الطاقة والبيئة

جميع أنظمة توليد الطاقة في العالم في قائمة واحدة

جميع أنظمة توليد الطاقة في العالم في قائمة واحدة


يستخدم توليد الطاقة اليوم مجموعة متنوعة من مصادر الوقود. يمكن تصنيفها على أنها احتراق / حراري أو نووي أو متجدد / بديل. تختلف التكنولوجيا المستخدمة أيضًا اعتمادًا على المتطلبات الفنية لترجمة أو تحويل مصدر الوقود إلى عمل مفيد. هذا عادة في شكل كهرباء.

تقدم لك هذه القائمة فهمًا شاملاً لأنظمة الطاقة الرئيسية في العالم. من المعروف إلى المثير للجدل ، تعمل أنواع الطاقة هذه حرفيًا على تشغيل عالمنا.

أولا قليلا من التوضيح. سنستخدم مصطلحي القوة والطاقة في هذه المقالة ، لكن ما الفرق بالضبط؟

ما هي الطاقة؟

الطاقة ، ببساطة ، هي القدرة على القيام بالعمل. قد يكون موجودًا في أشكال مختلفة محتملة أو حركية أو حرارية أو كهربائية أو كيميائية أو نووية أو غيرها من الأشكال المختلفة. على سبيل المثال ، يمكنك القول أن الطاقة هي ما يجعل من الممكن دفع الأشياء.

يتم قياس الطاقة في العديد من الوحدات المختلفة ، ولكن الأمثلة الشائعة تشمل جول, وحدات حرارية بريطانية, نيوتن متروحتى سعرات حراريه. عند الإشارة إلى الطاقة الكهربائية ، فإن الوحدة الأكثر استخدامًا هي الوحدة المقدسةواط ساعة.

[مصدر الصورة: بيكساباي]

ما هي القوة؟

بينما تقيس الطاقة "كمية" العمل المنجز ، تشير الطاقة إلى مدى سرعة إنجاز العمل. تُعرَّف الطاقة بأنها معدل إنتاج أو استهلاك الطاقة.

الوحدة القياسية للطاقة الكهربائية هي الواط. يتم تعريف هذا على أنه تيار من أمبير واحد مدفوع بجهد واحد فولت. (هذا ليس بهذه البساطة بالنسبة للتيار المتردد ، لكننا سنتجاهل ذلك الآن.)

بالنسبة لمعظم القراء ، يكون التمييز واضحًا ولكن من الشائع جدًا استخدام الطاقة والقوة بالتبادل. ببساطة ، الطاقة هي طاقة لكل وحدة زمنية. القوة واط. الطاقة واط / ساعة.

تطور توليد الطاقة

تاريخياً ، تم توليد الطاقة إما عن طريق العمل البشري أو الحيواني ، أو احتراق الكتلة الحيوية أو التحويل الميكانيكي لتوفير عمل مفيد لمهمة ما. لا يزال معظمها يستخدم اليوم (طواحين الهواء ، الخيول ، حرائق المنازل ، إلخ) ولكنها ليست فعالة أو قابلة للترقية مثل أنظمة توليد الطاقة على نطاق واسع مثل محطات الطاقة.

يعتمد العالم الحديث بشكل كبير على الكهرباء في العمليات اليومية ، ولذا سنقتصر المادة على أنظمة توليد الطاقة الكهربائية الجماعية.

يأتي معظم توليد الطاقة اليوم من محطات الطاقة ذات التصميم المتنوع اعتمادًا على مصدر الوقود المستخدم. في معظم الحالات ، تستهلك محطات توليد الطاقة الوقود لإنتاج الكهرباء لتوزيعها على نطاق واسع. سيكون لجميع محطات الطاقة تقريبًا مولد تيار متردد أو مولد تيار متردد ومحول لتوليد الكهرباء ونقلها ، وأحيانًا لمسافات طويلة جدًا.

المولدات هي آلة دوارة بشكل فعال تحول العمل الميكانيكي إلى كهرباء من خلال الحركة النسبية للحقول المغناطيسية والموصلات. يختلف مصدر الطاقة الذي يتم تسخيره لتحويل عمود المولد بشكل كبير ، ويعتمد بشكل أساسي على نوع الوقود المستخدم.

تقدر وكالة الطاقة الدولية (IEA) أن الاستهلاك العالمي للطاقة في عام 2014 كان 13،699 Mtoe أو 5.74 × 1020 جول. Mtoe تعني مليون طن من النفط المكافئ. تُظهر المخططات الدائرية التالية ، التي جمعتها وكالة الطاقة الدولية ، استخدام الطاقة المقدر حول العالم بين عامي 1973 و 2014.

مقارنة بين استهلاك الطاقة العالمي 1973 و 2014 [مصدر الصورة: وكالة الطاقة الدولية]

أنواع محطات التوليد

نظرًا لأن محطات الطاقة مصممة لتوليد كميات كبيرة من الطاقة ، فإن ثلاثة أنواع أساسية تستخدم اليوم بشكل عام. المصادر الثلاثة الأساسية والموثوقة هي المصادر الحرارية والنووية والكهربائية المائية مع نوع رابع يتحسن ومتزايد - متجدد أو بديل.

محطة توليد الطاقة الحرارية

إلى حد بعيد النوع الأكثر تقليدية من أنظمة توليد الطاقة ، محطات الطاقة الحرارية ، تولد الكهرباء بكفاءة عالية معقولة. تحرق هذه الأنواع من المحطات الوقود الأحفوري ، مثل الفحم ، لغلي الماء وتوليد بخار شديد التسخين لتوليد الكهرباء داخل التوربينات. يدير البخار شفرات التوربين ، الذي يقترن ميكانيكيًا بدوار مولد تيار متردد يولد كهرباء مفيدة للتصدير.

[مصدر الصورة: بيكساباي]

محطة طاقه نوويه

محطات الطاقة النووية لا تختلف في الواقع عن محطات الطاقة الحرارية. أحد الاختلافات الواضحة هو مصدر الوقود. الاختلاف الأساسي هو أنه يتم استبدال الهيدروكربونات بعناصر مشعة مثل اليورانيوم أو الثوريوم. يتم أيضًا استبدال الفرن والغلاية بالمفاعل وأنبوب التبادل الحراري.

عندما يخضع مصدر الوقود للانشطار النووي داخل المفاعلات ، يتم بعد ذلك نقل الحرارة المتولدة إلى الماء في المبادلات الحرارية. كما هو الحال مع محطات الطاقة الحرارية ، يتم استخدام البخار المحمص لتوليد الكهرباء وتصديرها عبر التوربينات والمولد والمحول.

محطة الطاقة الكهرومائية

من خلال تسخير طاقة المياه تحت تأثير الجاذبية بدلاً من البخار ، غالبًا ما تستخدم محطات الطاقة الكهرومائية سدًا أو نهرًا "لتخزين" المياه في الخزان. عندما يتم إطلاق المياه وتدفقها من خلال التوربين ، يتم تدوير ريش التوربينات ويتم توليد الكهرباء بشكل مشابه تمامًا لمحطات الطاقة الحرارية أو النووية.

يتم تجديد الخزانات بشكل طبيعي من خلال دورة المياه أو يتم "تحميلها" ميكانيكيًا عن طريق ضخ المياه من خزان منخفض إلى خزان أعلى جاهز لتوليد الطاقة في المستقبل.

يمكن لنظام الطاقة الكهرومائية الصغيرة أو الصغيرة أن ينتج كهرباء كافية للمنزل أو المزرعة أو المزرعة.

توليد الطاقة الكهرومائية أقل بكثير من الطاقة النووية أو الحرارية. لهذا السبب ، يتم استخدامها بشكل أساسي لدعم المحطات الحرارية والنووية خلال أوقات التحميل القصوى.

في الولايات المتحدة ، تمثل الطاقة الكهرومائية ما يقرب من 10 في المئة لتوليد الطاقة في البلاد.

سد هوفر [مصدر الصورة: بيكساباي]

توليد الطاقة البديلة أو المتجددة

كما ذكرنا سابقًا ، يأتي عبء العمل الأكبر للعالم من محطات الطاقة الحرارية أو النووية أو الكهرومائية. شهدت العقود القليلة الماضية نموًا في تقنيات التوليد البديلة الأصغر حجمًا. غالبًا ما يتم توظيفهم لخدمة الطلبات المنفصلة أو كجزء من سياسة طاقة أكبر لتقليل الحاجة إلى استهلاك المزيد من مصادر الوقود الملوثة.

تقع هذه في الفئات العامة التالية:

1. توليد الطاقة الشمسية. (الاستفادة من الطاقة الشمسية المتوفرة)

2. توليد الطاقة الحرارية الجوفية. (الطاقة المتوفرة في القشرة الأرضية)

3 - توليد الطاقة من المد والجزر (تسخير قوة البحر)

4. توليد طاقة الرياح (الطاقة المتاحة من توربينات الرياح)

مع نضوب الموارد الطبيعية بمرور الوقت ، من المرجح أن تشهد العقود والقرون القادمة مزيدًا من النمو والتطور الهائل في هذه الأشكال من توليد الطاقة. قد يكون هذا من التحسينات التدريجية في التكنولوجيا الحالية أو إنشاء طرق جديدة ومبتكرة تمامًا. يتم إحراز تقدم كبير في أنظمة توليد الطاقة الأخرى ونرى جيدًا إضافة الاندماج النووي إلى مزيج الطاقة لدينا "قريبًا".

راجع أيضًا: العلماء الكوريون الجنوبيون يحطمون سجل الاندماج النووي


شاهد الفيديو: Trading Natural Gas Futures - Beginners Guide