Prečo nám elektrina pomáha?

25.08.2007 00:00
Elektrina
ilustračné foto Autor:

Čo je to elektrina, zistili vedci až koncom 19. storočia. Ľudia sa pritom s elektrinou stretávajú od úsvitu vekov. Pračloveka však nezaujímalo, že blesk je výboj elektrickej energie, ktorým sa vyrovnáva rozdielny náboj medzi oblakmi a zemou. Prvou myšlienkou pračloveka zrejme bolo: "Môže mi to ublížiť ?" Našťastie, niekomu napadla aj otázka: "Ako to môžem využiť ?" Takých ľudí dnes voláme vynálezcami.

Dnešný svet by sme si bez elektriny azda ani nevedeli predstaviť. Elektrina nám pomáha, pretože za nás neustále vykonáva množstvo práce. V súčasnosti žije na svete približne sedem miliárd ľudí. Ročná spotreba energie ľudstvom predstavuje „nepredstaviteľných“ 800 exajoulov, čo je číslo 800 s osemnástimi nulami, v jednotkách joule. V súčasnosti spotrebúvame toľko energie, akoby na každého človeka na zemi pracovalo v priemere sedemdesiat neviditeľných otrokov. Viete si predstaviť, koľko otrokov by potrebovalo celé ľudstvo?

Videozáznam z prednášky

Autor: T-Com – www.detskauniverzita.sk

Na počiatku bol oheň

Vývoj nášho sveta bol podmienený mnohými vynálezmi, z ktorých niektoré sú nenahraditeľné. Z hľadiska energie predstavujú tri najvýznamnejšie vynálezy ľudstva: oheň, páka a koleso.

Za najväčší vynález sa považuje ovládnutie ohňa, ktorý možno zaradiť medzi jeden z prvých zdrojov energie na zemi. Oheň poskytoval pravekému človeku teplo, svetlo a bezpečie pred nočnými šelmami. Tepelne spracované jedlo sa ľahšie trávi a je oveľa výživnejšie. V priebehu storočí sme sa naučili spútať silu ohňa napríklad aj pomocou parného stroja, ktorým sa začala priemyselná revolúcia.

Čo je to elektrina, zistili vedci až koncom 19....
Čo je to elektrina, zistili vedci až koncom 19. storočia Autor: Robert Hüttner

Slnko je základný kameň života na zemi

Pre život na zemi, a teda aj pre človeka je základným zdrojom energie slnko. Na zem dopadá svetlo a teplo našej najbližšej hviezdy, pričom časť energie sa odráža do vesmíru a časť sa spotrebuje napríklad na rast rastlín, vyparovanie vôd alebo ohrev vzdušných más. Tieto toky energie sú v rovnováhe, ktorú však človek narušuje spaľovaním fosílnych palív. Uhlie a ropa sú formou energie slnka uloženej milióny rokov v geologických vrstvách.

Elektrinu vyrábame premenou energie

Medzi najvýznamnejšie druhy energie patrí jadrová, tepelná, chemická, gravitačná, magnetická či elektrická. Keďže energia sa nedá vyrobiť, iba premeniť z jednej formy na inú, úlohou energetikov je nájsť vhodné spôsoby premeny, ktorých nie je až tak veľa. Výroba elektrickej energie je náročná technická záležitosť, ktorá má svoj presný technologický postup. Ten si vyžaduje prácu mnohých ľudí s množstvom vedomostí z rôznych odvetví ako napríklad: strojára, stavbára, architekta, technika, ekonóma, elektrikára a mnohých ďalších, bez ktorých by elektrina nikdy nedorazila k spotrebiteľovi.

Energetika zahŕňa nielen výrobu elektriny, ale aj jej prenos na dlhé vzdialenosti, distribúciu k spotrebiteľom a na konci je spotreba na najrôznejšie účely, trebárs na rozsvietenie vianočného stromčeka. Naša elektrizačná sústava je prepojená so susednými štátmi do spoločnej európskej siete. Na Slovensku je inštalovaných približne 8 200 MW v rôznych druhoch elektrární, najmä však v jadrových, tepelných a vodných elektrárňach.

Zvláštnou vlastnosťou elektrickej energie je to, že vo veľkom množstve sa zatiaľ prakticky nedá uskladňovať. Vždy, keď zapneme nejaký spotrebič, musia generátory elektrárne dodať o trochu viac energie. Najviac elektriny sa u nás spotrebuje v zimných mesiacoch, keď sa elektrinou aj vykuruje. Čím ďalej tým viac sa však rozširujú klimatizačné jednotky a tak stúpa aj letná spotreba. Veľký pokles spotreby energie býva v noci, keď ľudia spia.

Druhy elektrární

V energetike sa využíva viacero typov elektrární. Plochou sú najväčšie vodné diela s vodnými elektrárňami, ako je napríklad Gabčíkovo, kde je inštalovaných 8 turbín s výkonom 90 MW (spolu 720 MW), alebo prečerpávacia vodná elektráreň Čierny Váh s inštalovaným výkonom 735 MW. Prečerpávacie elektrárne využívajú nízky nočný odber a čerpajú vodu z dolnej nádrže do hornej, odkiaľ potom cez deň vodu púšťajú do turbín a pomáhajú pokryť spotrebu elektriny počas špičky. Najväčšou vodnou elektrárňou na svete je čínske vodné dielo Tri úžiny s výkonom 22 500 MW.

Ďalšou významnou skupinou sú elektrárne, ktoré horúcou parou roztáčajú turbíny. Líšia sa len tým, aký zdroj tepla používajú na ohrev vody na paru. Uhoľná elektráreň spaľuje uhlie, jadrová elektráreň využíva teplo vznikajúce pri štiepení uránu a napríklad geotermálna elektráreň využíva teplo zemského vnútra.

Alternatívne zdroje aj na Slovensku

Čoraz rozšírenejšie sú nové, alternatívne zdroje energie, medzi ktoré patrí priame využívanie slnečného žiarenia. Solárne elektrárne využívajú slnečné žiarenie na ohrev vody ako pri predchádzajúcich typoch alebo môžu byť zložené z fotovoltických panelov, ktoré priamo premieňajú slnečné lúče na elektrinu.

Aj na Slovensku sa dravo rozširuje veterná energetika, ktorá využíva na výrobu elektriny silu vetra. Veľké veterné parky sú napríklad v USA či v pobrežných oblastiach Európy, kde vanú stabilné oceánske vetry. Najväčší využiteľný potenciál však má na Slovensku energia biomasy. Patrí sem napríklad palivové drevo, slama, kravský hnoj a ostatné rastlinné a živočíšne odpady. Ohromný potenciál biomasy je v rozptýlení výroby z niekoľkých veľkých elektrární na veľa malých miestnych jednotiek, ktoré môžu zásobovať obce teplom a elektrinou z miestnych zdrojov.

História a budúcnosť elektriny

Elektrická energia má svoje meno odvodené z gréckeho slova elektrón, ktoré označovalo jantár. Grécky učenec Táles si pred 2 500 rokmi ako prvý všimol, že pri trení jantáru líščím chvostom vznikajú iskry statickej elektriny a zelektrizovaný jantár priťahuje malé predmety. O mnoho storočí neskôr prišli vedci na to, že to, čo spozoroval Táles, bola elektrina. Dovoľte mi na tomto mieste uviesť pána Ľubomíra Feldeka, ktorý pre túto príležitosť nahovoril svoju báseň Jantárový svet. „Kto bude ďalším Tálesom? Budeš to ty?“ pýta sa nás básnik. Dúfam, že aj v tebe poriadne zaiskrí záujem o elektrinu. Slávnym vedcom, ktorý rozvinul naše poznanie o elektrine, je James Clerk Maxwell. Tento fyzik zhrnul do štyroch krátkych rovníc všetko, čo vieme o elektrine. Zvláštnosť a rozmanitosť elektrických javov si môžeme demonštrovať napríklad na levitujúcej guli, ktorá pracuje na rovnakom princípe ako moderné japonské rýchlovlaky. Ak hovoríme o vynálezcoch, nesmie medzi nimi chýbať Thomas Edison. Vynašiel nielen žiarovku či fonograf, ale aj ďalších 1 093 patentovaných vynálezov.

Najzvláštnejším vynálezcom a vizionárom pionierskych čias na začiatku elektrického veku bol Nikola Tesla. Vynašiel využitie striedavého elektrického prúdu, zostrojil najlepší elektromotor, aký sa používa dodnes a navrhol mnoho vynálezov, ktoré sa rozšírili často až o desiatky rokov neskôr. Jedným z elegantných vynálezov Nikolu Teslu je fascinujúca plazmová guľa. Pohľad do možnej budúcnosti nám ukázali vizionári vedecko-fantastickej literatúry, ako bol Jules Verne so svojou elektrickou ponorkou Nautilus využívajúcou energiu mora. Slovensko je ako stvorené na výrobu elektrickej energie. Dlhodobé štatistiky ukazujú, že stabilný rozvoj spoločnosti si vyžaduje zvyšovanie spotreby energie na obyvateľa približne o 2 percentá za rok. Dokedy sa však takýto rast bude dať udržať? Spotrebúvanie energie so sebou nesie daň v podobe znečistenia životného prostredia a zmien klímy. Najšetrnejšie k našej planéte je energiu šetriť.

Prof. Ing. František Janíček, PhD. (1954)

Vysokoškolské štúdium absolvoval na Elektrotechnickej fakulte SVŠT v r. 1979, v tom istom roku nastúpil ako asistent na Katedru elektroenergetiky EF SVŠT. Internú ašpirantúru v odbore Elektroenergetika skončil na EF SVŠT v r. 1984. V r. 1989 bol vymenovaný za docenta a 30. 9. 1999 za profesora. Dekanom Fakulty elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave bol v rokoch 2000 – 2007, v súčasnosti je prorektorom STU. Patrí k významným odborníkom v oblasti elektroenergetiky. Je členom slovenského výboru WEC SR, štatutárny zástupca Združenia EE (8 organizácií) a členom viacerých vedeckých rád univerzít v SR. Oponoval viacero významných projektov v oblasti liberalizovaného trhu s elektrickou energiou a bol členom kolektívu pre vypracovanie Energetickej politiky SR. Od 1. 2. 2006 pôsobí ako predseda rady pre technické vedy v Agentúre na podporu výskumu a vývoja.

František Janíček
František Janíček

Ing. Juraj Kubica (1982)

Študent doktorandského štúdia na Fakulte elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave, absolvent inžinierskeho študijného programu Fyzikálne inžinierstvo. Počas štúdia na FEI STU sa od roku 2003 venuje palivovým článkom a využitiu bioplynu. V roku 2004 – 2006 získal viaceré ocenenia za príspevky o palivových článkoch a alternatívnych zdrojoch energie na viacerých domácich aj niekoľkých zahraničných študentských konferenciách. V lete 2004 pracoval v Mníchove v nemeckej firme MTU-CFC Solutions, GmbH. (súčasť Daimler-chrysler AG) v oddelení vývoja palivových článkov. Vo voľnom čase sa venuje popularizácii astronómie, ochutnávaniu čajov a latinsko – americkým tancom.

Juraj Kubica
Juraj Kubica
DUK 2008 obálka
DUK 2008 obálka

Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.

Sleduj najnovšie články na našom Facebooku