US Energy Information Administration – niezależne od EIA statystyki i analizy

generator elektryczny jest urządzeniem, które przekształca formę energii elektrycznej. Istnieje wiele różnych typów generatorów energii elektrycznej. Większość światowej produkcji energii elektrycznej pochodzi z generatorów, które są oparte na odkryciu naukowca Michaela Faradaya w 1831 roku, że przesuwanie magnesu wewnątrz cewki drutu powoduje (indukuje) prąd elektryczny do przepływu w drucie., Stworzył on pierwszy generator prądu zwany dyskiem Faradaya, który działa na tej relacji między magnetyzmem a elektrycznością i który doprowadził do zaprojektowania generatorów elektromagnetycznych, których używamy dzisiaj.

Generatory elektromagnetyczne używają elektromagnesu—magnesu wytwarzanego przez elektryczność—a nie tradycyjnego magnesu. Podstawowy generator elektromagnetyczny ma szereg izolowanych zwojów drutu, które tworzą nieruchomy cylinder—zwany stojanem-otaczający wał elektromagnetyczny-zwany wirnikiem., Obracanie wirnika powoduje przepływ prądu elektrycznego w każdej sekcji cewki drutu, który staje się oddzielnym przewodnikiem elektrycznym. Prądy w poszczególnych sekcjach łączą się tworząc jeden duży prąd. Prąd ten jest energią elektryczną, która przenosi się z generatorów przez linie energetyczne do odbiorców. Generatory elektromagnetyczne napędzane kinetycznymi (mechanicznymi) napędami głównymi stanowią prawie całą produkcję energii elektrycznej w USA.

generatory napędzane turbiną

Większość amerykańskiej i światowej produkcji energii elektrycznej pochodzi z elektrowni, które wykorzystują turbinę do napędzania generatorów energii elektrycznej., W generatorze turbinowym poruszający się płyn-woda, para, gazy spalinowe lub powietrze-popycha serię łopatek zamontowanych na wale wirnika. Siła płynu na łopatkach obraca / obraca wał wirnika generatora. Generator z kolei zamienia energię mechaniczną (kinetyczną) wirnika na energię elektryczną. Różne typy turbin obejmują turbiny parowe, turbiny spalinowe (gazowe), turbiny hydroelektryczne i turbiny wiatrowe.,

turbiny parowe są wykorzystywane do wytwarzania większości światowej energii elektrycznej i stanowiły około 48% produkcji energii elektrycznej w USA w 2019 roku. Większość turbin parowych ma kocioł, w którym spalane jest paliwo do produkcji gorącej wody i pary w wymienniku ciepła, a para napędza turbinę napędzającą generator. Reaktory jądrowe wykorzystują jądrowe pręty paliwowe do produkcji pary. Elektrownie słoneczne wykorzystują energię słoneczną do produkcji pary. Z top 10 U. S., elektrownie w 2019 roku 9 mają turbiny parowe zasilane energią jądrową, węglem i gazem ziemnym.

spalinowe turbiny gazowe, które są podobne do silników odrzutowych, spalają paliwa gazowe lub ciekłe w celu wytworzenia gorących gazów do obracania łopatek w turbinie.

turbiny parowe i spalinowe mogą być eksploatowane jako samodzielne generatory w jednym cyklu lub połączone w sekwencyjnym cyklu kombinowanym. Układy o cyklu kombinowanym wykorzystują gazy spalinowe z jednej turbiny do wytwarzania większej ilości energii elektrycznej w innej turbinie. Większość układów o cyklu kombinowanym ma oddzielne generatory dla każdej turbiny., W układach jednowałowych obie turbiny mogą napędzać jeden generator. Dowiedz się więcej o różnych typach elektrowni o cyklu kombinowanym. W 2019 roku elektrownie o cyklu kombinowanym dostarczały około 33% amerykańskiej produkcji energii elektrycznej.

elektrociepłownie, które mogą być określane jako kogeneratory, wykorzystują ciepło, które nie jest bezpośrednio przekształcane w energię elektryczną w turbinie parowej, turbinie spalinowej lub generatorze silników spalinowych do przemysłowego ciepła procesowego lub do ogrzewania pomieszczeń i wody., Większość największych elektrociepłowni w Stanach Zjednoczonych znajduje się w zakładach przemysłowych, takich jak celulozownie i papiernie, ale są one również wykorzystywane w wielu uczelniach, uniwersytetach i obiektach rządowych. Elektrociepłownie i elektrownie o cyklu kombinowanym to najskuteczniejsze sposoby przekształcania pojedynczego paliwa w energię użyteczną.

turbiny wodne wykorzystują siłę poruszania się wody do obracania łopatek turbin do zasilania generatora. Większość elektrowni wodnych wykorzystuje wodę zmagazynowaną w zbiorniku lub odprowadzaną z rzeki lub strumienia. Te konwencjonalne elektrownie wodne stanowiły około 7% Stanów Zjednoczonych., wytwarzanie energii elektrycznej w 2019 roku. Elektrownie szczytowo-pompowe wykorzystują takie same typy turbin wodnych, jak konwencjonalne elektrownie wodne, ale są one uważane za systemy magazynowania energii elektrycznej(zob. poniżej). Inne typy turbin hydroelektrycznych zwane turbinami hydrokinetycznymi są stosowane w systemach zasilania pływów i fal. Dowiedz się więcej o różnych typach turbin wodnych.

turbiny wiatrowe wykorzystują energię wiatru do przesuwania łopatek wirnika do zasilania generatora. Istnieją dwa ogólne typy turbin wiatrowych: o osi poziomej (najczęściej) I O osi pionowej., Turbiny wiatrowe były źródłem około 7% amerykańskiej produkcji energii elektrycznej w 2019 roku.

elektrownie geotermalne wykorzystują zasoby geotermalne do napędzania generatorów elektrycznych.

Systemy oceanicznej konwersji energii cieplnej (OTEC) wykorzystują różnicę temperatur między wodą oceaniczną na różnych głębokościach do zasilania turbiny do produkcji energii elektrycznej. Na Hawajach istnieje demonstracyjny system OTEC.

inne typy generatorów

istnieje wiele różnych typów generatorów prądu, które nie wykorzystują turbin do wytwarzania energii elektrycznej., Obecnie najczęściej stosowane są systemy fotowoltaiczne (PV) i silniki spalinowe.

ogniwa fotowoltaiczne przekształcają światło słoneczne bezpośrednio w energię elektryczną. Są one używane do zasilania urządzeń tak małych, jak zegarki na rękę i mogą być połączone ze sobą w panele, które są połączone ze sobą w tablice do zasilania pojedynczych domów lub tworzą duże elektrownie. Elektrownie fotowoltaiczne są obecnie jednym z najszybciej rozwijających się źródeł wytwarzania energii elektrycznej na świecie.,

silniki spalinowe, takie jak silniki Diesla, są używane na całym świecie do wytwarzania energii elektrycznej, w tym w wielu odległych wioskach na Alasce. Są również szeroko stosowane do mobilnego zasilania na placach budowy oraz do awaryjnego lub zapasowego zasilania budynków i elektrowni. Generatory silników wysokoprężnych mogą wykorzystywać różne paliwa, w tym olej napędowy z ropy naftowej, paliwa płynne na bazie biomasy i biogaz, gaz ziemny i propan., Małe generatory silników spalinowych napędzane benzyną, gazem ziemnym lub propanem są powszechnie używane przez ekipy budowlane i handlowców oraz do Awaryjnego Zasilania domów.

inne typy generatorów prądu to ogniwa paliwowe, silniki Stirlinga (stosowane w słonecznych generatorach parabolicznych) i generatory termoelektryczne .

Ostatnia aktualizacja: 9 listopada 2020