Ang pagbibigay ng sapat na enerhiya sa mga pangangailangan ng sangkatauhan ay isa sa mga pangunahing gawaing kinakaharap ng modernong agham. Kaugnay ng pagtaas ng pagkonsumo ng enerhiya ng mga proseso na naglalayong mapanatili ang mga pangunahing kondisyon para sa pagkakaroon ng lipunan, ang mga talamak na problema ay lumitaw hindi lamang sa pagbuo ng malaking halaga ng enerhiya, kundi pati na rin sa balanseng organisasyon ng mga sistema ng pamamahagi nito. At ang paksa ng conversion ng enerhiya ay napakahalaga sa kontekstong ito. Tinutukoy ng prosesong ito ang koepisyent ng pagbuo ng kapaki-pakinabang na potensyal ng enerhiya, gayundin ang antas ng mga gastos para sa paglilingkod sa mga teknolohikal na operasyon sa loob ng balangkas ng ginamit na imprastraktura.
I-convert ang pangkalahatang-ideya ng teknolohiya
Ang pangangailangang gumamit ng iba't ibang uri ng enerhiya ay nauugnay sa mga pagkakaiba sa mga prosesong nangangailangan ng mapagkukunan ng supply. Kinakailangan ang init para sapagpainit, mekanikal na enerhiya - para sa suporta ng kapangyarihan ng paggalaw ng mga mekanismo, at liwanag - para sa pag-iilaw. Ang elektrisidad ay maaaring tawaging isang unibersal na mapagkukunan ng enerhiya kapwa sa mga tuntunin ng pagbabago nito at sa mga tuntunin ng mga posibilidad ng aplikasyon sa iba't ibang larangan. Bilang paunang enerhiya, karaniwang ginagamit ang mga natural na phenomena, pati na rin ang mga artipisyal na organisadong proseso na nag-aambag sa pagbuo ng parehong init o mekanikal na puwersa. Sa bawat kaso, ang isang tiyak na uri ng kagamitan o isang kumplikadong teknolohikal na istraktura ay kinakailangan, na, sa prinsipyo, ay nagbibigay-daan para sa pag-convert ng enerhiya sa form na kinakailangan para sa pangwakas o intermediate na pagkonsumo. Bukod dito, kabilang sa mga gawain ng converter, hindi lamang pagbabago ang namumukod-tangi bilang ang paglipat ng enerhiya mula sa isang anyo patungo sa isa pa. Kadalasan ang prosesong ito ay nagsisilbi ring baguhin ang ilang mga parameter ng enerhiya nang walang pagbabago nito.
Ang pagbabagong tulad nito ay maaaring single-stage o multi-stage. Bilang karagdagan, halimbawa, ang pagpapatakbo ng mga solar generator sa mga photocrystalline na mga cell ay karaniwang itinuturing na pagbabago ng liwanag na enerhiya sa kuryente. Ngunit sa parehong oras, posible ring i-convert ang thermal energy na ibinibigay ng Araw sa lupa bilang resulta ng pag-init. Ang mga geothermal module ay inilalagay sa isang tiyak na lalim sa lupa at, sa pamamagitan ng mga espesyal na konduktor, punan ang mga baterya ng mga reserbang enerhiya. Sa isang simpleng pamamaraan ng conversion, ang geothermal system ay nagbibigay ng imbakan ng enerhiya ng init, na ibinibigay sa mga kagamitan sa pag-init sa dalisay nitong anyo na may pangunahing paghahanda. Sa isang kumplikadong istraktura, ang isang heat pump ay ginagamit sa isang solong grupomay mga heat condenser at compressor na nagbibigay ng conversion ng init at kuryente.
Mga uri ng conversion ng elektrikal na enerhiya
May iba't ibang teknolohikal na pamamaraan para sa pagkuha ng pangunahing enerhiya mula sa mga natural na phenomena. Ngunit higit pang mga pagkakataon para sa pagbabago ng mga katangian at anyo ng enerhiya ay ibinibigay ng naipon na mga mapagkukunan ng enerhiya, dahil sila ay naka-imbak sa isang form na maginhawa para sa pagbabagong-anyo. Ang pinakakaraniwang anyo ng conversion ng enerhiya ay kinabibilangan ng mga operasyon ng radiation, pag-init, mekanikal at kemikal na mga epekto. Ang pinaka-kumplikadong mga system ay gumagamit ng mga proseso ng molecular decay at multi-level na mga kemikal na reaksyon na pinagsasama-sama ang maraming hakbang sa pagbabagong-anyo.
Ang pagpili ng isang tiyak na paraan ng pagbabago ay depende sa mga kondisyon ng organisasyon ng proseso, ang uri ng paunang at panghuling enerhiya. Ang nagliliwanag, mekanikal, thermal, elektrikal at kemikal na enerhiya ay maaaring makilala sa mga pinakakaraniwang uri ng enerhiya na, sa prinsipyo, ay nakikilahok sa mga proseso ng pagbabagong-anyo. Sa pinakamababa, ang mga mapagkukunang ito ay matagumpay na pinagsamantalahan sa industriya at mga sambahayan. Ang hiwalay na atensyon ay nararapat na hindi direktang mga proseso ng conversion ng enerhiya, na mga derivatives ng isang partikular na teknolohikal na operasyon. Halimbawa, sa loob ng balangkas ng produksyong metalurhiko, kinakailangan ang mga pagpapatakbo ng pag-init at paglamig, bilang resulta kung saan ang singaw at init ay nabuo bilang mga derivative, ngunit hindi mga target na mapagkukunan. Sa esensya, ito ay mga basurang produkto ng pagproseso,na ginagamit din, binabago o ginagamit sa loob ng parehong negosyo.
Conversion ng enerhiya ng init
Isa sa pinakamatanda sa mga tuntunin ng pag-unlad at ang pinakamahalagang mapagkukunan ng enerhiya para sa pagpapanatili ng buhay ng tao, kung wala ito ay imposibleng isipin ang buhay ng modernong lipunan. Sa karamihan ng mga kaso, ang init ay na-convert sa kuryente, at ang isang simpleng pamamaraan para sa naturang pagbabago ay hindi nangangailangan ng koneksyon ng mga intermediate na yugto. Gayunpaman, sa mga thermal at nuclear power plant, depende sa kanilang mga kondisyon sa pagpapatakbo, ang isang yugto ng paghahanda na may paglipat ng thermal sa mekanikal na enerhiya ay maaaring gamitin, na nangangailangan ng mga karagdagang gastos. Sa ngayon, ang mga direktang kumikilos na thermoelectric generator ay lalong ginagamit upang i-convert ang thermal energy sa kuryente.
Ang mismong proseso ng pagbabagong-anyo ay nagaganap sa isang espesyal na sangkap na sinusunog, naglalabas ng init at pagkatapos ay nagsisilbing pinagmumulan ng kasalukuyang henerasyon. Iyon ay, ang mga pag-install ng thermoelectric ay maaaring isaalang-alang bilang mga mapagkukunan ng kuryente na may zero cycle, dahil ang kanilang operasyon ay nagsimula kahit na bago ang hitsura ng base thermal energy. Ang mga fuel cell, kadalasang mga pinaghalong gas, ay nagsisilbing pangunahing mapagkukunan. Ang mga ito ay sinunog, bilang isang resulta kung saan ang heat-distributing metal plate ay pinainit. Sa proseso ng pag-alis ng init sa pamamagitan ng isang espesyal na module ng generator na may mga materyales na semiconductor, ang enerhiya ay na-convert. Ang electric current ay nabuo ng isang radiator unit na konektado sa isang transpormer o baterya. Sa unang bersyon, ang enerhiyaagad na pumupunta sa mamimili sa tapos na anyo, at sa pangalawa - naiipon at ibinibigay kung kinakailangan.
Pagbuo ng thermal energy mula sa mekanikal na enerhiya
Isa rin sa mga pinakakaraniwang paraan upang makakuha ng enerhiya bilang resulta ng pagbabago. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa kakayahan ng mga katawan na magbigay ng thermal energy sa proseso ng paggawa. Sa pinakasimpleng anyo nito, ang scheme ng pagbabagong-anyo ng enerhiya na ito ay ipinakita sa pamamagitan ng halimbawa ng friction ng dalawang bagay na kahoy, na nagreresulta sa apoy. Gayunpaman, para magamit ang prinsipyong ito na may mga nakikitang praktikal na benepisyo, kinakailangan ang mga espesyal na device.
Sa mga sambahayan, ang pagbabago ng mekanikal na enerhiya ay nagaganap sa mga sistema ng pag-init at supply ng tubig. Ito ay mga kumplikadong teknikal na istruktura na may magnetic circuit at isang nakalamina na core na konektado sa mga saradong electrically conductive circuit. Gayundin sa loob ng working chamber ng disenyo na ito ay mga heating pipe, na pinainit sa ilalim ng pagkilos ng gawaing ginawa mula sa drive. Ang kawalan ng solusyong ito ay ang pangangailangang ikonekta ang system sa mains.
Industry ay gumagamit ng mas malalakas na liquid-cooled converter. Ang pinagmumulan ng gawaing mekanikal ay konektado sa mga saradong tangke ng tubig. Sa proseso ng paggalaw ng mga executive body (turbine, blades o iba pang mga elemento ng istruktura), ang mga kondisyon para sa pagbuo ng vortex ay nilikha sa loob ng circuit. Nangyayari ito sa mga sandali ng matalim na pagpepreno ng mga blades. Bilang karagdagan sa pag-init, sa kasong ito, ang presyon ay tumataas din, na nagpapadali sa mga prosesosirkulasyon ng tubig.
Conversion ng electromechanical energy
Karamihan sa mga modernong teknikal na yunit ay gumagana sa mga prinsipyo ng electromechanics. Ang mga synchronous at asynchronous na mga de-koryenteng makina at generator ay ginagamit sa transportasyon, mga kagamitan sa makina, mga yunit ng pang-industriya na engineering at iba pang mga planta ng kuryente para sa iba't ibang layunin. Ibig sabihin, ang mga electromechanical na uri ng conversion ng enerhiya ay naaangkop sa parehong generator at motor operating mode, depende sa kasalukuyang mga kinakailangan ng drive system.
Sa isang pangkalahatang anyo, anumang de-koryenteng makina ay maaaring ituring bilang isang sistema ng magkaparehong gumagalaw na magnetically coupled electrical circuits. Kasama rin sa mga naturang phenomena ang hysteresis, saturation, mas mataas na harmonics at magnetic losses. Ngunit sa klasikal na view, maiuugnay lamang ang mga ito sa mga analogue ng mga de-koryenteng makina kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga dynamic na mode kapag gumagana ang system sa loob ng imprastraktura ng enerhiya.
Ang electromechanical energy conversion system ay batay sa prinsipyo ng dalawang reaksyon na may two-phase at three-phase na mga bahagi, pati na rin ang paraan ng pag-ikot ng mga magnetic field. Ang rotor at stator ng mga motor ay nagsasagawa ng mekanikal na gawain sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field. Depende sa direksyon ng paggalaw ng mga naka-charge na particle, nakatakda ang mode ng operasyon - bilang motor o generator.
Pagbuo ng kuryente mula sa enerhiyang kemikal
Ang kabuuang pinagmumulan ng enerhiya ng kemikal ay tradisyonal, ngunit ang mga paraan ng pagbabago nito ay hindi gaanong karaniwandahil sa mga paghihigpit sa kapaligiran. Sa kanyang sarili, ang enerhiya ng kemikal sa dalisay nitong anyo ay halos hindi ginagamit - hindi bababa sa anyo ng mga puro reaksyon. Kasabay nito, ang mga natural na proseso ng kemikal ay pumapalibot sa isang tao sa lahat ng dako sa anyo ng mataas o mababang enerhiya na mga bono, na nagpapakita ng kanilang sarili, halimbawa, sa panahon ng pagkasunog na may paglabas ng init. Gayunpaman, ang conversion ng kemikal na enerhiya ay sadyang inayos sa ilang mga industriya. Karaniwan, ang mga kondisyon ay nilikha para sa high-tech na pagkasunog sa mga generator ng plasma o mga gas turbine. Ang isang tipikal na reactant ng mga prosesong ito ay isang fuel cell, na nag-aambag sa paggawa ng elektrikal na enerhiya. Mula sa punto ng view ng kahusayan, ang mga naturang conversion ay hindi gaanong kumikita kumpara sa mga alternatibong paraan ng pagbuo ng kuryente, dahil ang bahagi ng kapaki-pakinabang na init ay nawawala kahit na sa modernong mga pag-install ng plasma.
Conversion ng solar radiation energy
Bilang paraan ng pag-convert ng enerhiya, ang proseso ng pagpoproseso ng sikat ng araw sa malapit na hinaharap ay maaaring maging pinaka-demand sa sektor ng enerhiya. Ito ay dahil sa ang katunayan na kahit ngayon ang bawat may-ari ng bahay ay maaaring theoretically bumili ng kagamitan para sa pag-convert ng solar energy sa elektrikal na enerhiya. Ang pangunahing tampok ng prosesong ito ay ang naipon na sikat ng araw ay walang bayad. Ang isa pang bagay ay hindi nito ginagawang ganap na walang bayad ang proseso. Una, kakailanganin ang mga gastos para sa pagpapanatili ng mga solar na baterya. Pangalawa, ang mga generator ng ganitong uri mismo ay hindi mura, kaya ang paunang pamumuhunan saIlang tao ang kayang mag-organisa ng sarili nilang mini-energy station.
Ano ang solar power generator? Ito ay isang set ng mga photovoltaic panel na nagko-convert ng enerhiya ng sikat ng araw sa kuryente. Ang mismong prinsipyo ng prosesong ito ay sa maraming paraan katulad ng pagpapatakbo ng isang transistor. Ginagamit ang Silicon bilang pangunahing materyal para sa paggawa ng mga solar cell sa iba't ibang bersyon. Halimbawa, ang isang aparato para sa pag-convert ng solar energy ay maaaring poly- at single-crystal. Ang pangalawang opsyon ay mas kanais-nais sa mga tuntunin ng pagganap, ngunit mas mahal. Sa parehong mga kaso, ang photocell ay iluminado, kung saan ang mga electrodes ay isinaaktibo at isang electrodynamic na puwersa ay nabuo sa proseso ng kanilang paggalaw.
Conversion ng enerhiya ng singaw
Ang mga steam turbine ay maaaring gamitin sa industriya bilang isang paraan ng pagbabago ng enerhiya sa isang katanggap-tanggap na anyo, at bilang isang independiyenteng generator ng kuryente o init mula sa mga espesyal na nakadirekta sa conventional na daloy ng gas. Malayo sa mga turbine machine lamang ang ginagamit bilang mga aparato para sa pag-convert ng elektrikal na enerhiya kasama ng mga generator ng singaw, ngunit ang kanilang disenyo ay mahusay na angkop para sa pag-aayos ng prosesong ito na may mataas na kahusayan. Ang pinakasimpleng teknikal na solusyon ay isang turbine na may mga blades, kung saan ang mga nozzle na may ibinibigay na singaw ay konektado. Habang gumagalaw ang mga blades, umiikot ang electromagnetic installation sa loob ng apparatus, ginagawa ang mekanikal na gawain at nabubuo ang current.
May mga disenyo ng turbinemga espesyal na extension sa anyo ng mga hakbang, kung saan ang mekanikal na enerhiya ng singaw ay na-convert sa kinetic energy. Ang tampok na ito ng aparato ay tinutukoy hindi sa pamamagitan ng mga interes ng pagtaas ng kahusayan ng conversion ng enerhiya ng generator o ang pangangailangan na bumuo ng tiyak na potensyal na kinetic, ngunit sa pamamagitan ng pagbibigay ng posibilidad ng nababaluktot na regulasyon ng operasyon ng turbine. Ang pagpapalawak sa turbine ay nagbibigay ng control function na nagbibigay-daan sa mahusay at ligtas na regulasyon ng dami ng nabuong enerhiya. Sa pamamagitan ng paraan, ang nagtatrabaho na lugar ng pagpapalawak, na kasama sa proseso ng conversion, ay tinatawag na aktibong yugto ng presyon.
Mga paraan ng paglipat ng enerhiya
Hindi maisasaalang-alang ang mga paraan ng pagbabagong-anyo ng enerhiya nang walang konsepto ng paglipat nito. Sa ngayon, mayroong apat na paraan ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan kung saan inililipat ang enerhiya - elektrikal, gravitational, nuclear at mahina. Ang paglipat sa kontekstong ito ay maaari ding isaalang-alang bilang isang paraan ng pagpapalitan, samakatuwid, sa prinsipyo, ang pagganap ng trabaho sa paglipat ng enerhiya at ang pag-andar ng paglipat ng init ay pinaghihiwalay. Anong mga pagbabagong-anyo ng enerhiya ang kasangkot sa paggawa? Ang isang tipikal na halimbawa ay isang mekanikal na puwersa, kung saan ang mga macroscopic na katawan o indibidwal na mga particle ng mga katawan ay gumagalaw sa kalawakan. Bilang karagdagan sa mekanikal na puwersa, ang magnetic at electrical work ay nakikilala din. Ang isang pangunahing tampok na pinag-iisa para sa halos lahat ng uri ng trabaho ay ang kakayahang ganap na mabilang ang pagbabago sa pagitan nila. Ibig sabihin, ang kuryente ay na-transform samekanikal na enerhiya, mekanikal na gawain sa magnetic potensyal, atbp. Ang paglipat ng init ay isa ring karaniwang paraan ng paglilipat ng enerhiya. Maaari itong maging non-directional o magulo, ngunit sa anumang kaso, mayroong paggalaw ng mga microscopic na particle. Tutukuyin ng bilang ng mga naka-activate na particle ang dami ng init - kapaki-pakinabang na init.
Konklusyon
Ang paglipat ng enerhiya mula sa isang anyo patungo sa isa pa ay normal, at sa ilang mga industriya ay isang kinakailangan para sa proseso ng produksyon ng enerhiya. Sa iba't ibang mga kaso, ang pangangailangan na isama ang yugtong ito ay maaaring ipaliwanag ng pang-ekonomiya, teknolohikal, kapaligiran at iba pang mga kadahilanan ng pagbuo ng mapagkukunan. Kasabay nito, sa kabila ng iba't ibang natural at artipisyal na organisadong paraan ng pagbabagong-anyo ng enerhiya, ang karamihan sa mga pag-install na nagbibigay ng mga proseso ng pagbabago ay ginagamit lamang para sa kuryente, init at mekanikal na trabaho. Ang mga paraan para sa pag-convert ng elektrikal na enerhiya ay ang pinaka-karaniwan. Ang mga de-koryenteng makina na nagbibigay ng pagbabago ng mekanikal na gawain sa kuryente ayon sa prinsipyo ng induction, halimbawa, ay ginagamit sa halos lahat ng mga lugar kung saan kasangkot ang mga kumplikadong teknikal na aparato, pagpupulong at mga aparato. At ang kalakaran na ito ay hindi bumababa, dahil ang sangkatauhan ay nangangailangan ng patuloy na pagtaas sa produksyon ng enerhiya, na pumipilit sa atin na maghanap ng mga bagong mapagkukunan ng pangunahing enerhiya. Sa ngayon, ang pinaka-promising na mga lugar sa sektor ng enerhiya ay itinuturing na mga sistema ng henerasyon ng parehokuryente mula sa mekanikal na enerhiya na ginawa ng Araw, hangin at tubig ang dumadaloy sa kalikasan.
