Zonnepanelen en waterstofbrandstofcellen genereren beide elektriciteit, maar als het over generatoren gaat, bedoelen de meeste mensen brandstofmotoren die mechanische energie omzetten in elektrische energie. Deze generators kunnen compact genoeg zijn om elektriciteit te leveren voor een enkel apparaat of groot genoeg om een ​​hele stad van stroom te voorzien. Mechanische generatoren, zowel groot als klein, vertrouwen op elektromagnetische inductie, een fenomeen geassocieerd met Michael Faraday, de Engelse natuurkundige die het in 1831 ontdekte.

Elektromagnetische inductie

Faraday ontdekte dat een veranderend magnetisch veld loodrecht op een geleidende draad produceerde een spanning in de draad. Als de draad een gesloten circuit vormt, stroomt er een stroom doorheen. Het gevolg is dat de stroom die door een geleider vloeit een magnetisch veld produceert, wat het principe achter elektromagneten is. Wanneer de draad in een spoel is gewikkeld, kon Faraday vaststellen dat de geïnduceerde spanning - en daarmee de hoeveelheid elektrische stroom - evenredig is met het aantal windingen in de spoel en met de snelheid van verandering van het magnetisch veld .

Inductie gebruiken om elektriciteit te genereren

De meeste generatoren bestaan ​​uit twee componenten die, in combinatie, elektriciteit produceren. De stroom wordt gegenereerd in de stator, een stevige ijzeren kern waaromheen een geleidende metaalspiraal wordt gewikkeld die wordt aangesloten op de uitgangsklemmen van de generator. Een rotor of anker draait rond de stator en produceert het veranderende magnetische veld. De rotor in kleinere huisgeneratoren heeft meestal permanente magneten, maar in grotere generatoren, zoals die in krachtcentrales, wordt het magnetische veld geproduceerd door secundaire inductiespoelen. Telkens wanneer de rotor een halve rotatie voltooit, verandert de polariteit van de opgewekte elektriciteit en produceert de generator wisselstroom of wisselspanning.

Mechanische energie converteren

Generators voor persoonlijk gebruik, die tot 5 kW elektriciteit leveren, het vermogen om de rotor te laten draaien komt meestal van een kleine motor met benzine; grotere generatoren die 10 kW of meer kunnen produceren, kunnen diesel- of propaanmotoren hebben. Generatoren die stroom leveren aan hele steden, gebruiken vaak stoom om grote turbines te laten draaien, die op hun beurt de rotoren draaien die elektriciteit produceren. De hitte om stoom te produceren komt vaak van de verbranding van fossiele brandstoffen, zoals steenkool, of van kernsplijting. Hydro-elektrische generatoren vertrouwen op de kracht van water dat over een natuurlijke waterval valt of door de poorten van een kunstmatige dam om de turbines te laten draaien.

Genererende hernieuwbare energie

Waterkrachtcentrales en windturbines zijn twee voorbeelden van hernieuwbare energiebronnen - ze zijn niet afhankelijk van bronnen die kunnen worden uitgeput, zoals fossiele brandstoffen. Geothermische generatoren gebruiken de aardwarmte om stoom te creëren die turbines laat draaien. Zonnegeneratoren vertrouwen niet op elektromagnetische inductie; in plaats daarvan vertrouwen ze op het fotovoltaïsche effect, waarbij zonlicht dat op een halfgeleidend oppervlak schijnt een elektrische spanning genereert. In tegenstelling tot een draaiende rotor of turbine, produceert een zonnepaneel gelijkstroom of DC-elektriciteit. Zonnesystemen bevatten meestal een omvormer om DC om te zetten in wisselstroom voor gebruik in conventionele elektrische systemen