• Co je to výroba elektrické energie?
• Jak se vyrábí elektrická energie?
• Etapy elektroenergetiky
• Druhy výroby elektřiny
• Obnovitelná energie

Vysvětlíme, co je to výroba elektrické energie, její druhy a jak se vyrábí. Kromě toho etapy sektoru elektřiny.

Na elektrické energii závisí velká část našeho každodenního života.

Co je to výroba elektrické energie?

Generace elektrická energie zahrnuje množinu procesy různé, pomocí kterých se dá vyrobit elektřina, nebo co je totéž, transformovat jiné formy Energie k dispozici v Příroda (chemická energie, kinetika, tepelný, světlo, jadernéatd.) ve využitelné elektrické energii.

Schopnost vyrábět elektřinu je jedním z hlavních problémů společnosti lidstvo současný, od jeho spotřeba Od svého objevení v 19. století se rozšířila a normalizovala až do té míry, že se stala nepostradatelnou v našem každodenním životě. naše domovy, průmyslová odvětvíVeřejné osvětlení, dokonce i naše osobní spotřebiče, závisí na stálé a stabilní dodávce elektrické energie.

Světová spotřeba energie tak roste. Zatímco v roce 1900 byla celosvětová spotřeba energie pouze 0,7 terawattu (0,7 x 1012 W), již v roce 2005 se odhadovala na zhruba 500 exajoulů (5 x 1020 J), což odpovídá 138 900 terawattům.

Průmyslový sektor je největším spotřebitelem ze všech, a proto má vyspělý svět (tzv. první svět) na svědomí nejvyšší procenta spotřeby. Spojené státy například spotřebují 25 % celosvětově vyrobené energie.

Hledání nových a efektivnějších způsobů jeho získání je proto oblastí, do které jsou investovány obrovské vědecké a technologické zdroje, zejména v době, kdy klimatické vlivy industrializace a od pálení fosilní paliva stalo se to nejen zřejmé, ale také alarmující.

Jak se vyrábí elektrická energie?

K otáčení turbíny generátoru lze použít různé druhy energie.

Elektřina se obecně vyrábí ve velkých zařízeních nazývaných elektrárny nebo elektrárny, které využívají různé typy surovina nebo přírodní procesy „vyrábějí“ elektřinu.

K tomu má většina elektráren alternátory, což jsou velká zařízení, která generují střídavý proud. Jsou tvořeny svitkem, což je velká rotující role materiálu elektrický vodič uspořádány do vláken a a magnet která zůstává pevná.

Otáčením cívky uvnitř magnetu vysokou rychlostí dochází k jevu zvanému elektromagnetická indukce: the magnetické pole Výsledkem je mobilizace elektronů vodivého materiálu, čímž se vytvoří tok energie, který se pak musí „připravit“ na distribuci řadou transformátorů.

Otázkou tedy je, jak zajistit, aby se cívka otáčela vysokou rychlostí a stabilně. Při pokusech prováděných v 19. století s elektřinou se vyráběla šlapáním na kole, kterého se samozřejmě vyrábělo jen nepatrné množství.

V případě elektráren je potřeba něco mnohem sofistikovanějšího: turbína, což je rotační zařízení schopné přenášet mechanická energie k cívce, čímž se otáčí, z použití jiné síly.

Můžete například využít padající vodu ve vodopádu nebo neustálé foukání větru nebo ve většině případů parní vzestupné množství dobrého množství vroucí vody, pro které je zase nutné vytvářet stálé množství teplo, pomocí spalování z různých druhů materiálů.

Jak uvidíme, celý proces výroby elektrické energie není nic jiného než přeměna chemické energie na energii kalorickou (spalování), aby se později přeměnila na kinetickou a mechanickou (mobilizací turbíny) a později na elektromagnetickou, tzn. , , v elektřině.

Etapy elektroenergetiky

Elektřina je distribuována elektrickým vedením.

Elektroenergetika je odvětví, které je zodpovědné za celý okruh výroby elektřiny, od jejího vzniku až po její spotřebu například v každém z našich domovů. Celý cyklus výroby energie v tomto sektoru zahrnuje následující fáze:

• Generace. První etapa logicky spočívá v získávání elektřiny dostupnými prostředky v jakémkoli z typů elektráren, které existují.
• Proměna. Jakmile je elektřina získána, je obvykle podrobena transformačnímu procesu, který ji připraví na přepravu po elektrické síti, protože elektřinu na rozdíl od jiných produktů a zboží nelze skladovat pro pozdější spotřebu, ale musí být okamžitě předána.

Zásluhu na tom mají tzv. rozvodny nebo trafostanice, umístěné v blízkosti elektráren, a také transformační centra, blízko elektráren. populace spotřebitelům, protože jeho posláním je modulovat elektrické napětí, aby byla elektřina přenosná (vysoké napětí) a spotřebovatelná (nízké napětí).

• Rozdělení. Elektřina musí být konečně dodávána do našich domovů nebo do průmyslových odvětví, která ji spotřebovávají, prostřednictvím elektroinstalační sítě známé jako elektrické vedení, o kterou se obvykle starají různé distribuční a marketingové společnosti.
• Spotřeba. A konečně, každá spotřebitelská domácnost nebo průmyslový závod má propojovací instalaci, která propojuje distribuční sítě s vnitřními zařízeními, což umožňuje, aby byla energie přítomna všude tam, kde ji potřebujeme.

Druhy výroby elektřiny

Větrná energie je relativně levná a bezpečná pro výrobu elektřiny.

Výroba elektřiny se obvykle klasifikuje podle typu elektrárny, ve které se vyrábí, nebo podle toho, jaký konkrétní postup se používá k tomu, jak jsme vysvětlili dříve, k mobilizaci turbíny k otáčení cívky. čas vyrábí elektřinu. Máme tedy:

• Termoelektrická energie fosilní paliva. Termoelektrárny jsou takové, které vyrábějí elektřinu z tepelné energie, vaření velkého množství vody nebo podobně ohřívají jiné plyny díky spalování různých materiálů. organické (Uhlí, ropa, zemní plyn nebo jiná fosilní paliva) ve vnitřním kotli. V těchto případech je expandující plyn zodpovědný za pohyb turbíny a poté je ochlazen, aby bylo možné cyklus opakovat.
• Termonukleární energie. Princip fungování termojaderné energie se neliší od termoelektrické s výjimkou, že teplo potřebné k otáčení turbín je získáváno různými způsoby. chemické procesy štěpení atomy těžké, tedy bombardování atomových jader jistých Prvky, přinutit je stát se dalšími lehčími prvky a uvolnit nesmírné množství energie. V těchto elektrárnách, známých jako reaktory, platí stejná logika atomová bomba, ale použito pro mírové účely. Nevýhodou je, že produkuje radioaktivní odpad, se kterým se obtížně manipuluje a je vysoce toxický.
• Geotermální energie. I v tomto případě se provoz elektrárny řídí termoelektrickým modelem, ale bez potřeby paliv nebo kotlů, protože se využívá vnitřní teplo elektrárny. zemská kůra. K tomu je zapotřebí vhodné tektonické místo, tedy oblast s tektonickou aktivitou, která umožňuje nalévání vody do hlubin země a využití vznikající páry k mobilizaci elektrických turbín.
• Solární tepelná energie. Podobně jako v předchozích případech využívá tento typ elektráren výhod sluneční světlo, zaostřuje a koncentruje ji pomocí složitého systému zrcadel, aby se ohřívaly kapaliny teploty mezi 300 a 1000 °C, a tím zahájit proces výroby termoelektrické energie.
• Fotovoltaická energie. Tento typ energie se také získává využitím slunečního světla, ale v jiném smyslu: pomocí velkých polí fotovoltaických článků, tvořených diodami citlivými na sluneční světlo, které na svých koncích generují malé potenciálové rozdíly. K tomu jsou zapotřebí velké weby solární panely vyrábět elektřinu, ale zároveň se to děje bez potřeby surovin a bez znečišťovat příliš mnoho životní prostředí.
• Vodní energie. V tomto případě se elektrické turbíny elektrárny nepohybují působením tepla, ale využitím mechanické energie vodopádu. Z toho důvodu a topografie pro to specifické, jako jsou katarakty, vodopády, mohutné řeky nebo vodní plochy, do kterých lze implantovat přehrady popř. přehrady. Kromě brutální úpravy těchto vodních ploch a jejich ekosystémy vlastní, je to forma čistá energie, levné a bezpečné.
• Energie mořské vody nebo vlnová síla. Takto se nazývají rostliny pro získávání elektrické energie z přílivu nebo mořských vln prostřednictvím pobřežních zařízení, která prostřednictvím plovoucích zařízení využívají tlak vody k mobilizaci turbín. Nejsou to však příliš výkonné a nepříliš výnosné způsoby získávání energie, alespoň prozatím.
• Síla větru. Jestliže se v předchozích případech využilo přirozeného pohybu vody, ve větrných elektrárnách se využívá síla větru, zejména v regionech v tom, že neustále fouká, jako pobřežní oblasti, velké pláně nebo podobně. K tomu mají celá pole obřích vrtulí, citlivých na průchod větru, které při pohybu předávají mechanickou energii elektrické turbíně. Jde o relativně levnou a bezpečnou formu výroby elektřiny, ale bohužel velmi málo výkonnou a s nemalými náklady na terénní úpravy.

Obnovitelná energie

Získávání elektřiny je složitý a vysoce náročný proces zásah do životního prostředí, zejména v jeho tradičních variantách, jako je fosilní paliva. Navíc v posledně jmenovaných případech má dostupné palivo omezené zásoby, protože uhlí a ropa mají velmi pomalý a dlouhodobý geologický původ, což nám neumožňuje doplňovat planetární zásoby stejnou rychlostí, jakou je spotřebováváme.

Z tohoto důvodu je mnoho úsilí energetického sektoru investováno do hledání možných obnovitelných zdrojů nebo do zlepšování těch, které již existují, jako je solární, vodní a geotermální energie.

Velké naděje lidstva v energetických záležitostech však poukazují na možnost atomové fúze jako bezpečného, ​​spolehlivého, neznečišťujícího a obnovitelného zdroje energie: berou se atomy vodíku, nejhojnější prvek na světě. vesmíra slučují se a vytvářejí obrovské množství energie, stejně jako se to děje v srdci hvězdy v prostoru.

Bohužel, blaženost technika je stále daleko od našeho dosahu, takže lidstvo bude muset vyvinout větší úsilí, aby svou spotřebu energie přizpůsobilo možnostem světa, nebo se vystavuje riziku, že ji v naší touze po nekonečné elektrické energii zcela zruinuje.