Quanto ne sai dei progressi nel settore dell'energia elettrica? DCI Comprereste una casa senza prese di corrente funzionanti? Siamo arrivati a dipendere dall'energia elettrica per molte delle nostre attività quotidiane. Quando ci sono interruzioni, sentiamo l'impatto di quella dipendenza, seguito da un senso di sollievo quando la corrente torna di nuovo.
L'elettricità ci ha aiutato a rimanere più sani, lavorare in modo più efficiente e vivere 24 ore su 24. Poiché l'elettricità ha avuto un'influenza così positiva sulle nostre vite, i ricercatori scientifici e industriali trovano costantemente modi per fornire energia elettrica in modo più semplice ed economico. Di conseguenza, le innovazioni nell'energia elettrica hanno reso l'industria più pulita ed efficiente nel corso della sua storia, e ha reso disponibile il servizio elettrico a milioni di case.
Questo articolo include le nostre prime cinque scelte da queste innovazioni. Esamineremo la tecnologia mirata a determinate risorse energetiche, e controlleremo i componenti principali che ti danno accesso a tali risorse. Per dare il via alle cose, diamo un'occhiata a un'innovazione attuale per una risorsa rinnovabile a lungo utilizzata.
ContenutiPer millenni, le persone hanno sfruttato la potenza del vento per svolgere compiti. Per esempio, i mercanti un tempo facevano affidamento sul vento per navigare il mondo. Anche, vecchi mulini a vento, usato un tempo per macinare i cereali, sono una parte iconica del paesaggio olandese. Con le nostre vite incentrate sull'elettricità, scienziati moderni hanno trovato modi innovativi per convertire l'energia cinetica del vento in energia elettrica.
Oggi, Intorno al mondo, la turbina eolica sta diventando iconica come il mulino a vento olandese. Una turbina eolica è tipicamente costituita da un grande, elica a tre pale, chiamato rotore, in cima a una torre abbastanza alta che niente la blocchi dal vento. La turbina ha un guidare il treno simile al motore di un'auto che include un generatore elettrico. L'elettricità generata viene aggiunta alla rete elettrica, che alimenta centinaia di case e aziende in una posizione geografica.
Una piccola turbina eolica può alimentare una singola casa o una piccola impresa. Queste versioni più piccole hanno rotori tra 8 e 25 piedi (2,4 e 7,6 metri) di diametro e possono resistere fino a 30 piedi (9,1 metri) in aria. I parchi eolici stanno diventando sempre più comuni in grandi spazi aperti. Puoi vedere alcune di queste fattorie durante un viaggio in auto o in volo attraverso gli Stati Uniti occidentali, con migliaia di gigantesche turbine eoliche bianche che si estendono sui pendii a perdita d'occhio.
Prossimo, diamo un'occhiata a un'altra innovazione che crea elettricità dall'energia cinetica della natura.
Le dighe idroelettriche sono la più antica innovazione tecnologica nel nostro conto alla rovescia. Durante i primi anni del 1900, Il 40% dell'elettricità utilizzata negli Stati Uniti proviene da dighe idroelettriche. Oggi, l'energia idroelettrica rappresenta quasi un quarto di tutta l'elettricità utilizzata nel mondo. Inoltre, le stesse strutture fisiche sono meraviglie dell'ingegneria e della costruzione umana, disegnando fotografi e turisti, secondo il Bureau of Reclamation degli Stati Uniti.
Le dighe idroelettriche funzionano trattenendo enormi quantità di acqua e consentendo a una quantità limitata di fluire attraverso la diga. La pressione dell'acqua creata limitando questo flusso è tremenda, e gli impianti idroelettrici sfruttano questa pressione per far girare le turbine collegate ai generatori elettrici. Come per le turbine eoliche, l'energia elettrica generata da una diga idroelettrica viene aggiunta alla rete elettrica associata alla posizione geografica della diga.
Una diga idroelettrica fornisce alla rete elettrica da diverse centinaia di kilowatt a diverse migliaia di megawatt di elettricità al secondo. Il National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti afferma che le dighe più grandi del mondo possono generare circa 10, 000 megawatt, abbastanza per milioni di persone da usare.
Nonostante la sua età, il futuro è luminoso per l'energia idroelettrica, poiché la diga idroelettrica subisce un restyling del 21° secolo. I ricercatori stanno trovando modi per migliorare l'efficienza e l'impatto ambientale dell'energia idroelettrica migliorando le dighe esistenti e costruendo nuove dighe.
Nanogeneratori:usare il potere che c'è in noiMentre il movimento del vento e dell'acqua può alimentare molte case, i nanogeneratori utilizzano il movimento del tuo corpo per produrre elettricità su scala ridotta. I nanogeneratori sono piccoli dispositivi con un materiale piezoelettrico, il che significa che il materiale crea una corrente elettrica semplicemente piegandolo o allungandolo. Questo potere potrebbe venire dal sottile dei movimenti, come un battito cardiaco oi polmoni che si espandono e si contraggono. Infine, i nanogeneratori potrebbero essere usati per alimentare pacemaker, eliminando la necessità di interventi chirurgici ripetuti quando le batterie si scaricano. Nel futuro prossimo, cercare nanogeneratori disponibili nell'abbigliamento, permettendoti di alimentare il tuo lettore musicale portatile semplicemente respirando e muovendoti.
Mentre il vento e l'acqua possono essere usati per generare energia attraverso il movimento, il sole fornisce una notevole quantità di energia sotto forma di calore e luce. Tecnologia delle celle solari, chiamate celle fotovoltaiche (PV), convertire quella luce in elettricità. Queste celle fotovoltaiche contengono materiali semiconduttori come il silicio. Gli elettroni nel semiconduttore si muovono quando il materiale assorbe la luce.
A differenza delle tecnologie per l'energia idrica ed eolica che abbiamo trattato, le celle solari sono versatili per dimensioni e portabilità. Grandi pannelli solari con centinaia di celle possono essere costruiti in una fabbrica e poi venduti per estendersi su un terreno o montarli su un tetto. Questi grandi pannelli vengono utilizzati per alimentare case e aziende e devono essere sostituiti dopo circa 30 anni. Piccoli pannelli solari con solo poche celle raccolgono energia sufficiente per alimentare dispositivi autonomi, come calcolatrici e illuminazione esterna.
Pur essendo un pulito, fonte di energia rinnovabile, la luce del sole da sola non è sufficiente per chi vuole usare l'elettricità di notte o nelle giornate nuvolose. Nella maggior parte dei casi, i pannelli solari sono una fonte di energia supplementare per un edificio già collegato alla rete elettrica. Poche persone, anche se, scegliere di andare completamente "fuori rete" e utilizzare batterie ricaricabili per immagazzinare l'elettricità generata dal sole quando il sole non splende.
Finora, abbiamo esaminato le innovazioni che sfruttano al massimo le fonti di energia rinnovabile. Prossimo, esamineremo un'innovazione che utilizza la fonte di energia non rinnovabile più efficiente oggi conosciuta.
La fissione nucleare è il processo di rottura di un atomo, liberando l'energia che tiene insieme l'atomo. Negli anni Cinquanta, la fissione nucleare dell'isotopo radioattivo uranio-235 ha reso l'energia più economica e più efficiente da produrre. Un reattore nucleare è una struttura che produce questo processo di fissione dall'uranio-235. Le centrali nucleari includono uno o più reattori insieme a meccanismi grandi e complessi per il raffreddamento e il contenimento.
Il reattore nucleare stesso è l'innovazione chiave qui. Il reattore controlla il processo di fissione da una quantità molto piccola di uranio-235 e convoglia l'energia verso barre di calore che, a sua volta, riscaldare l'acqua per produrre vapore. Il vapore muove una turbina e fa girare un generatore elettrico, simile al modo in cui funzionano le turbine eoliche e idrauliche. Così, in sostanza, una centrale nucleare è solo una centrale a vapore alimentata dal suo nucleare.
Utilizzando l'energia nucleare, il mondo usa meno altre risorse, come carbone e petrolio, per riscaldare l'acqua e produrre vapore. Nonostante questo vantaggio, preoccupazioni ancora affliggono le menti degli scettici. Le preoccupazioni includono la sicurezza delle persone che vivono e lavorano all'interno e intorno alle centrali nucleari e ai potenziali rischi dello smaltimento delle scorie nucleari. Inoltre, diversi famigerati disastri di reattori nucleari in tutto il mondo hanno contaminato la reputazione di questa fonte di energia.
Nessuna di queste grandi innovazioni nel campo dell'energia elettrica sarebbe ampiamente disponibile senza l'innovazione in cima alla nostra lista. Verifichiamolo ora.
In cima alla nostra lista di innovazioni c'è la griglia stessa. Quando la gente dice "la griglia, " si riferiscono a una rete di risorse elettriche che copre una determinata area geografica. Alcune reti sono collegate ad altre reti per condividere le risorse in caso di emergenza. La maggior parte delle persone che utilizzano una fonte di energia elettrica si collega a una rete esistente tramite linee elettriche.
Una rete è un'enorme infrastruttura elettrica costituita da linee elettriche, centrali elettriche, sottostazioni e trasformatori. Le reti negli Stati Uniti sono controllate da una combinazione di enti pubblici e privati. Gli enti pubblici sono le burocrazie statali e federali che applicano le leggi che regolano il settore. Gli enti privati sono società di servizi pubblici che forniscono l'accesso a una rete e misurano l'energia utilizzata da ogni casa o azienda. Queste forze di controllo determinano il prezzo che un utente deve pagare per ogni kilowattora di elettricità su quella rete.
La tecnologia di rete continua ad espandersi anche se le persone cercano altre fonti di energia per riempirla. Per esempio, la tecnologia smart grid è in fase di sviluppo per migliorare l'efficienza nel modo in cui l'energia viene monitorata e misurata per ogni cliente. Anche, lo stoccaggio della rete nelle stazioni e nei trasformatori può anche mantenere l'energia di riserva per aiutare a prevenire i blackout durante alcuni dei normali singhiozzi operativi della rete.
