Ce este energia electrică? Cum este generată aceasta și de unde provine?
Electricitatea este o formă de energie și reprezintă fluxul de electroni.
Toată materia este alcătuită din atomi, iar un atom are un centru, numit nucleu. Nucleul conține particule încărcate pozitiv, numite protoni, și particule neîncărcate, numite neutroni.
Nucleul unui atom este înconjurat de particule încărcate negativ, numite electroni. Sarcina negativă a unui electron este egală cu sarcina pozitivă a unui proton, iar numărul de electroni dintr-un atom este de obicei egal cu numărul de protoni.
Atunci când forța de echilibrare dintre protoni și electroni este perturbată de o forță exterioară, un atom poate câștiga sau pierde un electron. Când electronii sunt „pierduți” dintr-un atom, mișcarea liberă a acestor electroni constituie un curent electric.
Electricitatea este o parte fundamentală a naturii și este una dintre cele mai utilizate forme de energie. Obținem electricitatea, care este o sursă de energie secundară, din conversia altor surse de energie, cum ar fi cărbunele, gazele naturale, petrolul, energia nucleară și alte surse naturale, care sunt numite surse primare.
Multe orașe și localități din întreaga lume au fost construite lângă cascade – o sursă primară de energie mecanică.
Înainte ca producția de energie electrică să înceapă acum puțin peste 100 de ani, casele erau iluminate cu lămpi cu kerosen, alimentele erau răcite în cutii cu gheață sau în beciuri, iar camerele erau încălzite cu ajutorul sobelor cu lemne sau cărbuni – lucru practicat chiar și acum în multe zone din lume, inclusiv în România.
Sven Brandsma
La mijlocul anilor 1800, viața tuturor s-a schimbat odată cu inventarea becului electric.
Inventarea transformatorului – cum se utilizează
Pentru a rezolva problema trimiterii energiei electrice pe distanțe lungi, George Westinghouse a dezvoltat un dispozitiv numit transformator.
Transformatorul a permis transmiterea eficientă a energiei electrice pe distanțe lungi. Acest lucru a făcut posibilă alimentarea cu energie electrică a locuințelor situate la mare distanță de centrala electrică.
În ciuda importanței sale majore în viața noastră de zi cu zi, cei mai mulți dintre noi se gândesc rareori la cum ar fi viața fără electricitate.
Anthony Indraus
În fiecare zi, folosim electricitatea pentru a ilumina locuința, pentru a folosi aparatele electrocasnice, ea fiind sursa de energie pentru televizoare, calculatoare și telefoane. De altfel, un test interesant este acela de a verifica dacă putem rezista 24 de ore fără energie electrică.
Mulți sigur vor reuși, însă cu siguranță se vor gândi că nu le va fi ușor dacă nu vor avea energie electrică pentru tot restul vieții.
Cum este generată energia electrică?
American Public Power Association
Un generator electric este un dispozitiv de conversie a energiei mecanice în energie electrică. Procesul se bazează pe relația dintre magnetism și electricitate. Atunci când un fir sau orice alt material conducător de electricitate se deplasează printr-un câmp magnetic, în fir apare un curent electric.
Generatoarele mari utilizate de industria de utilități electrice au un conductor staționar. Un magnet atașat la capătul unui arbore rotativ este poziționat în interiorul unui inel conductor staționar, care este înfășurat cu o bucată lungă și continuă de sârmă.
Atunci când magnetul se rotește, acesta induce un mic curent electric în fiecare secțiune de sârmă.
Fiecare secțiune de sârmă constituie un conductor electric mic și separat. Toți curenții mici din secțiunile individuale se adaugă la un curent de dimensiuni considerabile. Acest curent este cel utilizat pentru energia electrică.
Cum sunt folosite turbinele pentru a produce energie electrică?
paul
O centrală electrică utilizează fie o turbină, un motor, o roată hidraulică sau o altă mașină similară pentru a acționa un generator electric sau un dispozitiv care transformă energia mecanică sau chimică în energie electrică. Turbinele cu aburi, motoarele cu ardere internă, turbinele cu ardere cu gaz, turbinele de apă și turbinele eoliene sunt cele mai comune metode de generare a energiei electrice.
Cea mai mare parte a energiei electrice este produsă în turbine cu abur. O turbină transformă energia cinetică a unui fluid în mișcare (lichid sau gaz) în energie mecanică.
Într-o turbină cu abur alimentată cu combustibili fosili, combustibilul este ars într-un cuptor pentru a încălzi apa într-un cazan și a produce abur.
Cărbunele, petrolul și gazele naturale sunt arse în cuptoare mari pentru a încălzi apa și a produce abur care, la rândul său, împinge lamelele unei turbine.
Energia nucleară este o metodă prin care aburul este produs prin încălzirea apei printr-un proces numit fisiune nucleară.
Într-o centrală nucleară, un reactor conține un miez de combustibil nuclear, în principal uraniu îmbogățit. Atunci când atomii de combustibil din uraniu sunt loviți de neutroni, aceștia fuzionează (se despart), eliberând căldură și alți neutroni.
Căldura este folosită pentru a transforma apa în abur, care, la rândul său, învârte o turbină care generează electricitate.
American Public Power Association
Nu am uitat de energia hidroelectrică. Aceasta este un proces prin care apa curgătoare este folosită pentru a învârti o turbină conectată la un generator.
Alte surse care generează electricitate
Energia geotermală provine din energia termică de sub suprafața pământului. În unele zone ale lumii, magma (materia topită sub scoarța terestră) curge suficient de aproape de suprafața pământului pentru a încălzi apa subterană și a o transforma în abur, care poate fi exploatat pentru a fi utilizat în centralele cu turbină cu abur.
Energia solară este obținută din energia soarelui. Conversia fotovoltaică generează energie electrică direct din lumina soarelui într-o celulă fotovoltaică (solară).
Energia eoliană provine din transformarea energiei generate de vânt în energie electrică. Energia eoliană, ca și cea solară, este de obicei o sursă mai scumpă de producere a energiei electrice.
Jason Blackeye
Biomasa – lemnul, rumegușul, etc., sunt alte surse de energie pentru producerea de electricitate. Aceste surse înlocuiesc combustibilii fosili. Arderea lemnului și a deșeurilor creează abur care este utilizat de obicei în centralele electrice cu abur convenționale.
Cum se măsoară energia electrică?
NASA
Energia electrică se măsoară în unități de putere numite wați. A fost numit astfel în onoarea lui James Watt, inventatorul motorului cu aburi. Un watt reprezintă o cantitate foarte mică de energie. Ar fi nevoie de aproape 750 de wați pentru a egala un cal putere.
Cantitatea de energie electrică produsă de o centrală electrică sau utilizată de noi într-o anumită perioadă de timp se măsoară în kilowați-oră (kWh).
