Objašnjavač: Što je električna energija?

Električna energija je oblik energije. Električna energija je protok elektrona. Sva materija se sastoji od atoma, a atom ima središte, koje se naziva jezgrom. Jezgro sadrži pozitivno nabijene čestice koje se nazivaju protoni, a neispranjene čestice koje se nazivaju neutroni. Jezgro atoma okruženo je negativno nabijenim česticama koje se nazivaju elektroni. Negativni naboj elektrona jednak je pozitivnom naboju protona, a broj elektrona u nekom atomu obično je jednak broju protona. Kada se sila ravnoteže između protona i elektrona uznemiri vanjskom silom, atom može dobiti ili izgubiti elektron. Kad se elektroni „izgube“ iz atoma, slobodno kretanje ovih elektrona tvori električnu struju.

elektricitet osnovni je dio prirode i jedan je od naših najčešće korištenih oblika energije. Električnu energiju, koja je sekundarni izvor energije, dobivamo iz pretvorbe drugih izvora energije, poput ugljena, prirodnog plina, nafte, nuklearne energije i drugih prirodnih izvora, koji se nazivaju primarnim izvori. Mnogi gradovi izgrađeni su uz slapove (primarni izvor mehaničke energije) koji su vodili kotače za obavljanje radova. Prije nego što je proizvodnja električne energije započela prije nešto više od 100 godina, kuće su bile osvijetljene kerozinskim svjetiljkama, hrana se hladila u kutijama za led, a prostorije su grijale peći na drva ili ugalj. Počevši s

Da biste riješili problem slanja električne energije na velike udaljenosti, George Westinghouse razvio uređaj koji se zove transformator. Transformator je omogućio efikasan prijenos električne energije na velikim udaljenostima. To je omogućilo opskrbu električnom energijom kućama i tvrtkama koje se nalaze daleko od elektroenergetskih postrojenja.

Unatoč velikoj važnosti u svakodnevnom životu, većina nas rijetko prestaje razmišljati kakav bi bio život bez električne energije. Ipak poput zraka i vode, skloni smo uzimati struju zdravo za gotovo. Svakodnevno koristimo električnu energiju za obavljanje mnogih funkcija - od rasvjete i grijanja / hlađenja naših domova, pa sve do izvora energije za televizore i računala. Električna energija je kontroliran i prikladan oblik energije koji se koristi u primjeni topline, svjetlosti i energije.

Danas je elektroenergetska industrija Sjedinjenih Država (SAD) postavljena radi osiguravanja odgovarajuće opskrbe električnom energijom koja će u bilo kojem trenutku ispuniti sve potrebe potražnje.

Električni generator je uređaj za pretvaranje mehaničke energije u električna energija. Proces se temelji na odnos magnetizma i električne energije. Kada se žica ili bilo koji drugi električno provodljivi materijal kreće preko magnetskog polja, u žici se javlja električna struja. Veliki generatori koje koristi elektroprivredna industrija imaju stacionarni vodič. Magnet pričvršćen na kraj okretne osovine nalazi se unutar nepomičnog vodljivog prstena koji je omotan dugim, kontinuiranim komadom žice. Kad se magnet rotira, u svakom dijelu žice, dok prolazi, on inducira malu električnu struju. Svaki odjeljak žice predstavlja mali, zasebni električni vodič. Sve male struje pojedinih odjeljaka dodaju jednu struju znatne veličine. Ova struja je ono što se koristi za električnu energiju.

Električna elektroenergetska stanica koristi bilo turbinu, motor, vodeni točak ili drugo slično stroj za pogon električnog generatora ili uređaj koji pretvara mehaničku ili kemijsku energiju u struja. Parne turbine, motori sa unutrašnjim sagorijevanjem, turbine za izgaranje na plin, vodene turbine i vjetroturbine najčešći su načini za proizvodnju električne energije.

Većina električne energije u Sjedinjenim Državama proizvodi se u parne turbine. Turbina pretvara kinetičku energiju tekućine koja se kreće (tekućina ili plin) u mehaničku energiju. Parne turbine imaju niz lopatica montiranih na osovini protiv koje se prisiljava para, čime se rotira osovina spojena na generator. U parnoj turbini na fosilna goriva, gorivo se gori u peći za zagrijavanje vode u kotlu za proizvodnju pare.

Ugalj, nafta (nafta) i prirodni plin sagorijevaju se u velikim pećima za zagrijavanje vode kako bi se stvorila para koja zauzvrat gura oštrice turbine. Jeste li znali da je ugljen najveći pojedinačni primarni izvor energije koja se koristi za proizvodnju električne energije u Sjedinjenim Državama? U 1998. godini više od polovice (52%) električne energije u županiji, 3,62 bilion kilovat-sati, koristilo je ugljen kao izvor energije.

Prirodni plin, osim što se sagorijeva radi zagrijavanja vode za paru, može se spaliti i da bi se proizvela topla plinovi izgaranja koji prolaze izravno kroz turbinu, okrećući lopatice turbine kako bi se generirali struja. Plinske turbine obično se koriste kada je velika potrošnja električne energije. U 1998. godini 15% električne energije u zemlji potisnilo je prirodnim plinom.

Nafta se također može koristiti za izradu pare za okretanje turbine. Preostalo lož ulje, proizvod rafiniran iz sirove nafte, često je naftni proizvod koji se koristi u električnim postrojenjima koja koriste naftu za proizvodnju pare. Nafta je korištena za proizvodnju manje od tri posto (3%) sve električne energije proizvedene u američkim elektranama u 1998. godini.

Nuklearna elektrana je metoda u kojoj se para stvara zagrijavanjem vode postupkom koji se naziva nuklearna fisija. U nuklearnoj elektrani reaktor sadrži jezgru nuklearnog goriva, prvenstveno obogaćenog urana. Kada su atomi uranijumovog goriva pogođeni neutroni, oni se cijepe (dijele), oslobađajući toplinu i više neutrona. U kontroliranim uvjetima, ovi drugi neutroni mogu pogoditi više atoma urana, podijeliti više atoma i tako dalje. Pri tome se može dogoditi kontinuirano cijepanje, formirajući lančanu reakciju koja oslobađa toplinu. Toplina se koristi za pretvaranje vode u paru koja zauzvrat okreće turbinu koja proizvodi električnu energiju. U 2015. godini Nuklearna energija koristi se za proizvodnju 19,47 posto sve električne energije u zemlji.

Od 2013. godine, hidroelektrana čini 6,8 posto američke proizvodnje električne energije. To je postupak u kojem se tekuća voda koristi za vrtnje turbine spojene na generator. Postoje uglavnom dvije osnovne vrste hidroelektrana koje proizvode električnu energiju. U prvom sustavu tekuća voda se nakuplja u rezervoarima stvorenim korištenjem brana. Voda prolazi kroz cijev zvanu penstock i vrši pritisak na lopatice turbine kako bi pogonio generator za proizvodnju električne energije. U drugom sustavu, koji se naziva protok rijeke, sila riječne struje (umjesto pada vode) vrši pritisak na lopatice turbine za proizvodnju električne energije.

Geotermalna snaga dolazi od toplinske energije zakopane ispod površine zemlje. U nekim područjima zemlje magma (rastopljena tvar ispod zemljine kore) teče dovoljno blizu površina zemlje za zagrijavanje podzemne vode u pari, koja se može iskoristiti na parnoj turbini bilje. Od 2013. godine, ovaj izvor energije proizvodi manje od 1% električne energije u zemlji, premda je to procjena američke energije Uprava za informiranje da devet zapadnih država potencijalno može proizvesti dovoljno električne energije za opskrbu 20 posto zemlje u zemlji energetske potrebe.

Solarna snaga izvodi se iz sunčeve energije. Međutim, sunčeva energija nije dostupna u punom radnom vremenu i ona se široko rasipa. Postupci korišteni za proizvodnju električne energije pomoću sunčeve energije povijesno su bili skuplji od korištenja konvencionalnih fosilnih goriva. Fotonaponska pretvorba stvara električnu energiju izravno iz sunčeve svjetlosti u fotonaponskoj (solarnoj) ćeliji. Solarno-toplinski električni generatori koriste zračenje sunčeve energije za proizvodnju pare za pogon turbina. U 2015. godini, manje od 1% električne energije u zemlji bilo je opskrbljeno solarnom energijom.

Snaga vjetra nastaje iz pretvorbe energije sadržane u vjetru u električnu energiju. Snaga vjetra, poput sunca, obično je skup izvor proizvodnje električne energije. U 2014. godini korišteno je za otprilike 4,44 posto električne energije u zemlji. Vjetrenjača je slična tipičnoj vjetroelektrani.

Biomasa (drvo, čvrsti komunalni otpad (smeće) i poljoprivredni otpad, poput kukuruza i kukuruza) su neki drugi izvori energije za proizvodnju električne energije. Ti izvori zamjenjuju fosilna goriva u kotlu. Izgaranjem drva i otpada nastaje para koja se obično koristi u konvencionalnim parno-električnim postrojenjima. U 2015. na biomasu otpada 1,57 posto električne energije proizvedene u Sjedinjenim Državama.

Električna energija koju generator generira putuje kablovima do transformatora, koji mijenja električnu energiju iz niskog u visoki napon. Električna energija može se učinkovitije premještati na velike udaljenosti pomoću visokog napona. Prijenosni vodovi koriste se za prijenos električne energije do trafostanice. Podstanice imaju transformatore koji mijenjaju visokonaponsku struju u električnu energiju nižeg napona. Od trafostanice, distribucijski vodovi prenose struju kućama, uredima i tvornicama, kojima je potrebna električna energija niskog napona.

Električna energija mjeri se u jedinicama snage zvane vati. Ime je dobio na čast James Watt, izumitelja Parni stroj. Jedan vat je vrlo mala količina snage. Za ekvivalent jedne konjske snage trebalo bi gotovo 750 vata. Kilovat predstavlja 1.000 vata. Kilovat-sat (kWh) jednak je energiji od 1000 vati koji rade jedan sat. Količina električne energije koju elektrana stvara ili korisnik koristi tijekom određenog vremena mjeri se u kilovat-satima (kWh). Kilovatni sati se određuju množenjem potrebnog broja kW po broju sati korištenja. Na primjer, ako koristite žarulju od 40 vati 5 sati dnevno, potrošili ste 200 vati snage ili .2 kilovat-sata električne energije.

Više nastruja: Povijest, elektronika i poznati izumitelji