Jak se dostane elektřina až k nám domů?

Vodní elektrárny

Energii získanou z vody lidstvo využívá už od starověku, kdy sloužila k pohonu mlýnských kol a později i k pohonu kováren, čerpadel nebo pil.

Vodní kola měla po obvodu dřevěné lopatky, díky kterým dokázala protékající voda celé kolo rozpohybovat. Energie vody se tak přeměnila na energii mechanickou, která se přenášela na mlýnské kameny nebo na obří kladivo v kovárnách.

V 19. století se postupně přidaly vodní turbíny, které našly uplatnění v elektrárnách.

Elektrárny v Česku, které pro výrobu energie využívají vodu, potřebují ke svému fungování jez nebo přehradní hráz. To proto, že spád a síla našich řek nejsou natolik velké, abychom jejich energii dokázali efektivně využít. Proto se voda musí uměle zadržovat a pomocí výškových rozdílů hladin se zvyšuje síla jejího proudu. Ten roztáčí turbíny, které pohánějí generátor elektřiny. Odtud je elektrická energie vedena přes transformátory do rozvodné sítě.

Větrné elektrárny

Princip větrných elektráren se od těch vodních příliš neliší. Lopatky na elektrárenských „větrnících“ se díky větru dávají do pohybu a otáčejí hřídelí generátoru, ve kterém se mechanická energie přeměňuje na elektrickou.

Energii získanou ze síly větru využíváme od nepaměti, a to k pohybu plavidel po vodní hladině. Díky větru se uskutečnily všechny velké zeměpisné výpravy. Na plachetnicích se plavil například Kryštof Kolumbus nebo Fernão de Magalhães.

Vítr poháněl také větrné mlýny, které sloužily k přečerpávání vody, mletí obilí nebo lisování oleje. Na území dnešních Čech nechal první větrný mlýn, do té doby nevídanou stavbu, postavit v roce 1277 opat Strahovského kláštera v Praze. Výstavba dalších mlýnů pak pokračovala na severu Čech a na Moravě. V českých zemích bylo větrných mlýnů pomálu, stejně jako dnes větrných elektráren. Ve využívání větru coby obnovitelného zdroje energie jsme na tom podobně jako Slovensko nebo Maďarsko.

Slunce a fotovoltaika

Díky Slunci žijeme. Bez slunečního záření by v rostlinách neprobíhala fotosyntéza, na Zemi by bez něj neexistoval koloběh vody ani vítr. Stovky milionů let se sluneční energie ukládala do uhlí, ropy a zemního plynu.

Sluneční záření patří mezi obnovitelné zdroje energie. V Česku dopadne každý rok na jeden čtvereční metr zhruba 950 až 1 340 kilowatthodin sluneční energie. To je přibližně polovina roční spotřeby elektrické energie v průměrné domácnosti.

Nejjednodušším způsobem využití sluneční energie je například vytápění budov nebo ohřívání vody v bazénu. Mnohem více se ale uplatňuje ve fotovoltaických elektrárnách, které dokážou přeměnit světelnou energii na elektrickou. Elektrické napětí ve fotovoltaických elektrárnách může vznikat v různých typech solárních článků. Většina z nich obsahuje křemíkové plátky, ze kterých jsou díky slunečnímu záření uvolňovány elektrony tvořící elektrickou energii.

K širšímu využití fotovoltaiky došlo začátkem 60. let minulého století, kdy se fotovoltaické články začaly používat jako hlavní zdroj elektřiny pro družice, kosmické stanice a vesmírné výzkumné sondy.

Energie z uhlí a biomasy

Nejběžnějším tuhým palivem, ze kterého svět získává elektřinu, je uhlí. Vznikalo před stovkami milionů let ze dřeva pravěkých rostlin uložených hluboko pod zemí nebo v bažinách. Bez kyslíku se tam rostliny nemohly kompletně rozložit a obrovským tlakem desítek metrů zeminy se pak z této hmoty stalo uhlí.

V Česku se kvalitní černé uhlí nachází převážně na Ostravsku a Karvinsku. Hnědé uhlí se dobývá na Krušnohorsku.

Elektrická energie vzniká spalováním drceného uhlí v kotlích, které ohřívají vodu. Vzniklá pára roztáčí parní turbíny. Kinetická energie se pak v generátorech mění na energii elektrickou. Do rozvodné sítě se energie dostává přes transformátory, které upravují její napětí.

Uhlí není jediným biologickým zdrojem elektřiny. Svůj význam má také biomasa, kterou tvoří látky obsažené v tělech organismů, rostlin i zvířat. Příkladem využitím biomasy je spalování dřeva nebo topení rostlinnými briketami či peletami.

K výrobě elektřiny ji využívají bioplynové stanice. Dokážou zpracovat veškerý bioodpad: luční trávu, zbytky z potravinářských výroben a jídelen, exkrementy hospodářských zvířat včetně podestýlky nebo dokonce kaly z čistíren odpadních vod. V těchto elektrárnách se ale nejčastěji zpracovává materiál rostlinného původu. Jeho kvašením vzniká bioplyn, který se dál spaluje, a tak získáváme elektřinu.

Jaderná energie

V každé jaderné elektrárně najdeme reaktor, parní turbíny a generátory. Energie získaná v reaktoru z vazebné síly jader těžkých prvků se v parogenerátoru používá k výrobě páry. Ta roztáčí parní turbíny, které pohánějí generátory vyrábějící elektřinu.

Palivem jaderných elektráren v Česku je uran, jehož zásoby se odhadují na řádově stovky let. Jádro atomu uranu tvoří protony a neutrony, které drží pohromadě vazební síly. Uvolněním těchto vazeb můžeme získat obrovské množství energie. Při štěpení jednoho kilogramu obohaceného uranu se uvolní energie podobná té, která vzniká při spálení 3 000 tun uhlí či 8 000 barelů ropy.