US Energy Information Administration-UVP-Unabhängige Statistiken und Analysen

Ein elektrischer Generator ist ein Gerät, das eine Form von Energie in Strom umwandelt. Es gibt viele verschiedene Arten von Stromerzeugern. Der größte Teil der weltweiten Stromerzeugung stammt von Generatoren, die auf der Entdeckung des Wissenschaftlers Michael Faraday im Jahr 1831 basieren, dass das Bewegen eines Magneten in einer Drahtspule einen elektrischen Strom in den Draht fließen lässt (induziert)., Er machte den ersten Stromgenerator namens Faraday Disk, der auf dieser Beziehung zwischen Magnetismus und Elektrizität arbeitet und zum Design der elektromagnetischen Generatoren führte, die wir heute verwenden.

Elektromagnetische Generatoren verwenden einen Elektromagneten—einen Magneten, der durch Elektrizität erzeugt wird-und keinen herkömmlichen Magneten. Ein grundlegender elektromagnetischer Generator hat eine Reihe von isolierten Drahtspulen, die einen stationären Zylinder bilden—einen Stator genannt—, der eine elektromagnetische Welle umgibt—einen Rotor genannt., Durch Drehen des Rotors fließt in jedem Abschnitt der Drahtspule ein elektrischer Strom, der zu einem separaten elektrischen Leiter wird. Die Ströme in den einzelnen Abschnitten verbinden sich zu einem großen Strom. Dieser Strom ist der Strom, der von Generatoren über Stromleitungen zu Verbrauchern fließt. Elektromagnetische Generatoren, die von kinetischen (mechanischen) Hauptbewegern angetrieben werden, machen fast die gesamte US-Stromerzeugung aus.

Turbine angetrieben generatoren

Die meisten von US und welt strom generation ist von elektrische kraftwerke, die verwenden eine turbine zu stick strom generatoren., In einem Turbinengenerator drückt eine bewegliche Flüssigkeit—Wasser, Dampf, Verbrennungsgase oder Luft—eine Reihe von Schaufeln, die auf einer Rotorwelle montiert sind. Die Kraft des Fluids auf die Schaufeln dreht / dreht die Rotorwelle eines Generators. Der Generator wandelt wiederum die mechanische (kinetische) Energie des Rotors in elektrische Energie um. Verschiedene Arten von Turbinen umfassen Dampfturbinen, Verbrennungs – (Gas -) Turbinen, Wasserkraftturbinen und Windturbinen.,

Dampfturbinen werden verwendet, um den Großteil des weltweiten Stroms zu erzeugen, und sie machten 2019 etwa 48% der US-Stromerzeugung aus. Die meisten Dampfturbinen haben einen Kessel, in dem ein Brennstoff verbrannt wird, um heißes Wasser und Dampf in einem Wärmetauscher zu erzeugen, und der Dampf treibt eine Turbine an, die einen Generator antreibt. Kernkraftreaktoren verwenden Kernbrennstäbe, um Dampf zu erzeugen. Solarthermische Kraftwerke nutzen Sonnenenergie zur Dampferzeugung. Von den Top 10 U. S., elektrische Kraftwerke im Jahr 2019 verfügen 9 über Dampfturbinen, die mit Kernenergie, Kohle und Erdgas betrieben werden.

Verbrennungsgasturbinen, die Strahltriebwerken ähnlich sind, verbrennen gasförmige oder flüssige Brennstoffe, um heiße Gase zum Drehen der Schaufeln in der Turbine zu erzeugen.

Dampf – und Verbrennungsturbinen können als eigenständige Generatoren in einem einzigen Zyklus oder in einem sequentiellen kombinierten Zyklus betrieben werden. Kombisysteme verwenden Verbrennungsgase von einer Turbine, um mehr Strom in einer anderen Turbine zu erzeugen. Die meisten Kombisysteme verfügen über separate Generatoren für jede Turbine., In Einwellen-Kombizyklussystemen können beide Turbinen einen einzigen Generator antreiben. Erfahren Sie mehr über verschiedene Arten von Kombikraftwerken. Im Jahr 2019 lieferten Kombikraftwerke rund 33% der US-Stromerzeugung.

Blockheizkraftwerke (KWK), die als Blockheizkraftwerke bezeichnet werden können, nutzen die Wärme, die in einer Dampfturbine, Verbrennungsturbine oder einem Verbrennungsmotorgenerator nicht direkt in Strom umgewandelt wird, zur industriellen Prozesswärme oder zur Raum-und Wassererwärmung., Die meisten der größten KWK-Anlagen in den Vereinigten Staaten befinden sich in Industrieanlagen wie Zellstoff-und Papierfabriken, werden aber auch an vielen Hochschulen, Universitäten und Regierungseinrichtungen eingesetzt. KWK – und Kombikraftwerke sind die effizientesten Möglichkeiten, einen einzelnen Brennstoff in Nutzenergie umzuwandeln.

Wasserkraftturbinen nutzen die Kraft des sich bewegenden Wassers, um Turbinenschaufeln zu drehen, um einen Generator anzutreiben. Die meisten Wasserkraftwerke verwenden Wasser, das in einem Reservoir gespeichert oder von einem Fluss oder Bach abgelenkt wird. Diese konventionellen Wasserkraftwerke machten etwa 7% der US -, stromerzeugung im Jahr 2019. Pumpspeicherwasserkraftwerke verwenden die gleichen Arten von Wasserturbinen wie herkömmliche Wasserkraftwerke, gelten jedoch als Stromspeichersysteme (siehe unten). Andere Arten von Wasserkraftturbinen, sogenannte wasserkinetische Turbinen, werden in Gezeitenkraft-und Wellenkraftwerken eingesetzt. Erfahren Sie mehr über verschiedene Arten von Wasserturbinen.

Windkraftanlagen nutzen die Kraft im Wind, um die Rotorblätter eines Rotors zu bewegen, um einen Generator anzutreiben. Es gibt zwei allgemeine Arten von Windkraftanlagen: horizontale Achse (die häufigste) und vertikale Achse Turbinen., Windturbinen waren die Quelle von etwa 7% der US-Stromerzeugung im Jahr 2019.

Geothermische Kraftwerke nutzen geothermische Ressourcen, um elektrische Generatoren anzutreiben.

OTEC-Systeme (Ocean Thermal Energy Conversion) verwenden eine Temperaturdifferenz zwischen Meerwasser in verschiedenen Tiefen, um eine Turbine mit Strom zu versorgen. Es gibt ein Demonstrations-OTEC-System in Hawaii.

Andere Arten von Generatoren

Es gibt viele verschiedene Arten von Stromerzeugern, die keine Turbinen zur Stromerzeugung verwenden., Die heute am häufigsten verwendeten Solar-Photovoltaik-Systeme (PV) und Verbrennungsmotoren.

Solar-Photovoltaik-Zellen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um. Sie werden zur Stromversorgung von Geräten verwendet, die so klein wie Armbanduhren sind, und können in Panels miteinander verbunden werden, die in Arrays miteinander verbunden sind, um einzelne Häuser mit Strom zu versorgen oder große Kraftwerke zu bilden. PV-Kraftwerke sind heute eine der am schnellsten wachsenden Quellen der Stromerzeugung weltweit.,

Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren werden weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt, auch in vielen abgelegenen Dörfern Alaskas. Sie werden auch häufig für die mobile Stromversorgung auf Baustellen und für die Notfall-oder Notstromversorgung von Gebäuden und Kraftwerken verwendet. Dieselmotorgeneratoren können eine Vielzahl von Kraftstoffen verwenden, darunter Erdöldiesel, flüssige Kraftstoffe auf Biomassebasis sowie Biogas, Erdgas und Propan., Kleine Verbrennungsmotorgeneratoren, die mit Benzin, Erdgas oder Propan betrieben werden, werden häufig von Bauteams und Handwerkern sowie für die Notstromversorgung von Haushalten verwendet.

Andere Arten von Stromerzeugern umfassen Brennstoffzellen, Stirlingmotoren (verwendet in solarthermischen Parabolschallengeneratoren) und thermoelektrische Generatoren .

Letzte Aktualisierung: 9. November 2020