写于 2017-03-02 02:44:02| 澳门mgm娱乐| 体育

在当今世界,能源和电力管理所有电能需要帮助拯救生命,与朋友和家人沟通,并在Facebook和Twitter上抱怨自灯泡发明以来,世界上大部分地区已经“喝醉”了电力,而且我并不认为能量清醒现在,我需要精力来驱动我用来输入这篇文章的电脑,办公室里的灯光以及我耳中的音乐因为获得技术已成为必需品很多人,这是我们每天付出的代价我们需要为家庭,汽车,智能手机和电脑提供能源,而且由于人们不太可能将这些奢侈品留在路边,对能源的需求将会增加永远存在于美国和世界在本文中,我的目的是解释电力和能源的挑战,这些挑战正在抓住基于技术的世界我的目标是证明,尽管该国正试图转向更环保的产品消息来源,我们的能源需求迫使我们坚持使用旧的化石燃料方法人们不仅要了解能源是什么,而且要知道它来自哪里以及一些可以帮助我们提高效率和保护的创新因此非常重要

,让我们从理解能源开始能源有多种形式(机械,化学,电气等)和来自许多不同的来源作为动物,我们通过我们自己的化学能源植物在我们身体的细胞内供给动力我们吃食物,我们的身体将其转化为通过打破食物来降低能量然而,我们的技术依赖于电能或电能在物理学中,我们将能量定义为工作能力能量存储在许多不同的东西中,如阳光(太阳能),材料(煤,天然气,木材) )和化学系统(人体)爱因斯坦帮助我们认识到所有物质都是能量,也存储在原子中(铀 - 核)挑战是我们如何获得这些物质能源,让他们为我们工作通过工作,我的意思是加热我们的家园,运行我们的汽车,并为我们的智能手机,计算机和其他电子设备供电电力被定义为随着时间的推移使用的能源量这是一个关键的区别因为力量和能量是不同的但是,许多人试图将它们等同起来为了帮助你理解这种区别,想想驾驶,你旅行的距离是能量,你的速度就是力量当然,你的车有最高速度(150英里每小时或者240 kph),但由于安全,机械或法律原因你很少(如果有的话)快速行驶因此,查看最大速度(功率)并不能告诉你它可以行驶的距离(能量)的任何信息因为在功率和能量之间的区别,重要的是我们不要看功率,而是产生的总能量为了使它更容易,我们可以看一年内产生的能量

物理,功率以瓦特(W)或Joul为单位给出每秒es(能量)这通常以千瓦(kW)为单位给出,即1000 W由此,我们可以将能量定义为一段时间(小时 - 小时)的功率(kW)

因此,能量可以有一个单位为千瓦时只需检查你的电费,它会告诉你你上个月用了多少千瓦时不久前,世界上大多数人只是通过燃烧木头或蜡烛来产生能量然而,在今天的世界里,我们有更大的能源需求美国家庭平均每月使用约1000千瓦时的电力(一年12,000千瓦时)这是至关重要的,因为电力公司喜欢告诉你有多少家庭正在接受他们的能源但是,这些数字并不存在

美国的总电能消耗约为40 PWhr /年或4,000,000,000,000 kWhr /年(PWhr = petawatt小时),约占世界总能耗的20%

因此,有一些问题我们如何为人们提供足够的能源

我们如何在最大限度地减少对环境或整体安全的影响的同时做到这一点

不幸的是,这些问题没有简单的答案下面,我将介绍主要的能源来源并讨论他们的总体能源产出以及他们如何进行比较虽然环境问题很重要,但我只想提及关注的主要方面

有关详细信息,请查看在我之前关于气候变化或电动汽车的文章中 本文的重点是研究不同来源产生的能源总量,以及我们的能源需求如何通过保护和创新推动效率需求在能源方面,大多数国家都有养家糊口的能源定义该国家在大多数国家,它是化石燃料(煤和天然气)一个多世纪以来,煤炭推动了美国的进步,并可能会持续一段时间因此,它是一个好的起点煤炭基本上是压缩碳和美国有很多它当烧煤产生灰,二氧化碳和能源!一些煤炭技术旨在试图阻止灰烬和二氧化碳进入大气层

然而,它只是擦洗并储存它,考虑到可能的有毒和放射性,这就成了它自己的一个问题(查找TVA灰烬溢出)灰烬的性质当煤炭燃烧时,它产生的热量将使水沸腾,从而使涡轮机发电以产生电力

因此,与世界上大多数发电厂一样,煤电厂只不过是一种美化的蒸汽发动机

天然气也是如此,除了没有灰烬一旦发电,典型的燃煤电厂可以产生大约500兆瓦(兆瓦)的平均峰值功率输出

但是,如前所述,你需要注意能量,不是电力如果一个燃煤电厂以最大功率运行1年,那么它每年将产生大约43 TWhr(太瓦时)的能量因为它们没有达到最大值,所以它更像是每年2-3 TWhr美国的总能量煤炭产量约为16 PWhr,另外12个PWhr来自天然气这约占美国电能消耗量的70%,但我们需要约40个PWhr尽管煤和天然气非常丰富且不会耗尽数十年(也许一个世纪),他们需要帮助来产生我们所需的电力下一个强国是核电核电基本上产生水蒸气,电和放射性废物它主要利用铀原子的破碎(E = mc2)产生热量来煮沸水,然后我们再次回到蒸汽机,最大功率输出可以从4吉瓦到05吉瓦,取决于反应堆的数量这相当于核电站平均约5太赫时/年当前,美国核电厂产量约为每年8个PWhr(仅次于天然气)主要优势是与大量煤相比,您只需要少量的铀,而且不产生二氧化碳和灰烬,这很好然而,核电并非没有争议(查看三里岛,切尔诺贝利和福岛)化石燃料和核能在产生能量方面非常出色,并共同提供了36个PWhr(在所使用的40个PWhr中)美国的电力然而,人们担心这些资源的可用性,因为它们是不可再生的

一旦我们用尽煤炭,天然气和核材料,它们就不复存在应该提到的是,核具有更长的寿命寿命比煤炭,因为我们可以再加工或使用其他燃料,如钍或钚但事实上仍然存在,最终将被消耗,尽管不会持续几个世纪因此,世界的总体目标应该是努力更可持续的可再生能源这导致我们采用替代能源(主要是太阳能和水力发电)水电利用水流来发电(基本上利用了gr avity)太阳能利用来自太阳的丰富能源,通过两种不同的技术(光伏和浓缩)实现这一点

集中太阳能利用阳光煮沸水然后回到蒸汽机

然而,光伏太阳能利用特殊设计材料的特性通过材料内的复杂相互作用吸收阳光并产生电力这两种来源都不会产生二氧化碳,这使得它们对环境非常友好

在电力和能源方面,水电可以与煤和核相媲美胡佛大坝产生大约4太瓦时的能量每年,美国从水力发电中获得的能源消耗量为3千瓦时 为什么这么少

那么,水力发电的问题是你需要建造一座大坝并建造一个水库,这意味着你必须取代土地和环境

这导致许多关于水的使用的政治和环境问题例如如果你淹没科罗拉多河并缓慢或阻止它流入加利福尼亚湾,那么你就干扰了加利福尼亚州,亚利桑那州和墨西哥的供水,以及任何来自该来源的州

国家通常通过能源协议获得一些能源水电有一个环境优势它是控制河水流量的能力,这为大坝下方的洪水提供了一定的保障如果你一直在跟上数学,那么你可以说我们在美国总共40伏特的电力中占了39个PWh

剩下的1%来自所有其他替代能源(太阳能,风,潮汐等),这是一个非常小的数量在这里,我将只关注太阳能,但风和潮汐也有希望太阳能(太阳)能源是可再生和持久的(太阳不会扩展成红色另外40亿年的巨人,有点环保,相当强大阳光每平方米提供大约1千瓦的功率,这听起来好得不真实考虑到太阳能可能是最好的能源,为什么呢

它没被使用

好吧,问题在于你只需要弄清楚如何收集它我们有能力以多种方式利用它,太阳能电池板和聚光太阳能发电厂,如上所述太阳能电池板,科学家们能够使用将太阳能转化为电能的复杂材料主要问题是它们效率不高你需要花费超过15,000美元来改造你的房屋以供太阳能使用如果你买得起它们,太阳能电池板可以节省能源,节约能源在不到十年的时间里,光伏太阳能发电厂可以产生更多的能量,但是它们通常每年仅产生01 TWhr并占用大量空间

不幸的是,太阳能电池板的功能不足以像大城市一样纽约或洛杉矶,但太阳能可以是非常有用的农村地区和城镇因此,虽然它可能没有,在这个时候,有能力成为国家的“养家糊口”,它肯定是有用的帮助降低我们对其他来源的依赖如果你可以从顶部稍微削减一点,那么从长远来看可以节省很多为了从太阳获得大量能源,你需要一个太阳能集中工厂集中太阳能发电厂使用大面积镜子将光线反射到光线集中的发电站,主要用于像传统发电厂一样煮沸水

值得注意的是,集中的太阳能发电厂可以产生大功率输出加利福尼亚州伊万帕市的Ivanpah太阳能发电设施预计最大输出功率为392兆瓦,可与煤炭和小型核电站相媲美,而且相当令人印象深刻当你看一年的年总能源产量时,预计该设施将产生约10万亿千瓦时的能量,比燃煤电厂低约50-60%这是令人印象深刻的,每年肯定会取代相当数量的污染虽然,问题可以被问到,如果功率相当,为什么能量输出如此之低

嗯,这是因为太阳能发电厂只能在有阳光的情况下运行,对于加利福尼亚来说,每年约有3000个太阳时,这是相当高的

因此,每年的能源产量急剧下降这对于煤炭,核能和水力发电来说是不同的

,因为它们可以一天24小时/每周7天运行太阳能发电厂所面临的主要问题是所需的面积或空间量光伏发电场很大,产量很少,与其他相比伊万帕太阳能发电设施(集中太阳能)占地约3500英亩(55平方英里或14平方公里)因此,如果我们想要仅运行美国(40 PWhr /年)的太阳能收集设备,那么您需要使用至少22,000平方英里的面积(或56,000平方公里),略小于西弗吉尼亚州的土地总面积 与标准核电站或煤电厂的面积和成本相比,这使得这些发电厂的建设成本非常高

现在,这是很多信息,你可能会对它的含义感到困惑嘛,解释是否是旁观者的眼睛资金,面积和总产量使太阳能成为国家电网的主要贡献者,但这并不意味着我们需要放弃它太阳能绝对有助于使我们的能源网络更具可持续性创新提高效率可以使这些较少使用的选项更加可行即使是小的贡献也是有用的,并且降低了我们对更大来源的需求由于我们的能源需求不断增加,目前的替代能源不太可能占据大多数,那就是问题那就是能源危机地球上只有这么多的煤,天然气和核材料当然,我们有足够的时间可以持续下一代,但那些将是我们需要从更多不同的能源网点获取能源现在至关重要现在,我们的能源是按需的如果你在炎热的夏天使用更多的能源,那么煤电厂就会燃烧更多的煤炭,核电工厂将反应堆控制棒提升一点,或者水力发电厂将开启另一个涡轮机为您提供能量这是太阳能发电厂的另一个挑战一旦太阳下山,工厂将产生更少的能量,并且更难以应对能源需求然而,如果我们能够更有效地储存能源,那么我们就可以摆脱按需能源网格要做到这一点,我们需要开发出更好的电池技术和更有效的储能方式更高的容量,我们可以彻底改变我们的电网高效的电池技术将使太阳能,风能和潮汐能的共同努力更加可行通过努力制造更高效的太阳能技术,小城镇和茹ral area可以变得自给自足,大型太阳能集热器工厂可以为更大的城市提供动力电池是一个巨大的研究领域,但它们不是唯一可以提高效率的地方复杂材料的使用可以利用来自许多来源,如无线电波,温度差异和压力变化我们通常不会想到这些东西,但是科学家正在研究它们想象一下你的手机充电,而不是通过插入或使用太阳能电池板,而是通过将我们周围的无线电波转换成可用电能的材料或装置如何通过使用热电材料将发动机的热量转换为电能或使用压电材料将旋转轮胎的压力转换为电能来增加汽油里程数已经现实技术的进步需要能源,我们生活的世界也需要能源我们需要从我们的蒸汽机方法转向能源并在我们如何使用能源方面获得更多创新我们不能仅仅将汽车置于巡航控制之下并回到制造三明治来源:美国能源情报署