Elektrische Energie ist überall um uns herum vorhanden. Im Moment wird der Bildschirm, auf dem Sie diesen Artikel lesen, mit Strom versorgt.
Elektrische Energie ist die Energie elektrischer Teilchen (normalerweise Elektronen), die sich durch einen elektrischen Leiter bewegen. Aber wie wird Strom erzeugt? Wie werden diese Teilchen in Bewegung gesetzt?
Nach dem Energieerhaltungssatz kann Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt werden. Daher können wir keine elektrische Energie "erzeugen", aber wir können andere Primärenergie verwenden, um sie in Strom umzuwandeln.
Es gibt zwei Arten von Strom:
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Statische Elektrizität tritt auf, wenn ein Atom eine unterschiedliche Anzahl positiver und negativer Teilchen hat. Wenn wir beispielsweise einen Ballon mit Wolle reiben, gelangt ein Teil der Elektronen in der Wolle zum Ballon, wodurch die negativen Ladungen erhöht werden.
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Dynamische Elektrizität verwenden wir täglich in elektronischen Geräten, sie besteht aus einem geordneten Elektronenfluss durch einen Leiter. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die dynamische Stromerzeugung.
Stromerzeugung durch erneuerbare Energien
Erneuerbare Energien sind die Arten der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen, also aus unerschöpflichen Quellen (Sonnenstrahlung, Wind usw.).
Die wichtigsten erneuerbaren Energiequellen sind:
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Photovoltaik-Solarenergie: Eine Reihe von Sonnenkollektoren fängt die Energie des Lichts ein, um ein Elektron aus einem Material namens Silizium zu springen. Die Summe dieser Elektronen erzeugt einen elektrischen Strom.
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Solarthermie: Ein Satz Spiegel konzentriert die Sonnenstrahlung an einem Punkt. Die Temperatur an diesem Punkt wird sehr hoch und wird verwendet, um Dampf zu erzeugen, um eine Turbine anzutreiben, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist.
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Windenergie: Windparks sind Windmühlen, die die Kraft des Windes aufnehmen, um eine Windkraftanlage anzutreiben. Diese Turbine ist mit einem Generator verbunden, der Strom in das Stromnetz einspeist.
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Geothermie: Diese Energieform wird zur Gewinnung von Wärme aus dem Untergrund zur Beheizung von Wohnungen, aber auch als Wärmequelle für Geothermiekraftwerke verwendet. Dieser Anlagentyp funktioniert wie andere konventionelle Dampfkraftwerke, verwendet jedoch eine andere Wärmequelle.
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Gezeitenenergie und Wellenenergie: Diese beiden Arten erneuerbarer Energien nutzen die Bewegung des Meerwassers, um elektrische Energie zu erzeugen. Insbesondere funktioniert es mit Gezeiten, Meeresströmungen und Wellen.
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Biomasseenergie: Diese Energieart gewinnt Energie aus der Verbrennung organischer Stoffe. Die verwendeten organischen Stoffe sind Produkte, Reststoffe und Abfälle aus landwirtschaftlichen Tätigkeiten.
Der Hauptvorteil erneuerbarer Energien besteht darin, dass sie (mit Ausnahme von Biomasse) keine Treibhausgase erzeugen. Mit anderen Worten, es sind Energien, die nicht zum Klimawandel beitragen.
Erzeugung elektrischer Energie aus nicht erneuerbaren Quellen
Nicht erneuerbare Energiequellen sind solche, die Ressourcen verbrauchen, die nicht schnell genug regeneriert werden, um den erzeugten Verbrauch zu kompensieren.
Die wichtigsten nicht erneuerbaren Energiequellen sind:
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Fossile Brennstoffe: Konventionelle Kraftwerke verwenden fossile Brennstoffe, um Dampf zu erzeugen und eine Turbine anzutreiben, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Im Allgemeinen sind die am häufigsten verwendeten Brennstoffe in diesem Kraftwerkstyp Kohle, Erdgas und Öl.
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Kernkraft: Kernkraftwerke funktionieren wie ein konventionelles Dampfkraftwerk. Der Unterschied besteht darin, dass sie, anstatt fossile Brennstoffe zu verwenden, Wärme durch nukleare Energiereaktionen gewinnen.
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Elektrochemische Energie: Diese Art von Energie wandelt chemische Energie in Elektrizität um, genau wie in einer Batterie.
Stromerzeugung durch Kernenergie
Der Prozess der Stromgewinnung durch Kernenergie ist das Ergebnis eines thermodynamischen und mechanischen Prozesses.
Ein Kernkraftwerk hat das Ziel, die innere Energie von Uranatomen in elektrische Energie umzuwandeln. Uran ist ein chemisches Element des Periodensystems mit einer sehr hohen Ordnungszahl, was es zu einem sehr instabilen Element macht.
Dieser Vorgang wird durch die folgenden Schritte durchgeführt:
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Der Kernreaktor erzeugt zunächst Spaltreaktionen, die viel Wärme abgeben.
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Mit all dieser thermischen Energie wird Hochdruckdampf erhalten.
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Der Dampf treibt dank seines hohen Drucks die Dampfturbinen des Kraftwerks an.
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Auf diese Weise wird mechanische Energie gewonnen, die Rotationsenergie einer Welle.
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Schließlich ist die Person, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, der elektrische Generator.
