Električna energija

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Električna energija je jedan od oblika energije koji se proizvodi dejstvom elektromagnetskog polja na naelektrisanje.

Pored ove fizičke definicije, postoji konvencija da je električna energija (srodni pojmovi električna struja i elektricitet) ono što se proizvodi u elektranama, prenosi dalekovodima i distribuira do potrošača gde se koristi za rad kućnih aparata, kancelarijske opreme, industrijskih mašina, i omogućava dovoljno energije kako za kućno tako i za komercijalno osvetljenje, grejanje, kuvanje i industrijske procese.

Električna energija predstavlja tzv. sekundarni (ili transformisani) oblik energije za razliku od primarnih koji se pojavljuju u prirodi.[1]

Istorija[uredi - уреди | uredi izvor]

Iako je bilo poznato da elektricitet nastaje kao proizvod hemijskih reakcija koje se dešavaju u elektrolitskoj ćeliji otkako je Alesandro Volta razvio Voltin stub 1800. godine, proizvodnja na takav način je bila i ostala skupa.

Majkl Faradej je 1831. godine izumeo mašinu koja generiše elektricitet iz rotacionog kretanja, ali je trebalo skoro 50 godina da ta tehnologija dostigne komercijalno isplativi nivo.

Tomas Edison je 1878. godine, razvio i prodao komercijalno isplativu zamenu za gasno osvetljenje i grejanje korišćenjem lokalno generisanog i distribuiranog elektriciteta, u obliku jednosmerne struje. Razlog što je generisanje elektriciteta moralo biti blizu ili u okviru potrošačevih prostorija je što Edison nije imao načina za konverziju napona. Izbor napona bilo kog električnog sistema je kompromis. Povećanjem napona smanjuje se struja i tako se eliminišu gubici usled otpora kabla. Na nesreću, pojačava se opasnost od direktnog kontakta i takođe se povećava potrebna debljina izolacije. Nadalje neke tipove opterećenja je teško ili nemoguće prilagoditi visokim naponima.

Nikola Tesla, koji je kratko vreme radio za Edisona i shvatao teoriju elektriciteta na način na koji Edison nije, izumeo je alternativni sistem korišćenjem naizmenične struje. Tesla je shvatio da pošto dupliranjem napona prepolovljava struju i smanjuje gubitke za tri četvrtine, samo naizmenična struja omogućava transformaciju između naponskih nivoa u različitim delovima sistema. Ovo je omogućilo efikasne visoke napone za distribuciju gde se rizik smanjuje dobrim dizajnom, a relativno sigurne niske napone na mestima potrošnje. On je nastavio da razvija opštu teoriju svog sistema, razvijajući teoretske i praktične alternative za sve tadašnje upotrebe jedosmerne struje, i patentirao svoje napredne ideje 1887. godine, u okviru trideset različitih patenata.

Teslin rad je 1888. godine privukao pažnju Džordža Vestinghausa, koji je posedovao patent za tip transformatora koji je mogao da podrži veliku snagu i bio jednostavan za proizvodnju. Vestinghaus je upravljao postrojenjem za osvetljavanje na naizmeničnu struju u Grejt Baringtonu, Masačusets od 1886. godine. Iako je Vestinghausov sistem mogao da koristi Edisonove svetiljke i imao grejače, nije imao motor.

Uz pomoć Tesle i njegovih patenata, Vestinghaus je 1891. sagradio električni sistem za rudnik zlata u Teljurajdu, Kolorado, sa generatorom na vodu od 100 konjskih snaga (75 -{kW}-) koji je pokretao motor od 100 konjskih snaga (75 -{kW}-) preko napojnog voda dugog 2,5 milje (4 -{km}-).

Na kraju je 1893. Almarian Deker izumeo ceo sistem za trofazno generisanje struje u Redlandsu, Kalifornija.

Zatim, u saradnji sa Dženeral Elektrikom, koji je Edison bio prisiljen da proda, Vestinghausova kompanija je krenula u konstrukciju električne centrale na Nijagarinim vodopadima, sa tri Teslina generatora od po 5.000 konjskih snaga za isporuku električne energije postrojenju za preradu aluminijuma u Nijagari i gradu Bufalu udaljenom 22 miles (35 km) (35 -{km}-). Električna centrala u Nijagari je počela sa radom 20. aprila 1895. godine. Njeno otvaranje je postavilo kamen temeljac za prodaju električne energije za više od sto godina.

Proizvodnja električne energije[uredi - уреди | uredi izvor]

Za dobijanje električne energije postoje dva glavna načina: [2]

  • direktnim pretvaranjem energije Sunca (elektromagnetnih talasa) u električnu energiju, što se postiže solarnim ćelijama;
  • pretvaranjem mehaničke energije u električnu, što se izvodi u elektranama.

Pogon elektrana može biti različit u zavisnosti od izvora mehaničke energije koja se koristi za proizvodnju električne energije: [3]

  • korišćenjem mehaničke energije tekućih voda - hidroelektrane;
  • korišćenjem mehaničke energije stajaćih voda tj. plime i oseke - elektrane na plimu i oseku
  • korišćenjem energije vetra - vetrenjače ili vetrogeneratori;
  • korišenjem mehaničke energije vodene pare pomoću parnih turbina.

Kod elektrana sa parnim turbinama postoji višestruki proces pretvaranja energije. Najpre se neka energija pretvara u toplotnu, zatim se ona pretvara u mehaničku (pri čemu se od vode dobija vodena para na povišenom pritisku), a zatim se uz pomoć turbina mehanička energija vodene pare pretvara u električnu.[4] Razlikujemo dva osnovna tipa elektrana sa parnim turbinama:

  • nuklearne elektrane, kod kojih se toplotna energija oslobađa procesom kontrolisane fisije, tj. lančane reakcije u nuklearnom gorivu
  • termoelektrane kod kojih se toplotna energija stvara sagorevanjem nekog energenta.

Energenti koji se koriste za sagorevanje u termoelektranama mogu biti različiti, uključujući: gas, neki naftni derivat (dizel ili mazut), ugalj, biomase, te različiti organski i neorganski otpad. Sve izvore energije koji se koriste za dobijanje električne energije možemo podeliti na:

U obnovljive izvore energije spadaju energije Sunca, plime i oseke, tekućih voda i vetra, a u neobnovljive energija unutar atomskog jezgra, kao i fosilna goriva (ugalj, nafta, gas). Globalna tendencija je da se proizvodnja električne energije sve više prebacuje na obnovljive izvore energije iz ekoloških razloga.[5]

Električna energija danas[uredi - уреди | uredi izvor]

Danas, Teslin sistem naizmenične struje je još uvek primarni način isporuke električne energije potrošačima širom sveta. Iako se jednosmerna struja visokog napona (JSVN) koristi za predaju velike količine elektriciteta na veliku udaljenost, većina proizvodnje električne energije, prenosa, distribucije i prodaje se obavlja korišćenjem naizmenične struje.

U mnogim državama, kompanije za proizvodnju električne energije poseduju kompletnu infrastrukturu od proizvodnje do prenosa i distribucije. Zbog toga, električna struja se posmatra kao prirodni monopol. Sama industrija je uglavnom dosta regulisana, često sa kontrolom cene i neretko je u posedu države. U nekim državama, trgovina u kojoj učestvuju proizvođači i distributeri funkcioniše slično robnoj ili novčanoj berzi.

Vidi još[uredi - уреди | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi - уреди | uredi izvor]

Commons-logo.svgU Wikimedijinoj ostavi nalazi se članak na temu: Electricity
  1. Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 197), Univerzitet u Nišu, 2005.
  2. Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 197), Univerzitet u Nišu, 2005.
  3. Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 198), Univerzitet u Nišu, 2005.
  4. Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 198), Univerzitet u Nišu, 2005.
  5. Jugoslav Karamarković, Fizika (str. 198), Univerzitet u Nišu, 2005.