Proizvodnja električne energije
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:
- mehanički, i to električni generatori jednosmerne i naizmenične struje u kojima se mehanički rad pretvara u električnu energiju,
- hemijski, i to galvanski članci i akumulatori koji proizvode električnu energiju na račun hemijskih procesa koji se u njima zbivaju,
- fotonaponske ćelije koje energiju svetlosti pretvaraju u električnu energiju,
- termočlanci ili termoelementi u kojima se toplotna energija pretvara u električnu (termoelektricitet).
Izvori električne struje
уредиElektrična struja je kretanje slobodnih elektrona, to jest negativno naelektrisanih čestica. Do takvog kretanja dolazi u nekom električnom provodniku, 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]
Produkcija
уредиUkupna 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]
- | 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 energije
уредиProizvodnja po zemljama
уредиSjedinjene 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. godine
уредиIzvor 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]
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)
Reference
уреди- ^ „The turbogenerator – A continuous engineering challenge” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 21. 8. 2010. г.
- ^ Croft, Terrell; Summers, Wilford I. (1987). American Electricians' Handbook (Eleventh изд.). New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-013932-9.
- ^ Fink, Donald G.; Beaty, H. Wayne (1978). Standard Handbook for Electrical Engineers (Eleventh изд.). New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-020974-9.
- ^ Električna energija, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
- ^ Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
- ^ International Energy Agency, "Electricity Statistics", Retrieved 8 December 2018.
- ^ IEA Statistics and Balances Архивирано на сајту Wayback Machine (11. август 2013) retrieved 2011-5-8
- ^ CIA World Factbook 2009 Архивирано на сајту Wayback Machine (17. мај 2016) retrieved 2011-5-8