Kas ir enerģija?

Enerģija ir visur, bez tās nepastāv dzīvie organismi un nav iespējami dabas procesi. Tai ir daudz un dažādu formu. Dedzinot malku, iegūst siltumenerģiju, gaismas starojuma enerģiju. Lietojot pārtiku, cilvēks spēj kustēties un darboties ķīmiskās enerģijas rezultātā. Pastāv vēl citas enerģijas formas, piemēram, kodolenerģija, elektroenerģija, mehāniskā enerģija u. c. Dabā nepārtraukti notiek enerģijas aprite – nav iespējams radīt jaunu enerģiju vai no tās atbrīvoties, to var tikai pārveidot no vienas formas citā.

Neraugoties uz enerģijas dažādajiem veidiem, tās pamatprincips nemainās – enerģija ir spēja veikt darbu, un darba veikšanu sauc arī par pārmaiņu izraisīšanu. Enerģija tiek pārveidota vai nodota katru reizi, kad tiek veikts darbs. Darbu mēra džoulos (J) vai kalorijās (cal).

Enerģijas_veidi.png

Enerģijas ražošana

 

Lai cilvēki spētu izmantot enerģiju savām vajadzībām, to pārveido elektroenerģijā. To ir iespējams saražot dažādos procesos – sadedzinot fosilo kurināmo, izmantojot atjaunīgos energoresursus, piemēram, sauli, vēju, ūdeni, kā arī kodolreakcijās.

  • Ogles, gāzi vai naftu sadedzina fosilā kurināmā ražotnēs, lai iegūtu tvaiku, kas darbina turbīnas, kuras savukārt rada elektroenerģiju.
  • Atomelektrostacijās noris kodolreakcijas, lai radītu siltumu, ko pēc tam izmanto tvaika un elektroenerģijas ražošanai.
  • Enerģiju var iegūt, izmantojot atjaunīgos energoresursus un pārvēršot tos elektroenerģijā: saules paneļi izmanto saules gaismu (radiāciju), vēja turbīnas – vēju, savukārt hidroelektrostacijas – ūdens plūsmu.
  • Biomasa ietver organisko vielu, piemēram, koksnes vai lauksaimniecības kultūru, izmantošanu, to sadedzinot vai izmantojot ķīmiskus procesus, lai radītu enerģiju.

Energijas_razosana.jpg

Enerģijas ražošanas tehnoloģijas

Saules paneļi

Saules paneļi ģenerē enerģiju, pārvēršot saules gaismu elektroenerģijā, ko nodrošina ar fotoelementu palīdzību, kas ir sagrupēti paneļos. Kad saules gaisma skar saules baterijas šūnas, tā izspiež elektronus, liekot tiem pārvietoties pa šūnu un ģenerēt līdzstrāvu. Pēc tam elektriskā enerģija tiek nosūtīta uz invertoru, kas to pārvērš maiņstrāvas elektroenerģijā, ko ir iespējams izmantot mājsaimniecībā. Elektroenerģijas daudzums, ko saražo saules panelis, ir atkarīgs no vairākiem faktoriem:

  • paneļa izmēra un veida;
  • novietojuma pret debespusi;
  • saules gaismas daudzuma, ko tas saņem. 

Saules paneļi ir ļoti efektīvi, nerada siltumnīcu efektu izraisošas gāzes, turklāt ir ilgtspējīgi enerģijas avoti, ko salīdzinoši vienkārši izmantot mājsaimniecībā.

Vēja turbīnas

Vēja turbīnas izmanto vēja kinētisko (kustības) enerģiju un pārvērš to elektroenerģijā. Tas tiek paveikts, vējam kustinot turbīnas lāpstiņas. Kustību pārnes uz ģeneratoru, tas pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā, ko pēc tam nosūta uz elektrisko tīklu. Vēja turbīnas pārsvarā ir augstas konstrukcijas ar lielām lāpstiņām, kas griežas vējā. Vēja turbīnas var uzstādīt gan uz sauszemes, gan atklātā jūrā, atkarībā no vietas pieejamības un iespējamības.

Enerģijas daudzums, ko var saražot vēja turbīna, ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Svarīgākie no tiem:

  • turbīnas jauda – vēl pirms 20 gadiem lielākās turbīnas bija ar 1,5 MW jaudu, savukārt pašlaik standarta sauszemes turbīnas jau sasniedz 6‒7 MW jaudu;
  • turbīnas izmērs un augstums – vējš 100 m un 200 m virs zemes ir daudz spēcīgāks un stabilāks nekā tas, ko jūtam uz zemes, līdz ar to arī labāk piemērots elektrības ražošanai;
  • vēja apstākļi – vidējais vēja ātrums, vadošais vēja virziens, zemes virsmas īpatnības, kas var ietekmēt vēju (kalni, meži, ieplakas).

Tehnoloģijām turpinot attīstīties, vēja turbīnas kļūs vēl efektīvākas un rentablākas, padarot tās par pievilcīgu un videi draudzīgu risinājumu, kas spēj nodrošināt pasaules enerģijas vajadzības.

Aicinām iepazīties ar Enerģētikas muzeja sagatavoto vēja elekrostacijas darbības animāciju.

Hidroelektrostacijas

Hidroelektrostacija (HES) ražo elektroenerģiju, pārvēršot plūstoša ūdens kinētisko enerģiju elektroenerģijā. Lai spētu kontrolēt ūdens daudzumu, visbiežāk uzbūvē aizsprostus, taču pastāv arī HES, kur tādu nav, tādējādi sausuma periodā nav iespējams ražot elektroenerģiju. Ūdeni uzglabā HES rezervuārā vai aizsprostā, un pēc tam to izlaiž caur turbīnām, kas griežas, kad ūdens plūst cauri. Turbīnām griežoties, tiek iedarbināts ģenerators, kas ražo elektroenerģiju. Saražotās elektroenerģijas daudzums ir atkarīgs no:

  • dambja augstuma;
  • cauri turbīnām plūstošā ūdens daudzuma;
  • turbīnas jaudas.

HES ir viena no uzticamākajām un efektīvākajām atjaunīgās enerģijas izmantošanas tehnoloģijām, kuras lietderības koeficients ir līdz 80 %.

Pļaviņu, Ķeguma un Rīgas HES ir Latvijā trīs lielākās hidroelektrostacijas, kas nodrošina lielu daļu valsts elektroenerģijas. Pļaviņu HES ar jaudu 908 MW ir lielākā hidroelektrostacija valstī. Otrā lielākā ir Rīgas HES, kurai ir uz pusi mazāka jauda, – 402 MW, savukārt trešā ir Ķeguma HES ar 248 MW jaudu.

Aicinām iepazīties ar Enerģētikas muzeja sagatavoto Rīgas HES, Ķeguma HES un Pļaviņu HES darbības animāciju.

Termoelektrostacijas

Termoelektrostacijas ražo elektroenerģiju, izmantojot siltumu, ar kura palīdzību ūdeni pārvērš tvaikā. Tālāk tas iekustina turbīnu, kas savukārt darbina ģeneratoru. Siltumu, kas nepieciešams ūdens uzsildīšanai, iegūst, sadedzinot fosilo kurināmo, piemēram, ogles, naftu vai dabasgāzi, kā arī dažos gadījumos – biomasu vai atkritumus.

Termoelektrostacijas plaši izmanto elektroenerģijas ražošanai, jo tām ir salīdzinoši nelielas uzstādīšanas izmaksas un augsta energoefektivitāte, tomēr tās rada nelabvēlīgu ietekmi uz vidi, proti, gaisa piesārņojumu, siltumnīcefekta gāzu emisijas. Lai risinātu šīs problēmas, jaunākās termoelektrostacijas ir aprīkotas ar progresīvām piesārņojuma kontroles tehnoloģijām, kā arī ir paredzētas tīrākas degvielas izmantošanai.

Lielākās termoelektrostacijas Latvijā ir Rīgas termoelektrostacijas (TEC-1, TEC-2) ar kopējo jaudu gandrīz 1000 MW. Termoelektrostacijas kā galveno kurināmā avotu izmanto dabasgāzi. Termoelektrostacijās ražo arī siltumu, kas tiek nodots pilsētas centralizētās siltumapgādes sistēmā.

Aicinām iepazīties ar Enerģētikas muzeja sagatavoto TEC-1 un TEC-2 darbības animāciju.

Kodolreaktori

Kodolreaktori ražo enerģiju, izmantojot procesu, ko sauc par kodola šķelšanu. Kodolreaktorā atoma kodols tiek sadalīts divos mazākos kodolos, šajā procesā atbrīvojot lielu enerģijas daudzumu. Kodolreakciju radīto siltumu izmanto, lai reaktors ģenerētu tvaiku. Pēc tam šis tvaiks iedarbina turbīnu, kas savienota ar ģeneratoru, pārvēršot mehānisko enerģiju elektroenerģijā.

Kodolreaktori ir ļoti efektīvi enerģijas ražošanā, un tie var saražot lielu daudzumu elektroenerģijas, neizdalot siltumnīcefekta gāzes. Taču tajos rodas arī radioaktīvie atkritumi, kas rūpīgi jāapsaimnieko un jāuzglabā. Turklāt drošības apsvērumi un kodolavāriju vai sabrukšanas risku iespējamība prasa, lai kodolreaktoru ekspluatācijā un apkopē ievērotu stingrus noteikumus un piesardzības pasākumus.

Biomasa un tās radītā enerģija

Enerģijas ražošana, izmantojot biomasu, ietver organisko vielu pārveidošanu noderīgās enerģijas formās, piemēram, siltumā, elektrībā un transporta degvielā. Biomasu var iegūt no dažādiem avotiem, tostarp koksnes un cietajiem sadzīves atkritumiem, lauksaimniecības atlikumiem, īpašiem kultūraugiem.

Biomasas pārvēršana enerģijā var notikt vairākos procesos, tostarp sadedzināšanas, anaerobās sadalīšanās rezultātā, gazifikācijā un pirolīzē.

  • Sadedzinot biomasu, var iegūtu siltumu, ko iespējams izmantot telpu apkurei vai tvaika ražošanai, lai darbinātu turbīnu elektroenerģijas ieguvē.
  • Gazifikācija ietver biomasas karsēšanu bez skābekļa, lai iegūtu gāzi, ko var sadedzināt enerģijas iegūšanai.
  • Pirolīzes procesā biomasu karsē bez skābekļa klātbūtnes, lai iegūtu šķidro degvielu, ko var pārstrādāt transporta degvielā.
  • Biomasas anaerobā sadalīšanā procesā veidojas biogāze, kas satur metānu, oglekļa dioksīdu un nelielu daudzumu citu gāzu, ko arī ir iespējams sadedzināt.

Enerģijas ražošanas nākotni galvenokārt noteiks nepieciešamība risināt klimata pārmaiņu problēmas un samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas. Galvenā uzmanība būs pievērsta ilgtspējīgu un atjaunojamu enerģijas avotu attīstībai, vienlaikus samazinot fosilā kurināmā izmantošanu. Svarīgi atcerēties, ka lielu ietekmi uz vidi atstāj arī veids, kā saražoto elektroenerģiju patērē, tāpēc būtiski ir ikvienam apzināties savus ikdienas paradumus energoresursu un dažādu elektroierīču izmantošanā un ievērot energoefektivitātes principus.

Vai neatradāt atbildi uz savu jautājumu? Uzdodiet to šeit!