Što je električna energija?
Što je električna energija?
Ljudska civilizacija svakodnevno ovisi o električnoj struji. Uglavnom je zamišljamo kao energiju koja žicama teče do utičnica i omogućuje nam da rasvijetlimo svoj dom ili skuhamo jelo. Što je električna struja i odakle dolazi? U ovom ćemo članku objasniti neke od osnovnih pojmova i mjernih jedinica, te vam otkriti kako se električna struja proizvodi.
Što su električna energija i električna snaga?
„Energija“ predstavlja količinu, baš poput naftnog barela. Iako postoji nekoliko jedinica za mjerenje energije, džul je nedvojbeno najčešće u uporabi.
Djelovanje sile od jednoga njutna na udaljenosti od jednog metra proizvodi jedan džul mehaničkog rada.
Primjerice, potreban je jedan džul energije kako bi se jabuka podignula na visinu od jednog metra.
Bilo da je riječ o toplinskoj, svjetlosnoj ili električnoj energiji, energija nam, općenito govoreći, omogućuje obavljanje nekog rada. U slučaju električne struje, govorimo o elektroradovima: punjenju baterija električnih automobila, paljenju svjetiljke ili rasvjetljavanju nekog grada. Da biste razumjeli kako funkcionira električna struja, objasnit ćemo vam neke osnovne pojmove.
Električna snaga odnosi se na količinu energije koja se koristi tijekom određenog vremenskog razdoblja jer predstavlja brzinu kojom se obavlja neki koristan rad. Vat je općeprihvaćena mjerna jedinica snage. Stoga žarulja od 60 vata koristi 60 vata, što odgovara snazi kojom se u jednoj sekundi obavi rad od 60 džula.
Električna snaga, onako kako je zamišljamo, proizvod je dvije komponente:
- Protok elektrona kroz vodljivi materijal poput bakrene žice poznat je pod nazivom struja (I), a mjeri se amperima (A). Struja se može usporediti s količinom tekućine koja prolazi kroz cijev ili gumeno crijevo.
- Mjera električnog potencijala između dvije točke jest napon (V). Napon nije „prirodna“ mjerna jedinica; riječ je o omjeru snage i struje. Napon je usporediv s pritiskom u cijevi ili gumenom crijevu. Tekućina će kroz cijev protjecati brže ako postoji značajna razlika u pritisku između dva kraja cijevi. Isto tako, tekućina će kroz cijev teći znatno sporije ako je razlika u pritisku mala. Ako je razlika u pritisku nula, tekućina uopće neće protjecati.
Stoga je snaga, onako kako je zamišljamo, zapravo:
snaga (P) = napon (V) × struja (I)
= volti × amperi
= vati
Koja je razlika između električne energije [vatsat ili Wh] i električne snage [vat ili W]?
Burza električne energije trguje električnom energijom, a ne električnom snagom. Kako možemo razlikovati ta dva pojma?
Električna snaga, koja se mjeri vatima (W), odnosi se na brzinu toka električne struje. Električni alati i uređaji poput žarulja i tostera kontrolu preuzimaju iz električne mreže koja se mjeri u vatima. Vati se uglavnom koriste kada želimo izračunati sposobnost neke elektrane da proizvede električnu energiju. Osim toga, vate koristimo i kako bismo pokazali kretanje električne struje kroz prijenosne vodove. Tako kapacitet neke elektrane odgovara najvećoj trenutačnoj brzini kojom može proizvesti energiju.
S druge strane, električna energija odnosi se na cjelokupnu količinu električne struje koja se koristi tijekom određenog vremenskog razdoblja. U svakodnevnom životu to bi bila potrošnja električne struje izražena u vatsatima(Wh).
Slijede najčešće korištene jedinice za energiju:
- jedan kilovat (kW) jest tisuću vata, a jedan kilovatsat (kWh) tisuću vatsati,
- jedan megavat (MW) jest tisuću kilovata, a jedan megavatsat (MWh) tisuću kilovatsati (ili milijun vata po vatsatu – W/Wh).
Slijedi primjer iz prakse:
- generator kontinuirano tijekom tri sata proizvodi četiri megavata snage;
- ukupna električna energija koju je generator proizveo tijekom tri sata iznosi:
4 MW × 3 h = 12 MWh
Kako se proizvodi električna struja?
Jednostavno rečeno, svi u utičnicama imamo istu energiju – električnu struju – no različiti su načini na koje se ona proizvodi. Električna struja, u obliku u kojem je koristimo, ne postoji sama za sebe. Dobivamo je pretvarajući druge oblike energije u elektranama. Elektrane pretvaraju primarnu energiju u mehaničku, svjetlosnu ili toplinsku energiju.
Takozvane primarne energije uključuju energiju iz obnovljivih (sunčana, vjetrena, i geotermalna energija, hidroenergija i energija iz biomase) i neobnovljivih ili fosilnih izvora (ugljen ili nafta). One se pretvaraju u električnu struju, tj. sekundarnu energiju putem fotonaponskih ćelija, generatora i sl.
U Europi su u uporabi uglavnom sljedeće vrste elektrana:
- nuklearne elektrane
- parne termoelektrane
- plinsko-parne termoelektrane
- elektrane na fosilna goriva (termoelektrane)
- hidroelektrane i reverzibilne hidroelektrane
- geotermalne elektrane
- fotonaponske elektrane
- vjetrene elektrane
- bioelektrane i bioplinske elektrane
- kogeneracijske elektrane
Nakon što je proizvedena, električna struja ulazi u mrežu prijenosnih vodova i trafostanica koje struju prenose do tvrtki i kućanstava – no, prije toga, energijom se trguje između kupaca i prodavatelja na tržištu električne energije. Svaka elektrana ima drugačije troškove proizvodnje, što određuje cijenu po kojoj se struja prodaje na tržištu. Tržište električne energije složeni je sustav na kojemu djeluje niz različitih aktera, uključujući proizvođače, distributere i maloprodajne trgovce. Kako biste doznali nešto više o tržištu električne energije, pročitajte naš članak pod nazivom „Razumijevanje tržišta električne energije: sveobuhvatni vodič“.
