EKOKVIZ ZA SREDNJE ŠOLE 2012/13 - 1. sklop

1. sklop - 2. sklop

Z ENERGIJO, ZA VIZIJO

»Brez električne energije naš svet udobja ne obstaja. Vsakdanjost, ki jo imamo za samoumevno, je izjemna. Vsak trenutek lahko z električno energijo uresničimo svoje potrebe in želje. Vsak trenutek lahko živimo po svoje z zavedanjem, da nekdo 24 ur na dan skrbi za njen zanesljiv, varen, neprekinjen prenos. Ta nekdo je ELES.«

Da je za vzpon na hrib, potrebna energija, je vsakomur jasno. Kdor se navkreber odpravi s praznim želodcem, kmalu začuti, da mu zmanjkuje energije – tudi če ne ve, kaj je »energija«. Previdni hribolazec, se pravočasno oskrbi z energijo – si torej pred izletom napolni želodec s hrano ali pa hrano vzame s seboj v nahrbtnik.
Ko gori kos lesa, se nekaj njegove energije pretvarja v toploto in svetlobo. S to energijo se lahko ogrejemo, kaj skuhamo ali pa si svetimo. Les pogori, za njim ostane le kupček pepela. Energija in plini, ki so nastali ob gorenju, odtečejo v okolje. Za novo svetlobno in toplotno energijo, si moramo poiskati nov kos lesa. Če pazimo, da ne posekamo več dreves, kolikor jih lahko zraste, nam lesa nikoli ne zmanjka.
Čisto drugače je na primer s premogom, nafto ali zemeljskim plinom. Premog je v davnini nastal iz odmrlih rastlin, nafta pa iz ostankov drobnih morskih bitij. Tudi zemeljski plin je nastal iz ostankov živih bitij. Vsa goriva, ki so nastala iz ostankov pradavnih bitij, imenujemo fosilna goriva. Edini stalni vir energije je Sonce. Tudi Sonce ni večno in bo nekoč ugasnilo. Z isto močjo pa bo sijalo vsaj še nekaj milijard let, kar je nepredstavljivo daleč v prihodnost.

Velik del energije, ki jo rabimo, je v obliki elektrike. Z električno energijo si svetimo, se grejemo in z njo poganjamo najrazličnejše stroje in naprave. Skoraj si ne moremo predstavljati življenja brez elektrike. Že če je zmanjka le za nekaj ur, je lahko neprijetno, včasih celo nevarno. Če pa bi elektrike zmanjkalo za daljši čas, recimo za nekaj tednov, bi morali kar precej spremeniti svoje vsakdanje življenje.

Varčevanje z energijo in njena smotrna raba, se začne v naših glavah, z našim ozaveščanjem, da energija ni dana v neomejenih količinah. Poleg vseh stroškov zahteva njena proizvodnja številne ekološke žrtve. Zavedati se moramo, da premišljena raba energije ne vpliva le na družinski proračun, temveč njen vpliv sega preko domačega praga na celotno gospodarstvo in okolje v naši državi, če ne celo širše.

Pri ogrevanju, umivanju, kuhanju in razsvetljavi lahko že z enostavnimi prijemi zmanjšamo porabo energije za eno tretjino. Pravi pomen varčevanja pa vidimo šele, ko seštejemo vso energijo, ki bi jo lahko načeloma privarčevali v naših gospodinjstvih. Vse tiste izgubljene megavatne ure bi lahko pokrile potrebe še dodatne tretjine slovenskega prebivalstva. Včasih se zdi nesmiselno kupovati tehnološko izpopolnjene naprave, saj te navadno predstavljajo dodatno finančno breme, vendar se pomen energijsko varčnih naprav pokaže prej, kot bi navadno pričakovali.

Spremembam v naših glavah morajo slediti spremembe v nekaterih naših življenjskih navadah in razvadah ter nekatere nujne tehnične spremembe v naših bivališčih. Gradivo ni namenjeno prepričevanju uporabnikov električne energije kako pripraviti človeka, da bo ugašal luči, zapiral pipe in podobno, ampak predstaviti problem prevelike porabe električne energije in kako to obremenjuje okolje.

SUPER ZNANSTVENIKI

ANDRE MARIE AMPERE (1775–1836)
Francoski fizik, matematik in profesor, znan po svojih  odkritjih v elektromagnetizmu in elektrodinamiki. Pokazal je, da se tuljava, po kateri teče električni tok, obnaša podobno kot paličast magnet, da se železo namagneti, če ga damo v tuljavo z električnim tokom, in da med dvema bližnjima vodnikoma, po katerih teče električni tok, deluje magnetna sila. Po njem se imenuje osnovna enota električnega toka, amper.

 ANDERS CELSIUS (1701–1744)
Švedski astronom, od leta 1730 do 1744 je bil profesor astronomije na Univerzi v Uppsali, kjer je zgradil tudi observatorij. Njegov največji dosežek je temperaturna lestvica, ki deli razdaljo med vreliščem in lediščem vode na termometru na sto enakih delov. Najprej je ledišče označil s 100, vrelišče pa z 0. Kasneje je lestvico obrnil.

THOMAS ALVA EDISON (1847–1931)
Ameriški znanstvenik, izumitelj, fizik, elektroinženir in matematik. Bil je eden najpomembnejših izumiteljev vseh časov, saj je patentiral več kot 1000 izumov. Najbolj znani so fonograf, ki je predhodnik gramofona, žarnica, ki jo uporabljamo še danes, in filmska kamera.

MICHAEL FARADAY (1791–1867)
Angleški fizik in kemik. Ob proučevanju elektrike, magnetizma in kemijskih učinkov električnega toka je Faraday prišel do mnogih novih spoznanj. Navduševal se je nad električnimi pojavi in izumil preprost model elektromotorja. Naredil je prvi transformator in prvi model električnega generatorja. Odkril je tudi kemijsko spojino benzen in diamagnetizem (magnetna lastnost vseh snovi).

BENJAMIN FRANKLIN (1706–1790)
Ameriški tiskar, publicist, novinar, založnik, pisatelj, filantropist, abolicionist, uradnik, znanstvenik, knjižničar, diplomat, izumitelj, razsvetljenec, državnik in politik. Eksperimentiral je s strelo, izumil je strelovod in kondenzator.

LUIGI GALVANI (1737–1798)
Bil je italijanski anatom in zdravnik, najbolj znan po odkritju, da mišične in živčne celice proizvajajo elektriko. Nekoč je pri eksperimentiranju s statično elektriko seciral žabo, ko je s kovinskim skalpelom naključno zadel izpostavljen živec. Kraki mrtve žabe so nenadoma začeli trzati, kot da bi oživeli. Na podlagi tega je Galvani kot prvi začel povezovati elektriko z življenjsko silo.  Po Galvaniju se imenujejo tudi galvanski člen, galvanometer in galvanizacija.

JAMES PRESCOTT JOULE (1818–1889)
Bil je angleški fizik, ki je raziskoval naravo toplote in odkril njeno povezavo z mehanskim delom. To je vodilo do teorije ohranitve energije (prvi zakon termodinamike). Po njem se imenuje tudi enota SI za delo Joule. Skupaj z bratom se je navdušil nad elektriko tako, da sta drug drugemu in družinskim služabnikom dajala elektrošoke. Pri raziskovanju energije je poskušal izdelati električni motor, ki bi zamenjal parne stroje.

GEORG SIMON OHM (1787–1854)
Ta nemški fizik je leta 1826 odkril sorazmernostno povezavo med električno napetostjo in električnim tokom, znano kot Ohmov zakon. Za svoje znanstvene dosežke je Ohm leta 1841 prejel Copleyjevo medaljo Kraljeve družbe iz Londona. Po njem se imenuje tudi izpeljana enota mednarodnega sistema enot za merjenje električnega upora, impedance in reaktance – ohm.

NIKOLA TESLA (1856–1943)
Ta znanstvenik, izumitelj, fizik, elektroinženir in matematik je v svojem življenju patentiral več kot 700 patentov. Mnogi njegovi izumi tvorijo osnovo sodobne uporabe električne energije. Njegov najznamenitejši izum je večfazni indukcijski elektromotor, ki deluje na njegovem načelu izmeničnega električnega toka. Njegovi prispevki na področju vrtljivih magnetnih polj in izmeničnega električnega toka so omogočili elektrifikacijo sveta. Po njem se imenuje tudi enota za gostoto magnetnega polja - tesla.

ALESSANDRO VOLTA (1745–1827)
Alessandro Giuseppe Anastasio Volta je bil italijanski plemič, fizik in profesor. Raziskoval je električne in magnetne pojave. Izdelal je prvi elektrofor – napravo za zbiranje električnega naboja z drgnenjem in influenco, ter odkril kondenzator. Ko je pojasnjeval Galvanijeve poskuse z »živalsko elektriko« (trzanje žabjih krakov ob dotiku s kovino), je odkril naelektrenje ob dotiku različnih kovin. Sestavil je prvo električno baterijo, Voltov člen in s tem ustvaril nov vir elektrike. Po njem se imenuje enota za električno napetost volt.

Vsak med nami povprečno porabi 12500 kWh energije letno – povprečna poraba električne energije gospodinjstva znaša 3960 kWh. Energijo porabimo za gretje, toplo vodo, razsvetljavo, kuhanje, električne naprave, vožnjo s prevoznimi sredstvi … Energija se pojavlja v tako različnih oblikah, da včasih niti ne vemo, kako jo lahko merimo in opišemo.

VIRI ENERGIJE

Ko gori kos lesa, se nekaj njegove energije pretvarja v toploto in svetlobo. S to energijo se lahko ogrejemo, kaj skuhamo ali pa si svetimo. Les pogori, za njim ostane le kup pepela. Energija in plini, ki so nastali ob gorenju, odtečejo v okolje. Za novo svetlobno in toplotno energijo si moramo poiskati nov kos lesa. Les dobimo v gozdovih. Če pazimo, da ne posekamo preveč dreves, kakor jih zraste, nam lesa nikoli ne zmanjka.

Čisto drugače je na primer s premogom, nafto ali z zemeljskim plinom. Premog je v davnini nastal iz odmrlih rastlin, nafta pa iz ostankov drobnih morskih bitij. Tudi zemeljski plin je nastal iz ostankov živih bitij. Vsa goriva, ki so nastala iz ostankov pradavnih bitij, so FOSILNA GORIVA. Vsa so za svoj nastanek potrebovala dolga obdobja. Danes pa jih hitro jemljemo iz zemeljskih globin in jih uporabljamo. Premoga je še precej, nafte in plina pa ne. Vseh pa bo nekoč zmanjkalo. Premoga je še za nekaj stoletij, nafte pa še za manj, mogoče le nekaj desetletij.

Edini stalni vir energije, ki ga imamo, je pravzaprav Sonce. Tudi Sonce ni večno in bo nekoč ugasnilo. Z isto močjo pa bo sijalo vsaj še nekaj milijard let, kar je nepredstavljivo daleč v prihodnosti.
S Soncem je povezanih še več drugih oblik energije. Vodni tok dobiva energijo od Sonca, prav tako veter. Tudi v lesu je skrita  sončna energija, ki jo je rastlina vanj shranila med svojo rastjo.
Ker bolj ali manj vse, kar je živo, dobiva energijo od Sonca, je seveda tudi v premogu in nafti nakopičena sončna energija. Te energije Sonce ne obnavlja ali pa le zelo počasi. Energija tekoče vode in energija vetra pa se ves čas sproti obnavljata.

So tudi viri energije, ki niso odvisni od Sonca, in so skorajda trajni. Taka je na primer toplota Zemlje. Zemlja se sicer počasi, počasi ohlaja, a tako počasi, da nam za to ni treba skrbeti.

GORIVA

Če si hočemo v naravi skuhati lonček čaja, zložimo skupaj nekaj suhih vej in jih prižgemo. Plamen zagori in segreje vodo v lončku.V vejah je bila očitno energija, ki se je preselila v mrzlo vodo in jo ogrela. Vendar ni dovolj, če veje kar tako postavimo pod lonec. Moramo jih zažgati, šele potem iz njih dobimo energijo. Snovi iz katerih dobimo energijo tako, da jih zažgemo, so GORIVA.Les je precej šibko gorivo – kar veliko ga porabimo, da segrejemo in zavremo liter mrzle vode. Če bi les uporabljali kot gorivo v termoelektrarnah, bi hitro posekali vse gozdove. Zato rajši uporabljajo premog, ki daje precej več energije, kakor les.

Bencin pridobivajo iz nafte, ki jo črpajo iz zemeljskih globin. Nafta je mešanica najrazličnejših snovi. Veliko teh snovi uporabljajo za goriva. Tudi parafin za sveče dobijo iz nafte. Iz notranjosti Zemlje poleg nafte črpajo še zemeljski plin, ki je prav tako gorivo.

Iz Zemlje kopljejo še eno snov, ki se imenuje gorivo, čeprav ne gori. To je jedrsko gorivo. Jedrsko gorivo je snov, ki lahko sprošča zelo veliko energije, če jedra njegovih atomov cepimo – tako, da jih obstreljujemo s še manjšimi delci. To energijo pa lahko, prav tako kot pri drugih gorivih, uporabljajo za segrevanje.

Vsa našteta goriva, razen jedrskega, so že dolgo znana. Vsa imajo tudi nekaj slabih lastnosti, predvsem pa onesnažujejo okolje s plini in drugimi odpadki, ki na različne načine škodujejo življenju na Zemlji. Tudi toplota, ki se sprošča ob gorenju, slabo vpliva na okolje.
Najčistejše gorivo je vodik. Vodik je mogoče dobiti iz vode, ki je res ne manjka. Vodik kot gorivo uporabljajo v nekaterih raketnih motorjih. Preizkušajo pa ga tudi pri avtomobilih.
Avtomobili močno prispevajo k onesnaževanju zraka. Obetaven izum, ki bo prispeval k čistejšemu okolju, so gorivne celice za električne avtomobile. Gorivo v gorivnih celicah proizvaja električno energijo, ki lahko poganja električni motor.

FOSILNA GORIVA
Okoli dve tretjini svetovne elektrike proizvedemo z uporabo fosilnih goriv – v glavnem premoga, nafte in zemeljskega plina. Ta goriva zagotavljajo tudi energijo za skoraj ves promet.

Fosilna goriva nastajajo milijone let. Mi smo jih porabili več kot polovico vseh znanih zalog v 150 letih. A nafto in plin lahko proizvedemo tudi iz premoga, ki ga je nekoliko več.

Pri kopanju premoga rudarji izkopljejo globoke jaške ali podzemeljske tunele. Kupe odpadnega materiala odlagajo na površini. Tudi naftne vrtine povzročajo onesnaženje in zelo težko je odstraniti ogromne naftne ploščadi, ko se jih ne uporablja več. Fosilna goriva pogosto kopljejo v oddaljenih območjih, zato jih je treba tovoriti na dolge razdalje.

Vsaka vrsta gorenja proizvaja ogljikov dioksid. Ta »toplogredni« plin zadržuje toploto v Zemljinem ozračju enako, kot steklo v topli gredi. To povzroča svetovno segrevanje ozračja in lahko tudi katastrofalne podnebne spremembe. Kurjenje fosilnih goriv je daleč največji posamični vzrok za emisije toplogrednih plinov. Premog prispeva največ, zemeljski plin pa najmanj.

ENERGIJA IN ELEKTRIKA

Velik del energije, ki jo rabimo, je v obliki elektrike. Energija je zmožnost telesa, da opravi neko delo. Posebna oblika energije, ki jo povzročajo gibajoči se elektroni, je električna energija. Imenujemo jo tudi elektrika. Z različnimi oblikami energije in njihovo uporabo se ukvarja energetika. Z električno energijo si svetimo, grejemo, z njo poganjamo najrazličnejše naprave in stroje. Skoraj si ne moremo zamišljati življenja brez elektrike. Že če je zmanjka samo za nekaj ur, je lahko neprijetno, včasih celo nevarno. Če pa bi elektrike zmanjkalo za daljši čas, recimo za nekaj tednov, bi morali precej spremeniti svoje vsakdanje življenje.

ZGODOVINA

Družba ELES izvaja nenehno ohranjanje ravnovesja med proizvedeno in porabljeno električno energijo v Sloveniji več kot dve desetletji. Ustanovitev družbe sovpada z nastankom samostojne države Slovenije leta 1991 in ločitvijo našega elektroenergetskega sistema, od nekdaj skupnega jugoslovanskega elektroenergetskega sistema. S to reorganizacijo elektroenergetike je bila v Sloveniji ločena dejavnost elektroenergetike na proizvodnjo, prenos in distribucijo električne energije. Družbi ELES je država z zakonom podelila vlogo javne gospodarske družbe za prenos električne energije, nakup in prodajo električne energije na prenosnem omrežju, vodenje elektroenergetskega sistema Slovenije in povezave s prenosnimi omrežji sosednjih držav.

Leta 2001 je bil sprejet nov energetski zakon, ki se je prilagodil evropskim direktivam. Na osnovi tega zakona je družba ELES postala sistemski operater prenosnega omrežja. Dejavnost nakupa in prodaje električne energije družbi ELES ni bila več dovoljena in je bila prenesena na trgovce z električno energijo. Tako je od leta 2001 osnovna dejavnost družbe varno in zanesljivo obratovanje prenosnih naprav za nemoteno zagotavljanje kakovostnega in nepristranskega prenosa električne energije našim dobaviteljem in odjemalcem ter vodenje celotnega slovenskega elektroenergetskega sistema.

Uporaba elektrike je najbolj očitna pri razsvetljevanju. Medtem ko so si včasih svetili z baklami, oljenkami, petrolejkami in plinskimi svetilkami, si danes le redko kdo sveti drugače kot z elektriko. Najbolj običajne so žarnice z žarilno nitko. V njih je tanka kovinska nitka tako močno segreta, da oddaja svetlobo. Vendar taka žarnica oddaja poleg svetlobne še več toplotne energije – električne energije torej ne pretvarja v svetlobno preveč učinkovito. Bolj učinkovite so fluorescentne »neonske« svetilke, ki svetijo z bolj bledo svetlobo in natrijeve svetilke, ki svetijo rumeno.

Električna energija je najbolj priljubljena oblika energije na svetu. Pridobivamo jo iz različnih energetskih virov, jo prenašamo po žicah, jo naredimo močno ali šibko in jo spreminjamo v toploto, svetlobo, zvok in gibanje.
Nekatere oblike energije uporabljamo neposredno, kot na primer kurjenje premoga, lesa ali zemeljskega plina za ogrevanje in kuhanje ter vetrne črpalke, ki dvigujejo vodo iz podzemlja. Tudi nafta in plin se uporabljata neposredno v prometu in za ogrevanje. Elektrika je posredni vir energije, saj so za njeno pridobivanje potrebne druge vrste energetskih virov. V razvitih industrijskih državah se približno šestina vse energije porabi za zagotavljanje električne energije.

ENERGIJA ZA LJUDI

Elektrone je mogoče pognati na več načinov, za potrebe ljudi, pa jih največ poženejo v tok velike elektrarne. Električno energijo proizvajajo v velikih elektrarnah in jo distribuirajo uporabnikom. Tako pridobivanje električne energije kot zagotavljanje, da doseže milijone uporabnikov, je zahtevno opravilo. V hribovitih deželah je veliko hidroelektrarn, ki v elektriko pretvarjajo energijo tekoče vode. Termoelektrarne pretvarjajo v glavnem energijo premoga in nafte, pa tudi plina in drugih snovi. Jedrske elektrarne pretvarjajo jedrsko energijo radioaktivnih snovi. Sončne elektrarne pretvarjajo energijo sončne svetlobe. Elektrone v elektrarnah prisilijo, da začnejo teči v isto smer, tako, da snope žic hitro premikajo mimo močnih magnetov – kar se dogaja v generatorju. Energija premikanja teh žic se pretvarja v električno energijo, ki jo ima tok elektronov. Za premikanje žic pa v vseh elektrarnah poskrbijo turbine.

Na turbino v hidroelektrarni je speljan močan tok vode. Energija tekoče vode se prenaša na turbino in turbina se suče.

Turbina suče del generatorja, s tem premika žice mimo magnetov in skozi žice teče električni tok.
Pri termoelektrarnah in jedrskih elektrarnah turbin ne poganja tekoča voda, ampak para – torej plinasta voda. Voda prejme energijo premoga ali nafte ali jedrske snovi in se toliko segreje, da se upari. Para piha na turbine, ki se sučejo in premikajo žice, v katerih se spet požene električni tok. Na svetu je tudi že nekaj sončnih elektrarn, ki pridobivajo elektriko preko segrevanja vode v paro. Tudi te so pravzaprav termoelektrarne (»termo« pomeni, da se nekaj segreva), le da tu kar Sonce prispeva energijo za segrevanje tekočine v paro.
Elektrika nastaja kot izmenični tok. Teče najprej v eno smer, nato v drugo, 50 -  ali 60 - krat na sekundo. Izmenični tok ima mnogo prednosti pred enosmernimi tokom, tako v elektrarni kot med distribucijo.

V kar 162 stičnih točkah po Sloveniji, se nenehno spremlja kakovost napetosti med družbo ELES in uporabniki  prenosnega omrežja, to je distribucijo, proizvodnjo in neposrednimi odjemalci. Tako lahko 24 ur na dan bdijo nad kakovostjo prenosa električne energije. Zaradi omejenega časa za odločanje imajo operaterji v Republiškem centru vodenja polna  pooblastila za izvedbo katerihkoli ukrepov, da bi preprečili širjenje motenj ali razpad sistema. Delo operaterjev je izmensko organizirano, zagotovljena je stalna prisotnost, 24 ur na dan. Tako družba ELES zagotavlja varen in zanesljiv prenos električne energije.

PRENOS ENERGIJE

Generatorji proizvajajo izmenični tok učinkoviteje kot enosmernega. Tudi pri prenosu po žicah se pri izmeničnem toku izgubi manj energije v obliki toplote. Izgube se manjšajo tudi z ojačevanjem električne napetosti z napravami, ki se imenujejo transformatorji. Ti ne morejo spremeniti enosmernega toka.
Glavni električni vodi prenašajo do 400.000 voltov (400kV). Pri tej moči bi tok lahko kot velika iskra preskočil skozi zrak na bližnji objekt in povzročil hud električni šok in škodo. Zato so kabli dvignjeni od tal na visokih drogovih.

Elektroenergetski prenosni sistem Slovenije je dobro povezan tudi s sosednjimi elektroenergetskimi sistemi. Z Avstrijo nas povezujeta dva 400 kV daljnovodna sistema in 220 kV daljnovod, z Italijo 400 kV daljnovod in 220 kV daljnovod, s Hrvaško trije 400 kV daljnovodni sistemi, dva 220 kV daljnovoda in trije 110 kV daljnovodi, medtem ko je povezava z Madžarsko še v pripravi.

OMREŽJE

Eles je pomembna in trdna hrbtenica slovenskega elektrogospodarstva. Kot sistemski operater slovenskega prenosnega elektroenergetskega omrežja 24 ur na dan znotraj prenosnega omrežja ohranjajo ravnovesje med porabljeno in proizvedeno električno energijo. Odgovorna naloga, ki jo odgovorno tudi opravljajo, za električno energijo vselej na dosegu roke.
Elektrarne so povezane z zapletenim omrežjem kablov, ki se imenuje električno prenosno in distribucijsko omrežje. Glavni vodi pripeljejo električni tok do mest, tam pa več transformatorjev zmanjša napetost za vsakodnevno uporabo.
Strateško, odgovorno in trajnostno načrtujejo, gradijo in vzdržujejo prenosno omrežje Slovenije. Z vodenjem celotnega prenosnega omrežja Slovenije skrbijo za varen, zanesljiv in neprekinjen prenos električne energije. Vse njihove regulirane dejavnosti, ki predstavljajo javno gospodarsko službo opravljanja dejavnosti sistemskega operaterja prenosnega omrežja, se financirajo iz omrežnine. Zavedajo se, da z delovanjem posegajo v naš skupen prostor, da posegajo v življenje, a to počnejo premišljeno, na načelih trajnostnega razvoja družbenega in naravnega okolja.
Zato skrbno vzpostavljajo vezi partnerstva in zaupanja, spoštujejo naravno okolje in z dejanji dokazujejo svojo družbeno odgovornost do družbe. K temu jih zavezuje spoštovanje sprejetih zakonov ter visoka moralna in etična merila njihovih zaposlenih.Zanesljivost prenosnega omrežja je v veliki meri odvisna ravno od kakovosti vzdrževanja in čim hitrejšega odpravljanja posledic izrednih dogodkov. Kakovostno in učinkovito vzdrževanje dosegajo z natančnim načrtovanjem, dobrim vzdrževanjem baze podatkov, uporabo analitičnih računalniških orodij in programov ter centralizacijo postopkov na področju priprave del, nadzora elektroenergetskih naprav in izvedbe vzdrževalnih del v vseh petih centrih vzdrževanja. V teh petih centrih vzdrževanja v Mariboru, Podlogu, Ljubljani, Divači in Novi Gorici izvajajo dela na področju nadzora naprav, priprave in izvedbe vzdrževalnih del na daljnovodih, stikališčih ter pripadajočih objektih.

UPORABA ENERGIJE PO SVETU

V različnih predelih sveta ljudje porabljajo različne količine energije. Ljudje razvitih dežel, kot so Severna Amerika, zahodna Evropa in Japonska, porabijo veliko več energije kot ljudje iz dežel v razvoju, kot je Afrika.
Večina ljudi v razvitih deželah dnevno porabi ogromne količine energije. Stroji, kot so avtomobili, globinski sesalniki in pomivalni stroji, nam omogočajo udobno življenje, vendar požirajo gorivo. Električna energija je dostopna samo s pritiskom na stikalo. V razvitih deželah živi le ena četrtina svetovnega prebivalstva, ki pa porabi kar 70 odstotkov vse energije.
V deželah v razvoju je manj avtomobilov in drugih strojev, zato ljudje porabijo bistveno manj energije. Namesto fosilnih goriv za ogrevanje in kuhanje uporabljajo les, živalske iztrebke ali odpadke pridelkov. Število prebivalcev v mnogih deželah v razvoju hitro narašča. Tudi tam si ljudje želijo pripomočkov, ki omogočajo udobnejše življenje. Uporaba fosilnih goriv torej narašča tudi v deželah v razvoju.

RASTOČA ENERGIJA

 Zelene rastline so neverjetno dobri naravni pretvorniki sončne svetlobe v kemično energijo. Brez teh čudovitih bitij, bi v nekaj dneh umrlo skoraj vse življenje na Zemlji. Ljudje vsekakor ne bi mogli živeti brez zelenih rastlin. Pa ne zgolj zato, ker jih jemo, ampak zato, ker nam omogočajo dihanje s proizvodnjo kisika. Zelene rastline iz zraka jemljejo ogljikov dioksid – plin, ki nastaja pri gorenju in ga ljudje in živali izdihujemo. Iz tal pa srkajo vodo. Vodo in ogljikov dioksid razstavljajo, delce pa spet sestavljajo – vendar drugače, na primer v sladkor ali škrob. Za ta postopek je nujna sončna svetloba ob pomoči listnega zelenila – klorofila. Energija svetlobe se pretvori v kemično in se shrani v novo nastalih snoveh, ki predstavljajo tkivo rastline in njene zaloge. Za živa bitja je glavnega pomena, da ob tej pretvorbi energije nastane kisik, ki se sprošča v zrak.

Energijo, shranjeno v rastlinah, je mogoče izvleči še drugače. Iz rastlin lahko najprej naredimo goriva in ta goriva zažgemo. Tako delajo danes iz rastlin tekoče gorivo alkohol, predvsem za pogon vozil, ter plin metan, ki se uporablja tako, kakor zemeljski plin. Energija fosilnih goriv, kot sta premog in nafta, izvira iz Sonca. Rastline so ujele energijo svetlobe in jo uporabile za rast. To delajo rastline tudi danes – jih lahko torej uporabimo kot trajnostno gorivo?

GNIL, A KORISTEN
Metan, ki nastaja z biološkim procesom gnitja in razkrajanja, imenujemo bioplin. V gnilišču razpadajo vse vrste starih rastlin, živalskih iztrebkov, ostankov hrane in drugih organskih odpadkov in sprošča se metan. Gnijočo snov iz zbiralnika odstranijo in uporabijo kot gnojilo.
Metan kot gorivo je postal nepogrešljiv del našega vsakdanjega življenja. Že leta 1994 je v Evropi na tržišče prišel prvi serijski avto s pogonom na metan. Poleg osveščenih posameznikov in družin, se zaradi okoljske in stroškovne učinkovitosti za nakup vozil na metan odloča tudi vse več podjetij. Da se je metan kot alternativno gorivo izkazal za učinkovitega v vsakdanjem življenju potrjujejo tudi neodvisni preizkusi in študije uporabe metana v prometu. Bolj oseben dokaz pa je npr. več kot 85.000 voznikov vozil na metan v Nemčiji v letu 2010.
V letu 2010 pa je metan kot gorivo prebil led tudi na avtomobilskem trgu v Sloveniji. Prvi avtomobil na metan je v Sloveniji registriralo podjetje Enos lng d.o.o., ki je postavilo tudi prvo interno napravo za polnjenje vozil z metanom. 

ENERGIJA V ČLOVEŠKEM TELESU
Preden je človek izumil orodje in stroje, je moral vsa dela opraviti s svojim lastnim telesom. Če je hotel kaj dvigniti ali nest, je uporabil svoje roke, hrbet. Gradil je samo s svojo močjo.  Na neki način je človekovo telo zelo zapleten in dovršen stroj. Čeprav imamo danes za skoraj vsako opravilo stroje, ki prekašajo človeka, pa ni takega, ki bi bil od človeka boljši pri vseh opravilih hkrati. Organski sistem, ki človeku vse to omogoča je mišičje, skupaj z okostjem in vezivnim tkivom. V našem telesu je na stotine mišic, ki se krčijo in sproščajo in s tem omogočajo najrazličnejša gibanja. Posamezne mišice so sestavljene iz snopov, ti iz vlaken, ti pa spet naprej iz vlakenc. V mišicah so živci, po katerih človek vodi delovanje mišic – lahko jih s svojo voljo krči ali sprošča.
Človeško telo je narejeno za gibanje, tudi za naporno gibanje. Ker pa je človek izumil precej naprav, ki mu olajšajo delo, se mu je komajda treba še premakniti. To je sicer videti prijetno, 

vendar človeku nekaj manjka.
S športom človek nadomesti gibanje, za katerega so ga prikrajšali stroji. Z razvojem tehnologije so športni dosežki postali prav neverjetni. Človek lahko le z močjo svojih mišic dosega hitrosti nad 100 km/h in lahko leta po zraku. To mu omogoča mehanizem prenosa energije preko zobnikov – kakor na primer pri kolesu. Kljub temu, da je preprost, odlično izkorišča moč človekovih mišic za pogon naprav od navadnega kolesa do dovršenih letal in plovil. Tako gibanje je za človeka zelo zdravo, pogon pa med najčistejšimi.

TEKOČA ENERGIJA

Približno petina svetovne elektrike izvira iz energije tekoče vode. Je trajnostni vir za prihodnost in le malo onesnažuje zrak. Ima pa tudi svoje slabosti in omejitve.
Tako kot fosilna goriva tudi tekoča voda dobiva energijo od Sonca. Sončeva toplota spreminja morsko vodo v vodno paro, ki se dvigne visoko, se kondenzira v oblake in pade kot dež.
Pri večini hidroenergetskih objektov vodo zadržijo z jezom. Pod velikim pritiskom teče ob tunelih skozi jez in potiska zakrivljene lopatice vodne turbine. Ta zavrti gred, ki je povezana z električnim generatorjem. Hidroelektrarne so navadno postavljene ob jezove. Ti zadržujejo vodo v obliki velikih umetnih jezer, ki jih imenujemo akumulacijska jezera. To ustvari enakomeren vodni tok skozi vse leto in zagotovi vodo za poljedelstvo, ribištvo in prostočasne dejavnosti, kot so vodni športi. Toda ko se akumulacijsko jezero polni, poplavi dragocena kmetijska zemljišča in domove ljudi. Nakopičita se blato, mulj in rečne živali, kot so lososi, ki ne morejo potovati na drstišča.
Seveda mora imeti voda pri vseh elektrarnah padec, saj brez padca voda ne bi tekla. Vendar je razlika v padcih precejšnja. Pri elektrarnah z velikim padcem gre za več sto metrov in take elektrarne gradijo le v hribovitih predelih. Vodo zajezijo in zajamejo visoko v gorah. Po ceveh jo vodijo do elektrarn, kjer z ogromno hitrostjo izteka naravnost na lopatice turbin in jih hitro suče.
Pri elektrarnah z majhnim padcem zajezijo reko, da za jezom nastane jezero. Na spodnji strani jezu je voda spet speljana v rečno strugo. Vmes pa so v vodni tok postavljene turbine, ki se sučejo nekako tako, kot ladijski vijaki.

PLIMOVANJE IN VALOVI

Ena od najbolj osnovnih sil v vesolju je privlačna sila težnosti. Zemljina gravitacijska sila nas drži na tleh. Težnost vleče navzdol tudi vodo, ko ta teče v rekah, za hidroenergijo. Drug način izrabe sile je izkoriščanje plimovanja.
Med dnevnim zavrtljajem Zemlje privlačna sila Lune pritegne morja in oceane, ki pokrivajo dve tretjini planeta. To povzroči dve plimovanji (izboklini) na vodi, ki se premikata okoli Zemlje in sta koristni za pridobivanje električne energije.
Plimska zajezitev je podobna hidroenergetskemu jezu čez rečno ustje ali estuarij. Ko se morje vzdiguje na morski strani, voda teče čez turbine v jezu v reko. Ko se v naslednjih šestih urah morska gladina spušča, se dogaja nasprotno. Jez je hkrati cestni prehod.
Plimovanje najbolj izkoristijo, če zagradijo zaliv in pustijo, da ga plima polni, ob oseki pa voda izteka skozi turbine.

TOPLOTA MORJA

Vsakič ko se kopamo v toplem morju, uživamo zaradi toplote, ki se je nakopičila v vodi. Sonce ves čas nekje sije na morje in ga segreva. Ker je morja na svetu res veliko, je v njem tudi zelo veliko energije.
Če bi znali to energijo preprosto črpati in uporabljati, bi bili preskrbljeni za vse čase. Vendar je s toplotno energijo tako, da se brez napora pretaka le iz toplejšega okolja v hladnejše, ne pa v enako toplo ali toplejše okolje.
Morje pa ni povsod enako toplo. Najtoplejše je na površini, saj površina vsrka največ sončnih žarkov. V toplih krajih našega planeta, tam okrog ekvatorja, je temperatura vrhnjih plasti morja vse leto okoli 25°C. v globinah, nekaj sto metrov pa je tudi v tropskih krajih morje ledeno mrzlo – le nekaj stopinj nad ničlo. Do globin sončni žarki pač ne prodrejo več.

Prav zaradi temperaturne razlike med površinsko in globinsko morsko vodo lahko preprost toplotni stroj črpa toploto iz morja. Ta toplotni stroj deluje podobno kot navaden stroj na paro, le da v njem turbin ne poganja vodna para, ampak para tekočine, ki se upareva že pri nižji temperaturi.
Topla morska voda iz vrhnjih plasti torej segreva hlapljivo tekočino, ta izpareva in žene turbine, ki poganjajo električne generatorje. Hladna voda, ki jo črpajo iz globin, uparjeno tekočino ohlaja, da se ta spet utekočinja in teče nazaj, od koder je prišla. Pri vseh toplotnih strojih je zelo pomembno, da se para po opravljenem delu čim prej ohladi in utekočini. Le tako se lahko pretvori dovolj energije.

Iz tople morske vode pa je na tak način mogoče uporabiti le zelo majhen del energije. Zato mora skozi vsako večjo elektrarno na toplo morje teči velikanski tok morske vode. Tudi prenos električne energije z odprtega morja na kopno ni ravno preprost. Po drugi strani pa so zaloge energije v morju skorajda neomejene, pa še sproti se obnavljajo.

TOPLOTA ZEMLJE

Zemlja je v notranjosti zelo vroča. Ko je v pradavnini nastajala iz vesoljskega drobirja, ki se je še prej zgostil iz plina in prahu, se je med sesedanjem segrela. Dodatno jo je kasneje grela še energija, ki se sprošča ob razpadu naravnih radioaktivnih snovi iz v kamninah. Radioaktivni elementi še danes razpadajo in bodo razpadali še dolga tisočletja. Ves ta čas se bo v Zemljini notranjosti še sproščala toplota.
Globoko v notranjosti, proti središču Zemlje, je le-ta vedno toplejša – približno tri stopinje vsakih sto metrov globine. Če bi torej zvrtali luknjo zelo globoko, bi lahko na primer segrevali vodo do vrelišča, s paro, ki bi pripuhala ven, pa bi poganjali turbine.  Ponekod najdemo vroča področja bližje pod površino in v nekaterih krajih bruha na dan vroča voda ali celo para. Na Islandiji že dolgo uporabljajo vrelce tople vode in pare za ogrevanje tako hiš kakor tudi toplih gred, v katerih pridelujejo zelenjavo. Predvsem v Italiji in Kaliforniji pa s paro iz Zemljine notranjosti ženejo elektrarne. Elektrarna v Italiji deluje že od začetka stoletja. Pri nas toploto Zemlje za ogrevanje prostorov izkoriščajo v Prekmurju, v zdravstvene namene pa v toplicah.

PARA
Para ni tako osnoven vir energije, kakor so na primer les, premog, bencin. Najprej moramo porabiti nek drug vir energije, da vodo segrejemo in zavremo. Toplota, ki se sprošča ob izgorevanju goriva, prehaja v vodo, še več pa je gre ob izparevanju v vročo paro. Para lahko učinkovito prenaša energijo.
V parnem stroju prenaša energijo para. Največji sestavni del parnega stroja je kotel z vodo. Pod kotlom gori neko gorivo, na primer les ali premog, in segreva vodo. Pri dovolj visoki temperaturi se voda spreminja v paro. Para po cevi potuje do bata in ga odrine. Skozi ventile, ki se odpirajo in zapirajo, gre para še na drugo stran bata, da ga potisne nazaj. Bat se torej giblje naprej in nazaj. Če hočemo, da parni stroj poganja na primer avto ali lokomotivo, lahko bat prek ročice suka kolo.
Parni stroj je eden iz velike družine toplotnih strojev, ki jim je vsem skupno, da gorivo segreva neko tekočino, tekočina izpareva, para pa poganja bat ali drug gibljiv del stroja. Vodo je treba močno segreti, da nastane para. Obstajajo tekočine, ki že pri veliko nižjih temperaturah prehajajo v paro. Tudi goriva so lahko različna, nekateri stroji pa niti ne potrebujejo goriv in jemljejo potrebno toploto kar iz okolja. Parne stroje so nadomestili električni in bencinski motorji. Raznovrstni toplotni stroji pa vendarle spet dobivajo nekaj veljave, predvsem zato, ker veliko manj onesnažujejo okolje, kakor bencinski motorji.

Naraščanje rabe energije v zadnjih 150 letih; Vir: Medved…, 2000

Parni pogon je danes najbolj razširjen v termoelektrarnah. Tam ne gre za parne stroje, ampak za parne turbine, ki energijo veliko bolje izkoristijo kakor parni stroji. Kot vir energije uporabljajo premog, nafto, zemeljski plin ali jedrsko gorivo, lahko pa tudi sončno svetlobo. Močno segreta para z veliko silo piha na turbine z množico majhnih lopatic. Te se hitro vrtijo in poganjajo generatorje. Generatorji pa poganjajo električni tok – nosilec električne energije. Toplota se preko pare in sukanja turbin pretvarja v električno energijo.

VETER
Večina oblik energije na Zemlji izvira od Sonca – tudi veter. Sončeva toplota ogreje nekatera območja zraka, kopnega in oceanov bolj kot druga. Topel zrak se dviga, hladen zrak se premakne, da napolni prazen prostor – in rezultat tega je veter.

Tako kot vodni mlini, so tudi mlini na veter izkoriščali ta trajnostni vir kinetične energije že stoletja nazaj. Sodobne vetrne turbine izkoriščajo gibanje zraka.
Veter ima prednosti in težave. Trajal bo, kolikor dolgo si lahko predstavljamo, in ko so turbine nameščene, ne povzročajo onesnaževanja zraka ali toplogrednih plinov. A gradnja vetrnic je draga in lahko jih uničijo nevihte. Poleg tega kvarijo podobo krajine, lahko so hrupne in celo nevarne pticam in drugim divjim živalim.
Tipična vetrna turbina stoji v vodoodpornem ogrodju. Njeno kraki so dvignjeni nad zemljo, kjer so vetrovi stalnejši in močnejši. Zaradi načina proizvodnje električnega toka se morajo lopatice vrteti z določeno hitrostjo. Ko se veter okrepi, jih naprava za nadzor vrtenja usmerja tako, da se ohrani stalna rotacijska hitrost. Senzorji spremljajo hitrost vetra, tresljaje in druge spremembe ter izmenjujejo radijske signale med nadzornimi napravami v zraku in na tleh.

Pri močnem vetru čutimo, da nas kar potiska, če pa mu nastavimo plašč, nas potiska še toliko močneje. Zato je povsem naravno, da so ljudje veter začeli uporabljati kot potisno silo.

SONCE

Vsi se zavedamo, da je Sonce vir energije. Ko je Sonce visoko na jasnem nebu, čutimo, kako nas greje – nas obliva s toplotno energijo. Če Sonce zakrijejo oblaki, se shladi; ponoči je še bolj hladno, pa tudi temno. Vsakdo tudi ve, da rastline potrebujejo sončno svetlobo za svoj obstoj.

Sonce segreva tudi zrak in vodo. S segrevanjem zraka nastaja veter – energija vetra je torej pretvorjena sončna energija. Voda s segrevanjem izhlapeva, se dviga v višine, kjer se zgošča v kapljice in pade nazaj na Zemljo. Energija tekoče vode, ki med drugim poganja turbine elektrarn, je torej pretvorjena sončna energija.

Sončna plošča je množica sončnih celic, ki spreminjajo svetlobno energijo v električno. Vsaka ima dve polprevodni plasti. P-tip se skuša znebiti majhnih delcev (koškov atoma), ki se imenujejo elektroni. N-tip pa jih skuša zbirati. Svetloba daje energijo elektronom, da preskakujejo med njima, in ta tok ustvarja elektriko.

Sonce je zvezda. Vse zvezde so velikanske, nekatere so še precej večje od našega Sonca. Le tako zelo daleč so, da so videti kot majhne pikice. Sonce je oddaljeno od Zemlje le 150 milijonov kilometrov, kar je v vesoljskih razmerah zelo zelo blizu. Zato ga vidimo kot svetel žareč krog na nebu.

Sonce je v glavnem iz lahkih plinov, ki pa so v notranjosti tako stisnjeni in segreti, da se zlivajo jedra njihovih atomov. Pri tem se sprošča ogromno energije – veliko več kakor pri gorenju kakršnegakoli goriva. Energija, ki se sprošča globoko v notranjosti, počasi prodira skozi plasti Sončeve krogle do površja. Sončeva površina seva energijo v prostor okoli sebe. Te energije je nepredstavljivo veliko. Zemlja je prestreže le zelo majhen del in vendar je to dovolj, da od nje živimo vsa bitja, da je toplo in da se dogajajo vremenski pojavi. Koliko energije oddaja Sonce lahko vidimo iz podatka, da je v vseh svetovnih zalogah premoga, nafte, zemeljskega plina, le malo več energije, kakor je priteče s Sonca na Zemljo v enem tednu.

Najbolj enostavna uporaba energije Sonca je za ogrevanje poslopij. Velik del leta je treba hiše umetno ogrevati. S primernim oblikovanjem in gradnjo lahko pri ogrevanju stavbe precej prispeva Sonce. Koliko toplote lahko zadržimo, je razvidno iz tople grede. Sončna svetloba pada skozi steklene strehe na tla in jih ogreva. Ogreta tla oddajajo toplotno sevanje, ki pa ne more uhajati skozi steklo. Zato je precej bolj toplo kakor v navadnem zaprtem prostoru.

V toplih in sončnih krajih zadostuje, če vodo za umivanje ogrevamo le s sončnimi zbiralniki. Voda je speljana po tankih cevkah skozi črno pobarvane plošče. Črna barva najbolje vpija sončno svetlobo, zato se voda v cevkah močno segreje. Ko so naprave zgrajene, je tako ogrevanje vode poceni in čisto.

Sončno energijo pa je mogoče pretvarjati tudi v električno energijo. To poteka v glavnem po dveh postopkih. Pri prvem Sonce preko zbiralnih ogledal močno segreva neko tekočino, ta se pretvori v paro in suče turbine, ki poganjajo električne generatorje. To so torej elektrarne, ki jih žene Sonce.
Druga pretvorba iz sončne svetlobe v elektriko je bolj neposredna. Ko svetloba pada na sončne celice – tanke ploščice iz posebne snovi – se v njih pretvarja v električno energijo. Sončne celice danes veliko uporabljajo za napajanje majhnih naprav, na primer zapestnih ur in žepnih računalnikov, pa tudi večjih naprav v odročnih krajih, na primer za komunikacijske priključke, prometne signale.

Brezplačno alternativo električni energiji danes ponujajo sistemi za osvetljevanje z dnevno svetlobo Solatube®, ki na strehi ujeto sončno svetlobo učinkovito prenesejo v notranjost zgradbe.

Izdelani z napredno optično in inovativno tehnologijo presegajo omejitve klasičnih strešnih kupol in se izkazujejo še z dodatnimi prednostmi. Še posebej so primerni za javne ustanove, kot so šole, vrtci, knjižnice in športni objekti. Vgrajeni sistemi Solatube® zagotavljajo prenos čiste sončne svetlobe v prostor preko celega dne, zato z njimi občutno zmanjšamo porabo električne energije. Prav podnevi so potrebe po osvetljevanju večjih objektov največje, stroški pa zato višji. Z manj električnimi lučmi, ki tvorijo toploto, bo manj potreb tudi po klimatskih napravah. Optično učinkovita zasnova inovativnega sistema Solatube® prenese več svetlobe skozi manjšo odprtino v plašču zgradbe kot okna ali strešne line, kar pomeni manjše toplotne izgube ali toplotne presežke. Vgradnja sistemov Solatube® na vse vrste streh je hitra in preprosta, naložba v energijsko varčen sistem pa se investitorju povrne že v nekaj letih. Več o tem si lahko preberete na www.solatube.si

JEDRSKA ENERGIJA

Jedrska energija prihaja iz jedra atomov – najmanjših delcev, ki sestavljajo snovi. Ne vključuje gorenja, zato ne proizvaja toplogrednih plinov.
Jedrska energija izvira iz cepitve ali fisije atomov v gorivih, kot je uran. To povzroča nevarno radioaktivnost, ki lahko poškoduje in pomori živa bitja, če ni skrbno zavarovana.
V jedrski elektrarni je izvor toplote za segrevanje vode ali tekočin za prenos toplote, radioaktivno gorivo v reaktorju. V tipu reaktorja, ki se imenuje hitri oplojni reaktor, je glavno gorivo plutonij 239. Ko se jedra cepijo, sproščajo toploto in lahko tudi spreminjajo uran 238 v plutonij 239 ter tako »ustvarjajo« novo gorivo.
Jedrski reaktorji so spravljeni v dvojni kupoli iz jekla in betona, ki onemogoča uhajanje radioaktivnosti. Ostaja pa nevarnost strašne katastrofe, kot je bila eksplozija v Černobilu v Ukrajini leta 1986. Reaktor, ki bi se pokvaril, bi poplavila voda z borom, ki upočasni ali ustavi cepitev jeder.
Kljub grožnjam po svetu, pa ne smemo zanemariti dejstva, da je jedrska elektrarna v Krškem med najbolj varnimi v Evropi.

Radioaktivnost iz jedrske cepitve privzamejo v različnih količinah vse vrste materialov, opreme in tekočin v jedrski elektrarni, celo oblačila zaposlenih. Nekateri predmeti bodo nevarno radioaktivni še tisoče let in trenutno ni načina, kako bi jih nevtralizirali.

1. sklop - 2. sklop