Energia electrică și puterea electrică
Energia electrică și puterea electrică
Civilizația se bazează pe electricitate zilnic și ne gândim la aceasta în principal ca la un flux de energie care trece prin cabluri până la prizele electrice care ne permit să ne luminăm casele sau să ne gătim mâncarea. Ce este electricitatea și de unde provine? În acest articol, vom examina conceptele de bază și unitățile de măsură și vom dezvălui cum se produce electricitatea.
Ce sunt energia electrică și puterea electrică?
Așadar, la fel ca un baril de petrol, "energia" este o cantitate. Deși există mai multe unități de măsură a energiei, joule este, fără îndoială, cea mai des utilizată.
O forță de un newton aplicată de-a lungul unui metru produce un joule de muncă.
Ca un exemplu practic, este nevoie de aproximativ 1 Joule de energie pentru a ridica un măr la un metru.
Fie că este vorba de energie termică, luminoasă sau electrică, energia ne permite, în general, să efectuăm anumite munci. În cazul energiei electrice, este vorba de muncă electrică: încărcarea unei mașini electrice, aprinderea unei lanterne sau iluminarea unui întreg oraș. Pentru a înțelege cum funcționează electricitatea, haideți să explicăm conceptele de bază.
Puterea electrică indică o cantitate de energie utilizată în timp, deoarece reprezintă rata la care se realizează acea muncă benefică. Wattul este unitatea de măsură acceptată a puterii. Prin urmare, un bec de 60 de wați utilizează 60 de wați, ceea ce echivalează cu 60 de jouli pe secundă.
Puterea electrică, așa cum o privim noi, este produsul a două componente:
- Fluxul de electroni printr-un material conductor, cum ar fi un fir de cupru, este cunoscut sub numele de curent (I) și se măsoară în amperi (A). Curentul poate fi comparat cu cantitatea de lichid care se deplasează printr-o țeavă sau printr-un furtun.
- O măsură a potențialului electric dintre două puncte terminale este tensiunea electrică (V). Tensiunea nu este o unitate de măsură "naturală"; în schimb, ea este egală cu raportul dintre putere și curent. Tensiunea poate fi comparată cu presiunea dintr-o țeavă sau dintr-un furtun. Lichidul va curge rapid prin țeavă dacă există o diferență de presiune semnificativă între cele două capete ale țevii. Lichidul se va deplasa încet prin țeavă dacă există o diferență mică de presiune. Niciun lichid nu va curge deloc dacă diferența de presiune este exact zero.
Astfel, puterea, așa cum o privim noi, este în realitate:
Putere (P) = tensiune (V) × curent (I)
= Volți × Amperi
= Wați
Care este diferența dintre energia electrică (Wh) și puterea electrică (W)?
Piața de energie comercializează energie electrică, nu putere electrică. Cum se face distincția între una și cealaltă?
Puterea electrică, măsurată în wați, se referă la rata de curgere a energiei electrice. Aparatele alimentate cu energie electrică, cum ar fi becurile și prăjitoarele de pâine preiau de regulă controlul de la rețeaua electrică măsurată în wați. Wații sunt frecvent utilizați pentru a calcula capacitatea de producție electrică a unei centrale electrice. În cele din urmă, folosim frecvent unitatea watt pentru a reprezenta deplasarea energiei electrice prin liniile de transmisie. Prin urmare, capacitatea unei centrale electrice este egală cu cea mai mare rată instantanee la care aceasta poate produce energie.
Pe de altă parte, energia electrică se referă la întreaga cantitate de electricitate utilizată pe parcursul unui anumit interval de timp. O întâlnim în viața de zi cu zi sub forma unui consum de energie electrică exprimat în wați-oră.
Iată care sunt cele mai frecvent utilizate unități metrice pentru energie:
- Un kilowatt (kW) reprezintă o mie de wați, iar un kilowatt-oră (kWh) reprezintă o mie de wați-oră.
- Un megawatt (MW) reprezintă o mie de kilowați, iar un megawatt-oră (MWh) reprezintă o mie de kilowați-oră (de asemenea, și un milion de W/Wh).
Deseori este nevoie să se clarifice dacă MW sau MWh sunt unitățile corecte. Centrala electrică produce energie electrică la o rată de 4 MW. Cantitatea totală de energie electrică pe care o produce într-o oră este de 4 MWh; în 30 de minute, produce 2 MWh. "Ora" a fost folosită ca unitate de timp standard pentru măsurarea energiei electrice, ceea ce provoacă confuzie. "Ora" din MWh este un termen de identificare a unei cantități (cum ar fi un baril de petrol).
Iată un exemplu în practică:
- Un generator produce 4 MW de energie în mod continuu timp de trei ore.
- Producția totală de energie electrică pentru acest generator în aceste 3 ore ar fi:
4 MW × 3h = 12 MWh
Cum este generată electricitatea?
Pe scurt: toți avem aceeași energie, electricitatea, în prizele noastre, dar modul în care este produsă poate varia. Electricitatea, în forma de utilizare, nu există de la sine. Trebuie să obținem electricitatea prin transformarea altor forme de energie cu ajutorul centralelor electrice, care transformă energia primară în energie mecanică, luminoasă sau termică.
Printre așa-numitele energii primare se numără energiile regenerabile (solară, eoliană, hidroelectrică, geotermală, biomasă) și energiile neregenerabile, adică resursele fosile (cărbune sau petrol). Acestea sunt transformate în electricitate, adică în energie secundară, cu ajutorul sistemelor fotovoltaice, al generatoarelor și altele asemenea.
În Europa, vedem mai ales aceste tipuri de centrale electrice:
- centrale nucleare
- centrale electrice cu abur
- centrale electrice cu ciclu combinat abur-gaz
- centrale electrice pe bază de combustibili fosili cu ardere ("termice")
- centrale hidroelectrice și centrale cu acumulare prin pompare
- centrale electrice geotermale
- centrale electrice fotovoltaice
- centrale electrice eoliene
- producția de biomasă și biogaz
- producerea combinată a energiei termice și electrice
Odată generată, electricitatea intră în rețea, și anume în rețeaua de linii de transmisie și substații care transportă electricitatea către locuințe și întreprinderi - dar, înainte de aceasta, energia este tranzacționată între cumpărători și vânzători pe piața de electricitate. Fiecare centrală electrică are un cost de producție diferit, ceea ce determină prețul la care își vinde energia electrică către piață. Piața energiei este un sistem complex care implică mulți participanți, inclusiv producători, distribuitori și comercianți cu amănuntul. Pentru a afla mai multe despre piața energiei electrice, consultați articolul nostru " Noțiuni despre piața energiei electrice: Un ghid cuprinzător".