Električna energija: gonilo družbenega razvoja
Električna energija je eden temeljev sodobnega načina življenja in dejavnik, ki omogoča tehnološki razvoj.
Razvoj na področju električne energije je skozi zgodovino omogočal razvoj družbe v smeri udobnejšega in kakovostnejšega bivanja. Danes si težko predstavljamo življenje brez elektrike. V vsakdanjem življenju smo se navadili na uporabo raznolikih električnih naprav:
- v industriji,
- za domačo rabo,
- v zdravstvu,
- v prometu in
- na številnih drugih področjih našega življenja.
Predvidoma bo poraba električne energije v prihodnje še naraščala, ker:
- postaja naše delovanje vse kompleksnejše in se potrebe po električni energiji zaradi uporabe vedno novih električnih naprav povečujejo (kljub upoštevanju učinkovitejše rabe energije – naprav z boljšim izkoristkom),
- pomeni uresničevanje ciljev učinkovite rabe energije prehod z uporabe okolju manj prijaznih virov energije (npr. naftnih derivatov) na povečanje uporabe električne energije (npr. električna vozila in uporaba toplotnih črpalk za ogrevanje).
Seveda pa je z okoljskega vidika pomembno, iz katerih virov oziroma s kakšnimi tehnologijami proizvajamo električno energijo.
Prednosti električne energije
Električna energija je med najuporabnejšimi vrstami energije, saj:
- jo znamo proizvesti iz primarnih virov energije, kot so jedrska energija, energija fosilnih goriv, vodna, sončna in vetrna energija, ter iz drugih oblik,
- jo lahko brez večjih izgub prenašamo na velike razdalje,
- jo lahko enostavno pretvarjamo v druge vrste energije: toploto, svetlobo in kinetično energijo za uporabo doma in v industriji,
- spreminjanje električne energije v druge vrste energije ne onesnažuje okolja.
Zaradi navedenih lastnosti pravimo, da je električna energija kakovostna oblika energije.
Slabost električne energije je, da je neposredno ne moremo skladiščiti, saj gre pravzaprav za tok energije, kar pomeni tudi, da mora v elektroenergetskem sistemu vedno veljati ravnovesje med proizvodnjo in porabo električne energije. Za to ravnovesje skrbijo operaterji sistema (v Sloveniji to nalogo opravlja ELES) po principu primarne, sekundarne in terciarne regulacije.
Električna energija, tok, naboj
Električna energija je energija, ki jo prenaša električni tok. Električni tok je usmerjeno gibanje (tok) nabitih delcev, ki so lahko pozitivno ali negativno nabiti. Prav gotovo so v povezavi z električnimi tokovi danes najbolj poznani negativno nabiti elektroni, ki se gibljejo po električnih vodnikih, ki jih imamo v hišni električni napeljavi in vseh električnih napravah.
Električni naboj imajo različni delci, kot so npr. že omenjeni elektroni. Niso pa to edini nosilci električnega toka. V našem telesu so za električne tokove pomembni še drugi nabiti delci ali ioni, kot jih imenujemo, npr. Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+ ... Vse te nabite delce moramo redno zaužiti s hrano in pijačo, da lahko naše telo normalno deluje.
Električni tok teče v smeri od višjega električnega potenciala proti nižjemu. Potrebna je torej razlika električnega potenciala ali napetost, kot to razliko imenujemo. Ker so fiziki to vedeli, še preden so odkrili elektron, so električni tok pač definirali za pozitivno nabite delce. Zato kadar govorimo o toku negativno nabitih elektronov, pravimo, da se elektroni gibljejo v nasprotno smer, kot teče električni tok. Ampak tak je le dogovor glede smeri, ki so si jo fiziki v zgodovini izbrali za smer električnega toka. Tudi če bi to danes, ko se sploh v tehniki večinoma srečujemo s tokom elektronov, obrnili, samega razumevanja električnih tokov in celotnega področja elektrike ne bi prav nič spremenilo. Zato se še vedno (iz navade) držimo prvotne definicije. Enota za električni tok je amper (A). Pri enosmernem toku se elektroni neprestano gibljejo v isti smeri, pri izmeničnem toku pa je smer gibanja elektronov izmenična. Torej se smer gibanja elektronov periodično spreminja (niha).
Danes v energetiki uporabljamo predvsem izmenični tok. Njegova pomembna prednost je, da ga zaradi enostavne pretvorbe napetostnih nivojev lažje prenašamo na dolge razdalje.
Kje proizvajamo električno energijo?
Električno energijo proizvajamo v elektrarnah, in sicer s pretvorbo iz drugih oblik energije, predvsem iz:
- potencialne energije jedrskih in fosilnih goriv,
- sončne energije in
- vetrne energije.
Procesi pretvorbe iz drugih oblik energije v električno energijo se v elektrarnah večinoma vršijo prek turbin in električnih generatorjev. Primarne oblike energije torej pretvarjamo v kinetično energijo. Ta se v turbinah pretvarja v mehansko delo, ki poganja generator in se tako pretvarja v električno energijo.
Kako potuje elektrika od elektrarne do mojega doma?
- Električno energijo proizvedemo v elektrarni. V Sloveniji proizvedemo največ električne energije v: jedrski elektrarni, elektrarnah na fosilna goriva in hidroelektrarnah.
- Zaradi učinkovitejšega prenosa (majhne izgube pri prenosu) električne energije na daljše razdalje je treba njeno napetost povišati. Temu služijo transformatorske postaje.
- Visokonapetostni daljnovodi prenosnega omrežja (400 kV, 220 kV ali 110 kV) prenašajo električno energijo do razdelilnih transformatorskih postaj (RTP).
- V razdelilnih transformatorskih postajah (RTP) napetost znižamo na napetostni nivo distribucijskega omrežja.
- Nato električno energijo po distribucijskem omrežju prenašamo do transformatorskih postaj, kjer se napetostni nivo dodatno zniža na nivo porabniškega omrežja, na katerega so priključeni končni porabniki.
- Končni porabniki električne energije so npr. individualne hiše, stanovanjski bloki, šole, bolnišnice in tovarne.
Kako merimo porabo električne energije?
Električno energijo merimo s števci električne energije. Ko skozi števec teče električni tok, ta ustvarja magnetno silo (navor), ki poganja disk v števcu. S štetjem obratov diska tako merimo velikost električnega toka, s tem pa količino električne energije, ki jo električni tok prenaša. Dandanes se mehanski števci električne energije zamenjujejo z elektronskimi.
Energijo merimo v kilovatnih urah (kWh). Ta količina je »ena enota« na računu za elektriko in ena kWh v Sloveniji stane okoli 15 centov.
Cena električne energije
Cena električne energije kljub nenehni rasti cen energentov dokaj ohranja svojo vrednost. Končna cena električne energije, ki jo plačamo potrošniki, vključuje:
- ceno električne energije,
- ceno za uporabo omrežij (omrežnino in dodatke k omrežnini),
- trošarino in
- davek na dodano vrednost.
Končna cena električne energije v Sloveniji je primerljiva z drugimi evropskimi državami in znaša okoli 15 centov na porabljeno kilovatno uro (kWh).