我們用的電都是從哪裡來的?這些發電方式你都了解嗎!

2020-12-04 製造原理

小夥伴們大家好,我是小馬哥。當高科技深入我們的生活,所有的一切都依賴電力能源。電的應用極其廣泛,電能被廣泛應用在動力、照明、冶金、化學、紡織、通信、廣播等各個領域,是科學技術發展、國民經濟飛躍的主要動力。當電還沒進入我們的生活時,靠一些煤油燈,蠟燭等方式照明。生產還是低效率的人工,正是電的使用,進入我們生活,給我們的生活帶來了便捷,豐富了我們的生活,帶給了人文進步,加快了社會的發展。

目前世界上電能轉換大致就兩種,磁生電和太陽能發電。什麼是磁生電呢?一根閉合的導體,在磁場內切割磁力線就會產生電流。這個是英國的科學家法拉第發現的。下圖的D處加一個葉輪,葉輪不停轉動,導體在磁場內不斷切割磁力線,產生感應電流。

那什麼是太陽能發電呢?有個重要的東西叫做太陽能電池組件,這東西是用矽做成的半導體,陽光照射在上面,吸收後電池兩端產生異號的電荷。平均一塊太陽能電池組件能產生0.5伏的直流電,十塊太陽能電池組件能產生4V左右 的直流電,由於這種方式產生的電是直流電,要經過逆變器轉換為交流電,才可以投入使用。

光伏發電安全,可靠性高,壽命高(晶體矽電池壽命可長達20-35年),能源取之不盡用之不竭。家庭光伏發電不僅自己可以用,用不完的電可以賣給電網。但是建設受環境限制,鋪設面積大,轉換率不高。國家大力扶持建設家庭光伏發電。

下面就來盤點一下其他幾種發電方式(都屬於磁生電)

利用水的勢能發電

常規水電站將水攔截至水庫或者攔截河流形成大壩,集中水流的落差(動能和重力勢能)形成水頭經過匯集後,調節水流的流量,並將它衝擊水輪機,帶動發電機,將集中的水能轉換為電能,再經變壓器、開關站和輸電線路等將電能輸入電網。水電站的建成,對庫區附近的生態產生了影響,庫區周圍的圍堤侵蝕,造成水土流失,水壩的建成在洪期,下遊人民不需要圍堤壩了,利弊皆有!

抽水儲能水電站

顧名思義,就是將水從低處的水庫抽到高處,再次發電。為什麼要這樣做呢?到了晚上用電量減少,不少電站的發電量充裕,這時候利用多餘的電,將低處的水庫的水抽到上遊的水庫,將水以勢能的方式儲蓄。到了白天,繼續發電循環利用,將水從勢能轉化為電能。抽水儲能水電站的出現解決了用電峰谷不平衡的問題,從而發揮了「調峰填谷」的作用。是各國大力發展的對象。

潮汐發電

因為月球、太陽的引潮力以及地球自轉效應,產生了叫做「潮汐」的東西。在海灣或者感潮河口建築堤壩,閘口,水庫把海水圍起來。在漲潮時,把海水以勢能方式儲蓄,等到退潮時把海水以勢能的方式放出,衝擊水輪機,帶動發電機從而產生電。

潮汐水電站和常規水電站的原理相同,都需要一定的落差。有的潮汐水電站是單褲單向發電,就是在漲潮時或者退潮時發電。還有就是單庫雙向發電,在漲潮和退潮都可以發電。水庫外和水庫裡的水位差相同時便不行了。潮汐發電是一種清潔,不影響生態平衡的可再生的能源。得到政府部門的大力支持。

利用水的內能發電

水加熱時,水吸收熱量,使溫度升高,則內能增加,水分子的熱運動變激烈 ,水在變成水蒸氣時水的內能最大,從而推動汽輪機發電。

火電站/地熱發電

火力發電其實就是燒鍋爐,家裡燒開水的時候都會有水蒸氣,水蒸氣帶動汽輪機所連接的發電機進行發電。而火電站用的燃料是煤,天然氣之類的,還有就是用工業廢料做燃料,廢物利用。

地熱,其熱量來是地球內部的鈾,鉀,釷等放射物質衰變 所產生的熱能。主要表現在溫泉,沸泉,熱水河等。利用這些進行發電,地熱資源取之不盡用之不竭,是清潔,可再生能源,在我國的西藏地熱資源佔據全國的80% 。著名的羊八井地熱田是我國正在開發的最大溼蒸汽田。火電站的建設不需要對環境需要很大的要求,在一些偏遠的地區建設對當地的供電提供了大力的幫助。

核電站

核電站的原料是鈾,鈾在一個大的「鍋爐」也就是反應堆中發生裂變,產生了大量的熱量。泵機把冷卻液輸到這個大「鍋爐」中,冷卻液加熱後被輸送到蒸汽發生器中,蒸汽發生器就是把熱水產生蒸汽。然後冷卻液繼續通過泵機輸送到鍋爐中。這個叫做一迴路。有一迴路就有二迴路啦,一迴路中的蒸汽發生器,產生蒸汽之後推動汽輪機,汽輪機帶動發電機發電。

這就是二迴路。那麼還有沒有三迴路呢?肯定有了,二迴路中的蒸汽通過汽輪機後就被送到冷凝器冷卻,這時候用海水冷卻,之後冷凝成了水,然後被送到一迴路中的蒸汽發生器中繼續發生蒸汽。同時也帶中了電站廢棄的熱量。核發電站的發電量難調,那麼多餘的電量哪裡去了呢?這些多餘的電量就被送到抽水畜能水電站去了。所以抽水儲能水電站是核電站的「雙胞胎」兄弟。核電站對環境的汙染小,如果發生核洩漏,對周圍的地區造成毀滅性的傷害。

風能發電

風力發電主要由三個部分組成風葉,機箱,金屬架。風帶動風葉的旋轉,再通過加速器增加轉速,提高發電效率。風力發電是一種最具規模開發潛力的清潔可再生能源利用方式。風遇到障礙物時會消耗其能量,風力發電機的建設都選在平坦的平原或者海上,在一些歐洲國家,海上風力發電機極其的流行,著名的「倫敦陣列」就是一個海上風力發電的項目。

電在我們的現代生活中是不可或缺的能量,一個城市停電了,造成的經濟損失是不可估量的,我們現在用的電主要還是靠火力發電,火力發電主要是煤炭發電,煤炭的燃燒給空氣帶來了汙染,影響了當地居民的身體健康,煤炭的燃燒增快了溫室效應的發展,對周圍的生態發展造成不可挽回的損失。一些清潔能源發電效率並不高,所以節約用電,節約用水從我做起

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