Објашњавач: Шта је електрична енергија?

Електрицитет је облик енергије. Електрична енергија је проток електрона. Сва материја се састоји од атома, а атом има центар, који се зове језгро. У језгру се налазе позитивно наелектрисане честице које се називају протони, а неиспрањене честице које се називају неутронима. Језгро атома окружено је негативно наелектрисаним честицама које се зову електрони. Негативни набој електрона једнак је позитивном набоју протона, а број електрона у атому обично је једнак броју протона. Када се сила равнотеже између протона и електрона узнемири спољашњом силом, атом може добити или изгубити електрон. Када се електрони „изгубе“ из атома, слободно кретање ових електрона представља електричну струју.

Електрична енергија је основни део природе и један је од наших најчешће коришћених облика енергије. Добијамо електричну енергију, која је секундарни извор енергије, из конверзије других извора енергије, попут угља, природног гаса, нафте, нуклеарне енергије и других природних извора, који се називају примарним извори. Многи градови су изграђени уз слапове (примарни извор механичке енергије) који су водили точкове за извођење радова. Пре него што је производња електричне енергије почела пре нешто више од 100 година, куће су биле осветљене керозинским лампама, храна се хладила у кутијама за лед, а собе су грејале пећи на дрва или угаљ. Почевши од

Да бисте решили проблем слања електричне енергије на велике удаљености, Георге Вестингхоусе развио уређај који се зове трансформатор. Трансформатор је омогућио ефикасан пренос електричне енергије на великим даљинама. То је омогућило снабдевање електричном енергијом кућама и предузећима која су удаљена од постројења за производњу електричне енергије.

И поред великог значаја у свакодневном животу, већина нас ретко престаје размишљати какав би био живот без струје. Ипак попут ваздуха и воде, склони смо узимати струју здраво за готово. Свакодневно користимо струју за обављање многих функција за нас - од осветљења и грејања / хлађења наших домова, па све до извора енергије за телевизоре и рачунаре. Електрична енергија је контролисан и погодан облик енергије који се користи у примени топлоте, светлости и снаге.

Данас је електроенергетска индустрија Сједињених Држава (САД) успостављена да осигура да је адекватно снабдевање електричном енергијом доступно да испуни све потребе потражње у било којем тренутку.

Електрични генератор је уређај за претварање механичке енергије у електрична енергија. Процес се заснива на однос магнетизма и електричне енергије. Када се жица или било који други електрично проводљиви материјал креће преко магнетног поља, у жици се јавља електрична струја. Велики генератори које користи електропривредна индустрија имају стационарни проводник. Магнет причвршћен на крају ротирајуће осовине је смештен унутар стационарног проводног прстена који је омотан дугим, континуираним комадом жице. Када се магнет окреће, он индукује малу електричну струју у сваком делу жице док пролази. Сваки од жица је мали засебни електрични проводник. Све мале струје појединих секција сачињавају једну струју значајне величине. Ова струја се користи за електричну енергију.

Електрична електроенергетска станица користи или турбину, мотор, водени точак или друго слично машина за погон електричног генератора или уређај који претвара механичку или хемијску енергију у електрична енергија. Парне турбине, мотори са унутрашњим сагоревањем, турбине за сагоревање гаса, водене турбине и ветротурбине су најчешћи начини за производњу електричне енергије.

Већина електричне енергије у Сједињеним Државама производи се у парне турбине. Турбина претвара кинетичку енергију течности у кретању (течност или гас) у механичку енергију. Парне турбине имају низ лопатица монтираних на осовини против које се присиљава пара, чиме се ротира осовина спојена на генератор. У парној турбини са фосилним горивом гориво се сагорева у пећи да би се загревала вода у котлу за производњу паре.

Угаљ, нафта (нафта) и природни гас се сагоревају у великим пећима да би се загревала вода да би се створила пара која заузврат гура оштрице турбине. Да ли сте знали да је угаљ највећи појединачни примарни извор енергије који се користи за производњу електричне енергије у Сједињеним Државама? У 1998. години више од половине (52%) електричне енергије у округу од 3,62 билиона киловат-сати користило је угаљ као извор енергије.

Природни гас, осим што се сагорева ради загревања воде за пару, може да се сагоре и да произведе топлу гасови за сагоревање који пролазе директно кроз турбину, окрећући лопатице турбине да би генерисали електрична енергија. Плинске турбине се обично користе када је за употребу електричне енергије велика потражња. 1998. године, 15% електричне енергије у земљи се напајало природним гасом.

Нафт се такође може користити за производњу паре за окретање турбине. Преостало лож уље, производ рафиниран из сирове нафте, је често нафтни производ који се користи у електричним постројењима која користе нафту за производњу паре. Нафт је коришћен за производњу мање од три процента (3%) све електричне енергије произведене у америчким електранама у 1998. години.

Нуклеарна енергија је метода у којој се пара ствара загревањем воде процесом названим нуклеарна фисија. У нуклеарној електрани реактор садржи језгро нуклеарног горива, првенствено обогаћеног уранијума. Када атоми уранијумовог горива погоде неутроне, они се цепају (раздвајају), ослобађајући топлоту и више неутрона. У контролисаним условима, ови други неутрони могу да нападну више атома уранијума, поделивши више атома и тако даље. При томе се може догодити континуирано цепање, формирајући ланчану реакцију која ослобађа топлину. Топлина се користи за претварање воде у пару која заузврат окреће турбину која ствара електричну енергију. У 2015. години, нуклеарна енергија се користи за производњу 19,47 процената све електричне енергије у земљи.

Од 2013. године, хидроенергија чини 6,8 посто америчке производње електричне енергије. То је поступак у коме се течна вода користи за спиновање турбине спојене на генератор. Постоје углавном две основне врсте хидроелектрана које производе електричну енергију. У првом систему текућа вода се накупља у резервоарима створеним коришћењем брана. Вода пада кроз цев која се зове пенстот и врши притисак на лопатице турбине да би покренуо генератор за производњу електричне енергије. У другом систему, названом проток реке, сила речне струје (уместо пада воде) врши притисак на лопатице турбине да производе електричну енергију.

Геотермална енергија долази од топлотне енергије закопане испод површине земље. У неким деловима земље магма (растопљена материја испод земљине коре) тече довољно близу површина земље за загревање подземне воде у пару, која се може користити на парној турбини биљке. Од 2013. године, овај извор енергије производи мање од 1% електричне енергије у земљи, иако је то процена од стране америчке енергије Управа за информације да девет западних држава потенцијално може произвести довољно електричне енергије да би снабдело 20 одсто земље у земљи енергетске потребе.

Соларна снага се добија из сунчеве енергије. Међутим, сунчева енергија није доступна у пуном радном времену и она је широко расута. Процеси који се користе за производњу електричне енергије коришћењем сунчеве енергије историјски су били скупљи од коришћења конвенционалних фосилних горива. Фотонапонска претворба ствара електричну енергију директно из сунчеве светлости у фотонапонској (соларној) ћелији. Соларно-топлотни електрични генератори користе зрачење сунчеве енергије за производњу паре за погон турбина. У 2015. години, мање од 1% електричне енергије у земљи било је испоручено соларном енергијом.

Енергија ветра се изводи из претварања енергије садржане у ветру у електричну енергију. Снага ветра, попут сунца, обично је скуп извор производње електричне енергије. У 2014. години коришћено је за приближно 4,44 процента електричне енергије у земљи. Вјетрењача је слична типичној вјетрењачи.

Биомаса (дрво, чврсти комунални отпад (смеће) и пољопривредни отпад, попут кукуруза и пшеничне сламе) су неки други извори енергије за производњу електричне енергије. Ови извори замењују фосилна горива у котлу. Сагоревање дрвета и отпада ствара пару која се обично користи у конвенционалним парно-електричним постројењима. У 2015. години на биомасу отпада 1,57 посто електричне енергије произведене у Сједињеним Државама.

Електрична енергија коју производи генератор путује кабловима до трансформатора, који електричну енергију мења из ниског у високи напон. Електрична енергија се може ефикасније померати на велике удаљености користећи високи напон. Далеководи се користе за пренос електричне енергије до трафостанице. Подстанице имају трансформаторе који електричну енергију високог напона мењају у електричну нижу. Од трафостанице, дистрибутивни водови преносе струју кућама, уредима и творницама, којима је потребна електрична енергија ниског напона.

Електрична енергија се мери у јединицама снаге зване вати. Име је добио по част Јамес Ватт, проналазача парна машина. Један ват је веома мала снага. За еквивалент једне коњске снаге потребно је готово 750 вата. Киловат представља 1.000 вати. Киловат-сат (кВх) једнак је енергији од 1.000 вати која ради један сат. Количина електричне енергије коју нека електрана производи или корисник користи током одређеног времена мери се у киловат-сатима (кВх). Киловатни сати се одређују множењем потребног броја кВ и броја сати коришћења. На пример, ако користите жаруљу од 40 вати 5 сати дневно, користили сте 200 вати снаге или .2 киловат-сата електричне енергије.

Више оЕлектрична енергија: Историја, електроника и познати проналазачи