Przeczytaj
Czym jest energia elektryczna?
Energia elektryczna jest podstawą wszelkiej działalności gospodarczej. Stanowi także nieodzowny element życia codziennego i funkcjonowania społeczeństw. Czym jest energia elektryczna? Jest to energia, która wytwarza się pomiędzy ładunkami elektrycznymi. Ładunki te na skutek oddziaływania sił elektrostatycznych oraz elektrodynamicznych wzajemnie się przyciągają bądź odpychają. Aby móc wykorzystać te oddziaływania, trzeba ukierunkować przepływ ładunków elektrycznych w środowisku przewodzącym. Można to osiągnąć dzięki zastosowaniu dwóch obiektów dysponujących odmiennym potencjałem elektrycznym.
Energia elektryczna to innymi słowy energia układu ładunków elektrycznych. W przypadku ładunków nieruchomych jest to energia elektrostatyczna, w przypadku ładunków poruszających się – energia elektrodynamiczna. Jeśli przez przewodnik płynie prąd elektryczny, część jego energii przemienia się w ciepło (znaczna – np. w elektrycznych urządzeniach ogrzewczych); energia elektryczna może także przemieniać się w inne rodzaje energii, w szczególności w energię mechaniczną.
Indeks dolny Źródło: Encyklopedia PWN Indeks dolny koniecŹródło: Encyklopedia PWN
Choć zjawisko elektrostatyki znane było starożytnym uczonym (Tales z Miletu), a pierwsze eksperymenty naukowe nad elektrycznością statyczną prowadzono już na początku XVII wieku (William Gilbert), jej znaczenie wzrosło wraz z pierwszą rewolucją przemysłową. Mimo niewątpliwego postępu w badaniach zjawiska elektryczności, przez blisko dwa stulecia nie zdawano sobie sprawy z możliwości jej praktycznego zastosowania. Uwidoczniły to dopiero wynalazki z połowy XIX wieku, kiedy to Samuel Morse zbudował telegraf, Antonio Meucci telefon, Nikola Tesla pierwszy silnik elektryczny, a Thomas Edison opatentował żarówkę i opracował projekty pierwszej w historii elektrowni i miejskiej sieci elektrycznej.
![Na zdjęciu znajduje się eksponat muzealny, jakim jest żarówka Edisona z 1879 roku. Ma okna kształt kopuły cebulowej, zakończonej spiczasto, z dłuższym walcowatym elementem pod kopułą. Na tej dłuższej części znajduje się naklejka z pomarańczowa obwódką - na naklejce widnieje odręczna notatka.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1UCzJ79L6c6C/1622541176/adcLD8xpCT3pjwjlus5DP6mIq64JRauM.jpg)
![Na czarno‑białej ilustracji przedstawiono pierwszą elektrownię Edisona w USA, w Nowym Jorku. W pomieszczeniu, na podłodze z długim desek, znajduje się ciąg rur w metalowych opaskach ustawionych co kilka metrów,. ruru rozpoczynają się w elemencie wyglądem przypominającym wielki kufer z kołami po bokach, z których wychodzi oś. Końcówki osi oparte są na podstawie. Przed owym kufrem stoją dwie postaci, jedna pokazuje coś drugiej osobie. Wzdłuż ciągu rur idzie trzecia postać. Na ścianie ciągnie się także wzdłuż element wyglądający jak bardzo długa pozioma drabina lub szyna kolejowa.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RItYV6TbAVUvp/1622541176/213xBp36TLQcplbcDxpglc0LPdOo5ZZh.jpg)
Dziś trudno sobie wyobrazić funkcjonowanie społeczeństw bez stałych dostaw energii elektrycznej, która służy do zasilania niemal wszystkich urządzeń wykorzystywanych zarówno w gospodarce (w przemyśle, komunikacji, rolnictwie i wielu innych gałęziach), jak i w codziennym życiu. Stosunkowo łatwo ją produkować i przetwarzać na energię mechaniczną i cieplną. Można ją też przesyłać na duże odległości i wykorzystywać poza miejscem powstawania. To powoduje, że wzrasta zapotrzebowanie na energię elektryczną, a tym samym jej produkcję. Na przestrzeni ostatnich 80 lat zapotrzebowanie na nią zwiększyło się 10‑krotnie, podczas gdy wzrost ludności świata był w tym okresie 2,5‑krotny.
Znaczenie energii elektrycznej dla gospodarki i życia codziennego
Współczesny postęp techniczny i technologiczny jest ściśle i bezpośrednio uzależniony od energii elektrycznej, która jest ważnym czynnikiem produkcji, tym bardziej że jej zastępowalność jest znacznie ograniczona. Urządzenia napędowe, procesy automatyzacji, wykorzystanie elektroniki, oświetlenie i wiele innych technologii wymagają energii elektrycznej. Niemal każdy wytworzony sztucznie przedmiot powstaje z jej wykorzystaniem. Z energii elektrycznej korzystają w coraz większym stopniu wszystkie działy gospodarki – przemysł, budownictwo, rolnictwo, transport i wiele innych.
Dostępność oraz wielkość/ilość wykorzystania energii elektrycznej jest także czynnikiem określającym potencjał inwestycyjny kraju lub regionu – przy łatwym dostępie wzrasta liczba inwestycji, co przekłada się na rozwój gospodarczy. Wydłuża także, dzięki oświetleniu, czas pracy i powoduje zmiany w strukturze zatrudnienia. Dostępność energii elektrycznej może więc nie tylko stanowić bezpośredni czynnik produkcji, ale także pośrednio stymulować wzrost gospodarczy.
Również w życiu codziennym jesteśmy uzależnieni od energii elektrycznej. Stała się ona częścią współczesnego stylu życia, zwłaszcza w krajach wysoko rozwiniętych, jako że ma wiele zastosowań w naszym codziennym życiu. Służy do oświetlania pomieszczeń, umożliwia działanie klimatyzacji i sprzętu AGD, jest warunkiem odpowiedniej diagnostyki medycznej (np. diagnostyki obrazowej), a wreszcie ratuje życie na oddziałach intensywnej opieki medycznej, zapewniając funkcjonowanie respiratorów i innego specjalistycznego sprzętu.
Dostęp do energii elektrycznej może również przyczynić się do zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza w gospodarstwach domowych i niekorzystnych skutków zdrowotnych wynikających ze stosowania paliw stałychpaliw stałych.
Miarami znaczenia energii elektrycznej w rozwoju gospodarczym i życiu społecznym są m.in. produkcja przypadająca na 1 mieszkańca, jej udział w światowej produkcji energii elektrycznej, zużycie na 1 mieszkańca czy dostęp do elektryczności w gospodarstwach domowych. Są to bez wątpienia jedne z podstawowych wyznaczników rozwoju, zamożności społeczeństwa i jakości życia, tak oczywiste, że często wręcz marginalizowane w statystykach. Powszechnie przyjmuje się bowiem, że funkcjonowanie społeczne, a zwłaszcza gospodarcze bez energii elektrycznej nie jest możliwe.
Między rozwojem gospodarczym a poziomem elektryfikacji istnieje ścisły związek. Zasięg elektryfikacjielektryfikacji jest wprost proporcjonalny do stopnia rozwoju gospodarczego danego kraju lub regionu. Im szybciej postępuje zwiększanie dostępności energii elektrycznej, tym bardziej intensywny jest rozwój gospodarczy. Mimo tak oczywistych zależności na świecie wciąż wiele obszarów jest pozbawionych dostępu do energii elektrycznej.
Produkcja energii elektrycznej
Produkcja energii elektrycznej na 1 mieszkańca jest jednym ze wskaźników rozwoju gospodarczego państw – im więcej kraj wytwarza energii, tym wyższy jest jego poziom rozwoju. Głównymi producentami energii elektrycznej są zarówno kraje wysoko rozwinięte (USA, Rosja, Japonia, Kanada, Niemcy, Francja oraz Wielka Brytania), jak i te, które weszły na drogę uprzemysłowienia (Chiny, Indie, Brazylia). Dwa państwa na świecie – Stany Zjednoczone i Chiny – produkują niemal 40% światowej energii elektrycznej. Najszybciej w ciągu ostatnich dwudziestu lat całkowita produkcja energii elektrycznej wzrastała w Azji, głównie za sprawą Chin, w ostatnich latach także Indii. Natomiast w wielu krajach UE w ostatnich latach notowany jest spadek produkcji.
![Wykres prezentuje produkcję energii elektrycznej na świecie według źródła w latach 1985–2019. Na osi pionowej zaznaczono wielkość produkcji w terawatogodzinach. na osi poziomej zaznaczono lata. Kolorami oznaczono produkcję energii poszczególnych rodzajów. Produkcja energii ze wszystkich źródeł rosła we wskazanym okresie. Największy udział miało spalanie węgla - energia ze spalania węgla rosła od niecałych 10000 w 1985 roku do ponad 25000 terawatogodzin w 2019 roku. Następnie spalanie gazu ziemnego i energia wodna - osiągnęły one podobny poziom, ponad 25000 terawatogodzin w 2019 roku. Energia jądrowa - 1985 mniej niż 10000 terawatogodzin , a w 2019 prawie 25000 terawatogodzin. Energia wiatrowa od około 7500 terawatogodzin w 1985 do 20000 terawatogodzin w 2019 roku. Energia ze spalania oleju opałowego od ponad 5000 terawatogodzin w 1985 do ponad 15000 terawatogodzin. Energia solarna od 5000 terawatogodzin w 1985 roku do ponad 15000 terawatogodzin w 2019 roku. Inne odnawialne źródła energii od niecałych 5000 terawatogodzin w 1985 roku do 10000 terawatogodzin w 2019 roku.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R6dR1PFS8MkD9/1622541177/13NF8vRlZqxaX8OxCe6cURtoOZoR0iFT.png)
![Schemat prezentuje wielkość produkcji energii elektrycznej w Polsce w latach 1985–2019 według rodzajów źródła. na osi pionowej podziałka w wielkościami produkcji w terawatogodzinach - od 0 do 160. Na podziałce poziomej daty od 1985 do 2019. Produkcja energii elektrycznej w 1985 roku utrzymywała się na poziomie nieco mniejszym niż 140 terawatogodzin, do poziomu 160 terawatogodzin doszła około roku 2005, a w 2019 roku była nadal mniej więcej na tym poziomie. Udział poszczególnych źródeł to w kolejności od największego udziału: spalanie węgla, energia wodna, energia jądrowa, spalanie oleju opałowego, energia solarna, inne odnawialne źródła energii.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1U3Ri96vDmdX/1622541177/1HGk82jjoMKHmNRWFZVQVCWgnenuDLRT.png)
Biorąc jednak pod uwagę produkcję energii elektrycznej przypadającą na 1 mieszkańca, Indie, Chiny i Brazylia wykazują niskie wartości, zaś najwyższe (mierzone w kWh na osobę) osiągają Norwegia (ok. 26 tys.), Kanada (ok. 18 tys.), Szwecja (ok. 15,5 tys.), Finlandia (14,6 tys.) i Stany Zjednoczone (13,6 tys.). Wciąż jeszcze głównym sposobem wytwarzania energii elektrycznej pozostaje spalanie węgla kamiennego i brunatnego, z roku na rok rośnie jednak udział spalania gazu i odnawialnych źródeł energii.
Trudności z efektywnym magazynowaniem energii elektrycznej na dużą skalę i jej straty w trakcie przesyłania powodują, że obszary produkcji energii pokrywają się na ogół z obszarami jej wykorzystania, a wymiana handlowa odbywa się zazwyczaj między sąsiednimi państwami. Tylko niektórzy główni producenci są jednocześnie liczącymi się jej eksporterami. Na liście importerów znajdują się z kolei przede wszystkim kraje wysoko rozwinięte, w szczególności kraje Europy Zachodniej, co jest spowodowane deficytem surowców energetycznych na tym obszarze. Również największy producent energii, Stany Zjednoczone, jest jednym z jej głównych importerów, co jest świadectwem znacznej energochłonności amerykańskiej gospodarki. Duże zapotrzebowanie na energię elektryczną w przypadku Brazylii i Argentyny świadczy natomiast o intensywnym rozwoju tych gospodarek.
![Na zdjęciu znajduje się fragment sieci wysokiego napięcia. Widocznych jest kilka słupów energetycznych - kratownicowych i skrzyżowaniowych, Są to metalowe, wysokie konstrukcje. Od jednego słupa do drugiego biegnie kilka przewodów elektrycznych. Słupy stoją na pokrytej zielonymi roślinami polu. W tle jasne niebo.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R4LbdZODefwkm/1622541181/DfZj5F3i8kU5HA7RuyeMEtsjyI45e43q.jpg)
Więcej informacji na temat produkcji energii elektrycznej znajdziesz w e‑materiałach „Produkcja energii elektrycznej w Polsce i na świecie” oraz „Główni producenci energii elektrycznej na świecie”.
Zużycie energii elektrycznej na świecie
Najwyższe zapotrzebowanie na energię elektryczną mierzone jej zużyciem na osobę występuje w Kanadzie, krajach skandynawskich i krajach Europy Zachodniej, a także w Australii, a więc w krajach o wysokim poziomie rozwoju technologicznego i społecznego. W Kanadzie i Norwegii wynosi ok. 20 tys. kWh/os. Z kolei najmniejszym, bo tysiąckrotnie mniejszym zużyciem charakteryzują się kraje środkowej i wschodniej Afryki - Czad 15 kWh/os., Benin i Somalia ok. 20 kWh/os.
![Na mapie świata zaznaczono zużycie energii elektrycznej na 1 mieszkańca w 2019 r. największe zużycie było w Kanadzie, Arabii Saudyjskiej, krajach skandynawskich, Japonii, Korei Południowej. Najmniejsze - w krajach Afryki Środkowej, w Afganistanie, Jemenie.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Rw2eQPaxumXLY/1622541182/24Lbrxj6voY5bPTXYDBtH6BxFW6mEqxe.png)
Zarówno na świecie, jak i w Polsce w strukturze zużycia energii elektrycznej przeważają przemysł i gospodarstwa domowe, które stanowią łącznie blisko 70%. Do najbardziej energochłonnych gałęzi przemysłu należą m.in.:
produkcja żywności, napojów i wyrobów tytoniowych,
produkcja masy papierniczej i papieru,
produkcja substancji chemicznych nieorganicznych i organicznych (np. etylenowo‑propylenowe, żywice i środki ochrony roślin),
rafinacja ropy naftowej,
produkcja żelaza i stali, metali nieżelaznych (miedź, cynk i cyna),
produkcja szkła, cementu, wapna, gipsu,
produkcja środków farmaceutycznych i produktów lakierniczych - farb i powłok, kleju, detergentów itp.,
przemysł maszynowy, elektroniczny, elektryczny,
rolnictwo, leśnictwo i rybołówstwo,
górnictwo węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego oraz minerałów metalicznych i niemetalicznych,
budownictwo ciężkie i inżynieryjne.
Sektor ekonomiczny – Polska | GWh | % |
przemysł i energetyka | 84 064 | 51 |
gospodarstwa domowe | 29 393 | 18 |
transport | 5 556 | 3 |
rolnictwo | 1 841 | 1 |
pozostałe zużycie | 44 807 | 27 |
Zużycie ogółem | 165 661 | 100 |
- przemysł i energetyka; Udział procentowy: 50,74%
- gospodarstwa domowe; Udział procentowy: 17,74%
- transport; Udział procentowy: 3,35%
- rolnictwo; Udział procentowy: 1,11%
- pozostałe zużycie; Udział procentowy: 27,05%
-
Label : przemysł i energetyka
Value : 50,7%
-
Label : gospodarstwa domowe
Value : 17,7%
-
Label : transport
Value : 3,4%
-
Label : rolnictwo
Value : 1,1%
-
Label : pozostałe zużycie
Value : 27%
Sektor ekonomiczny – świat | TWh | % |
przemysł | 9 362 | 42 |
gospodarstwa domowe | 6 008 | 27 |
transport | 390 | 2 |
handel i usługi | 4 799 | 21 |
pozostałe zużycie | 1757 | 8 |
Zużycie ogółem | 22 316 | 100 |
- przemysł; Udział procentowy: 41,95%
- gospodarstwa domowe; Udział procentowy: 26,92%
- transport; Udział procentowy: 1,75%
- handel i usługi; Udział procentowy: 21,5%
- pozostałe zużycie; Udział procentowy: 7,87%
-
Label : przemysł
Value : 42%
-
Label : gospodarstwa domowe
Value : 26,9%
-
Label : transport
Value : 1,7%
-
Label : handel i usługi
Value : 21,5%
-
Label : pozostałe zużycie
Value : 7,9%
Szacuje się, że obecnie miliard ludzi na świecie żyje bez dostępu do energii elektrycznej. Dotyczy to głównie terenów wiejskich, gdzie dostęp ma zaledwie 78% ludności wiejskiej (w miastach 97%). Chociaż ta wielkość z każdym rokiem powoli maleje, to w dalszym ciągu jest ogromna. Wśród 20 krajów z utrudnionym dostępem do prądu 19 jest położonych w Afryce.
![Na mapie świata zaznaczono udział procentowy dostępu do energii elektrycznej w poszczególnych państwach w 2016 roku. większość państw miała udział powyżej 90%. Nieco mniej miały Mongolia, Indie, Afganistan, Laos, Botswana, Kamerun, Wybrzeże Kości Słoniowej, Jemen, Senegal, Kenia. Jeszcze mniejszy dostęp, nawet do 0 miała większość państw afrykańskich, oprócz północy i RPA.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1VXAEVnk4n9S/1622541183/1mrNGEIBvCa2hHrTvODtvJywCj4X8Ww1.png)
![Na wykresie przedstawiono udział ludności świata z dostępem do energii elektrycznej w latach 1990‑2015, z podziałem na miasto, wieś i ogółem. Miasta: w 1990 wartość około 94%, w 1995 roku 95%, podobnie w 2000 roku, w 2005 roku około 97%, podobnie 2010 r., w 2015 roku około 98%. Tendencja zatem łagodnie rosnąca. Udział wsi tendencja wyraźnie rosnąca, od około 62% w 1990 roku, do około 78% w 2015 roku. Ogółem tendencja wyraźnie rosnąca - od około 72% w 1995 roku, do około 88% w 2015 roku.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Rr5eouK4Rr329/1622541184/I9s0pDic2Kqbs11DFzxkYr5p6ySO5TJN.png)
Rozwiązania problemu ograniczonego dostępu do energii elektrycznej trzeba szukać w budowie małych instalacji służących do wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej (tzw. mikrostacji i mikrosieci) oraz w wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. Te rozwiązania mogą przynieść poprawę obecnej sytuacji, czego przykładem jest instalacja mikrostacji w południowej części Demokratycznej Republiki Konga, w której nadal ponad 80% mieszkańców nie ma dostępu do prądu. Pozwoliły one na dostarczenie energii elektrycznej do ponad 5 000 odbiorców, co całkowicie odmieniło ich życie. Zelektryfikowane wsie stały się lokalnymi centrami usługowymi, powstały w nich świetnie prosperujące targowiska, ośrodki zdrowia, a oświetlenie ulic zwiększyło bezpieczeństwo po zmroku.
Zużycie energii na głowę statystycznego mieszkańca Ziemi nieustannie rośnie. Odpowiadają za to kraje o wysokim stopniu rozwoju gospodarczego. Może to stwarzać zagrożenie dla środowiska przyrodniczego, ponieważ nadal, mimo podejmowanych wysiłków, nie opracowano wydajnej i bezinwazyjnej dla środowiska metody generowania energii elektrycznej.
Słownik
[gr.-łac.], stan, a także proces rozpowszechniania energii elektrycznej jako jedynego lub głównego źródła zaspokajania potrzeb energetycznych jakiejś dziedziny gospodarki (np. rolnictwa, transportu kolejowego lub miejskiego, przemysłu) albo sfery bytowej człowieka
Indeks dolny Źródło: Encyklopedia PWN Indeks dolny koniecŹródło: Encyklopedia PWN
syntetyczny wskaźnik przedstawiający stopień rozwoju społeczno‑ekonomicznego poszczególnych krajów na podstawie oczekiwanej długość życia, średniej liczba lat nauki, oczekiwanej liczba lat edukacji dzieci, wielkości PKB
palne ciało stałe pochodzenia naturalnego lub otrzymywane sztucznie, wykorzystywane jako źródło energii cieplnej; paliwa stałe są wytwarzane z zasobów nieodnawialnych
rodzaj paliwa, który zwykle pochodzi z obróbki ropy naftowej, węgla kamiennego lub brunatnego; paliwo ciekłe wykorzystywane jest do napędzania silników spalinowych, rozruchu kotłów parowych, w celach grzewczych i technologicznych