wat velen verbazen, is dat elektriciteit door zijn aard niet kan worden opgeslagen – althans niet economisch in aanzienlijke hoeveelheden (meer dan wat je in een batterij aantreft).
dit betekent dat elektriciteit moet worden opgewekt en geleverd op het moment dat het nodig is. Het transmissiesysteem, dat elektriciteit levert aan je met de verbazingwekkende snelheid van 186.000 mijl per uur (bijna de snelheid van het licht) is wat dit mogelijk maakt.
zoals beschreven in Transmission, omvat het elektrische systeem opwekking, transmissie en distributie. De behoefte aan bulktransmissie ontstond toen de vraag naar elektriciteit toenam en kleine elektriciteitscentrales die alleen hun lokale gebied konden bedienen, ontoereikend werden. Nieuwere, grotere energiecentrales kwamen online, maar waren ver weg van hun laadcentra. Transmissielijnen waren de enige manier om de stroom te krijgen waar het nodig was.
het aansluiten van centrales op afstand met de klanten bracht ook een klein probleem met zich mee. Elektriciteit moet via draden worden overgedragen. Draden maken weerstand tegen de stroom van energie en die weerstand creëert kleine verliezen op de hoeveelheid energie die wordt overgedragen. Geen probleem voor zeer korte afstanden; maar hoe langer de draad, hoe groter de weerstand en hoe groter de verliezen.
de oplossing voor het weerstandsprobleem is het verhogen van de spanning (of de “druk”) waarbij elektriciteit door de draden wordt geduwd. Hoe hoger de spanning, hoe beter het systeem in staat is om weerstand te overwinnen en verliezen te minimaliseren. Nu energie honderden of duizenden mijlen van de plaats van opwekking aflegt, zorgen hoogspanningslijnen van 230, 500 of 765 kilovolt ervoor dat elektriciteit snel en met minimaal energieverlies wordt geleverd.
Waarom Torens?
terwijl elektriciteit soms ondergronds kan worden getransporteerd, wordt bij” bulktransmissiesystemen ” vaak gebruik gemaakt van bovenleiding. Een veel voorkomende vraag over bovenleidingen, met name tijdens het planningsproces, is waarom dergelijke grote stalen torens nodig zijn. De twee belangrijkste antwoorden zijn veiligheid en betrouwbaarheid.
vanwege de hoge spanningen die worden gebruikt, stellen lokale, staats-en federale voorschriften bepaalde eisen aan de wijze waarop de transmissielijnen kunnen worden gebouwd, voornamelijk in het belang van de veiligheid. Een van deze belangrijke eisen is hoe hoog van de grond de draden moeten zijn op hun laagste punt (bekend als “speling”). Clearance eisen kunnen sterk variëren, maar een bereik van 60-150 voet is gemeenschappelijk.
met hoogtevereisten komt een aanvullende behoefte aan stabiliteit. Transmissielijnen en torens moeten bestand zijn tegen allerlei tegenslagen, van harde wind tot vriestemperaturen, waar ijs-en sneeuwafzettingen anders een lijn of toren kunnen doen instorten. Als gevolg hiervan zijn hoogspanningsmasten meestal gebouwd om zogenaamde 50 of 100 jaar stormen te weerstaan om ervoor te zorgen weersomstandigheden niet onderbreken de stroom van de elektrische dienst.
binnen de draden
het vermogen wordt via wisselstroom of gelijkstroom via de draden overgedragen. Beide hebben hun voordelen; echter, “driefasige wisselstroom” is de meest gebruikte methode over de hele wereld.
bij wisselstroom keert de beweging van de elektrische lading periodiek de richting om. In een driefasig wisselstroomsysteem dragen de draden drie wisselstromen die op verschillende tijdstippen hun piekwaarden bereiken.
Driefasensystemen kunnen ook worden ingedeeld als enkel-of dubbelcircuitsystemen. Dubbel circuit betekent dat de transmissiestructuur twee sets transmissielijnen draagt, elk met drie geleiders (draden).
in gelijkstroomsystemen verloopt de elektrische lading slechts in één richting. Het systeem werkt bij een constante maximale spanning, waardoor bestaande transmissielijncorridors met geleiders van gelijke grootte 100% meer vermogen kunnen dragen in een gebied met een hoger verbruik dan AC.
driefasige wisselstroomsystemen worden over het algemeen als goedkoper beschouwd dan gelijkstroomsystemen voor kortere afstanden (minder dan 400 mijl). AC biedt ook enkele voordelen in termen van opstappen en aftreden (zie hieronder) die het een beter alternatief kan maken wanneer er verschillende tussenliggende verbindingen in de lijn zijn om gemeenschappen langs de route te bedienen.
voor langere afstanden, en zelfs voor kortere afstanden waar er geen tussenliggende kranen zijn, hebben gelijkstroomsystemen twee voordelen naast hun vermogen om aanzienlijk meer vermogen te leveren. Ten eerste zijn ze minder duur om te bouwen omdat ze niet zo veel draden nodig hebben als voor driefasige systemen. Ten tweede zijn ze efficiënter in termen van het voorkomen van elektrische verliezen als gevolg van weerstand in de leidingen. Ten derde bieden DC-systemen ook voordelen met betrekking tot betrouwbaarheid. Veranderingen in belasting die ertoe kunnen leiden dat sommige delen van een AC-netwerk niet gesynchroniseerd raken en leiden tot trapsgewijze storingen in het raster zou niet hetzelfde effect hebben op een DC-systeem, bijvoorbeeld. Bovendien zou in een dergelijk scenario de DC-verbinding kunnen worden gebruikt om het AC-netwerk te stabiliseren.
gelijkstroomsystemen hebben ook hun nadelen, met name in termen van kosten en de apparatuur die gepaard gaat met het opvoeren en verlagen van de spanning, maar gezien de voordelen van gelijkstroom als geheel, overwegen veel exploitanten van elektriciteitssystemen een ruimer gebruik van gelijkstroomsystemen.
opstappen en afbouwen
terwijl de elektriciteit die door de hoogspanningsdraden gaat de kracht van 230, 500 of 765 kilovolt achter zich kan hebben, is dat niet hoe de stroom begint bij de opwekkingsbron en evenmin hoe het eindigt wanneer de elektriciteit bij uw huis aankomt. In feite zou het aan beide kanten niet veilig zijn als dat het geval was.
binnen het transmissiesysteem spelen onderstations en transformatoren een belangrijke rol door het opvoeren van de spanning van de generator naar de bulktransmissielijnen, en het verlagen van de transmissielijnen naar de lokale lijnen die de stroom naar uw huis verdelen.
naarmate de energie wordt opgewekt, verlaat deze de krachtcentrale op ongeveer 20 kilovolt. Transformatoren verhogen dan de spanning tot het juiste niveau voor transmissie – net als een pomp zou worden gebruikt om de waterdruk in een buis te verhogen.
wanneer de elektriciteit een laadcentrum bereikt, levert het lokale nut het aan buurten en bedrijven door de spanning via onderstations te verlagen en het via een netwerk van feeder (of distributie) lijnen te verzenden. Spanningen voor primaire distributielijnen werken tussen 2,4 en 34,5 kilovolt. De spanning wordt vervolgens via verdeeltransformatoren weer verlaagd tot residentiële niveaus van 120 en 240 volt.