A természetes energia átalakítása elektromos energiáva (leckevázlat)

Átírás

1 A természetes energia átalakítása elektromos energiáva (leckevázlat) - Az elektromos energia elınyei: - olcsón szállítható nagy távolságokra - egyszerre többen használhassák - könnyen átalakítható (hıvé, fénnyé stb.) - Egyetlen hátránya az, hogy nem tárolható - A berendezések összességét, amelyek az elektromos energia termelését, szállítását, elosztását és felhasználását szolgálják, elektro-energetikai rendszernek nevezzük. Az elektromos energia termelése - Az erımő villamos energia fejlesztésére szolgáló létesítmény, amely elsıdleges energiaforrást használ fel. Elektromos erımő klasszikus Nem konvencionális Hıerımő Vízerımő Nukleáris erımő Szélerımő Geotermikus erımővek Naperımő - Csaknem minden erımő legfontosabb részei a turbina és a generátor, amelyek elektromos energiává alakítják át a mechanikai energiát. A turbina egy tengely, amelyre lapátok vannak szerelve. Forgó mozgást végez, amit továbbit a generátornak, ami átalakítja a mechanikus energiát elektromos energiává. A generátor egy mágneses forgórészbıl és egy tekercsrendszerrel ellátott állórészbıl tevıdik össze.

2 - A vízerımő olyan erımő, mely a vízenergiát hasznosítja A mellékelt ábrán a vízerımő mőködési elvét szemléltettük. A - víztározó B - gépház, C - vízturbina, D - generátor E - vízbevezetés F - frissvíz csatorna, G - villamos távvezeték H - folyó Hazánkban a víz által termelt elektromos energia egyharmadát a Duna termeli, a többit pedig a belsı folyók. - A hıerımő esetében az üzemanyag elégetésével hı keletkezik, ami gızzé alakítja a vizet és ez meghajtja a gızturbinát. - Az alábbi rajzon a hıerımő mőködését ábrázoltuk: Románia legnagyobb hıerımőve Turceni-i, ami az ország elektromos energia fogyasztásának 10%-át biztosítja.

3 - Az atomerımő az erımőveknek azon típusa, amelyek a maghasadás vagy a magfúzió során keletkezett hıt használják áramtermelés céljára. Az atomerımő elınyei a többi erımővel szemben: - Nem bocsát ki káros gázokat - Kis mennyiségő hulladék - Olcsóbbak a kiindulási anyagok - A hasadóanyagot a tüzelıanyagnál könnyebben lehet tárolni és szállítani (sokkal kevesebb kell belıle) Az atomerımő hátrányai a többi erımővel szemben: - A radioaktív hulladék egy része több száz évig is veszélyes - Nagy egyszeri beruházásigény - A kiégett radioaktív elemek ırzése jelentıs társadalmi stabilitást feltételez - az atomerımőveknél bekövetkezı balesetek több százezer emberre veszélyesek lehetnek (például Csernobil 1986, Fukusima 2011) Az atomerımő mőködése hasonlít a gızerımővekéhez. Itt a vizet nem üzemanyag égetésével, hanem nukleáris energia segítségével melegítik fel. - A szélerımőnél a turbinát a propeller helyettesíti A jobb felıli képen a szélerımő szerkezete és az alsón pedig a szélturbina és gondolája látható.

4 A naperımő a megújuló energiaforrások csoportjába tartozik. Az a különbség a hagyományos erımővek és a naperımővek között, hogy a naperımővek nem termelnek szén-dioxidot, tehát nincs környezetkárosító hatásuk, nem járulnak hozzá a globális felmelegedéshez. A naperımővek mőködési elve, hogy tükröket helyeznek el félkör alakban úgy, hogy azok a visszaverıdı sugarakat egy magas betontoronyra győjtsék össze. Ott vízzel teli csövek vannak elhelyezve, és a napsugarak hatására ezekben nagynyomású gız keletkezik, amivel áramfejlesztıket lehet mőködtetni. A naptorony-erımővek tükörrendszere álló vagy mozgatható tükrökbıl áll. A napelem olyan szilárdtest eszköz, amely az elektromágneses sugárzást (fotonbefogást) közvetlenül villamos energiává alakítja. Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás elnyelıdésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, amiket az eszközben beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre. Ez a jelenség bármilyen megfelelı fényspektrummal rendelkezı fényforrás esetén is lezajlik, nem szükséges kizárólagosan napfény. A geotermikus energia a Föld belsı hıjébıl származó energia. A Föld belsejében lefelé haladva kilométerenként átlag 30 C-kal emelkedik a hımérséklet. A földkérgen tapasztalható geotermikus energia részben a bolygó eredeti létrejöttéhez (20%), részben a radioaktív bomláshoz (80%) kapcsolódik. A mellékelt ábrán egy izlandi geotermikus erım\ látható.

5 Az elektromos energia szállítása és elosztása Elıször az elektromos áram el kell jusson az erımőtıl egy helység transzformátoráig vagy egy ipari objektumig. Az elektromos áram szállítása távvezetékeken történik és akkor olcsó, ha az áram feszültsége nagy és az erıssége kicsi. Ezért, amikor az áram elhagyja az erımővet, feltranszformálják, majd több lépcsıben letranszformálják. A távvezetékeket így csoportosítjuk: - közepes feszültségő ( V) - nagyfeszültségő ( V) - magas feszültségő (nagyobb, mint V) Használnak légi és néha földalatti szállítást. A légi szállítás olcsó, de ki van téve az idıjárás károsító hatásainak. A földalatti szállítás veszélytelen, nem rontja egy település esztétikáját, de meghibásodás esetén nehéz hozzáférni. Az elektromos áram elosztása (a helység transzformátorától a fogyasztóig) alacsony feszültségő vezetékeken történik (1000 V-nál kisebb), amelyek ugyancsak légi vagy földalatti vezetékeken történik Szállítás közben a vezetékek ellenállásuk miatt melegednek és ezért energiaveszteség történik. Ezt próbálja szemléltetni a mellékelt ábra. Egy helység transzformátora Magasfeszültségő kábelek Transzformátoregyenlet: Légi vezetéshez használt szigetelı anyagok A transzformátor mőködési elve (U feszültség, N a tekercs menetszáma)

6 Hol használják az elektromos energiát?

7