Do czego potrzebna jest energia – systemy energetyczne są lokomotywą rozwoju społeczno-gospodarczego. Energia ma zasadnicze znaczenie dla praktycznie każdego aspektu ludzkiego dobrobytu: dostępu do zasobów wodnych, wydajności rolnictwa, opieki zdrowotnej, edukacji, tworzenia miejsc pracy, zrównoważenia środowiskowego i nie tylko. Inwestycje energetyczne mają duży udział w produkcie krajowym brutto, a emisje energetyczne mają największy udział w emisjach gazów cieplarnianych.
We współczesnym świecie nie sposób wyobrazić sobie życia bez elektryczności. Większość urządzeń które nas otaczają, w takim czy innym stopniu zależy od dostępności energii w swojej pracy, a bez oświetlenia naszych mieszkań i domów nie można już sobie nawet wyobrazić współczesnego życia.
Co to jest energia elektryczna?
Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami naukowymi energia jest ogólną ilościową miarą ruchu i interakcji wszystkich rodzajów materii, która nie powstaje z niczego i nie znika, ale może tylko przechodzić z jednej formy w drugą zgodnie z prawem zachowania energii. Są mechaniczne, termiczne, elektryczne, elektromagnetyczne, jądrowe, chemiczne, grawitacyjne itp.
Dla życia człowieka najważniejsze jest zużycie energii elektrycznej i cieplnej, którą można pozyskać z naturalnych źródeł tzn. zasobów energetycznych. Zasoby energetyczne to podstawowe źródła energii występujące w środowisku naturalnym. Wśród różnych rodzajów energii wykorzystywanych przez człowieka szczególne miejsce zajmuje najbardziej uniwersalny z jej rodzajów – energia elektryczna.
Energia elektryczna jest szeroko stosowana ze względu na następujące właściwości:
- Możliwość uzyskania z prawie każdego źródła energii przy umiarkowanych kosztach.
- Łatwość przekształcenia w inne formy energii (mechaniczne, cieplne, dźwiękowe, świetlne, chemiczne).
- Zdolność do stosunkowo łatwego przenoszenia w znacznych ilościach na duże odległości z dużą prędkością i stosunkowo małymi stratami.
- Możliwość zastosowania w urządzeniach różniących się mocą, napięciem, częstotliwością.
- Ponieważ ogólną definicją energii jest moc na jednostkę czasu, jednostką energii elektrycznej jest kilowat na godzinę (kWh).
Do czego potrzebna jest energia?
Oczekuje się, że cele redukcji emisji w sprawie zmian klimatu znacznie zwiększą zapotrzebowanie na energię odnawialną i środki w zakresie efektywności energetycznej. Informacja klimatyczna, meteorologiczna i hydrologiczna służy racjonalnemu rozwojowi i wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wodna, wiatrowa, słoneczna i bioenergia. Informacje te są również traktowane jako podstawa normalnej pracy elektrowni jądrowych, elektrowni węglowych i innych obiektów wytwarzania energii.
Większość ludzi czuje się komfortowo w temperaturach w stosunkowo wąskim zakresie od około 15 do 25°C. To znajome środowisko odpowiada miejskiej strukturze zużycia energii. Gdy temperatura powietrza wykracza poza ten zakres, prowadzi to do wzrostu zapotrzebowania na energię: do ogrzewania, gdy temperatura spada poniżej 18 °C i do chłodzenia, gdy temperatura przekracza 22 °C. Energia jest niezbędna dla wszystkich ludzi, żebyśmy mogli rozmawiać przez telefon, oglądać bajki w telewizji, grać na komputerze i po prostu nie siedzieć w domu po ciemku. Najskuteczniejsze wykorzystanie energii słonecznej wiąże się z bezpośrednim ogrzewaniem wody do użytku domowego i ogrzewania pomieszczeń.
Systemy wytwarzania energii słonecznej również wykazały potencjał konwersji energii fotowoltaicznej, ich lokalizacja jest określana na podstawie danych o klimacie. Obecnie jako ekonomiczne źródła energii wykorzystywane są duże elektrownie wiatrowe zlokalizowane w korzystnych dla klimatu regionach Europy i Stanów Zjednoczonych. Podstawą postępu technologicznego jest powszechne wykorzystanie energii elektrycznej.
W każdym nowoczesnym przedsiębiorstwie przemysłowym wszystkie maszyny i mechanizmy produkcyjne są napędzane energią elektryczną. Czyli np. pozwala, w porównaniu z innymi rodzajami energii, z największą wygodą i najlepszym efektem technologicznym, przeprowadzać obróbkę cieplną materiałów (ogrzewanie, topienie, spawanie). Obecnie działanie prądu elektrycznego jest stosowane na szeroką skalę do rozkładu chemikaliów i produkcji metali, gazów, a także do powierzchniowej obróbki metali w celu zwiększenia ich odporności mechanicznej i korozyjnej.
Do uzyskania energii elektrycznej potrzebne są zasoby energetyczne, które mogą być odnawialne i nieodnawialne. Zasoby odnawialne obejmują te, które zostaną w pełni odtworzone w ciągu życia jednego pokolenia (woda, wiatr, drewno itp.). Zasoby nieodnawialne obejmują te wcześniej gromadzone w przyrodzie, ale praktycznie nie powstałe w nowych warunkach geologicznych – węgiel, ropa, gaz.
Czy potrzebne są magazyny energii?
Budowa magazynów energii i ogólnie sposoby jej akumulacji to jeden z najpilniejszych problemów współczesnej energetyki. A im aktywniej rozwijają się odnawialne źródła energii, tym ważniejsze staje się stworzenie niezawodnego systemu zarządzania nią, w tym tworzenie systemów bateryjnych o dużej pojemności, które mogą absorbować nadmiar zielonej energii i oddawać ją, gdy zajdzie taka potrzeba. A główne warunki współczesnego świata tzn. technologia musi być opłacalna i jak najbardziej ekologiczna. Celem magazynów energii jest pośrednie magazynowanie energii odnawialnej, stabilizacja systemów elektroenergetycznych przedsiębiorstw oraz zaspokojenie ich nagłego zapotrzebowania na moc szczytową. Warto zauważyć, że na całym świecie następuje gwałtowny wzrost magazynowania energii, zwłaszcza w ośrodkach produkcji energii odnawialnej, ale również powstają domowe magazyny energii.
