מספר גורמים קובעים את אופן ייצור החשמל. חלק מהגורמים המשפיעים על כמות החשמל המופקת כוללים את כמות המים המשמשת בתחנות הכוח ההידרואלקטריות, כמות הפחם המשמשת בתחנות הכוח הפחמיות וכמות אובדן ההולכה הכרוכה בהעברת החשמל.
הידרואלקטריות שולטת בתמהיל הדורות של איידהו
בין המדינות בצפון מערב האוקיינוס השקט, איידהו אינה יוצאת דופן. רוב החשמל של המדינה מופק על ידי הידרואלקטריות. במהלך תנופת ההתפרקות של סוף שנות ה-2000, נסגרו תחנות הכוח הפחמיות של המדינה, וסללו את הדרך לתחנות הגז הטבעי לקחת את חלק הארי מהייצור.
עם זאת, להידרואלקטריות יש היסטוריה ארוכה במדינת החן. בין עשרת מתקני הייצור הגדולים ביותר שלה, שבעה הידרו–אלקטריים. ההידרואלקטרי הגדול ביותר במדינה הוא מתחם הלס קניון, הכולל את סכרי הלס קניון, אוקסבו ו–Brownlee. זהו ההידרואלקטרי הגדול ביותר בבעלות פרטית של המדינה.
ישנם עוד כמה פרויקטים הידרואלקטרים גדולים בעבודות, כולל פרויקט Cabinet Gorge, שנמצא בבעלות תאגיד Avista. מספר קווי תמסורת במתח גבוה מחברים את איידהו לרשתות חשמל מערביות אחרות. המדינה גם רוכשת כמויות גדולות של חשמל ממדינות שכנות כדי לענות על הביקוש.
שיטפון סכר טיטון של 1976 היה עניין גדול באיידהו פולס. היא הרסה שתיים מתחנות הכוח הידרומיות הוותיקות ביותר בעיר ופגעה במפעל החדש והשאפתני ביותר של המדינה. המפעל התחתון הישן מיועד לשיפוץ, ומפעל שלישי נבנה בסמוך למפעל הישן.
כוח הרוח שולט בתמהיל הדורות של אורגון
למרות הפופולריות הגוברת שלה, כוח הרוח עדיין לא הכוח הדומיננטי בתמהיל החשמל של אורגון. במקום זאת, תמהיל החשמל של המדינה נשלט על ידי כוח הידרו וגז טבעי. למעשה, אורגון מייצרת כמעט 40 אחוז מהחשמל שלה מכוח מים.
למרות חלקה הקטן בתמהיל הייצור של המדינה, כוח הרוח גדל משמעותית בעשור האחרון. למעשה, לאורגון יש את אחד ממשאבי הרוח הימיים המובילים במדינה. המעבדה הלאומית של צפון מערב הפסיפיק (PNNL) עורכת מחקר כדי להעריך את הפוטנציאל של אנרגיית רוח ימית. PNNL גם בוחנת כיצד ניתן לשלב את האנרגיה מרוח ימית ברשת החשמל.
חוקרים בחנו את השלכות הקיבולת של רוח ימית על זרימות החשמל ממזרח למערב באזור. הם גם שקלו את היכולות התפעוליות של קווי תמסורת ותחנות משנה. החוקרים קבעו כי 2 עד 3 ג'יגה–וואט של אנרגיית רוח ימית יכולים להיות מועברים בקווי ההולכה הנוכחיים ללא צמצום.
חוקרי PNNL חקרו גם את ההשפעה של רוח ימית על אמינות המערכת ואבטחתה. הם מצאו כי משאב הרוח הימי עשוי להיות פחות נדיף מחוות רוח מבוססות יבשה.
פחם שולט בתמהיל הדורות של פנסילבניה
מבחינה היסטורית, מגזר האנרגיה בפנסילבניה נקשר לייצור פחם וכוח גרעיני. אבל, עם כניסתה של טכנולוגיה חדשה, המדינה מגוונת את ייצור האנרגיה שלה כדי לשלב רוח, שמש וצורות אחרות של חשמל מתחדש.
המעבר לאנרגיה נקייה הוא ברכה לכלכלת המדינה. היא תיצור יותר מ-1,100 מקומות עבודה ותגרום לגידול נטו בייצור החשמל, לפי דוח עתיד האנרגיה של המדינה.
הדיון האנרגטי הנוכחי מתמקד באטרקטיביות ההשוואתית של דלקים שונים ובאופן שבו סדרי עדיפויות מדיניות כוללים עשויים להשפיע על סוגים מסוימים של פיתוח אנרגיה. אבל, הדיון נבלם על ידי חזונות מתחרים של העתיד.
פנסילבניה היא אחת המדינות הבודדות במדינה שיש לה בסיס משאבי אנרגיה מגוון. יש לו תחנות נפט וגז, פחם ותחנות כוח גרעיניות. בנוסף למשאבים אלה, למדינה יש פוטנציאל עצום של כוח רוח שטרם מנוצל.
המדינה היא גם ביתה של באר הנפט המסחרית הראשונה בעולם. מחזה פצלי מרסלוס מילא גם תפקיד מפתח בהגדלת ייצור הגז הטבעי של פנסילבניה. הייצור המוגבר הפך את המדינה לאחת מיצרניות הגז הטבעי הגדולות במדינה.
תחנות תרמו–חשמליות מחזוריות קונבנציונליות
תחנות כוח מחזוריות משולבות (CCPs) משמשות לייצור חשמל על ידי שילוב שני מחזורים תרמודינמיים שונים. תהליך זה יעיל יותר מתחנות כוח תרמיות קונבנציונליות, מייצר פחות פליטות ומשתמש במחצית מהדלק כמפעל קונבנציונלי. בנוסף להפחתת הנזק הסביבתי, יחידות CCPS זולות יחסית לתפעול.
התהליך מתחיל בחימום אוויר לטמפרטורה גבוהה במדחס. האוויר הדחוס עובר דרך מבער, שם הוא נשרף עם דלק. הגזים מהבערה מתרחבים בטורבינה ומייצרים אנרגיה מכנית ואנרגיה חשמלית. אנרגיית החום מהטורבינה נלקחת לטורבינת קיטור סמוכה, המשמשת להפקת קיטור. קיטור זה משמש לאחר מכן לייצור חשמל נוסף.
בנוסף לחשמל, החום מומר לעבודה מכנית במחזור Rankine, שהוא המחזור התרמודינמי הנפוץ ביותר בשימוש בייצור חשמל. לתהליך זה יעילות כוללת של כ-30 עד 40 אחוזים. היעילות התרמית של תחנות כוח במחזור משולב היא כ-60 אחוז.
אנרגיה גרעינית
שימוש באנרגיה גרעינית לייצור חשמל היא דרך נקייה להפעיל את רשת החשמל. תחנות כוח גרעיניות מייצרות אנרגיה באמצעות תגובת שרשרת מבוקרת. האנרגיה הקינטית של תגובת השרשרת מחממת את הדלק בתוך הכור. החום משמש לייצור קיטור המניע טורבינות. לאחר מכן הקיטור נשלח לגנרטור, שהופך טורבינה שיוצרת חשמל.
אנרגיה גרעינית היא מקור חשמל שסיפק חשמל אמין במשך יותר מ-60 שנה. היתרונות שלו כוללים יעילות, אמינות ובטיחות. עם זאת, תחנות כוח גרעיניות מכילות פסולת רדיואקטיבית. פסולת זו עלולה לפגוע בסביבה ולהגביר את הסיכון לסרטן.
תחנות כוח גרעיניות מורכבות משלושה מרכיבים: הכור, הטורבינה והגנרטור. כור גרעיני מייצר קיטור בתהליך ביקוע. התגובה הגרעינית מפצלת את האטומים בדלק האורניום לאנרגיה קינטית, המניעה טורבינה. לאחר מכן הטורבינה הופכת גנרטור, שיוצר חשמל.
כדורי דלק אורניום מכילים מיליוני גרעיני אורניום. הכדורים נארזים בצינורות אנכיים ארוכים. צינורות אלה מוכנסים לכור גרעיני.
ביו–גז
שימוש בביו–גז כמקור אנרגיה יכול לייצר חשמל. ביו–גז מורכב מ-50-75% מתאן ו-2-8 אחוז אדי מים. זה יכול לשמש להנעת נורות גז, חימום מבנים ודוודים. ניתן להמיר ביוגז לחשמל באמצעות תא דלק או גנרטור חשמלי.
הטכנולוגיה להפקת חשמל מביוגז פשוטה למדי. השיטה הפשוטה ביותר מורכבת מגנרטור חשמלי, הממיר ביוגז לחשמל AC מתחלף. הטכנולוגיה ידועה וזמינה במדינות רבות.
שיטה נוספת להפקת חשמל מביוגז כוללת שימוש במנוע אוטו. סוג זה של מנוע ידוע בחוסנו וביכולתו לפעול על דלק דל גופרית. ההמרה דורשת גז נקי מאוד.
שיטה שלישית היא מחולל מדהים. גנרטורים מדהימים משתמשים באלגוריתם כדי לבחור את השילוב הטוב ביותר של גנרטורים. שיטה זו מייעלת את השימוש בביוגז כדי למקסם את הערך הנוכחי הנקי של הגנרטורים בהם נעשה שימוש. זה מתאים למערכות עם קיבולת אחסון מוגבלת. שיטה זו יכולה להיות מיושמת על גנרטורים בקנה מידה קטן כאחד.
אובדן שידור
בין הבעיות הגדולות ביותר בתחום החשמל הוא אובדן שידור. ההפסד הוא אחוז מהיחידות שיוצרו ולא חולקו לצרכנים. ברוב המדינות ההפסד הוא כ-8 עד 15%. אבל במקרים מסוימים, זה יכול להגיע עד 50%.
הפסד זה מתרחש כאשר הכוח מועבר למרחקים ארוכים. האנרגיה הולכת לאיבוד כחום במוליכים. כמות איבוד החום תלויה במרחק הקו ובסוג המוליך. זה ידוע גם בשם אפקט ג'ול.
ברוב המקרים, אנרגיה מועברת למרחקים ארוכים באמצעות מתח גבוה. זה נעשה כדי להבטיח העברה יעילה של חשמל למרחקים ארוכים. זה גם מפחית את האנרגיה שאבדה לחימום ג'ול.
אפקט הג'ול נמצא בקווי חשמל ובשנאים. זהו מודל מתמטי שאומר שהכוח שאבד הוא ריבוע הזרם הזורם דרך היסוד. ניתן להשתמש במשוואה כדי לחשב את אובדן הכוח בכל נקודה לאורך קו.
אנרגיית הרוח ראתה צמיחה משמעותית בעשור האחרון
במהלך העשור האחרון חוותה כוח הרוח עלייה משמעותית בצמיחה, והניבה השקעה של 151 מיליארד דולר. זה גם היה מקור לאנרגיה נקייה בחלקים רבים של המדינה. צמיחה זו הובילה גם להזדמנויות עבודה חדשות רבות.
טורבינות רוח הן מבנה מורכב שנועד לייצר חשמל. גובה הטורבינות הללו בדרך כלל 300 רגל ומורכבות מאלפי רכיבים. הטורבינות מיוצרות על ידי חברות מקומיות ובינלאומיות.
על מנת לבנות את הטורבינות הללו, דרושים עובדים מיומנים. מפתחי כוח רוח צריכים לעבוד עם קהילות מקומיות כדי לקבל את תמיכתם. כמו כן, עליהם להעביר חלקי טורבינה מהיצרנים לאתר הבנייה. לאחר מכן בעל חוות הרוח מתקשר בהסכם רכישת חשמל עם חברת החשמל.
מהנדסים בתעשיית כוח הרוח פועלים לתכנון, בנייה והתקנה של חוות רוח. הם גם משתמשים במיומנויות מחשב כדי לבצע ניתוח נתונים ומיפוי דיגיטלי. הם גם פועלים להבטיח שטורבינות רוח יעילות, אמינות וחסכוניות.
מדעני סביבה פועלים להבטיח שטורבינות רוח לא יפגעו בסביבה. הם גם פועלים להבטיח שטורבינות רוח לא מהוות סכנה לחיות הבר המקומיות. הם גם פועלים כדי להבטיח שמפתחי חוות רוח יצייתו לתקנות המקומיות והמדינה.
.
.