Energetická soustava v USA

Energy in the United States of America

Co je energie a jak je spojená s elektřinou?

Energie je schopnost konat práci. Elektřina, která je jednou z nejzákladnějších forem energie, je tvořena proudem elektrického proudu nebo náboje. Získáváme ji přeměnou jiných zdrojů energie – uhlí, zemního plynu, ropy, atomových jader nebo jiných přírodních zdrojů. Spojené státy jsou největším producentem, spotřebovatelem i vývozcem elektrické energie na světě.

Geotermální energie

Geotermální energie, která se tvoří v jádru Země, kde jsou teploty vyšší než na povrchu Slunce, vzniká pomalým rozkladem radioaktivních částic. Někdy je tato energie vypouštěna na povrch gejzíry nebo horkými prameny. Už od rok 1904 se přírodní páry používají k roztáčení turbín produkujících elektřinu. Geotermální elektrárny se nacházejí u horkých pramenů a tam, kde je teplá zemní voda dosažitelná skrz pukliny na povrchu Země.

Geotermální energie v USA

Spojené státy produkují nejvíce geotermální energie, přestože jí je méně než půl procenta z celkového množství tamní produkce elektřiny. Většina geotermálních ložisek se nachází v západních státech. Pouze 4 americké státy provozují geotermální elektrárny. Největší podíl elektřiny z geotermálních zdrojů má Kalifornie (90 %), která vlastní 33 elektráren, Nevada jich má 14, Hawaii i Utah jednu. Ložisko The Geysers v severní Kalifornii je největším ložiskem suché páry na světě.

The Geysers

The Geysers (116 km severně od San Francisca) je největší geotermální zařízení na světě, které vyrábí přes 750 MW, což je zhruba 60 % energie potřebné pro oblast mezi Golden Gate Bridge a hranicemi s Oregonem. Gravitace a seismické studie tvrdí, že zdrojem tepla je veliké ložisko magmatu přes 7 km pod zemským povrchem, s průměrem větším než 14 km. The Geysers je ložiskem suché páry, kterou používá přímo napumpovanou z geotermálního rezervoáru na otáčení turbín generátoru.

Vodní energie

Hlavním zdrojem vodní energie jsou řeky. Vodní elektrárny fungují na podobném principu jako Větrné mlýny. Mechanická energie se získává směřováním, zachytáváním nebo ovládáním tekoucí vody. Množství dostupné energie je určené tokem a spádem. Voda za hrází teče rourou nebo korytem a poté roztáčí lopatky turbíny, která pohání generátor, který produkuje elektřinu.

Vodní energie v USA

Více než polovina hydroelektrické kapacity USA je soustředěna ve třech státech – Washingtonu, Kalifornii a Oregonu. Zhruba 20 % této kapacity patří Washingtonu, kde se nachází největší vodní elektrárna USA – Hráz Grand Coulee.

Hráz Grand Coulee

Grand Coulee je hydroelektrická gravitační hráz na řece Columbia ve státě Washington. Je největším zařízením produkujícím elektřinu v USA a pátý největší výrobce elektřiny z vodní energie na světě. Hráz měří 1 586 m, je 168 m vysoká, má 4 elektrárny a 33 generátorů. Instalovaná kapacita generátorů je 6809 MW.

Jaderná energie

Jaderná energie je obsažena v atomovém jádře. Může se používat k výrobě elektřiny, ale nejprve se musí z jádra uvolnit. To lze dvěma způsoby. Buď v jaderném splynutí, kdy je energie uvolněna, když se dva atomy spojí a vytvoří větší atom, nebo v jaderném štěpení, kdy je energie uvolněna rozdělením atomů, aby vytvořily menší atomy. Druhá metoda se používá ve většině jaderných elektráren, jejichž nejrozšířenějším palivem je uran. Používá se U-235, který má poměrně snadno rozdělitelné atomy.

Jaderná energie v USA

Jaderná energie tvoří 19 % veškeré elektřiny vyrobené v USA. Což je zhruba spotřeba Kalifornie, Texasa a New Yorku. V roce 2007 bylo v USA 66 jaderných elektráren. Největší z nich se nacházejí v Arizóně.

Elektrárna Palo Verde

Jaderná elektrárna Palo Verde se nachází v Wintersburg, v Arizóně, zhruba 80 km na západ od Pheonixu. Je to současně největší zařízení produkující jadernou elektřinu v USA. V roce 2003 měla elektrárna průměr vyrobených 3,2 GW elektřiny, což sloužilo zhruba 4 miliónům lidí. Je to jediná jaderná elektrárna, která se nenachází poblíž velkého tělesa vody. Místo vody na chlazení používá upravenou odpadní vodu od několika obcí, které se nacházejí poblíž.

Solární energie

Solární energie se vytváří jaderným splynutím, které probíhá uvnitř Slunce. Za méně než hodinu dopadne na Zemi tolik solární energie, aby vystačila potřebě celého světa na víc než rok.Solární energie se dá přeměňovat na elektřinu dvěma způsoby. Solární elektrárny nepřímo vytvářejí elektřinu, když teplo ze solárních tepelných sběračů ohřívá tekutiny, které vytvářejí páru, která se používá na pohon generátoru. Fotovoltaické přístroje se používají na přímou změnu slunečního světla na elektřinu.

Solární energie v USA

Z 15 solárních elektráren v USA na konci roku 2006,jich je 10 v Kalifornii a 5 v Arizóně. Nesbírají se žádné statistiky o solárních elektrárnách, které produkují méně než 1 MW elektřiny. Tudíž mohou být i menší solární elektrárny v dalších státech.

Solar energy generating systems

Solar energy Generating Systems je největší podnik solárních elektráren na světě. Nachází se ve formě devíti solárních elektráren v Mojavské poušti v Kalifornii. Elektrárny vytváří elektřinu pro 232 500 domů. Zařízení má 936 384 zrcadel, které pokrývají víc než 6,5 km². Kdyby byla zrcadla v jedné linii, byla by delší než 370 km.

Větrná energie

Větrná energie je vytvořena pohybem vzduchu. Větrné elektrárny používají čepele zachytávající větrnou kinetickou. Vítr foukající přes čepele způsobuje jejich nadzvednutí, kvůli kterému se otáčí. Čepele jsou napojeny na hnací hřídel, který otáčí elektrický generátor, který produkuje elektřinu. Většina dnes používaných větrných elektráren jsou typu horizontální osy. Tyto elektrárny mají čepele jako vrtule letadel. Typická horizontální elektrárna je vysoká jako 20. patrová budova a má 3 čepele, které měří 200 stop. Větrné farmy jsou skupiny větrných elektráren.

Větrná Energie v USA

V roce 2006 větrné elektrárny v USA produkovaly 26,6 miliard kWh elektřiny za rok. To je dost elektřiny na potřeby města většího než Los Angeles, ale zhruba jen 0,4 % státní produkce elektřiny. V 2006 26 států USA vlastnilo větrné elektrárny. Státy s největší produkcí větrné energie jsou Texas, Kalifornie, Iowa, Minnesota a Oklahoma. Spojené státy jsou na druhém místě ve světě v produkci větrné energie.

Větrná farma San Gorgonio Pass

Průsmyk San Gorgonio, v nadmořské výšce 790 m, prochází mezi horami San Bernardino a San Jacinto. Je jednou z největrnějších oblastí na světě. Studený pobřežní vzduch je protlačen průsmykem a míchá se s horkým pouštním vzduchem. Tím se místo stává jedním z tří ideálních míst v Kalifornii na produkci větrné elektřiny. V roce 1995 San Gorgonio a 2 další Kalifornské větrné farmy společně vytvořily 30 % světové elektřiny vytvořené z větru.

Uhlí

Zhruba 92 % uhlí používaného ve Spojených státech je na výrobu elektřiny. Uhlí se používá na produkci více než poloviny veškeré elektřiny USA. Kromě společností na výrobu veřejné elektřiny i další společnosti a továrny s tepelnými elektrárny používají uhlí na výrobu elektřiny. Tepelné elektrárny pálí uhlí na výrobu páry, která poté otáčí turbíny, které vytváří elektřinu.

Uhlí v USA

Spojené státy mají největší známé rezervy uhlí na světě, které činí zhruba 240 miliard tun. To je dostatek na zhruba 225 let. Uhlí se těží v 27 státech – nejvíce získává Wyomingk následuje ho Západní Virginie, Kentucky, Pennsylvánie a Texas. Uhlí se nachází hlavně ve třech regionech. Třetina uhlí USA je vytěžena v Appalačském regionu. Na západ od něj se nachází Vnitřní región. Více než polovina uhlí je vytěžena v Západním regionu, kde je umístěno několik největších uhelných dolů na světě.

Ropa

Ropa se nachází v hlubokých podzemních ložiskách. Používají se 3 technologie na výrobu elektřiny. U metody „konvenční páry“ se ropa spaluje, aby ohřála vodu na páru, která vyrábí elektřinu. Při metodě „spalovací turbíny“ se pod tlakem spaluje ropa na výrobu plynů, které otáčí turbínu, která vytváří elektřinu. V technologii „spojených cyklů“ se ropa nejprve spaluje ve spalovací turbíně. Vzniklé horké plyny se používají na zahřívání vody, která produkuje páru na pohon druhé turbíny.

Ropa v USA

Více než čtvrtina množství ropy ropy vytěženého v USA se těží v Mexickém zálivu. Státy s nejvyšší těžbou ropy jsou Texas, Aljaška, Kalifornie, Louisiana a Oklahoma. Množství ropy těžené v USA se snižuje. Zhruba 58% ropy používané v USA je z jiných zemí. V oblastech jako je New York, ropa tvoří asi 8% elektřiny státu.

Zemní plyn

Zemní plyn je směs plynů, které vznikly rozkladem zvířat a rostlin během milionů let. Nachází se v podzemních ložiskách. Elektřina ze zemního plynu lze vyrobit užitím spalovacích turbín. Spalováním zemního plynu se tvoří žhnoucí plyn, který se žene do tlakových trubic a roztáčí turbíny na tvorbu elektřiny.

Zemní plyn v USA

Většina zemního plynu produkovaného v USA se tam i tvoří. Část se dováží z Kanady. Zhruba 22 % spotřeby energie v USA je ze zemního plynu. Přes polovina domácností v USA používá zemní plyn jako hlavní metodu topení. Přes 90% elektráren, které budou za příštích 20 let postaveny, mají běžet na pohon zemního plynu.