Proizvodnja, transformacija i prenos elektricne energije

Proizvodnja , transformacija i prenos električne energije Toplotna vrednost uglja i snaga vode su najveći izvori električne energije u našoj zemlji. Električna energija koju trošimo u našim domovima proizvodi se u elektranama. Elektrane  predstavljaju postrojenja za proizvodnju električne energije. Ovo se postiže odgovarajućim  procesima pretvaranja nekog od vidova energije u prirodi u električnu. U zavisnosti od vrste  primarne energije za proizvodnju energije razlikujemo hidroelektrane, termoelektrane i nuklearne elektrane. Energija postoji oko nas u različitim oblicima. Najčešće je opisujemo kao hemijsku, toplotnu, svetlosnu, mehaničku, električnu i nuklearnu energiju. U praksi se najčešće koristi električna, zbog osobine da se lako može na bilo kom mestu transformisati u mehaničku, toplotnu, hemijsku energiju i energiju zračenja.

PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE Hiljade ljudi učestvuju u proizvodnji električne energije.

Površinski kopovi Da bi se došlo do uglja, prvo mora da se skine zemlja koja se taložila milionima godina. Negde je sloj zemlje iznad uglja debeo 30, a negde i svih 100 metara. Zemlja se kopa i odlaže ogromnim  bagerima – najvećim mašinama na svetu – visokim 80 metara. Kada dođu do uglja, i njega takođe kopaju "zubi" velikih bagera.

Termoelektrane Ugalj prevozi do termoelektrana, do mlinova visokih kao soliter, gde se melje i pretvara u  prašinu. Ugljena prašina se ubacuje u kotlove, gde sagoreva i pretvara se u toplotnu energiju. Visoka temperatura zagreva vodu u cevima, koje se nalaze oko kotla, i "pretvaraju" vodu u vodenu paru . Vodena para se pod velikim pritiskom usmerava na lopatice turbine, čime se dobija mehanička energija (pritisak vodene pare je toliki, da turbinu okreće 3000 puta u minutu!). Mehanička energija iz turbine pokreće generator, koji proizvodi električnu energiju.

Hidroelektrane Gradnja hidroelektrane - počev od istraživanja, preko izrade hiljada projekata, do građevinskih radova i ugradnje opreme – traje 7-10 godina (slično je i sa termoelektranama). Brana hidroelektrane mora da bude dovoljno visoka i čvrsta da izdrži i najveći dotok na reci i zemljotres. U dnu brane nalaze se veliki tuneli, kojima se voda usmerava na turbine. Snaga vode  pokreće rotor turbine . Okretanjem rotora snaga vode pretvara se u mehaničku energiju, koja se u generatorima pretvara u električnu energiju.

Nuklearna elektrana

 Nuklearna elektrana je vrsta termoelektrane koja kao izvor energije koristi toplotu dobijenu fisijama nuklearnog goriva u (barem jednom) nuklearnom reaktoru. Kao i u većini ostalih termoelektrana, dobijena toplote se koristi za proizvodnju pare koja pokreće  parnu turbinu spojenu na električni generator . Nuklearna energija se pretvara u toplotnu u nuklearnom reaktoru,  pomoću lančane reakcije nuklearne fisije. Dobijena toplotna energija se zatim treba odvesti iz reaktora. Mehanizam odvođenja toplote zavisi od vrste nuklearnog reaktora. Najveći broj reaktora koji su danas u pogonu su reaktori s vodom pod pritiskom.

PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE Prednost električne energije je što se može lako i bez velikih gubitaka prenositi putem električne mreže na male (niski napon) i velike udaljenosti (visoki napon) od mesta proizvodnje do mesta  potrošnje. Sledeća prednost je što se kod naizmenične struje jednostavno i efikasno može transformisati napon u zavisnosti od željene daljine prenosa. Takođe je prednost što se na mestu  potrošnje lako može transformisati u sve pogodne oblike energije pomoću jednostavnih električnih uređaja. Električni prijemnici (uređaji) koriste električnu energiju za svoj rad pa zato moraju biti priključeni na neki od izvora električne energije. Pojedini električni prijemnici  priključeni su na izvor električne energije u vidu baterija ili akumulatora, dok je većina  prijemnika priključena preko električne mreže na izvore električne energije koji se nalaze u elektranama.

ALTERNATIVI IZVORI ELEKTRIČNE ENERGIJE

Energija vetra Vetar je proizvod hlađenja i grejanja atmosfere, jer različite substance apsorbuju sunčevu toplotu drugačije, kao i rezultat nepravilnosti na površini zemlje i rotacije same zemlje. Kinetičko kretanja vetra može da se pretvara u mehaničku energiju ili električnu struju. Da bi bile efikasne i da bi se investicija isplatila, vetrenjače se uglavnom grade u većem broju, pa se nazivaju vetroparkovi ili vetrofarme. Vetroparkovi mogu da budu izgrađeni na kopnu ili po mogućstvu na moru gde su vetrovi mnogo jači. Bogatije zemlje sa velikim potencijalom upuštaju u izgradnju vetrenjača van kopna. Pored svih pozitivnih strana korišenja vetra kao jednog od obnovljivih izvora energije, održavanje je relativno jeftino, a trošak proističe iz početne investicije za instalaciju. Dugoročno gledajući, ova tehnologija investiciono može da se takmiči sa termoelektranama i nuklaernim elektranama. Mana jeste što se velike vetrenjače postavljaju van naseljenih mesta, izvan mesta gde je potrebna energija, pa je neophodna solidna infrastuktura za ceo projekat. Takođe, brzina vetra se često menja pa samim tim i proizvodnja energije vetroparka.

Energija sunca Sunce je najveći izvor energije na Zemlji. Sem neposrednog zračenja koje greje Zemljinu  površinu i stvara klimatske uslove u svim pojasevima. Postupkom fotosinteze se sunčeva energija  pretvara u biljnu masu koja na taj način postaje pretvorena energija u celulozu ili drugi oblik  ugljenih hidrata. Energija koja potiče iz posrednog i neposrednog sunčevog zračenja se smatra obnovljivim izvorom energije jer se njenim korišćenjem ne remeti značajno ravnoteža toka materije i energije u prirodi. Ova energija se može iskoristiti na razne načine i upotrebiti kao toplotna, električna, hemijska ili mehanička energija. Najjednostavniji način je sakupljanje toplotne energije, pomoću solarnih kolektora koji daju toplu vodu ili topao vazduh koji se mogu koristiti za grejanje tople vode za domaćinstvo, bazene, radijatore ili podno grejanje. Danas se u zgradama toplotna energija Sunca koristi pasivnim i aktivnim zahvatom korišćenjem arhitektonskih i građevinskih tehnika. Napredni način je neposredna proizvodnja električne

energije fotonaponskim ćelijama. Ovaj način podrazumeva da se postavljanjem panela  poluprovodničkih osobina i izlaganjem sunčevom zračenju neposredno dobija električni napon odnosno električna energija.

Energija biomase Pod energijom biomase podrazumevamo energiju koja se u pravilu oslobađa oksidacijom (paljenjem) raznih organskih materijala.  Najuobičajeniji i najtradicionalniji način korištenja ove energije je - klasična vatra. Kad se govori o ovim izvorima energije uglavnom se misli na: •

•

•

 biomasu - drvo, kora, drveni otpad, lišće, nedrvne stabljike - u raznim oblicima, uglavnom usitnjenim (čips, granule) ili pak kompaktirani (pelete, briketi) radi olakšane i mehanizirane manipulacije;  biogoriva - razna ulja ili alkoholi, kao supstituti klasičnih tekućih goriva, naročito  pogodni za korištenje u postojećim motorima s unutarnjim izgaranjem - biodizel, etanol;  bioplin - nusprodukti raspadanja organskih tvari, najčešće na deponijama smeća, velikim gnojištima na farmama itd.

Energija plime i oseke Energija plime i oseke spada u oblik hidro-energije koja gibanje mora uzrokovano mesečevim menama ili padom i porastom razine mora koristi za transformaciju u električnu energiju i druge oblike energije. Energija plime i oseke ima potencijal za stvaranje električne energije u određenim delovima sveta, odnosno tamo gde su morske mene izrazito naglašene. Morske mene su predvidljivije od energije vetra i solarne energije. Taj način proizvodnje električne energije ne

može pokriti svjetske potrebe, ali može dati veliki doprinos u obnovljivim izvorima. Razlika u visini plime i oseke varira između (4.5-12.5 m) ovisno o geografskoj lokaciji. Npr. amplitude  plime i oseke u Jadranskom moru su 1 m, a na Atlanskom, Tihom i Indijskom oceanu prosječno 6-8 m. Na zapadnoevropskoj atlanskoj obali vremenski razmak između dve plime iznosi 12 sati i 25 minuta, a na obalama Indokine nastaje samo jedna plima u 24 sata. Za ekonomičnu  proizvodnju je potrebna minimalna visina od 7 m. Procjenjuje se da na svetu postoji oko 40 lokacija pogodnih za instalaciju plimnih elektrana.

Energija talasa Energija talasa je oblik transformisane sunčeve energije koja stvara stalne vetrove na nekim delovima Zemlje. Ti vetrovi stvaraju stalne talase na određenim područjima i to su područja na kojima je moguće iskoristiti njihovu energiju. Veliki problem kod ovakvog iskorišćavanja energije je da elektrane treba graditi na pučini, jer u blizini obale talasi slabe. To značajno  povećava cenu gradnje, a takođe postoji i problem prenosa te energije do korisnika. Takođe, ono što je problem je što se ovaj izvor energije ne može ravnomerno koristiti u svim delovima sveta. Energija talasa se prvo pretvara u strujanje vazduha, a to strujanje vazduha pokreće turbinu. Talasi se dižu u komoru, a rastuće sile vode teraju vazduh iz komore. Tako pokretljiv vazduh okreće turbinu, a ona pokreće generator. Amplituda talasa mora biti velika da bi ovo pretvaranje  bilo isplativo. Postoje područja sa visokom stopom iskoristivosti energije talasa, kao što je npr. zapadna obala Škotske, severna Kanada, Južna Afrika, Australija i severozapadna obala Severne Amerike.