En el-generator er en enhed, der konverterer en form for energi til elektricitet. Der er mange forskellige typer af el-generatorer. Det meste af verdens elproduktion er fra generatorer, der er baseret på videnskabsmand Michael Faradays opdagelse i 1831, at flytte en magnet inde i en spole af tråd gør (inducerer) en elektrisk strøm til at strømme i ledningen., Han lavede den første elgenerator kaldet en Faraday disk, der opererer på dette forhold mellem magnetisme og elektricitet, og som førte til designet af de elektromagnetiske generatorer, som vi bruger i dag.
elektromagnetiske generatorer bruger en elektromagnet—en magnet produceret af elektricitet—ikke en traditionel magnet. En grundlæggende elektromagnetisk generator har en række isolerede trådspoler, der danner en stationær cylinder-kaldet en stator-der omgiver en elektromagnetisk aksel-kaldet en rotor., Drejning af rotoren gør en elektrisk strøm i hver sektion af trådspolen, som bliver en separat elektrisk leder. Strømmen i de enkelte sektioner kombineres for at danne en stor strøm. Denne strøm er den elektricitet, der bevæger sig fra generatorer gennem kraftledninger til forbrugerne. Elektromagnetiske generatorer drevet af kinetiske (mekaniske) prime movers tegner sig for næsten alle amerikanske elproduktion.
Turbine drevne generatorer
de fleste af amerikanske og verdens elproduktion er fra elværker, der bruger en turbine til at drive el-generatorer., I en turbinegenerator skubber en bevægende væske—vand, damp, forbrændingsgasser eller luft—en række knive monteret på en rotoraksel. Kraften af væsken på knivene drejer / roterer rotorakslen på en generator. Generatoren omdanner igen Rotorens mekaniske (kinetiske) energi til elektrisk energi. Forskellige typer af turbiner omfatter dampturbiner, forbrænding (gas) turbiner, vandkraft turbiner og vindmøller.,
dampturbiner bruges til at generere størstedelen af verdens elektricitet, og de tegnede sig for omkring 48% af den amerikanske elproduktion i 2019. De fleste dampturbiner har en kedel, hvor et brændstof brændes for at producere varmt vand og damp i en varmeveksler, og dampen driver en turbine, der driver en generator. Kernekraftreaktorer bruger nukleare brændselsstænger til at producere damp. Solvarme kraftværker bruger solenergi til at producere damp. Af top 10 U. S., elværker i 2019 har 9 dampturbiner drevet af atomenergi, kul og naturgas.
Forbrændingsgasturbiner, der ligner jetmotorer, brænder gasformige eller flydende brændstoffer for at producere varme gasser for at dreje knivene i turbinen.
damp-og forbrændingsturbiner kan betjenes som enkeltstående generatorer i en enkelt cyklus eller kombineres i en sekventiel kombineret cyklus. Kombinerede cyklussystemer bruger forbrændingsgasser fra en turbine til at generere mere elektricitet i en anden turbine. De fleste kombinerede cyklussystemer har separate generatorer til hver turbine., I enkeltakslede kombinerede cyklussystemer kan begge turbiner drive en enkelt generator. Lær mere om forskellige typer kombinerede kraftværker. I 2019 leverede kraftvarmeværker omkring 33% af den amerikanske elproduktion.
Combined heat and power (CHP) anlæg, som kan betegnes som cogenerators, skal du bruge den varme, der er ikke direkte konverteres til elektricitet i en dampturbine, forbrænding turbine, eller en forbrændingsmotor generator til industriel procesvarme eller til rum-og vandopvarmning., De fleste af de største kraftvarmeværker i USA er på industrielle anlæg såsom papirmasse og papirfabrikker, men de bruges også på mange colleges, universiteter, og offentlige faciliteter. Kraftvarmeværker og kombinerede kraftværker er de mest effektive måder at omdanne et enkelt brændstof til nyttig energi.hydroelektriske turbiner bruger kraften i at flytte vand til at dreje turbineblade til at drive en generator. De fleste vandkraftværker bruger vand, der er opbevaret i et reservoir eller omdirigeret fra en flod eller strøm. Disse konventionelle vandkraftværker tegnede sig for omkring 7% af USA, elproduktion i 2019. Pumped-storage vandkraftværker bruger de samme typer hydroturbiner, som konventionelle vandkraftværker bruger, men de betragtes som elopbevaringssystemer (se nedenfor). Andre typer hydroelektriske turbiner kaldet hydrokinetiske turbiner bruges i tidevandsenergi og bølgekraftsystemer. Lær mere om forskellige typer vandkraftværker.
vindmøller bruger kraften i vinden til at flytte knivene på en rotor til at drive en generator. Der er to generelle typer vindmøller: vandret akse (den mest almindelige) og lodret akse turbiner., Vindmøller var kilden til omkring 7% af den amerikanske elproduktion i 2019.geotermiske kraftværker bruger geotermiske ressourcer til at drive elektriske generatorer.Ocean thermal energy conversion (otec) systemer bruger en temperaturforskel mellem havvand på forskellige dybder til at drive en turbine til at producere elektricitet. Der er en demonstration OTEC system i Ha .aii.
andre typer generatorer
Der er mange forskellige typer elgeneratorer, der ikke bruger turbiner til at generere elektricitet., De mest almindelige i brug i dag er solcelle (PV) systemer og forbrændingsmotorer.
Solcelleceller konverterer sollys direkte til elektricitet. De bruges til at drive enheder så små som armbåndsure og kan forbindes sammen i paneler, der er forbundet sammen i arrays til at drive individuelle hjem eller danne store kraftværker. PV kraftværker er nu en af de hurtigst voksende kilder til elproduktion i hele verden.,
forbrændingsmotorer, såsom dieselmotorer, bruges over hele verden til elproduktion, herunder i mange fjerntliggende landsbyer i Alaska. De bruges også i vid udstrækning til mobil strømforsyning på byggepladser og til nød-eller backup-strømforsyning til bygninger og kraftværker. Diesel-motor generatorer kan bruge en række forskellige brændstoffer, herunder petroleum diesel, biomasse-baserede flydende brændstoffer og biogas, naturgas og propan., Små forbrændingsmotor generatorer næret med ben .in, naturgas, eller propan er almindeligt anvendt af byggeri besætninger og håndværkere og til nødstrømforsyning til boliger.
andre typer af el-generatorer omfatter brændselsceller, Stirling motorer (anvendes i Solvarme parabolsk-parabol generatorer), og termoelektriske generatorer .
| Generator | Plant type | Main fuel/energy source | Share of annual electricity generation |
|---|---|---|---|
| Steam turbine | Single cycle | All sources | 47.7% |
| Coal | 23.3% | ||
| Nuclear | 19.6% | ||
| Natural gas | 2.6% | ||
| Biomass (1.1%); Others (1.,1%) | 2.2% | ||
| Multiple | Combined cycle | Natural gas2 | 32.7% |
| Combustion turbine | 20.9% | ||
| Steam turbine | 10.4% | ||
| Dual/single shaft | 1.4% | ||
| Combustion gas turbine | Single cycle | Natural gas2 | 3.3% |
| Wind turbine | All types | Wind | 7.1% |
| Hydroelectric turbine | Conventional | Water | 7.,0% |
| Solcelle | Alle typer | Sol | 1.7% |
| Others3 | Diverse | 0.6% | |
| Opbevaring systems4 | Diverse | 0,1% og |
1Includes generatorer på nytte-scale power plants (kraftværker med mindst én megawatt kapacitet til elproduktion.2naturgas er den vigtigste energikilde (99%) for kombinerede kraftværker.3andre kilder omfatter forbrændingsmotorer, brændselsceller og turbiner med binær cyklus.,
4opbevaringssystemer omfatter hydropumpet opbevaring, elektrokemiske batterier, svinghjul, andre. Produktion fra lagersystemer nettes ud af den samlede årlige elproduktion for at undgå dobbelttælling af ladekilder til energilagring.
Kilde: US Energy Information Administration (EIA), Form VVM-923 Power Plant Operations Rapport, 2019
Sidst opdateret: November 9, 2020