Генерация — это преобразование энергии в полезные для нас виды энергии из первичных ее носителей

Полезные виды энергии для нас — это тепловая и электрическая энергии. В свою очередь, существует большое разнообразие первичных источников энергии, от общеизвестных до экзотических и интересных вариантов. Но основное, с чем мы имеем дело, — это закон сохранения энергии и преобразование энергии.

Электричество используется и в быту, и в промышленности. Основные направления использования электроэнергии: освещение, приводы машин и механизмов, транспорт, технологические процессы, передача информации, обеспечение комфорта в производственных и жилых помещениях и проч.

Тепловая энергия используется в процессе отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, пароснабжения. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха служат для создания и обеспечения комфортных условий проживания и трудовой деятельности людей.

Первичные носители энергии — энергетические ресурсы

Энергетические ресурсы — это все источники разнообразных видов энергии, доступные для промышленного и бытового использования в энергетике.

Источники энергии можно разделить на следующие группы:
- Возобновляемые источники энергии (ВИЭ);
- Невозобновляемые источники энергии;
- Ядерная энергетика.

Возобновляемые источники энергии — это природные ресурсы, которые могут служить источником энергии, и которые естественным образом пополняются в человеческих масштабах времени. Возобновляемые ресурсы включают солнечный свет, ветер, движение воды и геотермальное тепло, возобновляемые органические ресурсы (биомассу).

Невозобновляемые источники энергии — это все виды ископаемого топлива: нефть, природный газ, каменный и бурый уголь, горючие сланцы, торф.

Наша задача — это создание систем с наиболее оптимальным и эффективным использованием энергетических ресурсов.

Электрическая энергия — основной вид энергии, используемой человеком

Основным видом энергии, получаемой при генерации, является электрическая энергия.

Ведущим способом производства электрической энергии является ее выработка электрическим генератором, находящимся на одной оси с турбиной и преобразующим кинетическую энергию вращения турбины в электричество.

Способы выработки электроэнергии делятся на традиционные и альтернативные.

Традиционные:
• Гидроэнергетика. Энергия текущей воды (кинетическая энергия) преобразуется в электрическую, используется возобновляемый источник энергии;
• Тепловая электроэнергетика. В электрическую энергию превращается тепловая энергия сгорания органического топлива, используется невозобновляемый источник энергии;
• Ядерная энергетика. Для производства электроэнергии и тепла используется ядерная энергия.

Альтернативные:
• Ветроэнергетика. Использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;
• Солнечная энергетика (гелиоэнергетика). Получение электрической энергии из энергии солнечных лучей посредством фотоэлектрического эффекта;
• Геотермальная энергетика. Промышленное получение энергии, в частности, электроэнергии из горячих источников, термальных подземных вод;
• Водородная энергетика. Использование водорода в качестве энергетического топлива;
• Электрохимическая. Выработка энергии происходит в процессе прямого преобразования энергии химических связей в электричество.

Возобновляемые источники энергии — источники, которые являются возобновляемыми или неисчерпаемыми в масштабе человеческого времени

В отличие от ископаемых видов топлива, большинство возобновляемых источников неограниченны и бесплатны. Возобновляемую энергию можно извлекать из воды, ветра, солнечного света, геотермального тепла или возобновляемого сырья.

Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть или газ, получаются из останков растений или живых организмов, которые подвергались воздействию тепла и давления земной коры в течение миллионов лет. Поэтому, такие ресурсы ограничены, и цены на них постоянно растут. Помимо этого, использование ископаемых видов топлива загрязняет нашу планету.

Пришло время задуматься над использованием возобновляемой энергии в дополнение или в качестве альтернативы ископаемым видам топлива.

Существует ряд технологий, которые преобразуют возобновляемую энергию. Человечество сотни лет использует энергию воды и ветра в мельницах. Очевидным шагом было модернизировать эти технологии, для того чтобы использовать воду и ветер для производства электроэнергии.

Использование солнечной и геотермальной энергии потребовало внедрения новых технологий и инноваций. Современные системы отопления могут и должны состоять из многих компонентов, которые создают единую сеть.

Такие объекты следует реализовывать, учитывая достаточно жесткие географические и метеорологические факторы: местность, географическую широту, погоду и т.п. Собственно говоря, их эффективность сильно зависит от того, где они расположены.

При проектировании нового здания и нового источника энергоснабжения вам необходимо узнать, какие возобновляемые источники энергии являются доступными. В долгосрочной перспективе это поможет вам сэкономить деньги. И при этом вы получите высокий уровень комфорта за счет тепла и горячей воды.

Из всех видов энергии в настоящее время наиболее широко применяется электрическая энергия

• В электрическую энергию легко преобразуются любые виды энергии (тепловая, атомная, механическая, химическая, энергия водного потока), и наоборот, электрическая энергия легко может быть преобразована в любой другой вид энергии.
• Электроэнергию можно передавать практически на любое расстояние.
• Ее можно легко дробить на любые части (мощность потребителей может быть от долей ватта до тысяч киловатт).
• Высокая доступность, низкие расходы на установку и техническое ообслуживание.
• Управление процессами, в которых используется электроэнергия, обычно очень простое (нажатие кнопки, выключателя и т. п.).
• Использование электроэнергии способствует созданию комфортных условий на производстве и в быту. Единственным недостатком электрической энергии является то, что ее нельзя запасать и сохранять эти запасы в течение больших сроков.

Отопление электричеством отличается простотой монтажа и невысокой ценой оборудования. Тем не менее, в долгосрочной перспективе более эффективными являются системы отопления, использующие другие источники энергии: газ, твердое топливо, солнечную и геотермальную энергию.

Отопление электричеством может быть весьма полезным в качестве дополнения к другим вариантам обогрева или в местах, которые не используются очень часто, а также в тех местах, где нет возможности подключиться к сетям газоснабжения или центрального отопления.

Газ является одним из наиболее важных видов топлива на глобальном тепловом и энергетическом рынках

Природный газ широко применяется как топливо для ТЭС, для транспорта с газовым двигателем, для централизованного (Теплоэлектроцентрали, котельные) или децентрализованного отопления и горячего водоснабжения в жилых домах и промышленных зданиях, а также для приготовления пищи на газовых плитах. Его актуальность не исчезнет и в ближайшие несколько десятилетий по причине относительно больших запасов природного газа. Сжиженный и биогаз могут использоваться в дополнение к природному газу, как топливо для газовых нагревателей.

Природный газ — это один из самых выгодных ресурсов, по сравнению с другими видами ископаемого топлива. Это связано с существенно меньшими капитальными затратами для его добычи и транспортировки. Плюс, отсутствие затрат на хранение.

Преимущества использования газа:
- Низкие расходы на установку и техническое обслуживание;
- Высокий коэффициент полезного действия системы;
- Компактные размеры теплогенерирующего оборудования;
- Гибко сочетается с технологиями, которые используют возобновляемые источники энергии.

Система теплоснабжения, которая использует природный газ, также является экономически очень эффективной. Вы получаете максимальный эффект от энергии, особенно при использовании современных конденсационных котлов.

Для использования природного газа необходимо иметь доступность подключения к сетям газоснабжения. Использование сжиженного газа (СУГ) и биогаза дает потребителю определенную автономность.

Когенерация — процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии

Как мы отмечали ранее, самым удобным и полезным видом энергии для нас является электрическая энергия. А самым доступным источником энергии является газ. В основном электрическую энергию получают при сжигании топлива, в том числе газа. Такая выработка электроэнергии может производиться как центрально на тепловых электрических станциях, так и автономно в различных установках: газопоршневых двигателях и газовых турбинах.

И, наоборот, при сжигании газа для теплоснабжения мы можем использовать тепло продуктов сгорания для получения электрической энергии.

Процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии называется когенерацией.

Когенерационные установки используются в отрасли малой распределенной генерации (мини-ТЭЦ, мини-ТЭС) в локальных энергосистемах. Такое развитие объясняется целым рядом факторов, главные из которых — близость размещения к потребителю, независимость от внешних поставок энергоресурсов, повышение надежности энергоснабжения. В малой распределенной энергетике наибольшее распространение получили установки когенерации на базе газопоршневых двигателей и газотурбинных агрегатов. Основная задача этих установок — производство электроэнергии. Однако при работе двигателя внутреннего сгорания выделяется большое количество тепла, которое можно утилизировать при помощи специального оборудования и использовать для теплоснабжения.

Использование тепла уходящих газов газовых котлов для выработки электроэнергии возможно при комбинировании газового котла с двигателем Стирлинга. Такие установки считаются полностью энергонезависимыми, т.к. во время работы они одновременно производят тепловую энергию и электричество, достаточное для обеспечения нормальной работы автоматики, регулирующей и запорной арматуры.

В настоящее время к зданиям различного назначения предъявляются высокие требования в области электроснабжения, отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. Постоянно повышаются требования к поддержанию соответствующего микроклимата и уровня комфорта в жилых и общественных зданиях

Современные технологии и оборудование позволяют поддерживать требуемые значения на высоком уровне и эффективно использовать различные источники энергии на каждом отдельном объекте. Как мы отмечали ранее, при проектировании нового здания и нового источника энергоснабжения вам необходимо узнать, какие источники энергии являются доступными, и использовать их в полной мере.

Использование энергии окружающей среды – тепловые насосы (ТН).

Тепловые насосы используют геотермальное тепло, тепло грунтовых вод, тепло воды открытых водоемов, тепло сточных вод, тепло сбросного воздуха вытяжных систем вентиляции, энергию, накопленную в окружающем воздухе и т.п.

Тепловые насосы обеспечивают потребителя теплом для систем отопления, приготовления горячей воды, а также холодом в теплое время года. Они могут работать в одной системе теплоснабжения с традиционным оборудованием (отопительные котлы, водонагреватели, вентиляционные установки).

Использование энергии солнца – солнечные коллекторы и солнечные батареи.

Солнце – доступный, мощный и почти неисчерпаемый источник альтернативной энергии, который доступен нам практически в неограниченном масштабе. Это экологически чистая и бесплатная энергия. Технологии позволяют применять солнечную энергию и для электроснабжения удаленных населенных пунктов, и для нагрева воды систем ГВС различных потребителей.

Совместное использование оборудования, работающего с различными источниками энергии, позволяет значительно экономить электроэнергию и топливо.