Електричеството идва от...
От къде и как то идва в домовете ни?
Електроенергия се добива в електроцентралите.
Първата електроцентрала в света е построена през 1883 г. в Манхатан от Томас Едисън. Тя е произвеждала два типа енергия: електрическа и топлинна и е централа с комбинирано производство.
През 1895 година са построени първите генератори с голяма мощност в САЩ край Ниагарския водопад и доставяли енергия до близкия град Буфало. Те били с мощност 5000 к.с и генерирали 2200V.
През 1888г. американския инженер Чарлз Бръш конструира първия генератор, от вятърна турбина с мощност 12kW. Модерната парна турбина, за генериране на електрическа енергия, е конструирана от британския инженер сър Чарлз Парсънс през 1884г. Ядрената енергетика се развива след Втората световна война (1895 – 1945). Немският учен Мартин Клапрот открива урана през 1789 година.
В България
Производството на електроенергия в България датира от края на XIX век. За начало на електрификацията на България се смята 1 юли (стар стил) 1879 година, когато по повод посрещането на новоизбрания княз Александър I Български е поставено електрическо осветление на Княжеския дворец и Градската градина в София. През 1888 година е създадена постоянна парна електроцентрала в страната за осветление на гайтанджийската фабрика „Успех“ в Габрово, последвана през 1889 година от подобна инсталация в тъкачната фабрика „Розова долина“ в Казанлък.
Първата по-голяма електроцентрала в България стартира през 1900 година и е водноелектрическата централа край село Панчарево, използваща водите на река Искър до София, години след обявяването ú за столица.
Първата водноелектрическа централа е генератор с мощност 35 конски сили, внесен през 1891 година от Германия и инсталиран в Габрово от местния индустриалец Иван Хаджиберов, който го използва и за осветление на своята тъкачна фабрика. През 1892 година осветление с парен генератор е монтирано на първото Земеделско-промишлено изложение в Пловдив, а през 1893 година са инсталирани парни електроцентрали за двореца „Евксиноград“ (50 kW) при Варна и за Бирената фабрика в Шумен.
Електроенергията днес
Българската енергийна система се основава предимно на невъзобновяеми енергийни източници, като въглища (ТЕЦ) и ядрено гориво (АЕЦ), както и на възобновяеми енергийни източници - вода, вятър и слънце. Всеки вид електроцентрала играе различна роля в общата енергийна система. АЕЦ дава най-евтината електроенергия, но пускането и спирането ѝ отнема дни. Затова тя работи на пълна мощност и непрекъснато. Пускането на ТЕЦ отнема часове, затова те поемат следващата част от графика – пускат се и се спират при големи и продължителни увеличения или намаления на потреблението. По-малка натовареност имат ВЕЦ (водноелектрическа централа), чието въвеждане в експлоатация става за броени минути.
По данни за 2018 г. в България са произведени общо 47 тераватчаса електрическа енергия, а структурата на производството ѝ е следното:
ТЕЦ – 40% (с въглища)
АЕЦ – 35% (атомна електроцентрала)
ТФЕЦ – 5% (топлофикационна електроцентрала)
ЗТЕЦ – 2% (заводска ТЕЦ)
ВЕИ – 16 % (възобновяеми източници, включително ВЕЦ)
ПАВЕЦ – 2% (помпено-акумулираща ВЕЦ)
Производството и потреблението на електроенергия в България са различни през годината, като са най-високи през периода от ноември до февруари и най-ниски през май - август.
Абсолютния максимален товар през най-натоварения месец януари е с 51% по-висок от този в най-ненатоварения месец юли.
За 2022г. потреблението на електроенергия в страната е 37 833 GWh
Годишно производство на електроенергия за 2022г. в България:
Днес производството на електрическа енергия е отрасъл на икономиката, подразделение на електроенергетиката.
То включва дейността на специализирани съоръжения за производство на електрическа енергия, наречени електроцентрали, които, в зависимост от използваните ресурси, биват - топлинни, водни, атомни, слънчеви, вятърни и други.
В основата на почти всяка електрическа централа стои електрически генератор. Електрическият генератор е устройство за преобразуване на механична енергия в електрическа. Той преобразува енергията от природен ресурс, като: механична енергия от налягането на водата (ВЕЦ), топлината на изгаряното гориво, силата на вятъра, на приливната вълна и на течението на реките в електрическа енергия. Произведената електрическа енергия се трансформира и пренася по изградена преносна система до местата, където се осъществява нейното разпределение и довеждане до краен потребител.
За да реши проблема с изпращането на електричество на дълги разстояния, Джордж Уестингхаус разработва устройство, наречено трансформатор. Трансформаторът позволява ефективно пренасяне на електроенергия на големи разстояния. Това прави възможно захранването с електричество на домове и предприятия, разположени далеч от електроцентралата.
Как се генерира електричество?
Процесът се основава на връзката между магнетизма и електричеството. Когато проводник или друг електропроводим материал се движи през магнитно поле, в проводника възниква електрически ток.
Електрическата централа използва турбина, двигател, водно колело или друга подобна машина за задвижване на електрически генератор или устройство, което преобразува механична или химическа енергия в електричество. Парни турбини, двигатели с вътрешно горене, турбини с изгаряне на газ, водни турбини и вятърни турбини са най-разпространените методи за генериране (произвеждане) на електричество.
Турбината преобразува кинетичната енергия (всеки обект в движение притежава кинетична енергия, което означава, че обектът може да извърши работа върху друг обек) на движеща се течност (течност или газ) в механична енергия. Парните турбини имат поредица от лопатки, монтирани на вал, срещу който се нагнетява пара, като по този начин върти вала, свързан с генератора. В парна турбина, работеща с изкопаеми горива, горивото се изгаря в пещ за нагряване на вода в котел за производство на пара. Невъзобновяеми източници са: въглища, нефт, природен газ.
Тези ресурси не се възстановяват след изчерпване.
Възобновяемите са: слънчева енергия, вятърна енергия, водна и геотермална.
Възобновяема енергия е енергията, получена от източници, които се приема, че са естествено възстановяващи се за сравнително кратко време или са практически неизчерпаеми. Такива са – слънчевата светлина, вятъра, дъжда, приливите…
Енергия от невъзобновяеми източници
Въглища, нефт (петрол) и природен газ се изгарят в големи пещи, за да се загрее вода, за да се получи пара, която на свой ред избутва лопатките на турбината. Знаете ли, че въглищата са най-големият първичен източник на енергия, използван за производство на електричество? През 1998 г. за добиване на повече от половината електроенергия са използвани въглища като източник на енергия.
Природният газ, освен че се изгаря за загряване на вода за пара, може да се изгаря и за получаване на горещи газове от горене, които преминават директно през турбина, завъртайки лопатките ú за генериране на електричество. Газовите турбини обикновено се използват, когато потреблението на електроенергия е голямо. През 1998 г. 15% от електричеството в страната се захранва с природен газ.
Петролът може да се използва и за производство на пара за въртене на турбина. Остатъчният мазут, продукт, рафиниран от суров нефт, често е петролният продукт, използван в електрически инсталации, които използват петрол за производство на пара. Петролът е използван за генериране на по-малко от три процента (3%) от цялата електроенергия, генерирана в електрическите централи през 1998 г.
Ядрената енергия е метод, при който пара се произвежда от нагряване на вода чрез процес, наречен ядрено делене. В атомната електроцентрала реакторът съдържа ядро от ядрено гориво, предимно обогатен уран. Когато атомите на урановото гориво бъдат ударени от неутрони, те се разделят, освобождавайки топлина и повече неутрони. При контролирани условия тези други неутрони могат да ударят повече уранови атоми, разделяйки повече атоми и т.н. По този начин може да се извърши непрекъснато делене, образувайки верижна реакция, освобождаваща топлина. Топлината се използва за превръщане на водата в пара, която от своя страна завърта турбина, която генерира електричество. През 2015 г. ядрената енергия се използва за генериране на 19,47 процента от цялата електроенергия в страната.
Енергия от възобновяеми източници
Хидроенергията е процес, при който течаща вода се използва за завъртане на турбина, свързана с генератор. Има основно два основни типа водноелектрически системи, които произвеждат електричество. В първата система течащата вода се натрупва в резервоари, създадени от използването на язовири. Водата пада през тръба, наречена тръбопровод, и прилага натиск върху лопатките на турбината, за да задвижи генератора за производство на електричество. Във втората система, наречена отточна, силата на речното течение (вместо падащата вода) прилага натиск върху лопатките на турбината, за да произвежда електричество.
Геотермалната енергия идва от топлинна енергия, заровена под повърхността на земята. В някои райони магмата (разтопено вещество под земната кора) тече достатъчно близо до повърхността, за да загрее подпочвените води в пара, която може да се използва в парни турбини.
Биомаса (дърва, твърди битови и селскостопански отпадъци, като царевични кочани и пшенична слама) е друг енергиен източник за производство на електричество. Тези източници заместват изкопаемите горива в котела. Изгарянето на дърва и отпадъци създава пара, която обикновено се използва в конвенционалните парно-електрически инсталации.
Енергия се получава и от слънцето. Слънчевата енергия не е налична, нито постоянна през годината и е широко разпръсната. Процесите, използвани за производство на електричество с помощта на слънчевата енергия, исторически са били по-скъпи от използването на конвенционални изкопаеми горива. Фотоволтаичното преобразуване генерира електрическа енергия директно от слънчевата светлина във фотоволтаична (слънчева) клетка. Слънчево-термалните електрически генератори използват лъчистата енергия от слънцето, за да произвеждат пара за задвижване на турбини. През последните години все повече се залага на слънчевата енергия т.к. тя е неизчерпаем източник и според повечето източници не води до замърсяване на околната среда.
Вятърната енергия се получава от преобразуването на енергията на въздушните течения в електричество. Вятърната енергия, подобно на слънчевата, обикновено е скъп източник за производство на електроенергия, но е от неизчерпаеми и не предизвикващи замърсяване ресурси. Ето защо това е бъдещето на енергията. Вятърната турбина е подобна на типична вятърна мелница.
Път на електроенергията до нас
Електричеството, произведено от генератор, преминава по електропроводи към трансформатор, който променя електричеството от ниско напрежение към високо напрежение. Tо може да се пренася на дълги разстояния по-ефективно с помощта на високо напрежение. Преносните линии се използват за пренос на електричество до подстанция. Подстанциите имат трансформатори, които променят електричеството с високо напрежение в електричество с по-ниско напрежение.
От подстанцията разпределителните линии пренасят електричеството до потребителите с ниско напрежение.
Как се измерва електричеството?
Електричеството се измерва в единица за мощност, наречена ват (W), в чест на Джеймс Уат, изобретател на парната машина. Един ват е много малко количество и близо 750 вата се равняват на една конска сила. Един киловат е 1000 вата. Киловатчас (kWh) е равен на енергията от 1000 вата, работещи за един час. Количеството електроенергия, генерирано от електроцентрала или използвано от клиент за определен период от време, се измерва в киловатчаса (kWh). Киловатчасовете се определят чрез умножаване на броя на необходимите kW по броя на часовете на използване. Например, ако използвате 40-ватова крушка 5 часа на ден, вие сте изразходвали 200 вата мощност или 0,2 киловатчаса електрическа енергия.
Бъдещето на електроенергията
Пpoизвoдcтвoтo нa eлĸтpoeнepгия e и дeйнocт, ĸoятo в гoлямa cтeпeн oĸaзвa нeгaтивнo влияниe въpxy oĸoлнaтa cpeдa. Ето защо вce пo-вaжeн cтaвa въпpocът зa мeтoдитe нa нeйнoтo пpoизвoдcтвo и все повече дъpжaви пoeмат ĸypc ĸъм дoбивaнeтo нa дocтaтъчнo eлeĸтpoeнepгия oт eĸoлoгичнo нeyтpaлнитe BEИ - възoбнoвaeмитe eнepгийни изтoчници, т.н. „Зелена енергия“.
Десетте нaй-гoлeми eлeĸтpoцeнтpaли в cвeтa, ĸaтo e вaжнo дa oтбeлeжим, чe 8 oт тяx гeнepиpaт eнepгия в гoлeми мaщaби oт ecтecтвeнaтa cилa нa вoдaтa:
ВЕЦ "Три клисури" , Китай: Най-мощната в света
ВЕЦ "Итайпу", Парагвай и Бразилия
ВЕЦ "Силоду", Китай
ВЕЦ"Белу-Монти", Бразилия
ВЕЦ "Симон Боливар", Венецуела
ВЕЦ "Удунде", Китай
ТЕЦ "Джебел-Али", Дубай
ВЕЦ "Тукуруи", Бразилия
Най-мощната АЕЦ в света: "Касивадзаки-Карива", Япония
Вятърен парк "Гансу" в Китай - най-екологичната в Топ 10: