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什麼是電能產生？它的類型以及產生

2024-08-09文化社會198

我們解釋什麼是電能產生、它的類型以及它是如何產生的。此外，還有電力部門的階段。

我們的日常生活很大程度上依賴電能。

什麼是電能產生？

電能的產生包括一系列不同的過程，透過這些過程可以產生電力，或者換句話說，將自然界中可用的其他形式的能量（化學能、動能、熱能、光能、核能等）轉化為可用的電能。

發電能力是當代人類關注的主要問題之一，因為自從 19 世紀發現電力以來，電力的消耗已經變得廣泛和正常化，以至於成為我們日常生活中不可或缺的一部分。我們的家庭、工業、公共照明，甚至我們的個人電器，都依賴持續穩定的電能供應。

因此，全球能源消耗正在急劇增加。 1900 年，全球能源消耗僅 0.7 太瓦 (0.7 x 10 12 W)，而 2005 年估計約為 500 艾焦耳 (5 x 10 20 J)，相當於 138,900 太瓦。

工業部門是最大的消費者，因此已開發國家（所謂的第一世界）的消費比例最高。例如，美國消耗了全球 25% 的能源。

因此，尋找新的、更有效的方法來獲取它是一個需要投入大量科學技術資源的領域，特別是在工業化和化石燃料燃燒的氣候影響不僅變得明顯而且變得越來越嚴重的時代。令人震驚。

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電能是如何產生的？

不同類型的能量可用於旋轉發電機的渦輪機。

一般來說，電力是在稱為發電廠或發電廠的大型設施中生產的，這些設施利用不同類型的原材料或自然過程來「製造」電力。

為此，大多數發電廠都配備了交流發電機，這是產生交流電的大型設備。它們又由線圈和保持靜止的磁鐵組成，線圈是由導電材料製成的大型旋轉卷，排列成線狀。

透過高速旋轉磁鐵內的線圈，會發生一種稱為電磁感應的現象：產生的磁場會動員導電材料的電子，產生能量流，然後必須「準備」透過一系列變壓器進行分配。

那麼問題就在於如何讓線圈高速且持續地旋轉。在 19 世紀的電力實驗中，電力是透過踩踏自行車產生的，當然，產生的電量很少。

就發電廠而言，需要更複雜的東西：渦輪機，它是一種旋轉裝置，能夠將機械能傳輸到線圈，利用另一種力使其旋轉。

例如，您可以利用瀑布中的水的落下，或風的持續吹動，或者在大多數情況下，大量沸水的上升蒸汽，為此需要產生一定量的恆定熱量，通過各種材料的燃燒。

正如我們將看到的，產生電能的完整過程無非就是將化學能轉化為熱能（燃燒），然後將其轉化為動能和機械能（通過啟動渦輪），最後轉化為電磁能，也就是說，在電力中。

電力產業的階段

電力透過電力線分配。

例如，電力部門負責整個電力生產迴路，從它的誕生到我們每個家庭的消費。該部門的整個能源生產週期涉及以下階段：

一代。從邏輯上講，第一階段包括透過可用的方式在現有的任何類型的發電廠中獲取電力。
轉型。一旦獲得電力，通常會經過一個轉換過程，為沿著電網運輸做好準備，因為電力與其他產品和貨物不同，不能儲存起來以供以後使用，而是必須立即傳輸。

這是由位於發電廠附近的所謂變電站或變壓器廠以及靠近消費者群體的變電中心完成的，因為它們的任務是調節電壓以使電力可運輸（高壓） . 和消耗品（低電壓）。

分配。電力最終必須透過稱為電力線的佈線網路供應給我們的家庭或消耗電力的行業，並且通常由不同的能源分配和行銷公司處理。
消耗。最後，每個消費者家庭或工業工廠都有一個連結裝置，將配電網路與內部設施連接起來，使能源出現在我們需要的任何地方。

發電型

風能發電相對便宜且安全。

發電通常根據生產發電的發電廠類型或相同的發電廠類型，根據使用的具體程序進行分類，正如我們之前所解釋的，啟動渦輪機旋轉線圈，進而發電。因此，我們有：

來自化石燃料的熱電能源。熱電廠是指透過內部鍋爐燃燒各種有機材料（煤、石油、天然氣或其他化石燃料），透過熱能、沸騰大量水或類似地加熱其他氣體來發電的電廠。在這些情況下，膨脹的氣體負責啟動渦輪機，然後冷卻以重複循環。
熱核能。熱核能的工作原理與熱電能沒有什麼不同，只是渦輪機旋轉所需的熱量是透過重原子裂變的各種化學過程獲得的，即透過用粒子轟擊原子來獲得。成其他較輕的元素並釋放大量的能量。在這些被稱為反應爐的工廠中，遵循與原子彈相同的邏輯，但用於和平目的。缺點是產生放射性廢棄物，難以處理且毒性較大。
地熱能。同樣，在這種情況下，發電廠的運作遵循熱電模型，但不需要燃料或鍋爐，因為使用了地殼的內部熱量。為此，需要一個方便的構造位置，即一個具有構造活動的區域，可以將水注入地球深處，並利用產生的蒸汽來啟動電動渦輪機。
太陽熱能。與先前的案例類似，此類發電廠利用太陽光，透過複雜的鏡子系統將其聚焦和集中，將液體加熱到300 至 1000 °C 之間的溫度，從而啟動熱電發電過程。
光伏能源。這種類型的能量也是透過利用陽光來獲得的，但意義不同：透過大面積的光伏電池，這些光伏電池由對陽光敏感的二極體組成，在其末端產生很小的電位差。需要大量安裝這些太陽能板來發電，但同時不需要原料，也不會過度污染環境。
水力發電。在這種情況下，發電廠的電動渦輪機不是透過熱作用來移動的，而是利用水流的機械能來移動。為此，需要特定的地形，例如瀑布、瀑布、大河或可以安裝水壩或水壩的水體。除了對這些水體及其自身生態系統進行殘酷改造之外，它還是一種清潔、廉價和安全的能源。
潮汐能或波浪能。這是透過沿海設施從潮汐或海浪中獲取電能的工廠的名稱，這些設施透過浮動裝置利用水的推力來啟動渦輪機。然而，這些並不是非常強大且無利可圖的獲取能源的方式，至少目前是如此。
風能。如果在前面的情況中使用了水的自然運動，那麼在風力發電廠中則使用了風的推動，特別是在風不斷吹的地區，例如沿海地區、大平原或類似地區。為了做到這一點，整個巨型螺旋槳區域對風的通過非常敏感，在移動時將機械能傳輸到電動渦輪機。這是一種相對經濟且安全的發電方式，但不幸的是功率很小，並且在景觀美化方面成本很高。