az elektromos generátor olyan eszköz, amely az energia egy formáját villamos energiává alakítja. Sok különböző típusú villamosenergia-generátor létezik. A legtöbb világ villamosenergia-termelés a generátorokat, amelyek alapján tudós Michael Faraday felfedezés 1831-ben, hogy a mozgó mágnes belsejében egy tekercs drót teszi (idéz) elektromos áram áramlását a drót., Ő készítette az első Faraday-korongnak nevezett villamos generátort, amely a mágnesesség és a villamos energia közötti kapcsolaton működik, és ami a ma használt elektromágneses generátorok tervezéséhez vezetett.
Az elektromágneses generátorok elektromágnest használnak—a villamos energia által termelt mágnest—nem hagyományos mágnest. Az alapvető elektromágneses generátornak van egy sor szigetelt huzal tekercse, amelyek álló hengert alkotnak-úgynevezett állórész-egy elektromágneses tengely körül-rotornak nevezik., A forgórész elforgatása elektromos áramáramot eredményez a huzaltekercs minden szakaszában, amely külön elektromos vezetővé válik. Az egyes szakaszok áramai egy nagy áramot alkotnak. Ez az áram az a villamos energia, amely a generátoroktól a tápvezetékeken keresztül a fogyasztókhoz mozog. A kinetikus (mechanikus) prime mozgatók által hajtott elektromágneses generátorok az amerikai villamosenergia-termelés szinte egészét teszik ki.
turbina meghajtású generátorok
Az Egyesült Államok és a világ villamosenergia-termelésének nagy része olyan elektromos erőművekből származik, amelyek turbinát használnak villamosenergia-generátorok meghajtására., Egy turbina generátorban egy mozgó folyadék-víz, gőz, égésgáz vagy levegő—egy rotor tengelyre szerelt pengék sorozatát tolja. A folyadék ereje a pengéken forog / forgatja a generátor forgótengelyét. A generátor viszont átalakítja a rotor mechanikai (kinetikus) energiáját elektromos energiává. Különböző típusú turbinák közé tartozik a gőzturbinák, égés (gáz) turbinák, vízerőművek, szélturbinák.,
Gőzturbinákat használnak a világ villamosenergia-termelésének többségének előállításához, és 2019-ben az amerikai villamosenergia-termelés mintegy 48% – át tették ki. A legtöbb gőzturbinának van egy kazánja, amelyben egy fűtőanyagot égetnek, hogy forró vizet és gőzt termeljenek egy hőcserélőben, a gőz pedig egy generátort hajtó turbinát működtet. Az atomreaktorok nukleáris fűtőelemeket használnak gőz előállítására. A napenergiával működő hőerőművek gőz előállítására használják a napenergiát. A top 10-ből, az elektromos erőművek 2019-ben 9-en rendelkeznek nukleáris energiával, szénnel és földgázzal működő gőzturbinákkal.
a sugárhajtású motorokhoz hasonló Égésgáz-turbinák gáz-halmazállapotú vagy folyékony tüzelőanyagokat égetnek, hogy forró gázokat termeljenek a turbinában lévő pengék forgatásához.
a gőz – és égésturbinák önálló generátorként működtethetők egyciklusú vagy egymást követő kombinált ciklusban. A kombinált ciklusú rendszerek égésgázokat használnak az egyik turbinából, hogy több villamos energiát termeljenek egy másik turbinában. A legtöbb kombinált ciklusú rendszer külön generátorokkal rendelkezik minden turbina számára., Az egytengelyes kombinált ciklusú rendszerekben mindkét turbina egyetlen generátort hajthat. Tudjon meg többet a kombinált ciklusú erőművek különböző típusairól. 2019-ben a kombinált ciklusú erőművek az amerikai villamosenergia-termelés mintegy 33% – át szolgáltatták.
kombinált hő-és erőművek (CHP), amelyeket kapcsolt energiatermelőknek lehet nevezni, olyan hőt használnak, amelyet közvetlenül nem alakítanak át villamos energiává gőzturbina, égésturbina vagy belső égésű motor generátor ipari folyamathő vagy tér-és vízfűtés céljára., Az Egyesült Államok legnagyobb CHP üzemeinek többsége olyan ipari létesítményekben található, mint a cellulóz-és papírgyárak, de számos főiskolán, egyetemen és kormányzati létesítményben is használják őket. A CHP és a kombinált ciklusú erőművek a leghatékonyabb módja annak, hogy egyetlen üzemanyagot hasznos energiává alakítsunk.
a hidroelektromos turbinák a mozgó víz erejét használják a turbina lapátok forgatására a generátor táplálására. A legtöbb vízerőmű tározóban tárolt vagy folyóból vagy patakból átirányított vizet használ. Ezek a hagyományos vízerőművek az Egyesült Államok mintegy 7% – át tették ki., villamosenergia-termelés 2019-ben. A szivattyúzott tároló vízerőművek ugyanazokat a típusú vízturbinákat használják, amelyeket a hagyományos vízerőművek használnak, de villamosenergia-tároló rendszereknek tekintik őket (lásd alább). Az árapály-és hullámerő-rendszerekben más típusú hidroelektromos turbinákat, úgynevezett hidrokinetikus turbinákat használnak. Tudjon meg többet a különböző típusú vízerőművekről.
a szélturbinák a szélenergiával mozgatják a rotor pengéit a generátor táplálására. A szélturbináknak két általános típusa van: a vízszintes tengely (a leggyakoribb) és a függőleges tengelyű turbinák., A szélturbinák az amerikai villamosenergia-termelés mintegy 7% – át adták 2019-ben.
a geotermikus erőművek geotermikus erőforrásokat használnak az elektromos generátorok meghajtására.
Az Ocean thermal energy conversion (OTEC) rendszerek az óceánvíz különböző mélységű hőmérséklet-különbségét használják a turbina villamos energia előállításához. Van egy demonstrációs OTEC rendszer Hawaii.
más típusú generátorok
sok különböző típusú villamosenergia-generátor van, amelyek nem használnak turbinákat villamos energia előállításához., Napjainkban a legelterjedtebb a napenergiával működő fotovoltaikus (PV) rendszerek és a belső égésű motorok.
A napelemes fotovoltaikus sejtek a napfényt közvetlenül villamos energiává alakítják. Ezeket olyan kicsi eszközök táplálására használják, mint a karórák, és összekapcsolhatók olyan panelekben, amelyek tömbökben vannak összekötve az egyes otthonok táplálására vagy nagy erőművek létrehozására. A fotovillamos erőművek ma a világ egyik leggyorsabban növekvő villamosenergia-forrása.,
a belső égésű motorokat, például a dízelmotorokat a világ minden táján használják villamosenergia-termelésre, beleértve Alaszka számos távoli falvában. Széles körben használják az építkezések mobil tápellátására, valamint az épületek és erőművek vészhelyzeti vagy tartalék tápellátására is. A dízelmotoros generátorok számos üzemanyagot használhatnak, beleértve a kőolaj-dízelt, a biomassza-alapú folyékony tüzelőanyagokat, valamint a biogázt, a földgázt és a propánt., A benzinnel, földgázzal vagy propánnal üzemelő kis belső égésű motorgenerátorokat általában az építőmunkások és a kereskedők, valamint az otthonok sürgősségi áramellátására használják.
más típusú villamosenergia-generátorok közé tartoznak az üzemanyagcellák, a Stirling motorok (amelyeket a napenergiával működő parabolikus edénygenerátorokban használnak), valamint a termoelektromos generátorok .
| 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% |
| Pécs | Minden típus | Solar | 1.7% |
| Others3 | a Különböző | 0.6% | |
| Tároló systems4 | a Különböző | 0.1% |
1Includes generátorok a segédprogram-skála erőművek (erőművek legalább egy megawatt villamos energia termelési kapacitás.
2A földgáz a kombinált ciklusú erőművek fő energiaforrása (99%).
3egyéb források közé tartoznak a belső égésű motorok, az üzemanyagcellák és a bináris ciklusú turbinák.,
4A tárolórendszerek közé tartoznak a hidroszivattyús tárolás, az elektrokémiai akkumulátorok, a lendkerekek, mások. A tárolórendszerekből történő termelés a teljes éves villamosenergia-termelésből származik, hogy elkerülje az energiatároló töltőforrások kettős számlálását.
forrás: U. S. Energy Information Administration (EIA), Form EIA-923 Power Plant Operations Report, 2019
Utoljára frissítve: 2020. November 9.