Energia si puterea electrica

Energia i puterea electricNume: Sofalvi Adorjan DariusClasa: a X-a SData: 26.05.2015Profesor: Ghi Apostol

Ce este energia ?Orice gest, oricat de neinsemnat, necesita un consum de energie: aprinderea luminii ori mancatul de ciocolata presupun un consum de energie. La fel mersul cu masina sau alergatul pe o distanta de 400 de metri. Pe Pamant, Soarele este sursa primordiala de energie. Daca energia exista pretutindeni, daca ea este cauza a foarte multe efecte, a o defini nu este usor. In termeni generali, se numeste energie ceea ce poate produce un lucru mecanic. Vntul nvarte paletele unei instalatii eoliene: vantul este in acest caz o sursa de energie mecanic. Rasnitul cafelei cu o rasnitoare conectata la o priza de current presupune utilizarea energiei electrice. Cu ajutorul luminii, plantele produc frunze, flori si fructe: lumina este o sursa de energie radiant. Aceste exemple ne arata ca energia poate exista sub diferite forme: mecanic,electric, radiant

Ce este energia electric?Energia electric reprezint capacitatea de aciune a unui sistem fizico-chimic.

Energia si puterea curentului:Trecerea curentului electric printr-un conductor sau aparat electric conduce la nclzirea acestuia,prin efect electrotermic

Energia electric(W) degajata sub form de cldur de aparatul electric este egal cu lucrul mecanic efectuat pentru transportul sarcinii electrice.

Energia degajat sub form de cldur de un aparat electric e direct proporional cu tensiunea(U), cu intensitatea, i cu timpul funcionrii aparatului (t)

n ce se msoar energia electric?Unitatea de msur in Sistemul Internaional este Joule.Unitatea internaional de msur a puterii electrice este: watt (w)Un multiplu al unitii de msur a puterii este: Kilowatt (1Kw=1000w)

Despre conservarea energiei:Energia se transforma, dar ea nu poate fi nici creata nici distrusa: acesta este principiul conservarii energiei, principiu fondat de Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) chimist francez si fondatorul chimiei moderne. El este autorul expresiei nimic nu se pierde, nimic nu se creaza. Universul contine o cantitate data de energie, care ramane constanta.Pe parcursul diferitelor transformari, cantitatea de energie finala, ramane egala cu cantitatea de energie initiala.

Energia si puterea electric:Energia si puterea electrica, sunt dou mrimi care nu pot fi separate.

Energia ca si mrime fizic nu reprezint altceva dect capacitatea unui sistem de a efectua lucru mecanic ca rezultat al transformarilor suferite n trecerea de la o stare iniial la o stare de referin.

Energia furnizat de un generator electric ntr-o unitate de timp se numete putere electric.

Trecerea unui sistem n cursul transformrii de la o stare la alta, are ca rezultat schimbri de vitez, poziie, temperatur, etc., schimbri ce au loc att asupra sa ct i asupra sistemelor externe.

Efectul Joule

La trecerea curentului electric print-un conductor, are loc un fenomen de nclzire care poart denumirea de efect caloric sau efectul Joule. Acesta este un fenomen fizic ireversibil, rezultat de energia eliberat la ciocnirea electronilor sub aciunea cmpului electric i care produce nclzirea conductorului

Relaia ntre Energie i Putere:Unitatea de msur pentru energie, standardizat la nivel internaional este Joule. Dac vorbim deenergia electric(W), unitatea de msur utilizat este W/h (wat/or). Un wat reprezint consumul unui Joule pe secund.J = W*SW = P*t = W*hW Energia (w/h)P Puterea (w)T Timpul (h)Unitatea de msur pentru energia electrica (W) este kilowat/ora (Kw/h). Cum 1 Kw = 1.000W, rezult c W = 1.000 w*1h = 1.000w*3.600secunde = 3.600.000 Jouli (J)Energia electrica are o serie de vantaje: poate fi transformat n alte forme de energie, poate fi produs relativ ieftin in comparaie cu alte forme de energie i poate fi transportat pe distane mari.Dezavantajul cel mai mare pe care l prezint aceast form de energie este acela c nu poate fi stocat i deci dac nu este consumat n momentul producerii, aceasta se pierde.

Formule ale energiei (W) i puterii (P):W = P*t = U*I*t

Dac aplicm legea lui Ohm, care spune c intensitatea curentului electric care trece printr-un circuit este direct proporional cu tensiunea aplicat acelui circuit i invers proporional cu rezistena acelui circuit i nlocuim n formula energiei (W), avem urmtoarele formule rezultate:

I = U/R W = U*I*t = U*U/R*t = U2/R*t

U = I*R W = U*I*t = I*R*I*t = R*I2*t

P = U*I = U*U/R = U2/R din aceast formul deducem c la tensiune constant, puterea unui consumator, este mai mare cu ct rezistena sa este mai mic.

Randamentul electric:Din formula energiei (W), puterea curentului electric (P) are urmtoarea formul:W = P*t P = W/tUn generator electric este caracterizat de o tensiune electromotoare (E), dar i de o rezisten electric intern (r).Puterea pe care o furnizeaz generatorul electric, ctre un circuit exterior este astfel influenat i de rezistena intern (r) ct i de rezistena extern (R).Tinnd cont de formula puterii avem:Pgenerator= E2/R+rPextern= R*E2/(R+r)2Pintern= r*E2/(R+r)2Condiia ca un generator s aib un transfer optim de putere, este ca cele dou rezistene ( rezistena intern i rezistena circuitului exterior) s fie egale (R = r).Randamentul unui generator se refer la energia util furnizat consumatorului extern i reprezint raportul dintre dintre energia extern i energia consumat intern. = Wext/Wgen = R/R+rAceast relaie arat c randamentul este are o valoare subunitar care depinde de valoarea rezistenelor din circuit (intern i extern).

tiai c ?Atunci cand cumparati un bec cu incandescenta , trebuie sa precizati intotdeauna puterea dorita, caci becurile lumineaza mai slab sau mai puternic, in functie de puterea lor.

Pe bec sunt indicate intotdeauna tensiunea de alimentare, exprimata in volti (V), si puterea lui electrica, exprimata in wati (W). Aceste doua indicatii se gasesc inscrise pe o placuta atasata oricarui aparat eletric uzual.

Tensiunea si puterea inscrise pe orice aparat electric se numesc parametrii nominali si trebuie respectati pentru o functionare optima a acestuia.

Orice aparat electric este conceput pentru a functiona la o tensiune nominala. Puterea pe care el o consuma in aceste conditii este numita putere nominala.

Obinerea energiei electrice:Energia electric nu se gsete n natur dect n mic msur n trsnete, fulgere i nu poate fi captat pentru afi utlizat n diverse procese, fiind produs prin transformarea diferitelor forme de energie primar n centrale electrice.

Centrala electriceste un complex de instalaii n care se produce transformarea, prin intermediul energiei mecanice, a energiei primare a resurselor naturale n energie electric.

Industria energetic a luat avnt n a doua jumtate a secolului sl XIX lea, la nceput pe baza valorificrii energiei apelor (prima central electric a fost o hidrocentral) i a combustibililorminerali fosili (n termocentrale). Ulterior au aprut i centrale atomice, geotermale, termomarine, solare, eoliene, pe baz de biomas etc. La ora actual numai trei tipuri de centrale asigur circa 99% din ntreaga producie mondial: termocentrale, hidrocentrale i centrale nuclearoelectrice.

n funcie de sursa de energie primar utlizat pentru obinerea ennergiei mecanice centralele pot fi: Centrale cu combustibili fosili sau nucleari; Hidrocentrale; Centrale neconvenionale.Hidrocentralelesunt instalaii complexe n care energia hidraulic a cderilor de ape naturale sau artificiale este transformat n energie mecanic prin intermediul turbinelor hidraulice i apoi n energie electric,n generatoarele de curent electric. Potenialul de a produce energie electric depinde att de cdere ct i de debitul de ap.Principiul lor de funcionare const n transformarea energiei poteniale a apei captate n lacuuri de acumulare n energie mecanic. Din lacul de acumulare, prin conducta forat, apa cade pe paletele unei turbine hidraulice, rotindu-i axul. Acesta antreneaz generatorul electric, care transform energia mecanic n energie electric.Dup puterea produs sunt de trei feluri:-hidrocentrale cu o putere instalat de peste 100kwh;-microhidrocentrale cu putere instalat cuprins ntre 5 i 100kwh;-picocentrale construite pe praie, nu dispun de baraj i au putere instalat sub 5kwh

Avantajele hidrocentralelor constau n costul energiei electrice sczut, nu necesit combustibili, personal redus sde ntreinere i exploatare, nu polueaz, siguran n funcionare, randament ridicat.

Dezavantajele sunt legate de dependena de regimul fluvial, existena surselor de ap, valoarea ridicat a investiiei, efectuarea construciilor dureaz mult i necesit for de munc numeroas. Prin construirea unui baraj de acumulare pe cursul apei se produc derglari ale climei, florei, faunei din zona nvecinat, datorit modificrii regimului precipitaiilor disprnd specii de plante i animale. Lacurile de acumulare mpiedic transportul de substane fertile care se depun mai ales n zona gurilor de vrsare a fluviilor, n delte.

Centrale nuclearo-electrice (CNE)

Funcionarea centralelor nuclearo-electrice, numite i centrale atomoelectrice este asemntoare cu cea a centralelor termoelectrice cu deosebirea c energia termic pentru producerea aburului necesar este obinut prin reacii de fisiune nuclear a unor izotopi ai substanelor radioactive. Instalaia care asigur condiiile de obinere i meninere a reaciei n lan este reactorul nuclear.n timpul reaciilor se degaj o cantitate nsemnat de energie tetrmic, utilizat pentru nclzirea apei i aducerea ei n stare de abur la o temperatur i presiune ridicate. Aburul pune n micare turbina termic i astfel se obine energia mecanic necesar generatorului electric.

Energia produs n CNE este mai ieftin dect cea produs n centrale termoelectrice, poluarea atmosferei este mai redus, dar construcia unei CNE presupune investiii mari i tehnologii sofisticate.

n regim de funcionare normal emisiile de substane radioactive sunt nesemnificative, pericolul const ns n eliberarea necontrolat, accidental de substane radioactive.n ara noastr aproximativ 10% din energia electric produs provine din centrale nuclearo-electrice. Aceste centrale sunt deosebit de periculoase n cazul unor accidente n exploatare. Reziduurile de combustibil nuclear trebuie depozitate n condiii de maxim siguran, n butoaie sigilateermetic iar pereii depozitelor amplasate la o adncime mare ninterioorul scoarei terestre fiind construii din beton i plci de plumb.

Principiul de obinerea energiei electrice n centrala nuclearo-electric:

Centralele eoliene:Centralele eoliene folosesc energia maselor de aer n micare.

Sunt amplasate n zone n care exist vnt puternic i constant i au n componen pale acionatede vnt care asigur energia mecanic necesar generatorului electric.

nclinarea palelor mobile ale turbinelor eoliene se face automat n funcie de viteza vntului.

Schema unei turbine eoliene :

Centralele solare:Romania dispune de un importantpotential energetic solardeterminat de un amplasament geografic si conditii climatice favorabile. Zonele de interes deosebit pentru aplicatiile electroenergetice ale energiei solare fiind: - Campia Romana, Campia de Vest, Banat si o parte din Podisurile Transilvaniei si Moldovei.O cantitate imens de energie solar ajunge la suprafaa pmntului n fiecare zi.Din punct de vedere tehnic sunt experimentate dou sisteme de conversie a energiei solare:- sistemul termodinamic transform energia solar n cldur, fiind mai apoi utilizat ntr-o central electric clasic.Centralele electrice termo-solare produc electricitate folosind o turbin alimentat cu aburii produi prin clocotirea unui lichid cu ajutorul radiaiilor soareluiCentrala solar se amplaseaz n zone geografice cu radiaie solar puternic pedurat mare a zilei. O astfel de central solar se compune din: captatori solari, cmpuri de oglinzi, conducte, instalaii de nclzire i supranclzire.- sistemul fotovoltaic transform energia solar n curent continuu.Energia radiant asoarelui este astfel transformat nenergie electric.Efectul fotovoltaic genereaz curent direct fr a se utiliza piese metalice mobile sau a face zgomot. Efectul fotovoltaic a fost descoperit de Edmond Bacquerel n 1839 Conversia fotovoltaic cu ajutorul fotoceluleor pe baz de siliciu a fost pus la punct n jurul anilor 1960-1970.

Conversia energiei solare nenergie electric:

Avantaje si dezavantaje cemtralelor solare:Electricitatea fotovoltaic are multe avantaje: Tehnologia poate fi utilizat aproape oriunde deoarece soarele strlucete peste tot. Echipamentul de producie poate fi aproape ntotdeauna instalat n apropierea locului de consum, evitndu-se astfel pierderile de electricitate datorate distribuiei i transportului. Dimensiunea instalaiei poate fi ajustat cu uurin n conformitate cu nevoile i resursele disponibile.Nu exist poluare n timpul funcionrii. Nu sunt emisii de gaze, deeuri, risc de accidente fizice.Actitivile de ntreinere i reparaii sunt minime deaoarece nu exist pri n micare.De asemenea, electricitatea poate fi produs local, ncurajndu-se astfel autonomia i descentralizareaDazavantajele includ: Acoperiul cldirii poate s nu fie corect orientat, adic spre sudTehnologia este scump, dar costurile sunt n scderePreul obinut prin vinderea excesului de energie produs este mult mai mic dect cel al cumprrii echipamentului, astfel nct generarea n exces este remunerat inadecvat.

Centralele geotermoelectrice:Energia geotermala este acea energie stocata de Pamant din atmosfera si oceane sau care provine din adancurile Pamantului.

Energia geotermala reprezenta in 2008 aproximativ 1% din totalul de energie produsa si captata. Printre avantajele energiei geotermale se numara indepedenta de vreme si ciclul zi/noapte, este curata si nu influenteaza negativ mediul inconjurator.

Centralele care capteaza energia geotermala insa pot afecta solul din jur (cand apa fierbinte este injectat in roca pentru obtinerea aburului) si emit cantitati mici (5% fata de o centrala cu combustibil fosil) de CO2 si sulfuri.

Centralele geotermale au ca scop unic captarea energiei geotermale emisa de Pamant. Principiul de functionare este simplu: se injecteaza prin crapaturi apa sub presiune la cativa kilometri adancime, in zonele calde ale scoartei terestre, apa iese pe alta parte incalzita sub forma de aburi, care sunt apoi transformati in electricitate

Centralele mareomotrice:Apele Oceanului Planetar dein un imens potenial energetic care poate fi valorificat pentru producerea de energie electric. Principalele surse de energie luate n considerare, cel puin la nivelul tehnicii actuale, se refer la: maree, cureni, valuri, diferenele de temperatur ale structurilor de ap marin.Energia mareomotric este valorificat prin centralele mareomotrice. Acestea se pot amplasa acolo unde amplitudineamareelor este de cel puin 8m i exist un bazin natural, care s comunice cu oceanul printr-o deschidere ngust. Ocentral mareomotricrecupereaz energiamareelor. n zonele cu maree, acestea se petrec de dou ori pe zi, producnd ridicarea, respectiv scderea nivelului apei. Exist dou moduri de exploatare a energiei mareelor:

Centrale fr baraj, care utilizeaz numai energia cinetic a apei, similar cum morile de vnt utilizeazenergia eolian.

Centrale cu baraj, care exploateaz energia potenial a apei, obinut prin ridicarea nivelului ca urmare a mareei.

Bibliografie:http://apollo.eed.usv.ro/~elev6/obt_en_el.htmlhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Energia_electric%C4%83_%C3%AEn_Rom%C3%A2niahttp://ro.wikipedia.org/wiki/Electricitate