Mi az elektromosság?
Mi az elektromosság?
Civilizációnk erősen támaszkodik az elektromosságra, amelyre csak úgy gondolunk, mint arra az energiára, ami a vezetékeken keresztül a konnektorunkba érkezik és lehetővé teszi számunkra, hogy megvilágítsuk otthonunkat vagy megfőzzük ételeinket. De mi is az az elektromosság, és honnan érkezik? Cikkünkben végigvesszük az alapfogalmakat és mértékegységeket, és felfedjük, hogyan állítják elő a villamos energiát.
Mi az elektromos energia és az elektromos teljesítmény?
Ahogy a hordó a kőolajnál, úgy az "energia" is egy mennyiséget jelent. Bár az energia mérésére többféle mértékegység is létezik, a leggyakrabban használt a joule.
Az egy méteren keresztül kifejtett egy newton erő egy joule munkát eredményez.
Egy gyakorlati példával élve, egy alma egy méternyi felemeléséhez körülbelül 1 joule energia szükséges.
Legyen szó hő-, fény- vagy elektromos energiáról, a munkához minden esetben energia szükséges. Az elektromosság esetében ez az elektromos munka: egy elektromos autó feltöltése, egy fáklya meggyújtása vagy egy egész város megvilágítása. Az elektromosság működésének megértéséhez először is nézzük az alapfogalmakat.
Az elektromos teljesítmény az egységnyi idő alatt felhasznált energia mennyiségét jelzi, mivel azt a sebességet jelöli, amelyen a hasznos munka elvégezhető. A watt a teljesítmény elfogadott mértékegysége. Egy 60 wattos izzó 60 wattot használ fel, ami másodpercenként 60 joule-nak felel meg.
Az elektromos teljesítmény két összetevőből áll:
- Az elektronok egy vezető anyagon, például rézhuzalon keresztüli áramlását áramerősségnek (I) nevezzük, és amperben (A) mérjük. Az áramot egy csövön vagy tömlőn áthaladó folyadékmennyiséghez lehet hasonlítani.
- A két pont közötti elektromos potenciálkülönbség mértékegysége a feszültség (V). A feszültség nem "természetes" mértékegység; ehelyett a teljesítmény-áram aránnyal egyenlő. A feszültséget a csőben vagy tömlőben jelenlévő nyomáshoz lehet hasonlítani. A folyadék gyorsan átfolyik a csövön, ha a cső két vége között jelentős nyomáskülönbség van. A folyadék lassan fog mozogni a csőben, ha kicsi a nyomáskülönbség. Ha pedig a nyomáskülönbség pontosan nulla, egyáltalán nem áramlik a folyadék.
Tehát a teljesítmény:
Teljesítmény (P) = feszültség (V) × áramerősség (I).
= volt × amper
= watt
Mi a különbség az elektromos energia (Wh) és a teljesítmény (W) között?
Az energiatőzsde elektromos energiával kereskedik, nem pedig elektromos teljesítménnyel. Hogyan lehet megkülönböztetni az egyiket a másiktól?
A wattban mért elektromos teljesítmény az elektromos áram áramlási sebességére utal. Az elektromos meghajtású eszközök, például az izzók és a kenyérpirítók általában az elektromos hálózatról veszik az energiát wattban mérve. A wattot gyakran használják egy erőmű elektromos termelési képességének kiszámítására és az átviteli vezetéken keresztül történő villamosenergia-mozgás ábrázolására is. Egy erőmű kapacitása egyenlő azzal a legnagyobb pillanatnyi sebességgel, amellyel képes energiát termelni.
Másrészt az elektromos energia az egységnyi idő alatt felhasznált villamos energia teljes mennyiségére is vonatkozik. A mindennapi életben wattórában kifejezett áramfogyasztásként találkozunk vele.
Az energia leggyakrabban használt metrikus mértékegységei:
- Egy kilowatt (kW) ezer watt, egy kilowattóra (kWh) pedig ezer wattóra.
- Egy megawatt (MW) ezer kilowatt, és egy megawattóra (MWh) ezer kilowattóra (vagy egymillió Wh).
Tisztázásra szorul, hogy a MW vagy a MWh-e a helyes mértékegység. Az erőmű 4 MW teljesítményű villamos energiát termel. Egy óra alatt összesen 4 MWh elektromos energiát termel, 30 perc alatt 2 MWh-t. Az "óra" az elektromos energia mérésére használt szabványos időegység, ami félreértést okozhat. Az MWh-ban az "óra" egy mennyiség (mint például egy hordó olaj) kódkifejezése.
Íme egy gyakorlati példa:
- Egy generátor három órán keresztül folyamatosan 4 MW teljesítményt termel.
- A generátor teljes villamos energia kibocsátása e 3 óra alatt a következő lenne:
4 MW × 3h = 12 MWh
Hogyan állítják elő az áramot?
Egyszerűen fogalmazva: mindannyiunk konnektorából ugyanolyan energia, elektromosság jön, de az előállítás módja eltérő lehet. A villamos energia, a felhasználás formájában, nem létezik önmagában. A villamos energiát más energiaformák átalakításával kell előállítanunk erőműveken keresztül, amelyek az elsődleges energiát mechanikai, fény- vagy hőenergiává alakítják át.
Az úgynevezett primer energiák közé tartoznak a megújuló energiák (nap-, szél-, víz-, geotermikus, biomassza) és a nem megújuló energiák, azaz a fosszilis erőforrások (szén vagy olaj). Ezeket fotovoltaikus úton, generátorokkal vagy egyéb módon alakítják át villamos energiává, azaz szekunder energiává.
- atomerőművek
- gőzerőművek
- gáztüzelésű gőzerőművek
- fosszilis tüzelőanyaggal működő ("termikus") erőművek
- vízerőművek és szivattyús energiatároló erőművek
- geotermikus erőművek
- fotovoltaikus erőművek
- szélerőművek
- biomassza és biogáz előállítók
- kapcsolt hő- és villamosenergia-termelők
A megtermelt villamos energia bekerül a hálózatba, amely az átviteli vezetékeken és alállomásokon keresztül szállítja az otthonokba és a munkahelyekre - de ezt megelőzően a villamosenergia-piacon kereskednek az energiával a különböző szereplők. Minden erőműnek más-más termelési költsége van, ami meghatározza azt az árat, amelyen a piacon eladják a villamos energiát. Az energiapiac egy összetett rendszer, amelyben számos szereplő, köztük termelők, elosztók és kiskereskedők vesznek részt. Ha többet szeretne megtudni a villamosenergia-piacról, olvassa el "Átfogó útmutató a villamosenergia-piacokhoz" című cikkünket.