Proizvodnja električne energije

Dijagram elektroenergetskog sistema, sistem proizvodnje je u crvenom
Naizmenični sinhroni električni generator sa četiri para polova na rotoru.

Proizvodnja električne energije koristi električnu potencijalnu energiju koja nastaje odvajanjem elektrona iz elektronskih omotača atoma. Odvajanje se može postići elektromehaničkim energetskim pretvaranjem (elektromagnetska indukcija), termoelektričnim (termoelektrični efekat), termojonskom, fotoelektričnim pretvaranjem (fotoelektrični učinak ili fotoefekt kao na primer kod fotonaponske ćelije), direktnim pretvaranjem hemijske u električnu energiju u gorivnom članku, magnetohidrodinamičkim generatorom.[2][3] Jedna je od bitnih karakteristika električne energije je da se ona ne može uskladištiti, nego se mora proizvoditi onda kada je potrebna. Zbog toga se Elektrane i elektroenergetske mreže|elektrane i celi elektroenergetski sistem izgrađuju tako da mogu trenutno zadovoljiti potražnju za električnom energijom. [4]

Izvori električne struje u svakodnevnom životu dakle mogu biti:

Izvori električne strujeУреди

Električna struja je kretanje slobodnih elektrona, to jest negativno naelektrisanih čestica. Do takvog kretanja dolazi u nekom električnom prvodniku, ako je on svojim krajevima priključen na polove nekog izvora struje između kojih postoji električni napon. Kako napon između polova nastaje zbog razlike količine elektrona, to elektroni nastoje da tu razliku izjednače tako da se kreću od pola, gde ih ima previše, prema polu gde ih ima premalo. Ako između dve provodno spojene tačke nekoga izvora struje vlada stalni električni napon, u električnom provodniku će teći električna struja. Onaj pol izvora struje koji ima viši električni potencijal označava se sa plus (+), a pol koji ima niži potencijal sa minus (-).

Za svako kretanje postoji neki uzrok. Tako je na primer uzrok kretanju vode u vodovodnim cevima razlika pritisaka, a uzrok kretanja elektrona je elektromotorna sila (EMS), to jest ona sila koja stvara razliku električnih potencijala, to jest električni napon. Uređaji koji stvaraju elektromotornu silu zovu se izvori struje. Takav je na primer izvor struje džepna baterija. Da bi struja mogla da teče, strujno kolo mora da bude zatvoreno. Strujno kolo se sastoji od izvora struje i električnih provodnika koji su priključeni na njegove polove. Za otvaranje i zatvaranje strujnih krugova služe različiti prekidači ili sklopke. Otvori li se strujno kolo, na primer kod džepne baterije, elektromotorna sila će i dalje terati elektrone, pa će na negativnom polu nastati višak, a na pozitivnom manjak elektrona. Između polova vladaće, dakle, napeto stanje koje se zove električni napon (električna napetost), što je posledica elektromotorne sile.

Električna struja, to jest elektroni, struje od mesta gde ih ima više (minus pola) prema mestu gde ih ima manje (plus pola), to jest smerom koji je suprotan smeru električnog polja. Taj se smer zove elektronski smer. Međutim, u elektrotehnici obično se uzima protivni smer, to jest od pozitivnog prema negativnom polu. Taj se smer zove tehnički smer. Ovakav smer struje bio je usvojen još onda kada se nije znalo za elektrone. U stručnoj literaturi smer se nije promenio do danas jer bi se zbog toga morale menjati izvesne definicije usvojene u elektrotehnici. Najjednostavnija je jednosmerna struja koja uvek teče u istom smeru i naglo ne menja svoju jačinu. U današnje vreme se mnogo više upotrebljava naizmenična struja, koja neprestano menja jačinu i svoj smer.[5]

ProdukcijaУреди

 
Protok energije elektrane

Ukupna bruto proizvodnja električne energije u svetu je bila 25.082 TWh 2016. godine. Izvori struje su bili ugalj i treset 38,3%, prirodni gas 23,1%, hidroenergija 16,6%, nuklearna energija 10,4%, nafta 3,7%, solarna/vetar/geotermalna/plimska/drugo 5,6%, biomasa i otpad 2,3%.[6]

Izvor električne energije (Ukupne vresdnosti za ceo svet 2008. godine)
- Ugalj Nafta Prirodni
gas
Nuklearna Obnovljiva drugo Total
Prosečna električna snaga (TWh/godina) 8.263 1.111 4.301 2.731 3.288 568 20.261
Prosečna električna snaga (GW) 942,6 126,7 490,7 311,6 375,1 64,8 2311,4
Proporcija 41% 5% 21% 13% 16% 3% 100%
izvor podataka IEA/OECD

Istorijski rezultati proizvodnje električne energijeУреди

   

Proizvodnja po zemljamaУреди

Sjedinjene države su dugo bile najveći proizvođač i potrošač električne energije, sa globalnim udelom od bar 25% u 2005. godini, čemu su sledile Kina, Japan, Rusija, i Indija. U januaru 2010, ukupna proizvodnja električne energije za dva najveća proizvođača bila je sledeća: SAD: 3.992 milijardi kWh (3.992 TWh); Kina: 3.715 milijardi kWh (3.715 TWh).

Spisak zemalja sa izvorima električne energije 2008. godineУреди

Izvor podataka o vrednostima (proizvedene električne energije) je IEA/OECD.[7] Navedene zemlje su prvih 20 po broju stanovnika ili prvih 20 po BDP (PPP) i Saudijska Arabija na osnovu CIA svetske činjenične knjige iz 2009. godine.[8]

Kompozicija električne energije po resursima (TWh godišnje, 2008)
Elektroenergetski sektor zemlje Fosilno gorivo Nuklearno rang Obnovljiva Bio
drugo*
ukupno rang
Ugalj Nafta Gas sub
total
rang Hidro Geo
Termalna
Solarna
PV*
Solarna
Termalna
Vetar Plima sub
total
rang
Svetski total 8,263 1,111 4,301 13,675 - 2,731 - 3,288 65 12 0.9 219 0.5 3,584 - 271 20,261 -
Proporcija 41% 5.5% 21% 67% - 13% - 16% 0.3% 0.06% 0.004% 1.1% 0.003% 18% - 1.3% 100% -
  Kina 2,733 23 31 2,788 2 68 8 585 - 0.2 - 13 - 598 1 2.4 3,457 2
  Indija 569 34 82 685 5 15 12 114 - 0.02 - 14 - 128.02 6 2.0 830 5
  SAD 2,133 58 1011 3,101 1 838 1 282 17 1.6 0.88 56 - 357 4 73 4,369 1
  Indonezija 61 43 25 130 19 - - 12 8.3 - - - - 20 17 - 149 20
  Brazil 13 18 29 59 23 14 13 370 - - - 0.6 - 370 3 20 463 9
  Pakistan 0.1 32 30 62 22 1.6 16 28 - - - - - 28 14 - 92 24
  Bangladeš 0.6 1.7 31 33 27 - - 1.5 - - - - - 1.5 29 - 35 27
  Nigerija - 3.1 12 15 28 - - 5.7 - - - - - 5.7 25 - 21 28
  Rusija 197 16 495 708 4 163 4 167 0.5 - - 0.01 - 167 5 2.5 1,040 4
  Japan 288 139 283 711 3 258 3 83 2.8 2.3 - 2.6 - 91 7 22 1,082 3
  Meksiko 21 49 131 202 13 9.8 14 39 7.1 0.01 - 0.3 - 47 12 0.8 259 14
  Filipini 16 4.9 20 40 26 - - 9.8 11 0.001 - 0.1 - 21 16 - 61 26
  Vijetnam 15 1.6 30 47 25 - - 26 - - - - - 26 15 - 73 25
  Etiopija - 0.5 - 0.5 29 - - 3.3 0.01 - - - - 3.3 28 - 3.8 30
  Egipat - 26 90 115 20 - - 15 - - - 0.9 - 16 20 - 131 22
  Nemačka 291 9.2 88 388 6 148 6 27 0.02 4.4 - 41 - 72 9 29 637 7
  Turska 58 7.5 99 164 16 - - 33 0.16 - - 0.85 - 34 13 0.22 198 19
  DR Kongo - 0.02 0.03 0.05 30 - - 7.5 - - - - - 7.5 22 - 7.5 29
  Iran 0.4 36 173 209 11 - - 5.0 - - - 0.20 - 5.2 26 - 215 17
  Tajland 32 1.7 102 135 18 - - 7.1 0.002 0.003 - - - 7.1 23 4.8 147 21
  Francuska 27 5.8 22 55 24 439 2 68 - 0.04 - 5.7 0.51 75 8 5.9 575 8
  UK 127 6.1 177 310 7 52 10 9.3 - 0.02 - 7.1 - 16 18 11 389 11
  Italija 49 31 173 253 9 - - 47 5.5 0.2 - 4.9 - 58 11 8.6 319 12
  Južna Koreja 192 15 81 288 8 151 5 5.6 - 0.3 - 0.4 - 6.3 24 0.7 446 10
  Španija 50 18 122 190 14 59 9 26 - 2.6 0.02 32 - 61 10 4.3 314 13
  Kanada 112 9.8 41 162 17 94 7 383 - 0.03 - 3.8 0.03 386 2 8.5 651 6
  Saudijska Arabija - 116 88 204 12 - - - - - - - - - - - 204 18
  Tajvan 125 14 46 186 15 41 11 7.8 - 0.004 - 0.6 - 8.4 21 3.5 238 16
  Australija 198 2.8 39 239 10 - - 12 - 0.2 0.004 3.9 - 16 19 2.2 257 15
  Holandija 27 2.1 63 92 21 4.2 15 0.1 - 0.04 - 4.3 - 4.4 27 6.8 108 23
Zemlja Ugalj Nafta Gas sub
total
rang Nuklearna rang Hidro Geo
Termalna
Solarna
PV
Solarna
Termalna
Vetar Plima sub
total
rang Bio
drugo
Total rang

Solarna PV* je solarna fotonaponska energija Bio drugo* = 198 TWh (biomasa) + 69 TWh (otpad) + 4TWh (drugo)

ReferenceУреди

  1. ^ „The turbogenerator – A continuous engineering challenge” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) на датум 21. 8. 2010. 
  2. ^ Croft, Terrell; Summers, Wilford I. (1987). American Electricians' Handbook (Eleventh изд.). New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-013932-9. 
  3. ^ Fink, Donald G.; Beaty, H. Wayne (1978). Standard Handbook for Electrical Engineers (Eleventh изд.). New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-020974-9. 
  4. ^ Električna energija, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
  5. ^ Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  6. ^ International Energy Agency, "Electricity Statistics", Retrieved 8 December 2018.
  7. ^ IEA Statistics and Balances Архивирано на сајту Wayback Machine (11. август 2013) retrieved 2011-5-8
  8. ^ CIA World Factbook 2009 retrieved 2011-5-8