Algo que muitas pessoas ficam surpresas ao saber é que a eletricidade, por sua própria natureza, não pode ser armazenada, pelo menos não economicamente em qualquer apreciáveis quantidades (além do que você encontrar em uma bateria).
o que isso significa é que a eletricidade deve ser gerada e fornecida no exato momento em que é necessária. O sistema de transmissão, que fornece eletricidade a você na velocidade surpreendente de 186.000 milhas por hora (quase a velocidade da luz) é o que torna isso possível.
conforme apresentado na compreensão da transmissão, o sistema elétrico envolve geração, transmissão e distribuição. A necessidade de transmissão a granel surgiu à medida que a demanda por eletricidade crescia e pequenas usinas que só podiam atender sua área local se tornavam inadequadas. Usinas mais novas e maiores entraram em operação, mas estavam longe de seus centros de carga. As linhas de transmissão eram a única maneira de obter a energia para onde ela era necessária.
conectar plantas de geração remota com clientes também veio com um pequeno problema. A eletricidade deve ser transmitida através de fios. Os fios criam resistência ao fluxo de energia e essa resistência cria pequenas perdas na quantidade de energia que está sendo transmitida. Não é grande coisa para distâncias muito curtas; mas quanto mais longo o fio, maior a resistência e maiores as perdas.
a solução para o problema da resistência é aumentar a tensão (ou a “pressão”) na qual a eletricidade é empurrada pelos fios. Quanto maior a tensão, melhor o sistema é capaz de superar a resistência e minimizar as perdas. Assim, hoje, à medida que a energia viaja centenas ou milhares de quilômetros de onde é gerada, linhas de alta tensão de 230, 500 ou 765 quilovolts garantem que a eletricidade seja fornecida rapidamente e com perda mínima de energia.
Por Que Torres?
embora a eletricidade às vezes possa ser transmitida no subsolo, os sistemas de transmissão” a granel ” geralmente envolvem o uso de fios aéreos. Uma pergunta comum feita sobre fios aéreos, particularmente durante o processo de planejamento, é por isso que são necessárias torres de aço tão grandes. As duas principais respostas são segurança e confiabilidade.
devido às altas tensões utilizadas, os regulamentos locais, estaduais e federais colocam certos requisitos sobre como as linhas de transmissão podem ser construídas, principalmente no interesse da segurança. Um desses requisitos principais envolve o quão alto fora do solo os fios devem estar em seu ponto mais baixo (conhecido como “folga”). As exigências do afastamento podem variar extensamente, mas uma escala de 60-150 pés é comum.
com exigências da altura vem uma necessidade complementar para a estabilidade. As linhas de transmissão e as torres têm que suportar uma série de adversidades ambientais, desde ventos fortes a temperaturas congelantes, onde os depósitos de gelo e neve podem causar o colapso de uma linha ou torre. Como resultado, as torres de alta tensão são geralmente construídas para suportar as chamadas tempestades de 50 ou 100 anos para garantir que as condições climáticas não interrompam o fluxo de serviço elétrico.
dentro dos fios
a energia é transmitida através dos fios através de corrente alternada ou corrente contínua. Ambos têm suas vantagens; no entanto,” corrente alternada trifásica ” é o método mais comum usado em todo o mundo.
na transmissão de corrente alternada (CA), o movimento da carga elétrica inverte periodicamente a direção. Em um sistema CA trifásico, os fios carregam três correntes alternadas que atingem seus valores de pico em momentos diferentes.
sistemas trifásicos também podem ser classificados como Sistemas de circuito simples ou duplo. Circuito duplo significa que a estrutura de transmissão está carregando dois conjuntos de linhas de transmissão, cada uma com três condutores (fios).
em sistemas de corrente contínua (DC), o fluxo de carga elétrica é apenas em uma direção. O sistema opera a uma tensão máxima constante, o que pode permitir que corredores de linha de transmissão existentes com condutores de tamanho igual transportem 100% mais energia para uma área de maior consumo do que a CA.Os sistemas CA trifásicos são geralmente considerados menos dispendiosos do que os sistemas CC para distâncias mais curtas (menos de 400 milhas). O AC também oferece algumas vantagens em termos de intensificar e descer (veja abaixo) que podem torná-lo uma alternativa melhor quando há várias conexões intermediárias na linha para atender às comunidades ao longo de sua rota.
para distâncias mais longas, e mesmo para distâncias mais curtas onde não há Torneiras intermediárias, os sistemas CC têm duas vantagens, além de sua capacidade de fornecer substancialmente mais potência. Primeiro, eles são menos caros de construir porque não precisam de tantos fios quanto para sistemas trifásicos. Em segundo lugar, eles são mais eficientes em termos de prevenção de perdas elétricas devido à resistência nas linhas. Em terceiro lugar, os sistemas DC também oferecem benefícios relacionados à confiabilidade. Mudanças na carga que poderiam fazer com que algumas partes de uma rede AC se tornassem não sincronizadas e levassem a falhas em cascata na grade não teriam o mesmo efeito em um sistema DC, por exemplo. Além disso, em tal cenário, o link DC poderia ser usado para estabilizar a rede AC.
os sistemas CC também têm suas desvantagens, particularmente em termos de custo e equipamentos associados à intensificação e redução da tensão, mas dados os benefícios da CC como um todo, muitos operadores de sistemas de energia estão contemplando o uso mais amplo de sistemas CC.
intensificando e descendo
enquanto a eletricidade que viaja pelos fios de alta tensão pode ter a força de 230, 500 ou 765 quilovolts atrás dela, não é assim que o fluxo começa na fonte de geração; nem é assim que termina quando a eletricidade chega à sua casa. Na verdade, não seria seguro em nenhum dos lados se fosse esse o caso.
Dentro do sistema de transmissão, subestações e transformadores desempenham papéis-chave, aumentando a tensão do gerador para a massa linhas de transmissão, e pisando-a para baixo de linhas de transmissão para linhas locais que distribuem a energia para a sua casa.
à medida que a energia está sendo gerada, ela deixa a fonte da usina em cerca de 20 quilovolts. Os transformadores então aumentam a tensão para o nível apropriado para a transmissão – assim como uma bomba seria usada para aumentar a pressão da água em um tubo.
à medida que a eletricidade atinge um centro de carga, a concessionária local a entrega a bairros e empresas, diminuindo a tensão por meio de subestações e enviando-a ao longo de uma rede de linhas alimentadoras (ou de distribuição). As tensões para linhas de distribuição primárias operam entre 2,4 e 34,5 quilovolts. A tensão é então abaixada novamente através de transformadores de distribuição para níveis residenciais de 120 e 240 volts.