.
- ^ «В 2020 году Китай произвел более половины мировой угольной энергетики: исследование» . Рейтер . 28 марта 2021 г. Проверено 14 сентября 2021 г.
В 2020 году Китай произвел 53% всей мировой угольной электроэнергии, что на девять процентных пунктов больше, чем пятью годами ранее.
- ^ Мортон, Адам (3 августа 2020 г.). «Как показали исследования, в этом году в мире закрылось больше угольных электростанций, чем открылось» . Хранитель . ISSN 0261-3077 . Проверено 4 августа 2020 г.
- ^ «Самое грязное ископаемое топливо находится в упадке» . Экономист . 3 декабря 2020 г. ISSN 0013-0613 . Проверено 12 декабря 2020 г. .
- ^ Пивен, Бен. «Выбросы энергетического сектора ЕС снижаются по мере того, как уголь разрушается по всей Европе» . Аль Джазира . Проверено 21 марта 2020 г.
- ^ Робертс, Дэвид (14 марта 2020 г.). «4 удивительных признака снижения экономической жизнеспособности угля» . Вокс . Проверено 21 марта 2020 г.
- ^ «Китай обещает прекратить строительство новых угольных электростанций за рубежом» . Новости Би-би-си . 22 сентября 2021 г. Проверено 22 сентября 2021 г.
- ^ Боренштейн, Северин; Бушнелл, Джеймс Б. (1 ноября 2022 г.). «Оправдывают ли две ошибки в ценообразовании на электроэнергию? Возмещение затрат, внешние эффекты и эффективность» (PDF) . Американский экономический журнал: Экономическая политика . 14 (4): 80–110. дои : 10.1257/pol.20190758 . Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ Дэвис, Лукас (21 сентября 2020 г.). «Время голосовать против угля» . Блог Энергетического института . Проверено 27 сентября 2020 г.
- ^ Харрабин, Роджер (12 марта 2020 г.). «Разработчики угольной энергетики рискуют потерять миллиарды » . Новости Би-би-си .
- ^ «Самое грязное ископаемое топливо находится в упадке» . Экономист . 3 декабря 2020 г. ISSN 0013-0613 .
- ^ Делай, Танг; Берк, Пол Дж (2023). «Поэтапный отказ от угольной энергетики в контексте развивающейся страны: опыт Вьетнама». Энергетическая политика . 176 (май 2023 г., 113512): 113512. doi : 10.1016/j.enpol.2023.113512 . hdl : 1885/286612 . S2CID 257356936 .
- ^ «Газовая электростанция» . Энергетическое образование . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 года . Проверено 8 июня 2019 г.
- ^ «Атомная энергетика» . Энергетическое образование . Архивировано из оригинала 8 июня 2019 года . Проверено 8 июня 2019 г.
- ^ «Атомная энергетика и окружающая среда – объяснение энергетики» . Управление энергетической информации . Архивировано из оригинала 27 мая 2019 года . Проверено 8 июня 2019 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
