Lokalizacja źródeł energii często nie pokrywa się z miejscem jej zużycia, dlatego musi być transportowana do odbiorcy (gospodarstwa domowe, fabryki, infrastruktura).
ENERGIA MECHANICZNA
Metoda transmisji, odległość: Napędy, systemy hydrauliczne i pneumatyczne (metry)
W systemach mechanicznych poruszające się ciała (także płynące ciecze lub gazy) przekazują swoją energię kinetyczną do poruszania innych ciał. Zwykle energia mechaniczna jest przenoszona na małe odległości, na przykład w silnikach, maszynach, przekładniach.
Główne straty w przekazywaniu energii mechanicznej wynikają z tarcia między ruchomymi częściami lub materiałami. Aby zmniejszyć straty, części ruchome smaruje się olejem lub tarcie ślizgowe zastępuje się tarciem tocznym (montuje się łożyska).
ENERGIA CHEMICZNA I JĄDROWA
Metoda transmisji, odległość: W zbiornikach i rurociągach (tys. km)
Energia chemiczna zgromadzona w paliwach kopalnych takich jak węgiel, produkty naftowe lub gaz ziemny (energia jądrowa w paliwach jądrowych) jest przekazywana poprzez transport materiałów do miejsca spalania (lub reaktora), gdzie energia ta może zostać uwolniona.
Paliwo transportowane jest drogami i koleją, między kontynentami tankowcami. Długoterminowa efektywność transportu ropy naftowej i gazu ziemnego zwiększa się dzięki budowie rurociągów.
Im wyższa gęstość energetyczna paliwa, tym wydajniejszy transport energii, dlatego gaz przed transportem jest schładzany do -161°C. Następnie skrapla się i zajmuje objętość 600 razy mniejszą niż w stanie gazowym.
ENERGIA ELEKTRYCZNA
Metoda transmisji, odległość: Sieci przesyłowe i dystrybucyjne (setki km)
Energia elektryczna jest zwykle przesyłana z elektrowni do konsumentów za pośrednictwem sieci przesyłowych prądu przemiennego. Aby zmniejszyć straty prądu elektrycznego spowodowane rezystancją wewnętrzną przewodów, należy zwiększyć napięcie elektryczne, zmniejszając w ten sposób jego prąd i straty ciepła. Linie wysokiego napięcia prądu stałego (HPL) służą do przesyłania energii elektrycznej na setki kilometrów, zmniejszając straty do 1-3% na 1000 km.
Metoda transmisji, odległość: Bezprzewodowy (cm)
Dzięki indukcji elektromagnetycznej energia elektryczna może być przesyłana bezprzewodowo, wykorzystywana do ładowania bezprzewodowych inteligentnych urządzeń lub zmiany napięcia w transformatorach elektrycznych.
Metoda transmisji, odległość: W akumulatorach (do setek km)
Dzięki akumulatorom urządzeń inteligentnych i akumulatorom samochodowym energia elektryczna może być mobilna i zawsze podróżować z nami.
CIEPŁO I CHŁÓD
Metoda transmisji, odległość: Rurociągami (dziesiątki km)
Przesyłanie energii cieplnej rurociągami wykorzystywane jest w sieciach centralnego ogrzewania. Ciepło wytwarzane w elektrowniach cieplnych, kogeneracyjnych, elektrowniach jądrowych lub centrach danych podgrzewa chłodziwo (wodę), które jest doprowadzane rurami (konwekcja wymuszona) do ogrzewanych budynków. Główne straty występują, gdy nośnik ciepła przepływa przez rurociągi, które oddają część energii do otoczenia. Aby zmniejszyć straty, rury są izolowane od otoczenia izolacją termiczną, a początkowa temperatura chłodziwa jest obniżana.
Metoda transmisji, odległość: W kontenerach (lodówki, termosy) (tys. km)
Żywność, lekarstwa czy po prostu lód, który wymaga stałej temperatury, można przewozić w pojemnikach z kontrolowaną temperaturą.
Metoda transmisji, odległość: Przez promieniowanie (150 mln km + setki metrów)
Najstarszym sposobem przekazywania ciepła, który doprowadził do ewolucji Ziemi, jest promieniowanie. W reakcjach termojądrowych ciepło wytwarzane przez Słońce jest wypromieniowywane bezpośrednio na Ziemię. Przenosimy to ciepło bezpośrednio lub odzwierciedlamy je do wież słonecznych.
WYZWANIE:
– Dla każdego rodzaju energii opracowano różne metody przesyłu i odpowiadające im technologie.
– Wypróbuj różne metody przekazywania energii.
– Zwróć uwagę, jak bardzo są do siebie podobni, a jak się różnią.
– Po przeniesieniu wystarczającej ilości energii na różne sposoby, otrzymasz Quantum energii.
WCZORAJ
– W starożytności do zmniejszania tarcia w urządzeniach mechanicznych stosowano tłuszcze roślinne i zwierzęce.
– W XIX wieku pierwszą wydobytą ropę transportowano w drewnianych beczkach.
– Pierwszymi systemami przesyłowymi były niskonapięciowe (60-110 V) systemy prądu stałego. Ze względu na płynący duży prąd były one bardzo nieefektywne.
– W systemach centralnego ogrzewania para wodna pod wysokim ciśnieniem dostarczała ciepło mieszkańcom miast. Ze względu na wysokie straty, brak bezpieczeństwa i zawodność, system ten został szybko zarzucony.
DZISIAJ
– Mechaniczne układy przenoszenia mocy wykorzystują różnorodne łożyska i smary w celu zmniejszenia tarcia.
– Tam, gdzie nie ma rurociągów, paliwo jest transportowane tankowcami, pociągami lub ciężarówkami napędzanymi olejem napędowym.
– Większość ludzkości jest zaopatrywana w energię elektryczną ze scentralizowanych miejsc produkcji energii elektrycznej (elektrowni) poprzez sieci przesyłowe i dystrybucyjne.
– Sieci centralnego ogrzewania trzeciej generacji wykorzystujące wysokotemperaturowy nośnik ciepła (ciepła woda o temperaturze 90-115°C) dostarczają ciepło odbiorcom mieszkającym w miastach.
JUTRO
– Opracowywane są łożyska i podkładki magnetyczne do przenoszenia energii mechanicznej bez tarcia ślizgowego i tocznego.
– Autonomiczne tankowce będą wykorzystywać skroplony gaz ziemny i wodór, a także energię słoneczną i wiatrową.
– Inteligentne sieci połączą zdecentralizowanych producentów energii elektrycznej (gospodarstwa domowe), magazynów i konsumentów.
– Sieci centralnego ogrzewania czwartej generacji wykorzystujące niskotemperaturowe nośniki ciepła (o temperaturach poniżej 60°C) oraz pompy ciepła w budynkach pozwolą na efektywne zaopatrzenie odbiorców w ciepło.