Источники эл тока. Электрический ток и источники электрической энергии: от открытия до современных технологий

Как был открыт электрический ток. Какие существуют виды источников электрической энергии. Как работают гальванические элементы и аккумуляторы. Каковы перспективы развития технологий накопления электроэнергии.

История открытия электрического тока

Открытие электрического тока связано с именами двух итальянских ученых — Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта. В 1786 году Гальвани обнаружил, что лапка лягушки, подвешенная на медном крючке, сокращается при прикосновении к железной решетке. Он объяснил это наличием «животного электричества» в тканях лягушки.

Однако Алессандро Вольта, проведя серию экспериментов, пришел к выводу, что причиной сокращения мышц является электрический ток, возникающий при контакте двух разных металлов. В 1800 году Вольта создал первый химический источник тока — вольтов столб, состоящий из чередующихся цинковых и медных пластин, разделенных кусочками ткани, смоченными в соленой воде.

Что такое электрический ток и как он возникает

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Для возникновения тока необходимы следующие условия:

• Наличие свободных заряженных частиц (электронов или ионов)
• Наличие электрического поля, которое заставляет частицы двигаться
• Замкнутая электрическая цепь

Электрическое поле создается источником тока — устройством, в котором происходит разделение положительных и отрицательных зарядов. При замыкании цепи заряженные частицы начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток.

Виды источников электрической энергии

Существует несколько основных видов источников электрической энергии:

1. Химические источники тока (гальванические элементы и аккумуляторы)
2. Фотоэлектрические преобразователи (солнечные батареи)
3. Термоэлектрические генераторы
4. Электромеханические генераторы
5. Магнитогидродинамические генераторы
6. Радиоизотопные источники тока

Каждый из этих видов источников имеет свои преимущества и недостатки, определяющие области их применения.

Принцип работы гальванических элементов

Гальванический элемент состоит из двух электродов, изготовленных из разных металлов и погруженных в электролит. При погружении металлов в раствор начинается химическая реакция, в результате которой один электрод заряжается положительно, а другой — отрицательно. Возникает разность потенциалов — электродвижущая сила (ЭДС).

При замыкании внешней цепи начинается движение электронов от отрицательного электрода к положительному, создавая электрический ток. Одновременно в электролите движутся ионы, замыкая цепь. По мере разряда элемента химическая реакция продолжается, пока не израсходуются реагенты.

Устройство и принцип работы аккумуляторов

Аккумулятор — это перезаряжаемый источник тока. Его главное отличие от гальванического элемента заключается в обратимости химических реакций. При разряде аккумулятора, как и в гальваническом элементе, происходит превращение химической энергии в электрическую. Однако при пропускании тока в обратном направлении (заряде) происходит восстановление исходных веществ.

Наиболее распространенные типы аккумуляторов:

• Свинцово-кислотные
• Никель-кадмиевые
• Никель-металлогидридные
• Литий-ионные
• Литий-полимерные

Каждый тип имеет свои особенности, определяющие области применения.

Сравнение характеристик различных источников тока

При выборе источника тока для конкретного применения учитывают следующие характеристики:

• Электродвижущая сила (ЭДС) — напряжение на разомкнутых клеммах
• Внутреннее сопротивление
• Емкость — количество электричества, которое может отдать источник
• Удельная энергия — отношение запасенной энергии к массе или объему
• Саморазряд — потеря заряда при хранении
• Число циклов заряд-разряд (для аккумуляторов)
• Диапазон рабочих температур

Сравнение этих параметров позволяет выбрать оптимальный источник тока для каждого конкретного случая.

Перспективные технологии накопления электроэнергии

Развитие возобновляемой энергетики и электротранспорта стимулирует поиск новых технологий накопления электроэнергии. Некоторые перспективные направления:

• Твердотельные аккумуляторы с высокой плотностью энергии
• Проточные редокс-батареи большой емкости
• Сверхпроводящие индуктивные накопители
• Маховичные накопители энергии
• Водородные топливные элементы

Эти технологии могут существенно повысить эффективность использования электроэнергии и способствовать развитию «зеленой» энергетики.

Правила безопасности при работе с источниками тока

При использовании источников тока необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

1. Не допускать короткого замыкания клемм источника тока
2. Соблюдать полярность при подключении
3. Не разбирать и не нагревать источники тока
4. Использовать зарядные устройства, предназначенные для данного типа аккумуляторов
5. Не допускать глубокого разряда аккумуляторов
6. Утилизировать отработавшие источники тока в специально отведенных местах

Соблюдение этих правил позволит избежать опасных ситуаций и продлить срок службы источников тока.

2. Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы. Аккумуляторы

Электрический ток — направленное, упорядоченное движение электрических зарядов.

Электрические заряды могут быть разными. Это могут быть электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные).
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием поля электрические заряды начнут перемещаться, возникнет электрический ток.

 

Обрати внимание!

Условия существования электрического тока:

• наличие свободных электрических зарядов;
• наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов;
• замкнутая электрическая цепь.
Электрическое поле создают источники электрического тока.

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.

 

Существуют различные виды источников тока:

  

• Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Сюда относятся: электрофорная машина, динамо-машина, генераторы.

 

Диски электрофорной машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щёток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака.

 

• Тепловой источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

 

 

 

К нему относится термоэлемент. Две проволоки из разных металлов спаяны с одного края. Затем место спая нагревают, тогда между другими концами этих проволок появляется напряжение.

 

• Световой источник тока — энергия света преобразуется в электрическую энергию. Сюда относится фотоэлемент.

 

При освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

 

• Химический источник тока — в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.
К нему относится, например, гальванический элемент. 

 

 

В цинковый сосуд Ц вставлен угольный стержень У, у которого имеется металлическая крышка М. Стержень помещён в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углём С. Пространство между цинковым корпусом и смесью оксида марганца с углём заполнено желеобразным раствором соли Р. В результате химической реакции цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень — положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд — отрицательным электродом.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

 

 

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания. Они являются одноразовыми. В быту часто используют батарейки, которые можно подзаряжать многократно. Их называют аккумуляторами.

 

 

 

Простейший аккумулятор состоит из сосуда, наполненного слабым раствором серной кислоты в воде, в который опущены две свинцовые пластины (электроды). Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Если обе пластины соединить с полюсами какого-либо источника электрической энергии, то электрический ток, проходя через раствор, зарядит один электрод положительно, а другой — отрицательно. Такие аккумуляторы называют кислотными или свинцовыми. Кроме них ещё существуют щелочные или железоникелевые аккумуляторы. В них используется раствор щёлочи и пластины: одна — из спрессованного железного порошка, а вторая — из пероксида никеля.   
Аккумуляторы используют в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах, железнодорожных вагонах и даже на искусственных спутниках Земли.
Наряду с источниками тока существуют различные потребители электроэнергии: лампы, пылесосы, компьютеры и многие другие. Чтобы электроэнергию доставить от источника до потребителя, необходимы соединительные проводники, а чтобы её поступлением можно было управлять, нужны рубильники, выключатели, кнопки и т.д.

 

Обрати внимание!

Источник электроэнергии, потребители электроэнергии, замыкающие устройства, соединённые между собой проводами, называют электрической цепью.

Необходимое условие существования тока  — замкнутая цепь! Это означает, что все элементы цепи должны быть проводниками электричества и в цепи не должно быть разрывов. В случае размыкания цепи ток прекращает течь. Именно размыкание цепи и лежит в основе работы всех реле, кнопок и выключателей.

  

Порядок сборки электрической цепи указывается на специальном чертеже, который принято называть схемой.

  

 

Приборы на схемах обозначают условными знаками. Вот некоторые из них:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники:

 

 

http://www.fizika.ru/kniga/index.php?mode=paragraf&theme=09&id=9010
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba06a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_8.swf

Электрический ток. Источники электрического тока

В современном мире электричество используется повсеместно: почти все помещения освещаются с помощью электричества, подавляющее большинство техники и приборов тоже работают, используя электроэнергию.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц

. На прошлом уроке мы узнали, что есть класс тел, называемых проводниками — это тела, проводящие ток. Однако, если тело является проводником, это ещё не значит, что в нем постоянно присутствует электрический ток. Рассмотрим в деталях, каким способом можно использовать проводники.

Во-первых, чтобы получить ток, нужно заставить заряженные частицы двигаться в конкретном направлении. Как мы помним, на заряженные частицы влияет электрическое поле. Значит, для получения электрического тока в проводнике, необходимо создать в нём электрическое поле.

Поскольку поле будет одинаково влиять на одинаковые частицы, возникнет упорядоченное движение этих частиц. Это поле должно поддерживаться неким источником, в котором положительные и отрицательные частицы разделены и сосредоточены на разных полюсах. Полюсами называют места, к которым присоединяют проводники.

Поскольку заряды разного рода притягиваются, в проводнике возникнет электрический ток. Источники тока совершают работу, а, значит, потребляют какого-либо рода энергию для преобразования её в электрическую энергию. Например, гидроэлектростанция превращает механическую энергию течения воды в электроэнергию.

Сооружается плотина и водохранилище, из которого вода под действием силы притяжения течет вниз, вращая гидротурбину. К гидротурбине присоединён электрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. После, эта энергия передаётся на трансформаторную подстанцию с распределительным устройством, откуда энергия поступает к потребителям.

Однако, источники тока могут использовать внутреннюю энергию тел для получения электрической. Мы уже знаем, что такое ионы: это атомы, в которых число электронов не равно числу протонов. Такие атомы могут появляться в результате химических реакций. На этом основан принцип действия простейших аккумуляторов.

В аккумуляторе есть две свинцовые пластины, соединённые проводником и помещённые в кислотный раствор. Через аккумулятор пропускают электрический ток, и в результате химических реакций, одна пластина становится положительно заряженной, а другая — отрицательно заряженной. Теперь аккумулятор сам стал источником тока и будет им являться, пока не разрядится. Самый очевидный пример использования аккумулятора — это использование его в автомобиле.

Аккумуляторы используются для мобильных устройств, которые не имеют возможности постоянного подключения к сети. Это может быть мобильный телефон, ноутбук, фонарик, электронная книга, плеер, радиопередатчик, искусственный спутник Земли и т.д.

Электрический ток: сущность, определение, источники тока

 

Мы употребляем слово «ток», когда хотим сказать, что что-то течет, движется. Ток воды – это текущая вода в трубе или в реке. Вода движется. Соответственно, если мы говорим «электрический ток», значит, в данном случае, что-то течет по проводам. Но что может двигаться внутри куска металла?

Вероятно, только его частички. Так вот, электрический ток с точки зрения физики – это передвижение заряженных частиц внутри проводника. Мы знаем, что наэлектризованные предметы обладают способностью притягивать или отталкивать тела. Например, наэлектризованные волосы липнут к расческе.

Значит, электрический заряд может совершать некую механическую работу. Вот так же может быть преобразован в механическую работу и принести пользу поток зарядов в проводнике, т.е. электрический ток.

Определение электрического тока

В курсе физики восьмого класса электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. Мы знаем, что вода движется упорядоченно в трубах или русле реки под давлением или под действием силы притяжения, а что же заставляет перемещаться заряды в проводах? Очевидно, их что-то тянет.

Так вот, заряженные частицы движутся под действием электрического поля. Если это поле исчезнет, то и заряды перестанут двигаться. Очевидно, что, чтобы поле существовало в течение какого-либо времени, необходимо поддерживать его существование. Для этого и созданы источники электрического тока.

Источники тока

Видов источников тока в физике разработано множество. Ток возникает вследствие воздействия света, тепла, давления, механической работы и так далее. Разнообразные источники тока создаются людьми как в попытке найти альтернативные варианты источников энергии, так и в попытке приспособиться под конкретную ситуацию, требующую учитывать определенные условия. Пожалуй, одним из самых распространенных источников тока можно назвать гальванические элементы или батарейки, если по-простому.

Изобретены батарейки были очень давно, еще на заре освоения электроэнергии. Тогда ток еще и передавать-то на большие расстояние не умели, использовали только в рамках лаборатории. Но и по сей день разнообразные варианты батареек не утратили своей актуальности. Различают одноразовые и многоразовые батарейки – аккумуляторы.

Оба вида батареек в результате химических реакций внутри корпуса образуют два вида зарядов – положительный и отрицательный, которые выводят через отдельные полюса, и при соединении их проводником, образуют электрическое поле, способное поддерживать ток в проводнике.

Одноразовые батарейки в процессе эксплуатации вырабатывают весь свой потенциал и более непригодны. А аккумуляторы можно подзаряжать многократно. При воздействии током на аккумулятор, химические реакции в нем запускаются в обратном направлении, вновь образуя заряды внутри батарейки.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Энергия связи: синтез ядра и ядерная энергия
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЭлектрическая цепь и составные её части

Химические источники электрического тока

Химические источники тока – это устройства, работа которых обусловлена преобразованием выделяемой при окислительно-восстановительном процессе химической энергии в энергию электрическую.

К преимуществам химических источников тока относится универсальность их применения. Источником питания многих бытовых устройств, а также приборов, используемых в научных лабораториях или на производстве, являются именно химические источники питания. Востребованность химических источников тока в обеспечении функционирования аппаратуры связи или портативной электронной аппаратуры заслуживает особого внимания, так как в этом случае они являются незаменимыми.

Химические источники электротока

Конструктивно химические источники тока представляют собой два металлических электрода, разделенных электролитом. Электроды изготавливаются из металла, который является проводником электронов (электронная проводимость), а электролит изготавливается из жидкого или твердого вещества, являющегося проводником ионов (ионная проводимость).

Если для питания, какого либо потребителя, требуется высокое напряжение, то электрические аккумуляторы соединяются последовательно. В случае, когда для электропитания требуется большой ток, электрические аккумуляторы соединяются параллельно и носят название аккумуляторной батареи.

Последовательное соединение
(согласное включение)

 

 

Еобщ = Е1 + Е2 + Е3

Смешанное соединение
(встречное)

 

 

Еобщ = Е1 – Е2 + Е3

Параллельное соединение источников питания.
( Такое соединение применяется
для увеличения тока в цепи. )

 

 

 

Еобщ = Е1 = Е2 = Е3

В зависимости от характера работы различные типы химических источников питания носят название гальванических элементов либо электрических аккумуляторов.

К отличительной особенности химических источников тока, называемых гальваническими элементами, относится возможность одноразового применения, так как их выделяющие электрическую энергию активные вещества подлежат полному распаду в процессе химической реакции. При полном разряде гальванического элемента его дальнейшее применение невозможно.

Особенностью таких химических источников тока, как электрические аккумуляторы, является их многоразовое использование за счет обратимости основных действующих процессов.

Разряженный электрический аккумулятор обладает способностью регенерировать свои дающие электрическую энергию активные вещества за счет процесса пропускания через него постоянного тока, источником которого служит другое устройство.

При заряде электрического аккумулятора постоянный тока другого источника должен протекать в направлении, противоположном разрядному току. Такое условие способствует замене реакции окисления на реакцию восстановления на положительном электроде, и наоборот, на отрицательном электроде реакция окисления заменяется на реакцию восстановления.

К химическим источникам тока предъявляется ряд общих и специальных технических требований. Все требования оговорены в соответствующей нормативной документации.

Общими являются требования: к габаритно-массовым характеристикам; к надежности; к отсутствию вредного влияния на окружающую среду; к безопасному использованию обслуживающим персоналом; к сроку службы; к минимальному саморазряду.

Специальными техническими условиями являются требования к удельным характеристикам, к механической прочности, к температурному диапазону рабочего режима, к невысокому значению внутреннего сопротивления, к работоспособности в любом положении, к удобству в эксплуатации.

2.2. СОЗДАНИЕ ПЕРВОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА. История электротехники

2.2. СОЗДАНИЕ ПЕРВОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

В течение нескольких лет (1792–1795 гг.) А. Вольта не только повторил все опыты Л. Гальвани, но и произвел ряд новых исследований. И если Л. Гальвани искал причину обнаруженных им явлений как физиолог, то А. Вольта, будучи физиком, искал в них физические процессы [1.1; 1.6; 1.12; 1.13].

А. Вольта прежде всего обратил внимание на факт, уже известный Л. Гальвани, что сокращения мышц наиболее интенсивно происходят при использовании двух разнородных металлов. Продолжая исследования, он отверг идеи Л. Гальвани о «животном» электричестве и пришел к выводу, что источником электричества является контакт двух разнородных металлов: «Металлы не только прекрасные проводники, но и двигатели электричества», — утверждал А. Вольта. А «… лягушка, приготовленная по способу Гальвани, есть чувствительнейший электрометр» [1.1; 1.2].

Обобщением исследований А. Вольта была предложенная им теория «контактного электричества». Эта теория утверждала, что при соприкосновении различных металлов происходит разложение их «естественного» электричества; при этом электричество одного знака собирается на одном металле, а другого — на другом. Силу, возникающую при контакте двух металлов и разлагающую их «естественное» электричество, А. Вольта назвал электровозбудительной, или электродвижущей силой; эта сила «перемещает электричество так, что получается разность напряжений» (между металлами. — Авт.) [1.2].

Произведя исследование этого вопроса при помощи созданного им весьма чувствительного прибора — электроскопа с конденсатором, А. Вольта установил, что металлы можно распределить в некоторый ряд, в котором «разность напряжений» между двумя металлами будет тем больше, чем дальше они расположены один от другого.

С современной точки зрения совершенно очевидна ошибочность идеи Вольта о возможности получения электрического тока посредством простого контакта разнородных металлов, т.е. получения электрической энергии без затраты для этого какого-либо другого вида энергии. Однако в начале прошлого века эта теория контактного электричества нашла много сторонников и на некоторое время удержалась в науке.

Многочисленные эксперименты привели А. Вольта к выводу, что непрерывный электрический «флюид» может возникнуть лишь в замкнутой цепи, составленной из различных проводников — металлов (которые он называл проводниками первого класса) и жидкостей (названных им проводниками второго класса).

Опыты А. Вольта завершились построением в 1799 г. первого источника непрерывного электрического тока, составленного из медных и цинковых кружков (пар), переложенных суконными прокладками, смоченными водой или кислотой. Этот прибор, о котором он впервые сообщил президенту Лондонского королевского общества в марте 1800 г., был назван им «электродвижущим аппаратом», а позже французы стали его называть «гальваническим или вольтовым столбом» (рис. 2.1).

^{Рис. 2.1. Вольтов столб}

Необходимость применения проводников второго класса (суконных кружков, смоченных водой или кислотой) А. Вольта объяснял следующим: при соприкосновении двух различных металлов электричество одного знака сосредоточивается на одном металле, а электричество противоположного знака — на другом. Если составить столб из нескольких пар различных металлов, например цинка и серебра (без прокладок), то каждая цинковая пластина будет находиться в соприкосновении с одинаковыми серебряными пластинами и их общее действие будет взаимно уничтожаться. Для того чтобы действие отдельных пар суммировалось, необходимо обеспечить соприкосновение каждой цинковой пластинки только с одной серебряной. Это осуществляется с помощью проводников второго рода — суконных кружков, смоченных водой или кислотой, разделяющих пары металлов и не препятствующих движению электричества. Таким образом, А. Вольта, не понимая того, что электрический ток возникает в результате химических процессов между металлами и жидкостями, практически пришел к созданию гальванического элемента, действие которого основывалось именно на превращении химической энергии в электрическую. Хотя А. Вольта и заметил, что поверхности приведенных в контакт разнородных металлов, составляющих гальваническую пару, подвергаются изменению — окисляются, тем не менее он не придал этому факту никакого значения.

^{Рис. 2.2. Чашечная батарея Вольта} 

А. Вольта предложил кроме столба еще и несколько иную конструкцию источника электрического тока — так называемую чашечную батарею (рис. 2.2), действие которой, по его мнению, также было основано на контакте между двумя металлами (влажную суконную прокладку столба заменяла жидкость). Чашечная батарея представляла собой соединение отдельных элементов, имевших форму банок, наполненных разбавленной серной кислотой, в которую погружались одна медная и одна цинковая пластины. Кроме предложенных А. Вольта конструкций источника электрического тока вскоре были разработаны некоторые другие его модификации.

Создание вольтова столба подготовило почву для закладки фундамента электротехники. Современник А. Вольта, выдающийся французский ученый академик Доменик Франсуа Араго (1786–1853 гг.) считал вольтов столб «самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины». В этом определении нельзя усматривать преувеличения. Вольтов столб — это первый источник непрерывного электрического тока, сыгравший громадную роль как в развитии науки об электричестве, так и в расширении его практических приложений. Вольтов столб в различных своих модификациях долгое время оставался самым распространенным источником электрического тока. Как будет видно из последующего, крупнейшие ученые первой половины XIX в. В.В. Петров, X. Дэви, А. Ампер, М. Фарадей широко применяли вольтов столб для своих опытов.

Научный вклад итальянского ученого был высоко оценен его современниками. Легенды об А. Вольта ходили среди ученых уже при его жизни. Создав вольтов столб, А. Вольта подарил миру, как писал один из его биографов, «невиданный ранее источник электричества, не порциями, как от банок и электрофоров, а непрерывным потоком».

Заслуживают внимания трактат А. Вольта «Об идентичности гальванического и электрического флюидов», его высказывания о «сходстве» электричества и магнетизма.

Современники называли А. Вольта самым великим физиком, жившим в Италии после Галилея. В 1881 г. на Международном конгрессе электриков в Париже единице напряжения было присвоено наименование «Вольт».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Источники тока. Электрическая цепь | Физика

В 1786 г. итальянский анатом и физиолог Луиджи Гальвани решил изучить действие атмосферного электричества на мышцы лягушки. Для этого он прикрепил к нерву лапки свежепрепарированной лягушки медный крючок, после чего подвесил лапку к железной решетке, окружавшей висячий садик его дома. Однако никакого действия атмосферы не последовало. И лишь тогда, когда под порывами ветра лапка случайно коснулась решетки забора, ее мускулы резко содрогнулись. Гальвани решил повторить опыты дома. Положив лапку на железную дощечку, он снова обнаружил конвульсивные сокращения мышц. После четырех лет всестороннего исследования открытого им явления Гальвани сообщил о своих наблюдениях в книге, которая называлась «Трактат о силах электричества при мышечном движении».

Появление этой книги вызвало огромный интерес в среде ученых. Опыты с лягушачьей лапкой стали повторять и физики, и химики, и философы, и врачи. Но лишь одному из них — итальянскому ученому Алессандро Вольта удалось понять истинную причину наблюдаемого эффекта.

Лапка сокращается не потому, что в лягушке сосредоточено какое-то особое «животное» электричество (как считал Гальвани), а потому, что через нее проходит электрический ток, возникающий благодаря контакту двух проводников из разных металлов, — к такому выводу пришел Вольта после тщательных исследований этого явления. По мнению Вольта, лягушка в этих опытах нужна лишь как «электрометр, в десятки раз более чувствительный, чем даже самый чувствительный электрометр с золотыми листочками». Поэтому тот же ток можно получить и без использования лягушки, если только позаботиться о том, чтобы разнородные металлы соприкасались с жидкостью, способной проводить электричество. И Вольта подтверждает свой вывод опытом на самом себе: соединив одни концы серебряной и оловянной проволочек между собой, он прикасается их противоположными концами к своему языку. Появившийся при этом кисло-горький вкус означал, что по языку пошел ток. Если бы источником электричества была сама мышца языка, то вкус должен был бы ощущаться и тогда, когда металлы одинаковые; этого, однако, не происходило.

Вольта продолжает опыты. Он берет две монеты из разного вещества и одну из них кладет себе на язык, а другую — под него. Соединив монеты проволочкой, он снова ощущает специфический вкус.

Наконец, в 1800 г. Вольта берет несколько десятков пар круглых пластин (из цинка и серебра) и, проложив между ними кружочки картона, смоченные соленой водой, располагает их в виде столба. Подсоединив к верхней и нижней пластинам столба провода, Вольта получает первый источник постоянного тока (вольтов столб).
На демонстрации вольтова столба перед французскими учеными присутствовал Наполеон Бонапарт. Опыты Вольта произвели на присутствующих очень сильное впечатление. Поэтому неудивительно, что за свои исследования Вольта получил титул графа и стал рыцарем Почетного легиона.

В последующие годы источники тока непрерывно совершенствовались и в конце концов приобрели тот вид, к которому мы все привыкли (рис. 22).

Конструкции современных источников разнообразны. Те из них, которые работают за счет химических реакций, называют химическими источниками тока. К ним относятся гальванические элементы (или просто элементы) и аккумуляторы.

Гальванические элементы (названные так в честь Л. Гальвани) являются источниками тока, как правило, разового пользования. Аккумуляторы же можно использовать многократно, периодически заряжая их.

У любого из этих источников имеются два полюса — положительный (+) и отрицательный (–). Разные заряды этих полюсов обусловлены химическими реакциями, протекающими внутри источника на проводниках (электродах), погруженных в специальный раствор.

Если с помощью проводов к источнику тока подключить какие-либо устройства, потребляющие электроэнергию, то под действием электрического поля, создаваемого источником, через них пойдет ток.

Соединенные друг с другом источник тока, провода и потребители электроэнергии (лампы, электроплитки, электро- и радиоаппаратура) образуют электрическую цепь.

Для того чтобы в цепи мог идти постоянный ток (т. е. ток, не изменяющийся с течением времени), электрическая цепь должна быть замкнутой. Если же где-то появится обрыв, то ток в цепи прекратится. На этом основано действие кнопок, рубильников, ключей и других устройств, позволяющих включать и выключать в цепи ток. Некоторые из этих выключателей, применяемые в школьных опытах, показаны на рисунке 23. На рисунке 24 изображен клавишный выключатель, используемый в помещениях для замыкания и размыкания скрытой электропроводки.

Для подключения электрооборудования или бытовой техники к сети используют специальные соединители, например штепсельные розетку (рис. 25, а) и вилку (рис. 25, б).

При замыкании цепи электрическое поле источника со скоростью 300000 км/с распространяется вдоль проводников, и свободные заряженные частицы в них практически одновременно приходят в упорядоченное движение — в цепи появляется ток.

За направление тока в цепи принимают то направление, в котором должны были бы двигаться по цепи положительные заряды, т. е. направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Такое соглашение было принято в первой половине XIX в. и с тех пор учитывается во всех правилах и законах теории электрического тока.

В металлических проводниках ток создается отрицательно заряженными частицами (электронами), которые движутся по цепи от отрицательного полюса источника к положительному. Направление тока и направление движения носителей тока в этом случае противоположны.

В растворах кислот, солей и щелочей (электролитах) носителями тока являются положительные и отрицательные ионы. Первые из них движутся в направлении от «+» источника к его «–», вторые — от «–» к «+».

Чертежи, на которых изображают электрические цепи, называют схемами. Каждый элемент цепи на схемах обозначают специальным условным знаком. Некоторые из этих условных обозначений приведены в таблице 2 и на форзаце.

Примеры электрических схем представлены на рисунке 26. На каждой из этих схем две лампы. Однако способ их включения различен. Соединение ламп, изображенное на рисунке 26, а, называют последовательным, а соединение ламп, изображенное на рисунке 26, б, — параллельным.

??? 1. Кто и когда изобрел первый источник тока? 2. Какие химические источники тока вы знаете? 3. Из чего состоит электрическая цепь? 4. Какой должна быть цепь, чтобы в ней мог существовать постоянный электрический ток? 5. Какое направление в цепи выбирают за направление тока? Совпадает ли оно с направлением движения свободных электронов? 6. Зачем в электрической цепи нужен источник тока?

Экспериментальное задание. Возьмите лимон, яблоко или соленый огурец и воткните в него два проводника. Одним из них может быть медный провод, а другим — железный гвоздь. Принесите изготовленный таким образом источник тока в школу и, подсоединив его проводами к гальванометру, убедитесь, что источник работает. (Гальванометром называют прибор для регистрации и измерения слабых токов. Школьный демонстрационный гальванометр изображен на рисунке 27.)

Электрический ток. Источники электрического тока

Тип урока: урок открытия нового знания.

Используемые технологии: здоровьесбережения, информационно-коммуникационные, развития критического мышления, педагогики сотрудничества.

Цель: дать представление о природе электрического тока, условиях его возникновения и существования, источниках электрического тока.

Формируемые УУД: предметные: научиться объяснять понятия электрический ток, источник тока\ определять виды источников тока; объяснять физическую природу электрического тока, условия его возникновения и существования; метапредметные: осуществлять контроль и самоконтроль понятий и алгоритмов; формировать целеполагание как постановку учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что еще неизвестно; объяснять физическую природу электрического тока и условия его возникновения и существования; личностные: формирование самостоятельности в приобретении новых знаний; использование приобретенных знаний в повседневной жизни.

Приборы и материалы: источники тока, гальванические элементы, электрофорная машина, аккумулятор, термопара, фотоэлементы, магнитная стрелка на подставке, гвоздь, лимон или один клубень картофеля, амперметр, соединительные провода, электронное приложение к учебнику.

Ход урока

I. Организационный момент

(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие.)

II. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания

(Учитель проводит фронтальный опрос по вопросам и заданиям учебника. Ученики выполняют дифференцированную самостоятельную работу.)

Уровень 1

1. Существует ли электрическое поле вокруг электрона?

2. Как можно обнаружить электрическое поле вблизи заряженного тела?

Уровень 2

1. Существует ли электрическое поле возле заряженной стеклянной палочки? Какой заряд будет иметь шарик и листочки электроскопа при поднесении к ним этой палочки?

2. Как доказать, что электрическое поле материально?

Уровень 3

1. Можно ли объяснить электризацию тел перемещением атомов и молекул? Почему?

2. Если заряженной эбонитовой палочкой коснуться руки человека, то утратит ли палочка весь имеющийся на ней заряд? А если коснуться руки заряженной медной палочкой?

Уровень 4

1. Почему стрелка электроскопа отклоняется, если к нему поднести заряженный предмет, не прикасаясь к электроскопу?

2. Если к заряженному электроскопу поднести горящую спичку, он довольно быстро разрядится. Объясните этот опыт.

III. Изучение нового материала

Согласно электронной теории, в телах имеются свободные электроны, движением которых объясняются различные электрические явления. Эти электроны совершают хаотическое движение, подобное движению молекул газа.

Демонстрация 1. Зарядим один электрометр, добиваясь максимального отклонения стрелки. Соединим проводником с другим электрометром. Наблюдаем уменьшение показаний первого и увеличение показаний второго электрометра.

Объяснение. Под действием электрического поля электроны проводимости перемещаются по проводнику.

Электроны проводимости, совершая орбитальное движение вокруг ядер (ионов), движутся еще и под действием электрического поля в направлении против поля. Направленное движение электронов проводимости в металлических проводниках под действием поля называют электрическим током. В других проводниках (электролитах, газах) под действием поля могут двигаться любые заряженные частицы — ионы, электроны.

— Почему ток был кратковременным? (Ослабело электрическое поле, при этом прекратилось движение заряженных частиц.)

Для существования электрического тока необходимы следующие условия:

• наличие свободных электронов в проводнике;

• наличие внешнего электрического поля для проводника.

Электрический ток прекращается, если электрическое поле, создающее движение зарядов, исчезает. Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле.

Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока. Источники тока бывают различными, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Работа эта совершается так называемыми сторонними силами. Такие силы не могут иметь электрическое происхождение. В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую.

В источниках тока за счет сил неэлектрического происхождения происходит разделение заряженных частиц, в результате чего полюса источника оказываются заряженными разноименно.

(Учитель проводит демонстрации опытов.)

Демонстрация 2. Получение тока в электрофорной машине. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия.

Демонстрация 3. Получение тока с помощью термоэлемента. Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток. Такой источник тока называется термоэлементом.

Демонстрация 4. Получение тока с помощью фотоэлемента. При освещении некоторых веществ световая энергия непосредственно превращается в электрическую энергию — это явление фотоэффекта. На нем основано устройство и действие фотоэлементов.

Демонстрация 5. Отклонение стрелки амперметра при подключении его к различным гальваническим элементам.

Источники тока, у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов, получили название гальванических. Такое название было предложено итальянским ученым Алессандро Вольта в 1796 г. в честь ученого Луиджи Гальвани.

(При отсутствии оборудования учитель демонстрирует учащимся анимационные ролики 71 “Элемент Вольта” и 72 “Сухой гальванический элемент” из электронного приложения к учебнику.)

Рассмотрим принцип действия аккумулятора. При прохождении тока между пластинами и кислотой происходит химическая реакция. Следует подчеркнуть, что аккумулятор перед работой нужно зарядить, т. е. пропустить через него ток. Только после этой процедуры он становится источником тока.

(Учитель демонстрирует учащимся анимационный ролик 73 “Аккумулятор” из электронного приложения к учебнику.)

Демонстрация 6. Получение электрического тока с помощью фруктов или овощей. К клеммам гальванометра демонстрационного амперметра присоединим медные провода. К концу одного из них прикрепим исследуемый провод или гвоздь. Воткнем медный провод и гвоздь в картофелину или лимон — стрелка гальванометра отклонится.

— Почему? (Раствор минеральных солей, содержащихся в картофеле и лимоне, и разнородные проволоки образуют гальванический элемент.)

IV. Закрепление изученного материала

(Учитель проводит опрос-беседу.)

— Как можно получить электрический ток в металлическом проводнике?

— Что происходит в источниках тока?

— Что является положительным и отрицательным полюсами источника тока?

— Какие источники тока вы знаете?

— Возникает ли электрический ток при заземлении заряженного металлического шарика?

— Движутся ли заряженные частицы в проводнике, когда по нему идет ток?

— Если к шарам разноименно заряженных электроскопов одновременно прикоснуться металлическим стержнем, то в них возникает электрический ток. Чем эта установка принципиально отличается от устройств, которые принято называть источниками тока?

V. Рефлексия

(Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала по методу “Бассейн”.)

Каждый ученик с помощью магнита указывает свою фамилию на нарисованном на ватмане бассейне. Названия уровней бассейна:

1. Утонул в непонимании вначале.

2. Захлебнулся в середине дистанции.

3. Доплыл до финиша, но очень устал.

4. Доплыл с уверенностью до финиша.

5. Установил личный рекорд.

Домашнее задание

1. § 32 учебника, вопросы к параграфу.

2. Сборник задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой: № 1233, 1236, 1239, 1241.

3. Подготовить доклад (по желанию). Примерные темы докладов: “Применение аккумуляторов в быту”, “Применение аккумуляторов в технике”.

4. Выполнить задание на с. 99 учебника (по желанию).

Дополнительный материал

Источники тока

Италия. Болонья. 1780 год. Профессор анатомии Луиджи Гальвани с двумя ассистентами препарируют лягушек. На столе в некотором отдалении стоит электрическая машина. Исследования по электричеству проводятся в научном мире весьма интенсивно. Уже описан электрический скат. Уже Б. Франклин извлек “электрический флюид” из туч с помощью воздушного змея, зарядил электроскоп и доказал идентичность атмосферного электричества тому, что образуется при натирании стекла. Еще не разделяют электрический заряд и электрический ток, но уже зреет мысль о единой природе всех видов электричества (до открытия электрона остается еще более 100 лет).

Один из ассистентов обращает внимание профессора: при касании скальпелем еще влажной мышцы она время от времени дергается, сокращается. Другой ассистент, работавший с электрической машиной, подметил, что мышца дергается всякий раз, когда в машине проскакивает электрическая искра.

Однажды влажные лапки лягушки были развешаны на медных крючках на железной решетке, окружавшей висящий садик дома Гальвани. Ясная погода, легкий ветерок колышет влажные лапки. Ни молний, ни заземления. А мышцы сокращались, когда касались свободным концом железной решетки! По слухам, это заметила супруга Гальвани, о чем и уведомила ученого криком.

Гальвани понял: электричество в атмосфере не было главным; все дело во влажной мышце и в металлах. И опыты продолжались на столе в лаборатории. Перебрав множество металлов, Гальвани выяснил, что наиболее сильные сокращения мышц происходят при контакте мышцы с медью и серебром.

Но здесь мысль Гальвани пошла по ложному пути: “Я полагаю с достаточным основанием заключить, что животным присуще электричество”.

Алессандро Вольта, профессор физики из Павии (Италия), с недоверием относился к “животному” электричеству. “…Что хорошего можно сделать с вещами, не приведенными к степени и мере, особенно в физике? Как можно определить причину, если не определить не только качество, но и количество, и интенсивность явлений?”

Итак, нужно измерять, оценивать интенсивность явления. Главная мысль Вольты: мышца лягушки не источник электричества, а всего лишь весьма чувствительный прибор для регистрации тока. А источником являются металлы — медь и серебро. Вольта заменяет лапку лягушки другим измерителем тока — собственным языком! При протекании тока язык ощущает кислый привкус, это Вольта установил из опытов с электрической машиной. Чем больше ток, тем сильнее ощущение кислоты.

Четыре года Вольта исследует различные пары металлов, добиваясь наибольшего эффекта. Позднее язык он заменил специальным электроскопом. Вот он, простейший и первый источник тока, созданный Вольтой! Но эффект слаб. Как его усилить? Казалось бы, что проще: соединить такие пары металлов последовательно, да побольше, подобно тому, как в карету впрягают несколько лошадей. Не тут-то было! Контакты металлов оказываются при этом обращенными и компенсируют действие друг друга. Вольта догадался разделить пары влажными кусочками ткани, играющими роль проводов.

А что же лапка лягушки — только измеритель тока? Позже ученые обнаружили, что если два металла (медь и цинк) опустить в раствор кислоты, то получается источник тока более мощный, чем вольтов столб! В этом источнике играет роль не столько контакт металлов, сколько контакт каждого из металлов с раствором кислоты. И это уже совсем другой источник тока, чем вольтов, и более сильный!

Так что напрасно Вольта решительно отказался от изучения роли мышцы. Содержащаяся в мышцах влага с растворенными солями, кислотами, щелочами указывала путь к еще одному источнику тока, который в честь Гальвани назвали гальваническим элементом.

Наука получила в свое распоряжение источник тока в 1799 г., о чем Вольта уведомил Королевское общество: “Мне удалось сделать два таких цилиндра из двух металлических пар, они мне служат хорошо уже несколько недель и, надо думать, послужат еще несколько месяцев…

Искренне Ваш А. Вольта”.

Редакция журнала «Источники энергии»

Главный редактор

Институт Гельмгольца Ульм (HIU), Технологический институт Карлсруэ (KIT), 89081, Ульм, Германия Электронная почта Стефано Пассерини

Редакторы

Химический факультет Университета Клемсона, Клемсон, Южная Каролина, Соединенные Штаты Америки Норвежский университет науки и технологий, Тронхейм, Норвегия Политехнический институт Милана, Министерство энергетики, Милан, Италия Монреальский политехнический институт, Монреаль, Квебек, Канада Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон, Соединенные Штаты Америки Библиотеки Китайского университета науки и технологий, Хэфэй, Китай

Редактор-основатель

Помощник редактора

Технологический институт Карлсруэ, Карлсруэ, Германия

Международный Консультативный Совет

Департамент энергетики и химии углеводородов Киотского университета, Киото, Япония

Халил Амин

Аргоннская национальная лаборатория, Лемонт, Иллинойс, Соединенные Штаты Америки

Джон Эпплби

Texas A&M University College Station, Колледж-Стейшн, Техас, Соединенные Штаты Америки

Мишель Арман

Лаборатория реакционной способности и химии твердых тел, Амьен, Франция

Кэтрин Баллок

C&D Technologies Inc., Блю Белл, Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки

Паола Костаманья

Генуэзский университет, Генуя, Италия

Дон Жервазио

Университет штата Аризона, Темпе, Аризона, Соединенные Штаты Америки

Эрнесто Рафаэль Гонсалес

Университет Сан-Паулу, Институт химии Сан-Карлоса, SAO CARLOS, Бразилия

Чи-Чанг Ху

Национальный университет Цин Хуа, Синьчжу, Тайвань

Юн-Шэн Ху

Китайская академия наук, Пекин, Китай

Марина Мастрагостино

Болонский университет Академия наук Института Болоньи, Болонья, Италия Калифорнийский университет в Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния, Соединенные Штаты Америки

Дземпачи Огуми

Киотский университет, SACI ＆ INNOV, кампус Удзи, Киото, Япония

Тэцуя Осака

Факультет науки и техники Университета Васэда, факультет прикладной химии, химия полимеров, Синдзюку-Ку, Токио, Япония

Марк Саломон

, Нью-Джерси, Соединенные Штаты Америки

Бруно Скросати

Римский университет Ла Сапиенца, Рим, Италия

Гунцюань Сунь

Даляньский институт химической физики, Далянь, Китай Инженерный колледж Университета Ханян, факультет энергетической инженерии, Сондонгу, Южная Корея Школа химической и биологической инженерии Сеульского национального университета, Сеул, Южная Корея

Куниаки Тацуми

Национальный институт передовых промышленных наук и технологий, Отдел исследований аккумуляторных технологий, Икеда, Япония

Фрэнк Уолш

Саутгемптонский университет, Саутгемптон, Соединенное Королевство

Martin Winter

Мюнстерский университет, Мюнстер, Германия

Джефф Вулфенстайн

Исследовательская лаборатория армии США, Адельфи, Мэриленд, Соединенные Штаты Америки

Дзюн-ичи Ямаки

Университет Кюсю, Фукуока, Япония

Карим Загиб

Исследовательский институт Hydro-Quebec, Варенн, Квебек, Канада

Тяньшоу Чжао

Гонконгский университет науки и технологий, Clear Water Bay, Гонконг, Китай

Журнал достижений в области источников энергии

Преимущества публикации в Journal of Power Sources Advances

• Наша цель — достичь импакт-фактора в диапазоне 5.0–7,0
• Журнал стремится войти в первый квартиль ² по электрохимии к 2025 году ¹

¹ Заявление об ограничении ответственности: это стремление и никакие гарантии не гарантируются.

² Для получения дополнительной информации выполните поиск по соответствующей предметной области и используйте фильтр квартилей для просмотра связанных журналов https://www.scopus.com/sources.uri

Journal of Power Sources Advances , сопутствующее название высоко оцененному журналу Journal of Power Sources , является золотым журналом с открытым доступом, который предлагает ускоренный обзор и публикацию исследователям и технологам, работающим над наукой, технологиями и приложениями передовые источники электрохимии…

Читать далее

Journal of Power Sources Advances , сопутствующее название высоко оцененному журналу Journal of Power Sources , является золотым журналом с открытым доступом, который предлагает ускоренный обзор и публикацию исследователям и технологам, работающим над наукой, технологиями и приложениями передовые источники электрохимической энергии. Journal of Power Sources Advances фокусируется на технологиях литиевых, натриевых и других батарей, суперконденсаторах, топливных элементах с полимерным электролитом, биотопливных элементах, высокотемпературных топливных элементах, фотоэлектрохимических элементах и ​​других электрохимических устройствах высокого класса.Объем также включает исследования, разработку и применение наноматериалов и новых компонентов для таких устройств.

Скрыть полную цель и объем Последние статьи

Недавно опубликованные статьи из журнала Power Sources Advances.

10 различных альтернативных источников энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, биомасса, океан и другие источники энергии)

Существует 10 основных различных альтернативных источников энергии, которые используются в мире для выработки энергии.В то время как другие источники обнаруживаются постоянно, ни один из них не достиг той стадии, когда их можно было бы использовать для обеспечения силы, помогающей функционированию современной жизни.

Все эти различные источники энергии используются в основном для производства электроэнергии. Мир запускается серией электрических реакций — независимо от того, говорите ли вы о машине, которую вы ведете, или о свете, которую вы включаете. Все эти различные источники энергии добавляют к запасу электроэнергии, которая затем отправляется в разные места по линиям высокой мощности.

Типы источников энергии

Их можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Возобновляемый источник энергии

Возобновляемый источник энергии — это любой природный ресурс, который может быстро и надежно заменить его. Эти источники энергии многочисленны, устойчивы, восполняются естественным образом и не наносят вреда окружающей среде.

Основными типами или источниками возобновляемой энергии являются:

• Солнечная энергия
• Ветровая энергия
• Геотермальная энергия тепла внутри земли
• Гидроэнергия из проточной воды63
Энергия океана в форме волн, приливов, течений и тепловой энергии океана.
• Биомасса из растений

Невозобновляемый источник энергии

Невозобновляемый источник энергии — это источник с ограниченным запасом, который мы можем добывать или извлекать из земли, и в конечном итоге он закончится.

Они образовались за тысячи лет из останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад. Большинство этих источников энергии представляют собой «грязные» ископаемые виды топлива, которые, как правило, вредны для окружающей среды.

Основными видами или источниками невозобновляемой энергии являются:

• Нефть
• Углеводородный газ сжиженный
• Природный газ
• Уголь
Атомная энергия
Различная энергия Энергия

Вот обзор каждого из различных источников энергии, которые используются, и каковы потенциальные проблемы для каждого из них.

1. Солнечная энергия

Основным источником энергии является солнце.Солнечная энергия собирает энергию солнца с помощью коллекторных панелей для создания условий, которые затем можно превратить в своего рода энергию. Большие поля солнечных панелей часто используются в пустыне для сбора энергии, достаточной для зарядки небольших подстанций, а во многих домах солнечные системы используются для обеспечения горячей водой, охлаждения и дополнения своей электроэнергии.

Проблема с солнечной батареей заключается в том, что, хотя солнечного света достаточно, только определенные географические регионы мира получают достаточное количество прямой энергии солнца на достаточно долгое время для выработки полезной энергии из этого источника.

Его доступность также зависит от смены сезонов и погоды, когда они не всегда могут использоваться. Это требует больших начальных инвестиций для продуктивного использования, поскольку технология хранения солнечной энергии еще не достигла своего оптимального потенциала.

2. Энергия ветра

Энергия ветра становится все более распространенной. Новые инновации, которые позволяют появляться ветряным электростанциям, делают их более распространенным явлением. Используя большие турбины, которые используют имеющийся ветер в качестве энергии для вращения, турбина может затем вращать генератор для производства электроэнергии.

Это требует больших вложений, и скорость ветра также не всегда одинакова, что влияет на выработку электроэнергии. Хотя многим это казалось идеальным решением, в реальности ветряные электростанции начинают обнаруживать непредвиденные экологические последствия, которые могут не сделать их идеальным выбором.

3. Геотермальная энергия

Источник: Canva

Геотермальная энергия — это энергия, которая вырабатывается из-под земли. Он чистый, экологичный и экологически чистый. В земной коре из-за медленной задержки радиоактивных частиц постоянно возникают высокие температуры.Горячие камни, находящиеся под землей, нагревают воду, которая производит пар. Затем пар улавливается, что помогает двигать турбины. Затем вращающиеся турбины приводят в действие генераторы.

Геотермальная энергия может использоваться в жилых помещениях или в промышленных масштабах. В древние времена он использовался для купания и обогрева помещений. Геотермальные установки обычно имеют низкие выбросы, если они закачивают пар и воду, которые они используют, обратно в резервуар.

Самым большим недостатком геотермальной энергии является то, что ее можно производить только на определенных участках по всему миру.Самая большая группа геотермальных электростанций в мире расположена на геотермальном поле Гейзеры в Калифорнии, США.

Другой недостаток заключается в том, что там, где нет подземных резервуаров, создание геотермальных электростанций может увеличить риск землетрясения в районах, которые уже считаются геологическими горячими точками.

4. Водородная энергия

Водород содержится в воде (h3O) и является наиболее распространенным элементом на Земле. Вода содержит две трети водорода и может быть найдена в сочетании с другими элементами.

После отделения его можно использовать в качестве топлива для выработки электроэнергии. Водород является огромным источником энергии и может использоваться в качестве источника топлива для кораблей, транспортных средств, домов, промышленных предприятий и ракет. Он полностью возобновляем, может производиться по запросу и не оставляет токсичных выбросов в атмосферу.

5. Приливная энергия

Источник: Canva

Приливная энергия использует приливы и отливы для преобразования кинетической энергии приходящих и исходящих приливов в электрическую.Производство энергии с помощью приливной энергии наиболее распространено в прибрежных районах. Приливная энергия является одним из возобновляемых источников энергии и производит большое количество энергии, даже когда приливы идут с небольшой скоростью.

Когда уровень воды в океане увеличивается, возникают приливы, которые несутся в океане взад и вперед. Чтобы получить достаточную мощность от потенциала приливной энергии, высота прилива должна быть как минимум на пять метров (около 16 футов) выше, чем при отливе.

Огромные инвестиции и ограниченная доступность участков — это лишь некоторые из недостатков приливной энергии. Высокое гражданское строительство и высокие тарифы на закупку электроэнергии делают капитальные затраты на электростанции с приливной энергией очень высокими.

6. Волновая энергия

Источник: Canva

Волновая энергия вырабатывается волнами, которые порождаются в океанах. Поскольку океан управляется гравитацией луны, использование ее силы становится привлекательным вариантом. Различные методы преобразования энергии волн в электроэнергию были изучены с использованием плотиноподобных конструкций или устройств, закрепленных на дне океана, на поверхности воды или чуть ниже нее.

Энергия волн является возобновляемой, экологически чистой и не наносит вреда атмосфере. Его можно использовать в прибрежных регионах многих стран, и он может помочь стране уменьшить свою зависимость от зарубежных стран в плане топлива.

Производство волновой энергии может нанести ущерб морской экосистеме, а также может быть источником беспокойства для частных и коммерческих судов. Он сильно зависит от длины волны, а также может быть источником визуального и шумового загрязнения. Эта энергия также менее интенсивна по сравнению с тем, что доступно в более северных и южных широтах.

7. Гидроэнергетика

Источник: Canva

Многие люди не знают, что большинство крупных и малых городов мира полагаются на гидроэнергетику, и так было в прошлом веке. Каждый раз, когда вы видите крупную плотину, она дает электроэнергию где-то на электростанции. Сила воды используется для включения генераторов для производства электричества, которое затем используется. Он не загрязняет окружающую среду, не влечет за собой отходов и выделяет токсичные газы.

Проблемы, с которыми сейчас сталкивается гидроэнергетика, связаны со старением плотин.Многие из них нуждаются в серьезных реставрационных работах, чтобы оставаться функциональными и безопасными, а это стоит огромных денег. Утечка питьевой воды в мире также вызывает проблемы, поскольку поселкам может потребоваться вода, которая обеспечивает их электроэнергией.

8. Энергия биомассы

Источник: Canva

Энергия биомассы производится из органических материалов и широко используется во всем мире. Хлорофилл, присутствующий в растениях, улавливает солнечную энергию, превращая углекислый газ из воздуха и воды из земли в углеводы в процессе фотосинтеза.Когда растения сжигают, вода и углекислый газ снова выбрасываются обратно в атмосферу.

Биомасса обычно включает зерновые культуры, растения, деревья, обрезки дворов, древесную щепу и отходы животноводства. Энергия биомассы используется для отопления и приготовления пищи в домах, а также в качестве топлива в промышленном производстве.

Однако сбор топлива был тяжелым. Этот вид энергии производит большое количество углекислого газа в атмосферу. В отсутствие достаточной вентиляции при приготовлении пищи в помещении топливо, такое как навоз, вызывает загрязнение воздуха, что представляет серьезную опасность для здоровья.Более того, неустойчивое и неэффективное использование биомассы приводит к уничтожению растительности и, следовательно, к деградации окружающей среды.

9. Ядерная энергия

Источник: Canva

Хотя ядерная энергетика остается серьезным предметом споров о том, насколько безопасно ее использовать и действительно ли она энергоэффективна, если принять во внимание отходы, которые она производит — факт остается одним из основных возобновляемых источников энергии, доступных в мире.

Энергия создается посредством определенной ядерной реакции, которая затем собирается и используется в генераторах.Хотя почти в каждой стране есть ядерные генераторы, существуют моратории на их использование или строительство, поскольку ученые пытаются решить проблемы безопасности и утилизации отходов.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением), чтобы произвести тепло и, в конечном итоге, электричество. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды. Уран находится повсюду в земной коре, но добывать его и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

В будущем ядерная энергетика будет использовать реакторы на быстрых нейтронах, не только за счет использования примерно в 60 раз больше энергии урана, но и за счет открытия потенциального использования тория, который является более распространенным элементом, в качестве топлива. Теперь около 1,5 миллиона тонн обедненного урана, считающегося не более чем отходами, становятся топливным ресурсом.

Фактически, в процессе работы они будут «обновлять» свой собственный топливный ресурс. Возможный результат состоит в том, что ресурс топлива, доступный для реакторов на быстрых нейтронах, настолько велик, что значительное истощение источника топлива практически невозможно.

10. Ископаемое топливо (уголь, нефть и природный газ)

Источник: Canva

Когда большинство людей говорят о различных источниках энергии, они перечисляют природный газ, уголь и нефть в качестве возможных вариантов — все они рассматриваются как один источник энергии из ископаемого топлива. Ископаемое топливо является источником энергии для большей части мира, в основном с использованием угля и нефти.

Нефть перерабатывается во многие продукты, наиболее используемым из которых является бензин. Природный газ становится все более распространенным, но используется в основном для отопления, хотя на улицах появляется все больше и больше автомобилей, работающих на природном газе.

Проблема с ископаемым топливом имеет двоякий характер. Чтобы получить ископаемое топливо и преобразовать его для использования, должно произойти сильное разрушение и загрязнение окружающей среды. Запасы ископаемого топлива также ограничены, ожидается, что их хватит еще на 100 лет с учетом базового уровня потребления.

Трудно определить, какой из этих различных источников энергии лучше всего использовать. У всех есть свои плюсы и минусы. Хотя сторонники каждого типа власти рекламируют свою как лучшую, правда в том, что все они ошибочны.Что должно произойти, так это согласованные усилия, чтобы изменить то, как мы потребляем энергию, и создать баланс между тем, из каких из этих источников мы черпаем.

Наизусть настоящий эколог ❤️. Основанная компания Conserve Energy Future с единственным девизом — предоставлять полезную информацию, связанную с нашей быстро разрушающейся окружающей средой. Если вы твердо не верите в идею Илона Маска сделать Марс еще одной обитаемой планетой, помните, что на самом деле во всей этой вселенной нет «Планеты Б».

Новые источники энергии — Институт антропоцена

Какие источники энергии? Какие бывают электростанции?

Электроэнергия вырабатывается на различных предприятиях, включая электростанции, работающие на ископаемом топливе, плотины гидроэлектростанций, атомные электростанции и различные возобновляемые источники энергии, включая солнечную, ветровую, геотермальную и биомассу.Расположение этих электрогенераторов и их удаленность от конечных потребителей сильно различаются.

В 2015 году Соединенные Штаты произвели около 4 триллионов киловатт-часов электроэнергии. Около 67% электроэнергии было произведено из ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть). 99 АЭС обеспечивали около 20% энергобаланса. Гидроэнергетика и возобновляемые источники энергии составляют 6% и 7% соответственно.

Производство электроэнергии в США по видам топлива в 2014 г. ( Источник: Министерство энергетики США, EIA)

Как производится и регулируется электроэнергия?

Угольные, газовые, нефтяные и атомные электростанции производят электроэнергию за счет привода паровой турбины за счет выработки тепловой энергии.В то время как производство электроэнергии может варьироваться на современных газовых турбинах, угольные и атомные электростанции могут быть включены только на полную мощность.

Источник: Министерство энергетики США, Институт электричества Эдисона (EEI)

Гидроэнергетика использует потенциальную энергию водоема для вращения турбин, которые затем производят электроэнергию для сети. Точно так же ветряные турбины используют токи ветра для создания электричества. Солнечные фотоэлектрические (PV) системы преобразуют солнечный свет в электричество.

Как подается электричество в ваш дом?

Электроэнергия доставляется в ваш дом по распределительной сети ЛЭП большой мощности.На «последней миле» подстанция в вашем районе понижает подачу электроэнергии до напряжения, которое вы можете использовать в своем доме. Эти сети начинаются с трансформаторов и заканчиваются домами, школами и предприятиями. Распределение регулируется на уровне штата PUC и PSC, которые устанавливают розничные тарифы на электроэнергию в каждом штате.

Как возобновляемые источники энергии влияют на производство электроэнергии?

Производство электроэнергии из возобновляемых источников, в частности солнечных батарей и ветряных турбин, уже становится основными источниками энергии.Ожидается, что они будут удовлетворять будущий спрос на энергию, но также заменят существующую генерацию за счет ископаемого топлива и ядерной энергетики.

На карте: Как в США вырабатывается электроэнергия

ИНФОГРАФИКА | 10 октября 2017. 17:22

На карте: как в США вырабатывается электроэнергия

Электроэнергетическую систему США часто называют самой большой машиной в мире. Он также невероятно разнообразен, отражая политические предпочтения, потребности и доступные природные ресурсы каждого государства.

Carbon Brief нанесла на интерактивную карту (вверху) национальные электростанции, чтобы показать, как и где в США вырабатывается электроэнергия.

Несколько ключевых сообщений можно почерпнуть из карты и связанных интерактивных данных ниже:

• Электроэнергетическая система США стремительно менялась за последнее десятилетие.
• Это отражает не только федеральную политику, но также технологии, географию, рынки и требования штатов.
• Средней угольной электростанции в США 40 лет, и она работает вдвое дольше.Около 15% людей старше 50 лет, тогда как средний возраст выхода на пенсию составляет 52 года.
• Запланированные новые электростанции будут почти исключительно газовыми, ветровыми или солнечными.

Чтение карты

Снабжение электроэнергией домов, предприятий и промышленности страны — это почти уникально сложное предприятие. На данный момент электрическая энергия либо дорога, либо неудобно хранить, а это означает, что спрос и предложение должны быть сбалансированы в режиме реального времени. Также легче генерировать электроэнергию рядом с домом, чем транспортировать ее на большие расстояния.

Способ производства электроэнергии в основном зависит от доступных видов топлива и технологий. Марш прогресса означает, что это сочетание меняется, но природные ресурсы и географическое положение остаются неизменными. Более того, штаты США обладают широкими полномочиями влиять на электрические системы в пределах своих границ.

Нанесение на карту энергосистемы США дает наглядное подтверждение того, насколько важны эти факторы. Почему, например, солнечная энергия так распространена в Северной Каролине? Или уголь в Западной Вирджинии?

Вы можете использовать интерактивную карту Carbon Brief, приведенную выше, чтобы просмотреть все электростанции в США и их относительные мощности по выработке электроэнергии, которые пропорциональны размеру пузырей.Динамическая диаграмма на боковой панели суммирует структуру распределения мощностей. (См. Примечания ниже, чтобы получить полную информацию о том, как была создана карта.)

Глоссарий

Коэффициент нагрузки: Мера средней мощности электростанции относительно ее установленной мощности. Это зависит от технических и экономических факторов. Для отдельных газовых, угольных или атомных электростанций коэффициент нагрузки теоретически может превышать 90%. Однако средние показатели по всему флоту Великобритании намного ниже.Диапазон средних коэффициентов загрузки парка в 2010–2014 гг. Составлял 28–62% для газа, 40–57% для угля и 65–74% для атомной энергетики. Диапазон ставок для парка возобновляемых источников энергии в Великобритании составлял 10-11% для солнечной энергии, 22-28% для береговых и 30-38% для морских ветроэнергетических установок. Новые ветряные электростанции, как правило, имеют более крупные турбины, особенно на шельфе, и, как ожидается, будут иметь коэффициент нагрузки до 48%.

Коэффициент нагрузки: Мера средней мощности электростанции относительно ее установленной мощности. Это зависит от технических и экономических факторов.Для отдельных газовых, угольных или атомных электростанций коэффициент нагрузки… Подробнее

Важно отметить, что приведенная ниже карта и соответствующие диаграммы основаны на генерирующих мощностях. Электроэнергия, вырабатываемая каждый год каждым блоком, зависит от его коэффициента нагрузки. Ветер США имеет коэффициент нагрузки около 35%, а солнечный — около 27%. Это более низкие коэффициенты нагрузки, чем для ядерной энергетики, около 90%. Теоретически уголь и газ могут иметь одинаковые высокие коэффициенты нагрузки, но на практике оба они составляют около 50% в США.(См. Ниже данные о производстве электроэнергии.)

Вернувшись к карте, вы можете придерживаться ночного фона по умолчанию или переключиться на дневные спутниковые изображения, чтобы увидеть электростанции крупным планом и в контексте их окружения. Ночной спутниковый снимок показывает сетку относительно городов, освещающих ночное небо. Также есть фон в оттенках серого, если вы предпочитаете простые карты.

Вы также можете отфильтровать вид карты, чтобы увеличить масштаб каждого штата, от Алабамы до Вайоминга, или сосредоточиться на каждом типе топлива по очереди.Есть фильтр для источников с высоким содержанием углерода, в том числе угля, нефти и газа. В категории «низкоуглеродные» вы найдете атомную энергию и возобновляемые источники энергии.

Угольные предприятия преобладают в горнодобывающих регионах бассейна Паудер-Ривер и Аппалачей. Газ почти повсеместен, но особенно распространен вблизи крупных газовых месторождений, таких как Мексиканский залив. Ядерная промышленность сосредоточена в густонаселенных штатах Востока и Среднего Запада.

Одна географическая особенность заключается в том, что крупные тепловые электростанции часто группируются вдоль государственных границ.Это потому, что им нужна вода для охлаждения, поступающая из рек, обозначающих границы штатов.

Огромные плотины поставляют большую часть энергии на северо-запад Тихого океана. Ветер концентрируется в центральной части Великих равнин, тогда как солнечная энергия процветает там, где государственная политика поддерживает его принятие. Между тем, отдаленные жители Аляски и Гавайев часто полагаются на нефть, которую легко транспортировать и хранить.

Эпоха возобновляемых источников энергии

Эта картина не статична, поскольку за последнее десятилетие она сильно изменилась.Тысячи старых установок были выведены из эксплуатации из-за старости на фоне потрясенных революцией сланцевого газа рынков и изменения политики штата и федерального правительства.

Поскольку сотни старых угольных и нефтяных установок были выведены из эксплуатации, ветряные и солнечные технологии достигли совершеннолетия, и по всей стране возникли тысячи объектов. Тем не менее уголь, наряду с растущим газовым парком, по-прежнему обеспечивает большую часть электроэнергии в стране.

Углерод. Краткий анализ данных Управления энергетической информации США (EIA) показывает, что 501 угольная установка была закрыта за последние 10 лет, а 45 открылись.(Каждая электростанция может состоять из нескольких блоков, которые могут использовать разные виды топлива).

В целом количество угольных единиц упало на 35% (черные линии на графиках ниже). Поскольку старые электростанции были меньше, мощность угля снизилась только на 11% (36 гигаватт, ГВт). То же самое и с нефтью: 757 единиц выведены из эксплуатации, 385 открыты, а чистая мощность упала на 21% (11 ГВт).

Несмотря на эти выбытия, среднее предприятие по добыче нефти или угля остается старым, а это означает, что многие другие предприятия вынуждены закрыться просто потому, что они старые.Более подробно это рассматривается ниже.

Слева: количество единиц электроэнергии в США в разбивке по видам топлива, 10 лет назад и сегодня. Справа: Электрогенерирующие мощности 10 лет назад и сегодня. Наведите указатель мыши на точки данных, чтобы увидеть чистое изменение количества единиц и мощности. Источник: Краткий углеродный анализ данных ОВОС США. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Напротив, 878 в основном небольших газовых установок, выведенных из эксплуатации с 2007 года, были заменены 978 более крупными установками. Это означает, что чистая газовая мощность увеличилась на 9% (44 ГВт).

Между тем ветряная и солнечная энергия пережили беспрецедентный рост, добавив более 3000 единиц и увеличив чистую мощность в семь раз до 122 ГВт, тем самым превзойдя атомную, гидроэнергетическую и нефтяную.

Вы можете увидеть, как электросеть США выглядела 10 лет назад — в начале 2008 года — на анимированном графике ниже. В частности, обратите внимание на относительное отсутствие ветра и солнца по сравнению с сегодняшним днем.

Электроэнергетические мощности США 10 лет назад и сегодня. Розамунд Пирс для Carbon Brief

Игра по производству газа

Общая выработка электроэнергии достигла пика в 2007 году и составила 4 165 тераватт-часов (ТВт-ч), после чего резко упала после финансового кризиса.Несмотря на экономический рост и рост населения, он остается ниже пикового уровня 2007 года, во многом благодаря повышению энергоэффективности.

Как и мощность, структура производства электроэнергии также сильно изменилась за последние 10 лет. Пик производства угля пришелся на 2007 год, а за десятилетие он упал на 38% (см. Диаграмму ниже). Впервые в 2016 году его заменили на газ в качестве основного источника электроэнергии в США.

Газ продолжает расти, начавшись задолго до революции сланцевого газа в конце 2000-х годов.(Это обсуждается более подробно ниже). Выработка на жидком топливе снизилась на две трети за 10 лет, а совокупный объем производства всех трех видов ископаемого топлива сейчас на 14% ниже пикового уровня 2007 года.

Между тем ветряная и солнечная энергия обогнали гидроэнергетику и стали четвертым по величине источником электроэнергии в США, вырабатывая почти в четыре раза больше, чем десятилетием ранее. Ядерная энергия остается стабильной и по-прежнему производит немного больше электроэнергии, чем все возобновляемые источники энергии вместе взятые.

Производство электроэнергии в США по видам топлива за 1960-2017 гг. (Верхняя панель) и доли производства за тот же период (нижняя панель).Источник: Краткий анализ углерода и ОВОС США. См. Примечания ниже для получения дополнительной информации. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts.

Доля ископаемых видов топлива в структуре электроэнергетики США снизилась на 9 процентных пунктов за 10 лет до 64%, что является минимумом для современной эпохи. На источники с низким содержанием углерода приходится 36%, а доля возобновляемых источников энергии удваивается до 17%.

(Обратите внимание, что, хотя доля низкоуглеродных источников находится на рекордно высоком уровне, доля возобновляемых источников энергии в структуре остается немного ниже, чем она была в 1960 году. Это связано с ростом общего спроса на электроэнергию.)

Энергоэффективность, переход с угля на газ и возобновляемые источники энергии вместе объясняют три четверти 14% снижения общих выбросов CO2 в США с 2005 года, согласно предыдущему анализу Carbon Brief. Хотя на производство электроэнергии приходится менее трети общих выбросов в США, в других секторах, таких как теплоэнергетика и транспорт, произошло минимальное сокращение выбросов CO2.

Этот анализ также показал, что выбросы CO2 в электроэнергетическом секторе в 2016 году были на 46% ниже, чем они были бы, если бы структура энергопотребления на душу населения и топливный баланс остались прежними.

В результате, краткосрочные изменения, ожидаемые в электроэнергетическом секторе США, в значительной степени определят прогресс страны в отношении ее отмененного обязательства по Парижскому соглашению об изменении климата.

Флагманский план «Чистая энергия» президента Обамы был призван укрепить и расширить траекторию последнего десятилетия. Теперь его аннулирует администрация Трампа.

Это несмотря на то, что, по мнению аналитиков Rhodium Group, США находятся на пути к достижению главной национальной цели плана по сокращению к 2030 году на 32% ниже уровней 2005 года.По данным New York Times, отмена может занять месяцы и может закончиться в Верховном суде.

Старый королевский уголь

В этом контексте стоит более внимательно изучить характер генерирующего парка США и то, что это может означать для будущего — с или без плана чистой энергии или альтернативы команды Трампа.

Сегодня средней угольной электростанции в США 40 лет, и она работает только половину времени. Это старый возраст, особенно когда средний возраст выхода на пенсию для угольных блоков составляет 52 года.Приблизительно 44 ГВт угольных мощностей в США имеют возраст как минимум 50 лет, что эквивалентно 15% от общего количества, эксплуатируемого сегодня. Еще 109 ГВт (38%) имеют возраст не менее 40 и 86% старше 30 лет.

Это говорит о том, что многие другие закрытия угольных предприятий неизбежны, независимо от рыночных условий или государственной политики.

(Министерство энергетики США пытается заставить те части США, которые управляют конкурентными рынками электроэнергии, субсидировать угольную и ядерную генерацию. Это «взорвет» оптовые рынки электроэнергии, говорят эксперты в интервью Utility Dive, и «несовместимо со звуком рыночная экономика », согласно консервативному аналитическому центру R Street Institute.Это позволило бы даже самым старым угольным установкам получать гарантированную доходность от инвестиций, необходимых для того, чтобы оставаться открытыми. Подобно шагу по отмене Плана чистой энергии, эта попытка, вероятно, займет много месяцев и столкнется с юридическими препятствиями.

Возрастное распределение угольных и других электростанций отражено в диаграммах ниже, которые показывают количество новых мощностей, которые строятся или выводятся из эксплуатации каждый год. Графики датируются почти 60 годами, вплоть до 1960 года, хотя обратите внимание, что данные о пенсиях доступны только за 2002 год.

Производственные мощности в США с разбивкой по видам топлива и по году открытия Мощности, которые все еще работают сегодня, показаны сплошным цветом, а закрытые и запланированные мощности неактивны. Вертикальная шкала одинакова на всех графиках, что позволяет напрямую сравнивать относительные мощности в ГВт. Обратите внимание, что мощность не равна генерации. Источник: EIA США, Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) и анализ Carbon Brief. См. Примечания ниже для получения дополнительной информации. Диаграмма от Carbon Brief с использованием Highcharts

Глядя на верхнюю панель для угля, вы можете увидеть, что большинство самых старых электростанций — построенных в 1960-х годах или ранее — уже выведены из эксплуатации.Эти блоки показаны серым цветом.

Вы также можете понять, почему ситуация с углем ухудшилась с 2007 года, когда средний возраст угольной единицы составлял 34 года, потому что было построено меньше новых угольных станций, чем выведено из эксплуатации. Однако примерно в 2010 г. наблюдается заметный рост новых мощностей по углю. Как это произошло?

В начале 2000-х, после избрания Джорджа Буша-младшего, наблюдался всплеск интереса к строительству новых угольных электростанций. Это было основано на нескольких драйверах, которые дают уроки на будущее.

Во-первых, ожидалось, что администрация будет медленно или совсем не двигаться к ужесточению экологических норм. Фактически были приняты новые правила. Во-вторых, в то время преобладало мнение о том, что сильный экономический рост приведет к значительному увеличению спроса на электроэнергию.

Это, в сочетании с выводом из эксплуатации старой электростанции, означало, что потребуются новые мощности, и поэтому было запланировано около 240 новых угольных станций. Только несколько из них были построены.

Как показано на диаграмме выше, ожидаемая волна отказа от угля действительно прибыла, отчасти из-за старости, отчасти из-за новых правил — в частности, Стандарта по ртути и токсичным веществам в воздухе (MATS), который вступил в силу в 2015 году.

Однако, вопреки ожиданиям, рост спроса не оправдался. Одна из причин этого заключается в том, что 30 штатов реализовали свои собственные цели, политику или стандарты в области энергоэффективности. (Это смесь обязательных и добровольных целей).

Начало 2000-х: ожидалось, что спрос на электроэнергию в США вырастет примерно на 20% в течение десятилетия. Этого не произошло. Https://t.co/9ayLVzykbe pic.twitter.com/ZAhHxsgah3

— Саймон Эванс (@DrSimEvans) 7 сентября 2017 г.

Более того, революция в сланцевом газе привела к падению цен на газ (наряду с оптовыми ценами на электроэнергию), а возобновляемые источники энергии росли быстрее, чем ожидалось, уменьшив долю угля и прибыль на рынке с избыточным предложением.

Сегодня несколько новых угольных электростанций теоретически находятся в стадии разработки (см. Диаграмму выше и карту планируемых новых мощностей ниже).

Блок мощностью 320 МВт на генерирующей станции Two Elk в Вайоминге, согласно данным EIA, находится в стадии строительства и должен быть открыт в 2020 году. Он простаивал в течение двух десятилетий, была построена только бетонная площадка, и разрешение на его эксплуатацию было аннулировано.

Разработчик признал себя виновным в мошенничестве с обвинениями в размере более 8 миллионов долларов из федеральных стимулирующих фондов, предназначенных для исследований по улавливанию и хранению углерода, но потраченных на другие расходы, согласно местным СМИ.

Между тем, электростанция «Вашингтон» мощностью 850 МВт в Джорджии, также находящаяся в эксплуатации в течение многих лет, пропустила сроки начала строительства, установленные в ее разрешении. Его планировали открыть в 2022 году, но до сих пор не строят.

Обе схемы «сталкиваются с большими трудностями», сообщает Climatewire в статье, посвященной вопросу о том, построят ли США когда-нибудь еще одну большую угольную электростанцию.

Нет ядерного возрождения

Возвращаясь к приведенной выше диаграмме мощности, также ясно, почему ядерная энергетика в США будет сокращаться, поскольку почти все действующие в настоящее время реакторы были построены в 1970-х и 1980-х годах.

Расширение ядерной энергетики в этот период сопровождалось новыми правилами безопасности, которые замедлили строительство и повысили затраты, когда они были введены после Три-Майл-Айленда (1979) и Чернобыля (1986).

Это ярко видно на примере АЭС Бар 2 мощностью 1200 МВт в Теннесси, строительство которой началось в 1973 году. Спустя более 40 лет она открылась в октябре 2016 года после очередной задержки в связи с новыми правилами безопасности, введенными после аварии на Фукусиме 2011 года. катастрофа.

Две атомные электростанции все еще находятся в стадии строительства, общей мощностью 4 400 МВт (бледно-розовые на диаграмме выше).Однако после банкротства Westinghouse, фирмы, строившей реакторы, завод VC Summer в Южной Каролине был закрыт в середине строительства. Завод Vogtle в Джорджии, также находящийся под угрозой, получил новые гарантии по федеральным займам на сумму 3,7 млрд долларов.

Эти проблемы отражают более широкие проблемы, стоящие перед глобальной ядерной отраслью, которая, за пределами контролируемых государством рынков в Китае и Южной Корее, изо всех сил пытается построить новые реакторы вовремя и в рамках бюджета. EDF, которая строит новый завод Hinkley C в Великобритании, столкнулась с задержками и перерасходом средств на схемах во Франции и Финляндии.

Между тем, возраст 99 ядерных реакторов в США составляет в среднем 36 лет. Хотя 84 согласовали продление срока службы, что позволяет им работать до 60 лет, многие из них могут закрыться задолго до этого из-за тех же неблагоприятных рыночных условий, которые наносят ущерб угольным электростанциям.

Их прибыльность снизилась из-за низких оптовых цен на электроэнергию, в первую очередь из-за дешевого природного газа, в то время как их эксплуатационные расходы могут быть относительно высокими, особенно для площадок с одним реактором.Пять американских атомных станций были закрыты за последние пять лет, и еще несколько планируют это сделать.

План субсидий Министерства энергетики, в случае его успешной реализации, также может сохранить открытость ядерных мощностей. В качестве альтернативы, большее количество штатов могло бы принять кредиты с нулевым уровнем выбросов, введенные Нью-Йорком и Иллинойсом, чтобы поддерживать работу атомных станций и способствовать достижению целей штата в области климата.

Болезни роста от газа

Для газовых электростанций разброс по возрасту и мощности на приведенной выше диаграмме отражает долгую историю добычи на суше в США, а также серию всплесков роста, вызванных изменениями на рынках и в технологиях.

Широко доступный газ использовался для выработки электроэнергии в США на протяжении десятилетий. Это контрастирует с энергетической системой Великобритании, где газ стал доступен только после того, как промышленность Северного моря начала развиваться.

В 1960-х годах простые и относительно неэффективные паровые турбины составляли большую часть новых газовых мощностей. В 1970-х годах начали строиться парогазовые установки, использующие отходящее тепло для повышения эффективности. Вы можете увидеть своего рода «s-образную кривую» внедрения технологий на диаграмме ниже.

Однако строительство новых газовых мощностей прекратилось после нефтяных потрясений на Ближнем Востоке в конце 1970-х годов, когда цены на газ выросли, пиковая цена на нефть (и газ) стала очень большой, и были введены правила для резервирования газа для наиболее ценных видов использования, а не включая производство электроэнергии.

Газовая энергетика вернулась в конце 1980-х, когда ее использование было дерегулировано, когда строилась смесь небольшого комбинированного цикла и электростанции с пиковым газом. Но в 2000 году произошло нечто замечательное. В течение пяти лет в США было построено около 216 ГВт генерирующих мощностей, работающих на газе, из которых две трети были крупными блоками с комбинированным циклом.

Новые технологии сформировали газовые мощности в США pic.twitter.com/7lAxuSyo8I

— Саймон Эванс (@DrSimEvans) 10 октября 2017 г.

Этот рост новых газовых мощностей был вызван появлением новых участников на дерегулируемых рынках электроэнергии, число которых увеличивалось в конце 1990-х — начале 2000-х годов.Газовые заводы относительно дешевы в строительстве и предлагают быструю окупаемость. (Скандал с Enron в Калифорнии — еще один симптом этого периода).

Эти новые участники также преследовали новый спрос на электроэнергию, который, как отмечалось выше, оказался иллюзорным. Что еще хуже, низкие цены на газ сменились повышением, которое выросло в 2008 году и привело к тому, что многие из них вышли из бизнеса. Это также означало, что производство газа росло очень медленно.

Когда цены упали, в результате мирового финансового кризиса и революции сланцевого газа, эти огромные и недостаточно используемые мощности по выработке газа были готовы и ждут, чтобы украсть долю рынка у угля.

Сегодня баланс между производством газа и угля зависит от цен на газ, поэтому в первой половине 2017 года производство угля выросло, а объем газа снизился. Однако, в отличие от предыдущих циклов, изобилие месторождений сланцевого газа в США и их короткие циклы разработки ставят крышка этого ценового диапазона.

С точки зрения климата, переход от угля к газу был неоднозначным благом. Хотя это помогло сократить выбросы CO2 в энергетическом секторе, это может быть в некоторой степени компенсировано утечками метана во время производства и транспортировки.Это также связывает США с продолжением использования ископаемого топлива.

Действительно, как показано на карте ниже, львиная доля планируемых новых мощностей в США приходится на газ.

Из 114 ГВт запланированной мощности коммунальных предприятий, перечисленных EIA, 63% приходится на газ, 10% на солнечную энергию и 20% на ветер. Четверть газовых проектов находится в Техасе, а еще пятая — в Пенсильвании. Обратите внимание, что это исключает маломасштабные проекты мощностью менее 1 МВт и поэтому, вероятно, недооценивает солнечную энергию, как обсуждается ниже.

Портфели возобновляемых источников энергии

В развитии потенциала возобновляемых источников энергии в США был ряд этапов, показанных на диаграмме выше в голубых (гидро), зеленых (ветер) и желтых (солнечные) столбцах.

1960-е и 1970-е годы стали кульминацией так называемого периода «большой плотины», когда на основных реках США были построены огромные сооружения. (Плотина Гранд-Кули мощностью 6,5 ГВт в штате Вашингтон — а не знаменитая плотина Гувера мощностью 1 ГВт в Аризоне — на сегодняшний день обладает наибольшей мощностью среди всех электростанций в США).

После нефтяного кризиса 1970-х годов федеральное правительство начало предлагать налоговые льготы для ветроэнергетики. Это вызвало «порыв ветра» и строительство ветряных электростанций, таких как перевал Альтамонт в Калифорнии.

(В какой-то момент на этой территории располагались тысячи 100-киловаттных турбин, и она стала полем битвы из-за миграционных маршрутов и связанной с турбинами гибели птиц. Старые турбины, которые отключались в определенное время года для защиты находящихся под угрозой исчезновения птиц, сейчас демонтируются и заменены меньшим количеством современных устройств мощностью не менее 2000 киловатт каждая. Эти турбинные башни расположены шире, а их лопасти вращаются медленнее. Первоначальные исследования показывают, что это снижает смертность птиц).

Позже штаты начали принимать Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS), требующие от коммунальных предприятий предоставлять фиксированное количество или долю электроэнергии, которую они поставляют из возобновляемых источников энергии. Возможно, удивительно, что именно Айова представила первый RPS со своим Законом о производстве альтернативной энергии 1983 года.

К 2000 году 12 штатов ввели RPS, и это начало отражаться в заметном росте строительства новых ветроэнергетических мощностей.

Калифорния не применяла RPS до 2002 года, хотя сейчас перед ней стоит одна из наиболее амбициозных целей — 50% возобновляемой электроэнергии к 2030 году.В сентябре сенат Калифорнии провалил попытку пройти стандарт 100% к 2045 году. Это означает, что Гавайи сохраняют самые высокие амбиции — 100% к 2045 году. Всего 29 из 50 штатов США приняли RPS (см. Карту ниже).

Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии в США. Источник: База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности (DSIRE).

На федеральном уровне налоговые льготы для ветровой и солнечной энергии оказали заметное влияние на скорость принятия. Например, в 2013 году налоговые льготы по ветроэнергетике временно истекли, а количество установок упало на 92%.Что касается ветроэнергетики, то эти налоговые льготы со временем будут уменьшаться.

Ряд других государственных и федеральных правил влияет на внедрение возобновляемых источников энергии. К ним относятся правила «чистого измерения», начиная с конца 1990-х годов, которые требовали, чтобы коммунальные предприятия покупали электроэнергию в домах с солнечными батареями по розничной цене на электроэнергию.

Net metering, наряду с инновационными схемами финансирования, внедренными такими компаниями, как Solar City, поддержали широкое и растущее внедрение домашних солнечных систем на крышах домов. Другое, более эзотерическое правило, привело к принятию солнечной энергии в Северной Каролине, несмотря на ее относительно низкую инсоляцию.

Вдобавок ко всему резко упала стоимость ветровой и солнечной энергии. В 2011 году Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) поставила цель, чтобы солнечная энергия стала конкурентоспособной по стоимости к 2020 году. В сентябре она объявила, что ее цель была достигнута на три года раньше, после снижения затрат на 30% за один год.

По данным Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, расходы на ветер также резко снизились. По данным Bloomberg New Energy Finance, лучшие береговые ветряные электростанции сейчас дешевле газа на мегаватт-час нового поколения, а в начале 2020-х годов к ним подключится солнечная энергия.

Взгляд в будущее

Нынешняя администрация надеется сдержать волну перемен, захлестнувшую карту электроэнергетических мощностей США. Но изменения, которые уже произошли за последнее десятилетие, были вызваны многими факторами, только одним из которых является федеральное правительство.

штата обладают широкими полномочиями влиять на структуру электроэнергии в пределах своих границ — и многие из них объединились в Климатический альянс США, стремясь достичь климатических целей США, несмотря на Трампа.

Примечательно, что угольные станции в стране старые и стареют. Их средний возраст 40 лет — 44 ГВт старше 50 — указывает на большие изменения в будущем. EIA перечисляет 20 ГВт угля как планируемые к выбытию, в то время как другие, такие как экологическая неправительственная организация CoalSwarm, оценивают цифру в 48 ГВт к 2030 году.

Как сказал Bloomberg в июне один из руководителей энергетики: «Администрация не может превратить угольную электростанцию, которой 70 лет, в угольную станцию, которой уже 20 лет». Более того, администрация Трампа может потерпеть неудачу в своих попытках повернуть время вспять в электроэнергетической системе.

Его шаг по отмене плана чистой энергии сталкивается с «юридическим и нормативным процессом, который будет длиться много лет, вероятно, дольше, чем первый срок Трампа», — объясняет Дэвид Робертс из Vox в статье, в которой сравниваются усилия с продолжающейся отменой здравоохранения. фиаско.

Даже если это удастся, это может быть снова отменено последующей администрацией. Для коммунальных предприятий, решающих, куда вложить свои деньги в следующие несколько десятилетий, эта неопределенность вряд ли будет благоприятствовать инвестициям в уголь, который сталкивается с наибольшими рисками со стороны климатического законодательства.

Это помогает объяснить, почему 35% планируемых новых мощностей составляют низкоуглеродистые, а еще 63% — газ.

Банкноты

Карта основана на данных, опубликованных Управлением энергетической информации США в июле 2017 года и содержащих данные до мая 2017 года. Эти данные содержат только электростанции с общей мощностью 1 мегаватт (МВт) или выше, в том числе те, где расположены несколько небольших блоков. на одном сайте.

Данные охватывают в общей сложности 1183 гигаватт (ГВт), из которых 26 ГВт в настоящее время не обслуживаются или используются только для резервного копирования.Это «паспортная мощность» заводов. EIA также перечисляет «чистую летнюю» и «чистую зимнюю» мощность, которые учитывают доступность растений в эти сезоны.

EIA перечисляет заводы с использованием подробного набора кодов источников энергии. Они были объединены, например, «уголь» включает битуминозный уголь, лигнит, синтетическое топливо, полубитуминозный уголь и отходы угля (BIT, LIG, SC, SUB и WC).

Для карты единицы были агрегированы, если у них был общий «идентификатор завода» и один и тот же тип технологии. Например, на карте есть три пузыря для завода Барри в Алабаме: один для угля, один для комбинированного цикла газа и один для пикового газа

Для объектов с несколькими объектами мощность — это общая сумма, а «год открытия» — это диапазон от первого до последнего открываемого блока.

Размеры пузырьков лишь приблизительно пропорциональны мощности установки в МВт. Существует восемь размеров пузырьков, каждый из которых представляет диапазон емкости, с пороговыми значениями, когда емкость удваивается. Это означает, что нет прямой зависимости между площадью или диаметром пузырьков и вместимостью площадки.

Помимо конкретных участков мощностью более 1 МВт, на карте показана общая мощность малых солнечных батарей в каждом штате, взятая из второго набора данных EIA. Опять же, эти данные актуальны до мая 2017 года.Общая пропускная способность каждого штата показана с центром в географическом центре штата. Обратите внимание, что эти мелкомасштабные солнечные фигуры являются приблизительными.

Карта плановой мощности включает все участки, перечисленные в данных ОВОС. При этом не учитываются небольшие участки мощностью менее 1 МВт, что особенно важно для солнечной энергии. Он также исключает несколько объектов, которые указаны без данных о местоположении, включая 450 МВт ветровой мощности, 260 МВт газа и 1,2 МВт гидроэнергетики.

Карта пропускной способности на начало 2008 г. представляет собой совокупность данных, объединяющих данные о действующих в настоящее время и ранее закрытых объектах, которые уже были открыты в то время.Он исключает участки мощностью менее 1 МВт, как и карта выведенных из эксплуатации мощностей, основанная на тех же данных ОВОС.

Данные о производстве электроэнергии взяты из Ежегодного энергетического обзора EIA за 2012 год для данных до 2007 года и из Ежемесячного отчета по электроэнергии за сентябрь 2017 года для данных по июль 2017 года. Обратите внимание, что до 1989 года данные не включают выработку независимыми производителями электроэнергии, коммерческими и промышленными объектами. Это создает разрыв во временном ряду, особенно для других видов топлива, кроме угля и ядерной энергии.

Данные о поколении

, показанные как 2017 год, охватывают последние 12 месяцев, по июль 2017 года на момент написания.«Прочие» включает не поддающиеся биологическому разложению городские отходы, отработанные шины и отработанные газы, образующиеся в промышленных процессах. «Нефть» включает жидкие углеводороды и нефтяной кокс.

Линии публикации из этой истории

Новый источник энергии: нейтриновольтаическая энергия

Как получить энергию из вашего окружения: Neutrino Energy. Изображение любезно предоставлено Neutrino Energy Group

Одна из самых захватывающих вещей в технологиях — это то, что они всегда развиваются благодаря блестящим умам, которые всегда любопытны и жаждут большего.Когда достигается новая веха и когда-то немыслимая идея обретает форму — и даже начинает выходить в мейнстрим, — кажется, что дальше развиваться дальше невозможно. Но они могут, и они это делают.

Возьмите электричество. Люди продолжали продвигать способы производства, распределения, установки и использования электричества. И прошло уже почти 300 лет.

---

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Ускорение перехода на возобновляемые источники энергии

---

Электроэнергия, которую мы используем, имеет двойное измерение — и как основная часть природы, и как одна из наиболее часто используемых форм энергии.Это вторичный источник энергии, поскольку он производится путем преобразования первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия и энергия ветра, в электрическую энергию.

Невидимая сила

Новый источник возобновляемой энергии в настоящее время находится под тщательным наблюдением. Ученые Neutrino Energy Group, исследовательского института в Берлине, Германия, называют это нейтриновольтаической энергией. В основе этой новой энергии лежит нейтринная частица, крошечная субатомная частица, испускаемая вместе с электроном в процессе распада, открытая в начале 20-го, 90-го, 110-го, 90-го века.Группа ученых со всего мира, различные международные исследовательские центры и университеты, а также Министерство энергетики США, объявившее о масштабных программах исследования нейтрино, начали всерьез изучать нейтрино. Они обнаружили, что нейтриновольтаическая технология представляет собой решение, которое никогда не перестает работать, поскольку эти невидимые частицы бомбардируют Землю в равных количествах каждый момент времени.

Энергия нейтрино эквивалентна получению энергии из нашего окружения, независимо от погодных условий, и может проходить через почти все вещества, известные науке.Кроме того, этот тип технологий использует неиспользованную силу электросмога, то есть электромагнитную энергию, вырабатываемую искусственными электронными устройствами.

Существующие устойчивые энергетические технологии сильно ограничены экологическими факторами. Например, обычно считается, что фотоэлектрические батареи в летние месяцы в три раза более эффективны, чем в темные зимние месяцы, а в северном полушарии они достигают максимальной мощности только в период с мая по сентябрь.

Эта новая нейтрино-вольтаическая энергия, с другой стороны, не нуждается ни в чем, кроме некоторых дополнительных исследований. Пока что исследования показывают, что он работает независимо от сезонных сдвигов и любых других факторов. Нейтриновольтаические элементы, в отличие от солнечных элементов, можно складывать друг на друга, при этом нижние элементы вырабатывают столько же электроэнергии, что и элементы наверху.

Эта технология была протестирована и продемонстрирована для работы в лабораторных условиях Чикагского университета.Пока что он может получать только небольшое количество электричества от проходящих нейтрино, но ученые ожидают, что эта новая энергетическая технология будет способна приводить в действие небольшие устройства, такие как смартфоны, всего через несколько лет. Со временем он может стать одним из основных возобновляемых источников энергии. Это является хорошим предзнаменованием для продолжающейся тенденции устройств, требующих более низкого энергопотребления.

---

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Как Proptech меняет энергетические операции и экологичное строительство

---

Современная электроника требует меньше электроэнергии для работы, чем устройства и приборы 10-летней давности, и можно с уверенностью сказать, что через десять лет устройства будут потреблять еще меньше энергии.Менее чем через полвека все лампочки будут светодиодными, а электронные устройства будут потреблять менее четверти их текущего потребления энергии. К тому времени Neutrino Energy Group ожидает, что нейтриновольтаические технологии будут полностью доступны и распространены среди потребителей, коммерческих объектов, транспортных средств и других компонентов общества будущего.

Солнечная энергия на протяжении веков

«Магия одного человека — инженерия другого человека. «Сверхъестественное» — это пустое слово.»- Роберт Хайнлайн

Фотоэлектрический эффект был впервые обнаружен французским физиком Эдмоном Беккерелем в 1839 году. Некоторое время спустя, в 1873 году, Уиллоуби Смит обнаружил, что селен может действовать как фотопроводник. Три года спустя Уильям Гриллс Адамс и Ричард Эванс Дэй применили фотоэлектрический эффект, открытый Беккерелем, к селену и отметили, что он может генерировать электричество при воздействии света. Почти 50 лет спустя, в 1883 году, американский изобретатель Чарльз Фриц создал первый работающий селеновый солнечный элемент, являющийся основным предшественником технологии, используемой сегодня.

Альберт Эйнштейн тоже сыграл важную роль в освещении солнечной энергии — в 1905 году он опубликовал статью о фотоэлектрическом эффекте и о том, как свет переносит энергию. Его работа вызвала внимание и признание концепции солнечной энергии.

Самый большой скачок в развитии солнечной энергии и солнечных элементов произошел в 1954 году, когда три ученых из Bell Labs — Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон — создали солнечный элемент с использованием кремния, который был более практичным, поскольку кремний имеет более высокую эффективность и гораздо больше доступно как природный ресурс.Солнечная панель была изобретена в 1958 году и использовалась на спутниках Vanguard I, затем на спутниках Vanguard II, Explorer III и Sputnik-3.

Это было как раз в 1990-х годах, когда солнечные фотоэлектрические элементы стали широко использоваться потребителями, и на протяжении всей своей истории технология солнечных элементов вызывала определенную долю скептицизма. Тем не менее, сегодня дома и предприятия питаются солнечной энергией по ценам, которые медленно, но верно разрушают господство индустрии ископаемого топлива. Аналогичный путь лежит впереди нейтриновольтаической технологии.

Журнал источников энергии — Материалы сегодня

Journal of Power Sources — журнал для исследователей и технологов, интересующихся всеми аспектами науки, технологий и приложений источников из электрохимической энергии . Journal of Power Sources публикует оригинальные исследования и обзоры о науке и применении первичных и вторичных батарей , топливных элементов , суперконденсаторов и фотоэлектрохимических элементов .

Рассматриваемые темы включают исследования, разработку и применение наноматериалов и новых компонентов для этих устройств.

Примеры применения этих электрохимических источников энергии включают:
• Портативная электроника
• Электрические и гибридные электромобили
• Системы бесперебойного питания (ИБП)
• Хранение возобновляемой энергии
• Спутники и космические зонды
• Лодки и корабли, дроны и самолеты
• Носимые системы хранения энергии

Преимущества для авторов
Мы также предоставляем множество преимуществ для авторов, например бесплатные PDF-файлы, либеральную политику авторских прав, специальные скидки на публикации Elsevier и многое другое.Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах для авторов.

Информацию о подаче статей см. В нашем Руководстве для авторов. Если вам потребуется дополнительная информация или помощь, посетите наш Центр поддержки.

Авторы также могут представить в открытом доступе сопутствующее название журнала, Journal of Power Sources Advances .

Редколлегия

Главный редактор

• Стефано Пассерини
  Институт Гельмгольца Ульм (HIU), Технологический институт Карлсруэ (KIT), Ульм, Германия

Редакторы

• Катя Арбиззани Катя Арбиззани 90 Chemistry, Болонский университет, Болонья, Италия
• Илиас Белхаруак
  Национальная лаборатория Ок-Ридж, Ок-Ридж, Теннесси, США
• Джей Бензигер
  Принстонский университет, Принстон, Нью-Джерси, США
• 
  Университет Гренобль-Альпы, Гренобль, Франция
• Минору Инаба
  Университет Дошиша, Киото, Япония
• Сигне Кьельструп
  Норвежский университет науки и технологий, Тронхейм, Норвегия
• Миланский политехнический факультет of Energy, Милан, Италия
• Seung-Taek Myung
  Se jong University, Сеул, Корея, Республика
• Clara Santato
  Montreal Polytechnic, Montreal, Quebec, Canada
• Yong-yao Xia
  Fudan University, Shanghai, China
• Jie Xiao
  Тихоокеанская национальная лаборатория , Ричленд, Вашингтон, США
• Юн Ян
  Химический факультет Сямэньского университета, Сямэнь, Китай
• Ян Юй
  Университет науки и технологий Китайского университета, Хэфэй, Китай

Заместитель редактора

• Стивен Крегер
  Химический факультет Университета Клемсона, Клемсон, Южная Каролина, США

Редактор-основатель

Помощник редактора

• Джузеппе Антонио Элиа
  Центр ядерных исследований им. Доска
  • Такеши А be
    Департамент энергетики и химии углеводородов Киотский университет, Киото, Япония
  • Халил Амин
    Аргоннская национальная лаборатория, Лемонт, Иллинойс, США
  • Джон Эпплби
    Техас A&M University College Station, Колледж-Стейшн, Техас, США
  • Мишель Арман
    Лаборатория реакционной способности и химии твердых тел, Амьен, Франция
  • Кэтрин Баллок
    C&D Technologies Inc., Блю Белл, Пенсильвания, США
  • Паола Костаманья
    Университет Генуи, Генуя, Италия
  • Дон Жервазио
    Университет штата Аризона, Темпе, Аризона, США
  • Эрнесто Рафаэль Гонсалес Университет Эрнесто Рафаэля Гонсалеса Пауло Институт химии Сан-Карлос, SAO CARLOS, Бразилия
  • Chi-Chang Hu
    Национальный университет Tsing Hua, Синьчжу, Тайвань
  • Yong-Sheng Hu
    Китайская академия наук, Пекин, Китай
  • Марина Мастрагостино
    Болонский университет Академия наук Института Болоньи, Болонья, Италия
  • Ин Ширли Менг
    Калифорнийский университет Сан-Диего, Ла-Хойя, Калифорния, США
  • Дземпачи Огуми
    Университет Киото ＆ INNOV, кампус Удзи, Киото, Япония
  • Тецуя Осака
    Научный факультет Университета Васэда CE и инженерный факультет прикладной химии Химия полимеров, Синдзюку-Ку, Токио, Япония
  • Марк Саломон
    Литтл Сильвер, Нью-Джерси, США
  • Бруно Скросати
    Римский университет Ла Сапиенца, Рим, Италия
  • Гунцюань Сунь
    Далянский институт химической физики, Далянь, Китай
  • Ян-Кук Сун
    Инженерный колледж Ханьянского университета Факультет энергетической инженерии, Сондонгу, Республика Корея
  • Юнг-Ын Сунг
    Школа химической и биологической инженерии Сеульского национального университета, Сеул, Корея, Республика
  • Куниаки Тацуми
    Национальный институт передовых промышленных наук и технологий, Отдел исследований аккумуляторных технологий, Икеда, Япония
  • Фрэнк Уолш
    Саутгемптонский университет, Саутгемптон, Великобритания
  • Мартин Винтер
    University of Мюнстер, Мюнстер, Германия
  • Джефф Вольфенстайн
    Исследовательская лаборатория армии США, Адельфи, Мэриленд, США
  • Дзюн-ичи Ямаки
    Университет Кюсю, Фукуока, Япония
  • Исследовательский институт Карима Загиб4 , Варенн, Квебек, Канада
  • Тяньшоу Чжао
    Гонконгский университет науки и технологий, Клируотер Бэй, Гонконг, Китай
  .