Energie

O industrie în care electricitatea este produsă în centrale nucleare ( CNE ) folosind energia dintr-o reacție controlată de fisiune în lanț , cel mai frecvent uraniu și plutoniu .

În ceea ce privește ponderea centralelor nucleare în generarea de energie electrică, Franța excelează [12] , aproximativ 70%. De asemenea, predomină în Belgia , Republica Coreea și alte câteva țări. Liderii mondiali în producția de energie electrică la centralele nucleare sunt SUA , Franța și Japonia [13] [14] .

Energie alternativă

Majoritatea domeniilor de energie alternativă se bazează pe principii destul de tradiționale, dar energia primară din ele este fie surse de importanță locală, cum ar fi eoliană, geotermală, fie surse care sunt în curs de dezvoltare, cum ar fi pile de combustie sau surse care pot fi utilizate în viitor, cum ar fi energia termonucleară . Trăsăturile caracteristice ale energiei alternative sunt curățenia mediului înconjurător , costurile de construcție extrem de mari (de exemplu, pentru o centrală solară cu o capacitate de 1000 MW , este necesară acoperirea unei suprafețe de aproximativ 4 km² cu oglinzi foarte scumpe ) și putere redusă a unității [1] .

Direcții ale energiei alternative [7] :

• Putere eoliana
• energie solara
• Hidrocentrale mici
• energie geotermală
• Bioenergie
• Instalatii de celule de combustibil
• Energia hidrogenului
• Energie de fuziune .

De asemenea, este posibil să se evidențieze un concept important datorită caracterului său de masă - energia la scară mică , acest termen nu este în prezent general acceptat, odată cu el se folosesc și termenii energie locală , energie distribuită , energie autonomă etc. [15] . Cel mai adesea, acesta este numele centralelor electrice cu o capacitate de până la 30 MW cu unități cu o capacitate unitară de până la 10 MW. Acestea includ atât tipurile de energie ecologice enumerate mai sus, cât și centralele electrice mici pe combustibili fosili, cum ar fi centralele electrice diesel (dintre centralele electrice mici, acestea sunt marea majoritate, de exemplu, în Rusia - aproximativ 96% [16] ), centrale cu piston pe gaz , centrale cu turbine cu gaz de mică putere pe motorină și combustibil gazos [17] .

Potrivit datelor BP , în 2019, ponderea surselor alternative de energie regenerabilă (fără hidrocentrale ) a fost de 10,8% în generarea globală de energie electrică , depășind energia nucleară în acest indicator pentru prima dată [5] . În 2019, capacitatea totală instalată a întregii energii eoliene din lume a fost de 651 GW . [18] În 2019, cantitatea de energie electrică produsă de toate turbinele eoliene din lume s-a ridicat la 1430 terawatt-oră (5,3% din toată energia electrică produsă de omenire). [19] [18] În 2019, capacitatea totală instalată a tuturor panourilor solare operaționale de pe Pământ a fost de 635 GW . [20] În 2019, panourile solare în funcțiune pe Pământ au produs 2,7% din electricitatea mondială. [21]

Începând cu 2020, capacitatea totală globală instalată de energie regenerabilă (inclusiv hidroenergie) este de 2838 GW [22] (hidroenergia asigură producție de până la 41% din surse regenerabile și până la 16,8% din toată energia electrică din lume, capacitatea hidroenergetică instalată ajunge la 1170). GW) [22] , iar capacitatea totală de energie regenerabilă instalată la nivel mondial (excluzând hidroenergie) este de 1.668 GW. Pentru 2020, capacitatea totală globală instalată de energie solară ajunge la 760 GW. [22] .
Capacitatea totală de energie eoliană instalată la nivel mondial (pentru 2020) ajunge la 743 GW, ceea ce este echivalent cu emisiile anuale de carbon din toată America de Sud sau mai mult de 1,1 miliarde de tone de CO2 pe an. [23] [22] . Capacitatea totală globală instalată de bioenergie (pentru 2020) ajunge la 145 GW. [22] ; capacitatea totală instalată globală de energie geotermală  este de 14,1 GW [22] .

Rețele electrice

Rețea electrică  - ansamblu de substații , aparate de distribuție și linii electrice care le unesc , destinate transportului și distribuției energiei electrice [24] . Rețeaua electrică asigură producția de energie din centralele electrice, transmiterea acesteia la distanță, transformarea parametrilor electrici ( tensiune , curent ) la substații și distribuirea acesteia pe teritoriu către consumatorii direcți de energie electrică.

Rețelele electrice ale sistemelor de energie moderne sunt în mai multe etape , adică electricitatea suferă un număr mare de transformări pe drumul de la sursele de energie electrică la consumatorii săi. De asemenea, rețelele electrice moderne sunt caracterizate prin mai multe moduri , - aceasta este o varietate de încărcare a elementelor de rețea în timpul zilei și pe tot parcursul anului, precum și o varietate de moduri care apar atunci când diferite elemente de rețea sunt scoase la reparații programate și în timpul opririlor lor de urgență. Acestea și alte trăsături caracteristice ale rețelelor electrice moderne fac structurile și configurațiile acestora foarte complexe și diferite [25] .

Ingineria energiei termice

Viața unei persoane moderne este asociată cu utilizarea pe scară largă nu numai a energiei electrice, ci și a energiei termice . Pentru ca o persoană să se simtă confortabil acasă, la serviciu, în orice loc public, toate încăperile trebuie să fie încălzite și alimentate cu apă caldă pentru uz casnic. Deoarece aceasta este direct legată de sănătatea umană, în țările dezvoltate, condițiile de temperatură adecvate în diferite tipuri de spații sunt reglementate de reguli și standarde sanitare [26] . Astfel de condiții pot fi realizate în majoritatea țărilor lumii [27] numai cu o furnizare constantă a unei anumite cantități de căldură a obiectului de încălzire ( receptorul de căldură ), care depinde de temperatura exterioară, pentru care apa caldă este cel mai des folosită cu o temperatură finală pentru consumatori de aproximativ 80-90 ° C. _ De asemenea, pentru diferite procese tehnologice ale întreprinderilor industriale , poate fi necesar așa-numitul abur industrial cu o presiune de 1-3 MPa . În cazul general, alimentarea oricărui obiect cu căldură este asigurată de un sistem format din:

• o sursă de căldură, cum ar fi un cazan ;
• rețea de încălzire , de exemplu din conducte de apă caldă sau abur ;
• receptor de căldură, de exemplu , baterii de încălzire a apei .

Termoficare

O trăsătură caracteristică a termoficatului este prezența unei rețele extinse de încălzire, din care sunt alimentați numeroși consumatori ( fabrici , clădiri , spații rezidențiale etc.). Pentru termoficarea se folosesc două tipuri de surse:

• Centrale combinate de căldură și energie ( CHP );
• Camerele cazanelor , care sunt împărțite în:
  • Încălzire a apei;
  • Aburi.

Furnizare descentralizată de căldură

Sistemul de alimentare cu căldură se numește descentralizat , dacă sursa de căldură și radiatorul sunt practic combinate, adică rețeaua de căldură este fie foarte mică, fie absentă. O astfel de furnizare de căldură poate fi individuală, atunci când în fiecare cameră sunt utilizate dispozitive de încălzire separate, de exemplu, cele electrice, sau locală, de exemplu, încălzirea clădirii folosind propria sa mică boiler. De obicei, puterea termică a unor astfel de centrale termice nu depășește 1 Gcal / h (1,163 MW). Puterea surselor de căldură a furnizării individuale de căldură este de obicei destul de mică și este determinată de nevoile proprietarilor lor. Tipuri de încălzire descentralizată:

• Cazane mici;
• electric, care este împărțit în:
  • Direct;
  • Acumulare;
  • pompa de caldura ;
• Cuptor .

Rețele termice

O rețea de căldură  este o structură complexă de inginerie și construcție care servește la transportul căldurii folosind un lichid de răcire, apă sau abur, dintr-o sursă, cogenerare sau boiler, pentru a încălzi consumatorii.

Din colectoarele directe de apă din rețea cu ajutorul conductelor principale de căldură, apă caldă este furnizată localităților. Principalele conducte de căldură au ramificații, la care cablajul este conectat la punctele de încălzire , în care există echipamente de schimb de căldură cu regulatoare , care asigură alimentarea consumatorilor de căldură și apă caldă. Pentru a crește fiabilitatea furnizării de căldură, rețelele de căldură ale CET-urilor și cazanelor învecinate sunt conectate prin jumperi cu supape de închidere , care fac posibilă asigurarea furnizării de căldură neîntreruptă chiar și în caz de accidente și reparații ale secțiunilor individuale ale rețelelor de căldură și surselor de alimentare cu căldură. . Astfel, rețeaua de încălzire a oricărui oraș este un set complex de conducte de căldură, surse de căldură și consumatorii săi [1] .

Combustibil energetic

Întrucât majoritatea centralelor electrice tradiționale și a surselor de alimentare cu căldură generează energie din resurse neregenerabile, problemele de extracție, procesare și livrare a combustibilului sunt extrem de importante în sectorul energetic. Energia tradițională folosește două tipuri fundamental diferite de combustibil.

Combustibili fosili

În funcție de starea de agregare, combustibilul organic este împărțit în gazos , lichid și solid, fiecare dintre ele, la rândul său, fiind împărțit în natural și artificial. Ponderea unui astfel de combustibil în balanța energetică mondială în anul 2000 a fost de aproximativ 65%, din care 39% cărbune, 16% gaz natural, 9% combustibil lichid (2000). În 2010, conform BP , ponderea combustibililor fosili era de 87%, incluzând: petrol 33,6%, cărbune 29,6% gaz 23,8% [28] .considerând biomasa tradițională 8,5% [29] .