Elektrizitätsgeneration ist der Prozess, elektrische Energie von anderen Formen der Energie zu erzeugen.

Die grundsätzlichen Grundsätze der Elektrizitätsgeneration wurden während der 1820er Jahre und Anfang der 1830er Jahre vom britischen Wissenschaftler Michael Faraday entdeckt. Seine grundlegende Methode wird noch heute verwendet: Elektrizität wird durch die Bewegung einer Schleife der Leitung oder Scheibe von Kupfer zwischen den Polen eines Magnets erzeugt.

Für elektrische Dienstprogramme ist es der erste Prozess in der Übergabe der Elektrizität Verbrauchern. Die anderen Prozesse, die Elektrizitätsübertragung, der Vertrieb, und die Lagerung der elektrischen Leistung und die Wiederherstellung mit gepumpten Lagerungsmethoden werden normalerweise durch die elektrische Macht-Industrie ausgeführt.

Elektrizität wird meistenteils an einem Kraftwerk durch elektromechanische Generatoren erzeugt, die in erster Linie durch Hitzemotoren gesteuert sind, die durch das chemische Verbrennen oder die Atomspaltung sondern auch durch andere Mittel wie die kinetische Energie von fließendem Wasser und Wind angetrieben sind. Es gibt viele andere Technologien, die sein können und verwendet werden, um Elektrizität wie Sonnenphotovoltaics und geothermische Macht zu erzeugen.

Geschichte

Hauptkraftwerke sind wirtschaftlich praktisch mit der Entwicklung der Wechselstrom-Energieübertragung mit Macht-Transformatoren geworden, um Macht an der Hochspannung und mit dem niedrigen Verlust zu übersenden. Elektrizität ist an Zentralen seit 1881 erzeugt worden. Die ersten Kraftwerke wurden auf der Wasserenergie oder Kohle geführt, und heute verlassen wir uns hauptsächlich auf Kohle, Kern-, Erdgas, hydroelektrisch, und Erdöl mit einem kleinen Betrag von Sonnenenergie, Gezeitengeschirren, Windgeneratoren und geothermischen Quellen.

Methoden, Elektrizität zu erzeugen

Es gibt sieben grundsätzliche Methoden, direkt andere Formen der Energie in die elektrische Energie umzugestalten:

• Statische Elektrizität, von der physischen Trennung und dem Transport der Anklage (Beispiele: Triboelectric-Wirkung und Blitz)
• Elektromagnetische Induktion, wo ein elektrischer Generator, Dynamo oder Wechselstromgenerator kinetische Energie (Energie der Bewegung) in die Elektrizität umgestalten, wird das Form am meisten verwendet, um Elektrizität zu erzeugen, es basiert auf dem Gesetz von Faraday, kann durch das einfache Drehen eines Magnets innerhalb des geschlossenen Regelkreises eines Leiten-Materials (z.B Kupferleitung) experimentiert werden
• Elektrochemie, die direkte Transformation der chemischen Energie in die Elektrizität, als in einer Batterie, Kraftstoffzelle oder Nervenimpuls
• Fotoelektrische Wirkung, die Transformation des Lichtes in die elektrische Energie, als in Sonnenzellen
• Thermoelektrische Wirkung, direkte Konvertierung von Temperaturunterschieden zur Elektrizität, als in Thermoelementen, thermopiles, und Thermionischen Konvertern.
• Piezoelektrische Wirkung, von der mechanischen Beanspruchung elektrisch anisotropic Moleküle oder Kristalle
• Kerntransformation, die Entwicklung und Beschleunigung von beladenen Partikeln (Beispiele: betavoltaics oder Alphateilchen-Emission)

Statische Elektrizität war die erste Form entdeckt und untersucht, und der elektrostatische Generator wird noch sogar in modernen Geräten wie der Generator von Van de Graaff und die MHD Generatoren verwendet. Anklage-Transportunternehmen werden getrennt und physisch zu einer Position des vergrößerten elektrischen Potenzials transportiert.

Fast die ganze kommerzielle elektrische Generation wird mit der elektromagnetischen Induktion getan, in der mechanische Energie einen elektrischen Generator zwingt zu rotieren. Es gibt viele verschiedene Methoden, die mechanische Energie, einschließlich Hitzemotoren, Wasserdruckprüfung, Winds und Gezeitenmacht zu entwickeln.

Die direkte Konvertierung der potenziellen Kernenergie zur Elektrizität durch den Beta-Zerfall wird nur auf einer kleinen Skala verwendet. In einem lebensgroßen Kernkraftwerk wird die Hitze einer Kernreaktion verwendet, um einen Hitzemotor zu führen. Das steuert einen Generator, der mechanische Energie in die Elektrizität durch die magnetische Induktion umwandelt.

Der grösste Teil der elektrischen Generation wird durch Hitzemotoren gesteuert. Das Verbrennen von fossilen Brennstoffen

Bedarf der grösste Teil der Hitze zu diesen Motoren, mit einem bedeutenden Bruchteil von der Atomspaltung und einigen von erneuerbaren Quellen. Die moderne Dampfturbine (erfunden von Herrn Charles Parsons 1884) erzeugt zurzeit ungefähr 80 Prozent der elektrischen Macht in der Welt mit einer Vielfalt von Hitzequellen.

Turbinen

Alle Turbinen werden durch eine Flüssigkeit gesteuert, die als ein Zwischenenergietransportunternehmen handelt. Viele der gerade erwähnten Hitzemotoren sind Turbinen. Andere Typen von Turbinen können durch den Wind oder das fallende Wasser gesteuert werden.

Quellen schließen ein:

• Dampf - Wasser wird gekocht durch:
• Atomspaltung,
• Das Brennen von fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdgas oder Erdöl). In heißem Benzin (Gasturbine) werden Turbinen direkt durch Benzin gesteuert, das durch das Verbrennen von Erdgas oder Öl erzeugt ist. Vereinigte Zyklus-Gasturbinenwerke werden sowohl durch den Dampf als auch durch das Erdgas gesteuert. Sie erzeugen Macht, indem sie Erdgas in einer Gasturbine verbrennen, und verwenden restliche Hitze, um zusätzliche Elektrizität vom Dampf zu erzeugen. Diese Werke bieten Wirksamkeit von bis zu 60 % an.
• Renewables. Der Dampf, der erzeugt ist durch:
• Biomasse
• Sonnenthermalenergie (die Sonne als die Hitzequelle): Parabolische Sonnentröge und Sonnenmacht-Türme konzentrieren Sonnenlicht, um eine Wärmeübertragungsflüssigkeit zu heizen, die dann verwendet wird, um Dampf zu erzeugen.
• Geothermische Macht. Entweder der Dampf unter dem Druck erscheint aus dem Boden und fährt eine Turbine oder heißes Wasser verdampfen eine niedrige kochende Flüssigkeit, um Dampf zu schaffen, um eine Turbine zu steuern.
• Ozeanthermalenergiekonvertierung (OTEC): Verwendet den kleinen Unterschied zwischen kühlerem tiefem und wärmerem Oberflächenozeanwasser, um einen Hitzemotor (gewöhnlich eine Turbine) zu führen.
• Andere erneuerbare Quellen:
• Wasser (hydroelektrisch) - Turbinenklingen wird durch fließendes Wasser gehandelt, das durch hydroelektrische Dämme oder Gezeitenkräfte erzeugt ist.
• Wind - die Meisten Windturbinen erzeugen Elektrizität vom natürlich vorkommenden Wind. Sonnenaufwind-Türme verwenden Wind, der innerhalb des Schornsteins durch die Heizung davon mit dem Sonnenlicht künstlich erzeugt wird, und als Formen der Sonnenthermalenergie richtiger gesehen wird.

Erwiderung von Motoren

Kleine Elektrizitätsgeneratoren werden häufig durch die Erwiderung von Motoren brennender Diesel, biogas oder natürlicher angetrieben

Benzin. Dieselmotoren werden häufig dafür verwendet unterstützen Generation gewöhnlich an niedrigen Stromspannungen. Jedoch verwendet größter Macht-Bratrost auch Dieselgeneratoren, ursprünglich zur Verfügung gestellt, weil Notfall für eine spezifische Möglichkeit wie ein Krankenhaus unterstützt, um Macht in den Bratrost während bestimmter Verhältnisse zu füttern. Biogas ist häufig combusted, wo er wie ein erzeugt wird

Geländeauffüllung oder Abwasser-Behandlungswerk, mit einem sich revanchierenden Motor oder einer Mikroturbine, die eine kleine Gasturbine ist.

Tafeln von Photovoltaic

Verschieden von der Sonnenhitze concentrators erwähnt oben, photovoltaic Tafeln wandeln Sonnenlicht direkt zur Elektrizität um. Obwohl Sonnenlicht frei ist und reichliche Sonnenelektrizität noch gewöhnlich teurer ist, um zu erzeugen, als groß angelegte mechanisch erzeugte Macht wegen der Kosten der Tafeln. Silikon der niedrigen Leistungsfähigkeit, das Sonnenzellen in Kosten und Mehrverbindungspunkt-Zellen mit ungefähr 30 % Umwandlungsleistungsfähigkeit vermindert haben, ist jetzt gewerblich verfügbar. Mehr als 40 % Leistungsfähigkeit ist in experimentellen Systemen demonstriert worden. Bis neulich wurden photovoltaics meistens in entfernten Seiten verwendet, wo es keinen Zugang zu einem kommerziellen Macht-Bratrost, oder als eine ergänzende Elektrizitätsquelle für individuelle Häuser und Geschäfte gibt. Neue Fortschritte in der Produktionsleistungsfähigkeit und photovoltaic Technologie, die mit durch Umweltsorgen gesteuerten Subventionen verbunden ist, haben die Aufstellung von Sonnenkollektoren drastisch beschleunigt. Installierte Kapazität wächst um 40 %, die pro Jahr durch Zunahmen in Deutschland, Japan, Kalifornien und New Jersey geführt sind.

Andere Generationsmethoden

Verschiedene andere Technologien sind studiert und für die Energieerzeugung entwickelt worden. Halbleitergeneration (ohne bewegende Teile) ist von besonderem Interesse in tragbaren Anwendungen. Dieses Gebiet wird durch thermoelektrische (TE) Geräte, obwohl thermionisch (TI) größtenteils beherrscht, und thermophotovoltaic (TPV) Systeme sind ebenso entwickelt worden. Gewöhnlich werden TE Geräte bei niedrigeren Temperaturen verwendet als TI und TPV Systeme. Piezoelektrische Geräte werden für die Energieerzeugung von der mechanischen Beanspruchung besonders im Macht-Ernten verwendet. Betavoltaics sind ein anderer Typ des Halbleitermacht-Generators, der Elektrizität vom radioaktiven Zerfall erzeugt.

Flüssigkeitsbasierter magnetohydrodynamic (MHD) Energieerzeugung ist als eine Methode studiert worden, um elektrische Leistung aus Kernreaktoren und auch aus herkömmlicheren Kraftstoffverbrennen-Systemen herauszuziehen. Osmotische Macht ist schließlich eine andere Möglichkeit an Plätzen wo Salz und süße Wasserverflechtungen (z.B Deltas...)

Elektrochemische Elektrizitätsgeneration ist auch in tragbaren und beweglichen Anwendungen wichtig. Zurzeit kommt der grösste Teil elektrochemischen Macht aus geschlossenen elektrochemischen Zellen ("Batterien"), die mehr als Lagerungssysteme wohl verwertet werden als Generationssysteme, aber elektrochemische Systeme öffnen, die als Kraftstoffzellen bekannt sind, haben sehr viel Forschung und Entwicklung in den letzten paar Jahren erlebt. Kraftstoffzellen können an die Extrakt-Macht entweder von natürlichen Brennstoffen oder von synthetisierten Brennstoffen (hauptsächlich elektrolytischer Wasserstoff) gewöhnt sein und können so entweder als Generationssysteme oder Lagerungssysteme abhängig von ihrem Gebrauch angesehen werden.

Kosten, Elektrizität zu erzeugen

Produktion

Die Produktion der Elektrizität 2008 war 20,261TWh, der 11 % der Sonnenenergie war, die die Erde in einer Stunde (174,000TWh) erhält. Quellen der Elektrizität waren fossile Brennstoffe 67 %, erneuerbare Energie 18 % und Kernkraft 13 %. Die Mehrheit des Gebrauchs des fossilen Brennstoffs für die Generation der Elektrizität war Kohle und Benzins. Öl war nur 5.5 %. Zweiundneunzig Prozent der erneuerbaren Energie waren gefolgt vom Wind an 6 % und geothermisch an 1.8 % hydroelektrisch. Sonnenphotovoltaic war 0.06 %, und Sonnen-thermisch war 0.004 %. Daten sind von IEA/OECD (2008)

:

Gesamtenergie, die an allen Kraftwerken für die Generation der Elektrizität verbraucht ist, war 4,398,768 ktoe (Kilo-Tonne der Ölentsprechung), der 36 % der Summe für primäre Energiequellen (TPES) von 2008 war.

Elektrizitätsproduktion (Gros) war 1,735,579 ktoe (20,185 TWh), Leistungsfähigkeit war 39 %, und das Gleichgewicht von 61 % wurde Hitze erzeugt. Ein kleiner Teil (145,141 ktoe, der 3 % des ganzen Eingangs war) der Hitze wurde an der Kraftwärmekopplungshitze und den Kraftwerken verwertet. Der innerbetriebliche Verbrauch der Elektrizität und Energieübertragungsverluste war 289,681 ktoe.

Der dem Endverbraucher gelieferte Betrag war 1,445,285 ktoe (16,430 TWh), der 33 % der Gesamtenergie war, die an Kraftwerken und Hitze- und Macht-Kraftwärmekopplung (CHP) Werke verbraucht ist.

Historische Ergebnisse der Produktion der Elektrizität

Produktion durch das Land

Die Vereinigten Staaten sind lange der größte Erzeuger und Verbraucher der Elektrizität mit einem globalen Anteil 2005 mindestens 25 % gewesen, die von China, Japan, Russland und Indien gefolgt sind.

Bezüglich Jan 2010 war die Gesamtelektrizitätsgeneration für die 2 größten Generatoren wie folgt:

Die USA: 3992 Milliarden kWh (3992 TWh)

China: 3715 Milliarden kWh (3715 TWh)

Liste von Ländern mit der Quelle der Elektrizität 2008

Die Datenquelle von Werten (elektrische Macht erzeugt) ist IEA/OECD

Verzeichnete Länder sind 20, der durch die Bevölkerung oder das 20 erste durch das BIP (PPP) und Saudi-Arabien erst ist, das auf CIA Weltfactbook 2009 gestützt ist.

Sonnen-PV* ist Photovoltaics

Lebensother* = 198TWh (Biomasse) + 69TWh (Verschwendung) + 4TWh (anderer)

Umweltsorgen

Die meisten Wissenschaftler geben zu, dass Emissionen von Schadstoffen und Treibhausgasen von der auf den fossilen Brennstoff gegründeten Elektrizitätsgeneration für einen bedeutenden Teil von Welttreibhausgas-Emissionen verantwortlich sind; in den Vereinigten Staaten ist Elektrizitätsgeneration für fast 40 Prozent von Emissionen, die größte von jeder Quelle verantwortlich. Transport-Emissionen sind hinten nah, ungefähr ein Drittel der amerikanischen Produktion des Kohlendioxyds beitragend.

In den Vereinigten Staaten ist das Verbrennen des fossilen Brennstoffs für die elektrische Energieerzeugung für 65 % aller Emissionen des Schwefel-Dioxyds, des Hauptbestandteils des sauren Regens verantwortlich. Elektrizitätsgeneration ist die vierte höchste vereinigte Quelle von NOx, Kohlenmonoxid und particulate Sache in den Vereinigten Staaten.

Im Juli 2011 hat das Parlament des Vereinigten Königreichs eine Bewegung auf den Tisch gelegt, dass "Niveaus von (Kohlenstoff) Emissionen von der Kernkraft pro Kilowatt-Stunde etwa dreimal niedriger waren als diejenigen von Sonnen-, viermal tiefer als saubere Kohle und 36mal tiefer als herkömmliche Kohle".

Obwohl PV Generation als umweltfreundlich eingestellt wird, verwertet die Herstellung von PV Zellen wesentliche Beträge von Wasser zusätzlich zu toxischen Chemikalien wie Phosphor und Arsen. Diese werden häufig überblickt, wenn man PV fördert. Wegen strenger Umweltregulierungen in den Vereinigten Staaten, zum Beispiel, wird PV Herstellung häufig in Ländern mit niedrigeren Standards wie China durchgeführt.

Wasserverbrauch

Die meisten in großem Umfang thermoelektrischen Kraftwerke verbrauchen beträchtliche Beträge von Wasser, um Zwecke abzukühlen, und Boiler-Wasser machen sich - 1 L/kWh diesmal durch (z.B das Flussabkühlen) und 1.7 L/kWh für das Kühlturm-Abkühlen zurecht. Wasserabstraktion, um Wasser abzukühlen, ist für ungefähr 40 % der europäischen Gesamtwasserabstraktion verantwortlich, obwohl der grösste Teil dieses Wassers zu seiner Quelle, obgleich ein bisschen wärmer, zurückgegeben wird. Verschiedene Kühlsysteme haben verschiedenen Verbrauch gegen Abstraktionseigenschaften. Kühltürme ziehen einen kleinen Betrag von Wasser von der Umgebung zurück und verdampfen der grösste Teil davon. Einmal durch Systeme ziehen einen großen Betrag zurück, aber geben es in die Umgebung sofort, bei einer höheren Temperatur zurück

Siehe auch

• Verhältniskosten der Elektrizität, die von verschiedenen Quellen erzeugt ist
• Direktive über die Elektrizitätsproduktion von erneuerbaren Energiequellen
• Verteilte Generation
• Emissionen & Generationsquelle einheitliche Datenbank
• Liste von Ländern durch die Elektrizitätsproduktion von der erneuerbaren Quelle
• Herabhängen-Geschwindigkeit kontrolliert
• Elektrische Energieübertragung
• Elektrisches Dienstprogramm
• EURELECTRIC
• Elektrizitätsvertrieb
• Elektrizität, die im Einzelhandel verkauft wird
• Energieentwicklung
• Umweltsorgen mit der Elektrizitätsgeneration
• Energiestandard von Eugene Green
• Das Erzeugen des Verfügbarkeitsdatensystems
• Lastprofil
• Hauptelektrizität
• Parallele Generation
• Macht-Qualität
• Virtuelles Kraftwerk
• Spannungsabfall

Außenverbindungen

• Elektrizität - eine Sehzündvorrichtung
• Macht-Technologieenergiedatenbuch
• JETZT auf PBS: Machtkampf
• In dieser Woche in der Energie (TWiEpodcast)
• Elektrizität: Von der Tischplatte bis Kraftwerk