Pojasnilo: Kaj je električna energija?

Električna energija je oblika energije. Električna energija je pretok elektronov. Vsa materija je sestavljena iz atomov in atom ima središče, imenovano jedro. Jedro vsebuje pozitivno nabito delce, ki jih imenujemo protoni in nepolnjeni delci, imenovani nevtroni. Jedro atoma obdajajo negativno nabiti delci, imenovani elektroni. Negativni naboj elektrona je enak pozitivnemu naboju protona, število elektronov v atomu pa je običajno enako številu protonov. Ko silo izravnave med protoni in elektroni vznemiri zunanja sila, lahko atom pridobi ali izgubi elektron. Ko se elektroni "izgubijo" iz atoma, prosti pretok teh elektronov predstavlja električni tok.

Elektrika je osnovni del narave in je ena izmed naših najbolj razširjenih oblik energije. Električno energijo, ki je sekundarni vir energije, dobimo iz pretvorbe drugih virov energije, kot so premog, zemeljski plin, nafta, jedrska energija in drugi naravni viri, ki jih imenujemo primarni viri. Veliko mest je bilo zgrajenih ob slapovih (primarni vir mehanske energije), ki so za opravljanje del obračali vodna kolesa. Preden se je proizvodnja električne energije začela pred nekaj več kot 100 leti, so bile hiše prižgane s kerozinskimi svetilkami, hrana se je hladila v ledenih skrinjih, sobe pa so ogrevali s pečmi na drva ali premogom. Začenši z

Če želite rešiti problem pošiljanja električne energije na velike razdalje, George Westinghouse razvili napravo, imenovano transformator. Transformator je omogočal učinkovito prenašanje električne energije na dolge razdalje. To je omogočilo oskrbo z električno energijo domov in podjetjem, ki se nahajajo daleč od elektrarne.

Kljub velikemu pomenu v vsakdanjem življenju se večina od nas le redko ustavi, da bi razmišljala, kakšno bi bilo življenje brez elektrike. Kljub temu da zrak in voda ponavadi jemljemo elektriko samoumevno. Vsakodnevno uporabljamo električno energijo za številne funkcije - od osvetlitve in ogrevanja / hlajenja domov, do vira energije za televizorje in računalnike. Električna energija je nadzorovana in priročna oblika energije, ki se uporablja pri uporabi toplote, svetlobe in energije.

Danes je elektroenergetska industrija Združenih držav Amerike ustanovljena, da bi zagotovila zadostno oskrbo z električno energijo, da lahko v vsakem trenutku izpolni vse zahteve povpraševanja.

Električni generator je naprava za pretvorbo mehanske energije v električna energija. Postopek temelji na razmerje med magnetizmom in elektriko. Ko se žica ali kateri koli drug električno prevodni material premika čez magnetno polje, se v žici pojavi električni tok. Veliki generatorji, ki jih uporablja elektroenergetska industrija, imajo stacionarni prevodnik. Magnet, pritrjen na koncu vrteče se gredi, je nameščen znotraj nepremičnega prevodnega obroča, ki je ovit z dolgim ​​neprekinjenim kosom žice. Ko se magnet vrti, v vsakem odseku žice sproži majhen električni tok, ko prehaja. Vsak odsek žice predstavlja majhen, ločen električni vodnik. Vsi majhni tokovi posameznih odsekov seštevajo do enega toka velike velikosti. Ta tok se uporablja za električno energijo.

Električna komunalna elektrarna uporablja turbino, motor, vodno kolo ali drugo podobno stroj za pogon električnega generatorja ali naprave, ki pretvori mehansko ali kemično energijo v elektrika. Parne turbine, motorji z notranjim zgorevanjem, plinske turbine, vodne turbine in vetrne turbine so najpogostejše metode za proizvodnjo električne energije.

Večina električne energije v ZDA se proizvaja v parne turbine. Turbina pretvori kinetično energijo tekoče tekočine (tekočine ali plina) v mehansko energijo. Parne turbine imajo vrsto lopatic, nameščenih na gredi, proti kateri je prisiljena para, s čimer vrtijo gred, povezano z generatorjem. V parni turbini s fosilnimi gorivi gorivo gori v peči za ogrevanje vode v kotlu za proizvodnjo pare.

Premog, nafta (zemeljsko olje) in zemeljski plin se kurijo v velikih pečeh, da segrejejo vodo, da nastane para, ki nato pritisne na lopatice turbine. Ste vedeli, da je premog največji posamezni primarni vir energije, ki se uporablja za proizvodnjo električne energije v ZDA? Leta 1998 je več kot polovica (52%) 3,62 bilijona kilovatnih ur okrožja porabila premog kot vir energije.

Zemeljski plin, poleg tega, da se segreva za ogrevanje vode za paro, lahko gori tudi, da nastane vroča zgorevalni plini, ki gredo direktno skozi turbino, pri čemer se vrtijo rezila turbine, da nastanejo elektrika. Plinske turbine se običajno uporabljajo, kadar je poraba električne energije veliko povpraševanje. Leta 1998 je zemeljski plin poganjalo 15% električne energije v državi.

Naftno olje se lahko uporablja tudi za izdelavo pare za obračanje turbine. Preostalo kurilno olje, proizvod, rafiniran iz surove nafte, je pogosto naftni proizvod, ki se uporablja v električnih napravah, ki uporabljajo nafto za proizvodnjo pare. Naftno gorivo je bilo uporabljeno za proizvodnjo manj kot treh odstotkov (3%) vse električne energije, proizvedene v ameriških elektrarnah leta 1998.

Jedrska energija je metoda, pri kateri nastaja para s segrevanjem vode s postopkom, imenovanim jedrska cepitev. V jedrski elektrarni reaktor vsebuje jedro jedrskega goriva, predvsem obogatenega urana. Ko atomi uranovega goriva naletijo na nevtrone, se cepijo (cepijo), sproščajo toploto in več nevtronov. V nadzorovanih pogojih lahko ti drugi nevtroni zadenejo več atomov urana, razdelijo več atomov ipd. Tako lahko poteka neprekinjeno cepitev, ki tvori verižno reakcijo, ki sprošča toploto. Toplota se uporablja za pretvorbo vode v paro, ki pa vrti turbino, ki proizvaja električno energijo. Leta 2015 se jedrska energija porabi za proizvodnjo 19,47 odstotka vse električne energije v državi.

Od leta 2013 hidroelektrarne predstavljajo 6,8 odstotka ameriške proizvodnje električne energije. To je postopek, pri katerem se tekoča voda uporablja za vrtenje turbine, priključene na generator. V glavnem obstajata dve osnovni vrsti hidroelektrarn, ki proizvajajo električno energijo. V prvem sistemu se tekoča voda nabira v rezervoarjih, ustvarjenih z uporabo jezov. Voda pade skozi cev, imenovano penstock, in pritiska na lopatice turbine, da poganja generator za proizvodnjo električne energije. V drugem sistemu, ki se imenuje iztekanje reke, sila rečnega toka (ne pa padajoče vode) pritiska na lopatice turbine za proizvodnjo električne energije.

Geotermalna moč prihaja iz toplotne energije, zakopane pod površino zemlje. Na nekaterih območjih države magma (staljena snov pod zemeljsko skorjo) teče dovolj blizu površina zemlje za segrevanje podzemne vode v paro, ki jo je mogoče uporabiti v parni turbini rastline. Od leta 2013 ta vir energije proizvede manj kot 1% električne energije v državi, čeprav je ocena ameriške energije Uprava za informiranje, da lahko devet zahodnih držav proizvede dovolj električne energije za oskrbo 20 odstotkov države energetske potrebe.

Sončna moč izhaja iz energije sonca. Vendar sončna energija ni na voljo za polni delovni čas in je zelo razpršena. Postopki, ki se uporabljajo za proizvodnjo električne energije s sončno energijo, so bili v preteklosti dražji od uporabe običajnih fosilnih goriv. Fotovoltaična pretvorba ustvarja električno energijo neposredno iz sončne svetlobe v fotovoltaični (sončni) celici. Sončno-toplotni električni generatorji sevalno energijo sonca uporabljajo za proizvodnjo pare za pogon turbin. Leta 2015 je bilo manj kot 1% električne energije v državi dobavljeno s sončno energijo.

Vetrna energija izhaja iz pretvorbe energije, ki jo vsebuje veter, v električno energijo. Vetrna energija je, podobno kot sonce, običajno drag vir proizvodnje električne energije. Leta 2014 so ga porabili za približno 4,44 odstotka električne energije v državi. Vetrna turbina je podobna tipični vetrnici.

Biomasa (les, komunalni trdni odpadki (smeti)) in kmetijski odpadki, kot so koruzni storž in pšenična slama, so nekateri drugi viri energije za proizvodnjo električne energije. Ti viri nadomeščajo fosilna goriva v kotlu. Izgorevanje lesa in odpadkov ustvarja paro, ki se običajno uporablja v običajnih parno-električnih napravah. Leta 2015 predstavlja biomasa 1,57 odstotka električne energije, proizvedene v ZDA.

Električna energija, ki jo proizvede generator, po kablih potuje do transformatorja, ki spreminja elektriko iz nizke v visoko napetost. Električno energijo lahko učinkoviteje premikamo na dolge razdalje z uporabo visoke napetosti. Za prenos električne energije do podstanice se uporabljajo daljnovodi. Podstanice imajo transformatorje, ki visokonapetostno elektriko spreminjajo v elektriko nižje napetosti. Od podpostaje distribucijski vodi prenašajo elektriko do domov, pisarn in tovarn, ki potrebujejo električno energijo nizke napetosti.

Električna energija se meri v enotah moči, imenovanih vati. Imenovan je bil v čast James Watt, izumitelj parni motor. En vat je zelo majhna količina energije. Za eno konjsko moč bi potreboval skoraj 750 vatov. Kilovat predstavlja 1.000 vatov. Kilovatna ura (kWh) je enaka energiji 1.000 vatov, ki delajo eno uro. Količina električne energije, ki jo proizvede elektrarna ali porabnik v določenem obdobju, se meri v kilovatnih urah (kWh). Kilovatne ure se določijo tako, da se število pomnoženih kW pomnoži s številom ur uporabe. Če na primer uporabljate 40-vatno žarnico 5 ur na dan, ste porabili 200 vatov električne energije ali .2 kilovatne ure električne energije.

Več o temElektrika: Zgodovina, elektronika in znani izumitelji