ceva ce mulți oameni sunt surprinși să afle este că electricitatea, prin însăși natura sa, nu poate fi stocată – cel puțin nu din punct de vedere economic în cantități apreciabile (dincolo de ceea ce găsiți într-o baterie).
aceasta înseamnă că electricitatea trebuie generată și furnizată chiar în momentul în care este necesară. Sistemul de transmisie, care vă furnizează electricitate la viteza uimitoare de 186.000 de mile pe oră (aproape viteza luminii) este ceea ce face posibil acest lucru.
așa cum este prezentat în înțelegerea transmisiei, sistemul electric implică generarea, transmisia și distribuția. Nevoia de transport în vrac a apărut pe măsură ce cererea de energie electrică a crescut, iar centralele electrice mici care nu puteau deservi decât zona lor locală au devenit inadecvate. Centralele electrice mai noi și mai mari au intrat în funcțiune, dar erau departe de centrele lor de încărcare. Liniile de transmisie erau singura modalitate de a duce puterea acolo unde era nevoie.
conectarea instalațiilor de generare la distanță cu clienții a venit, de asemenea, cu o mică problemă. Electricitatea trebuie transmisă prin fire. Firele creează rezistență la fluxul de energie și această rezistență creează pierderi mici asupra cantității de Energie transmisă. Nu este mare lucru pentru distanțe foarte scurte; dar cu cât firul este mai lung, cu atât rezistența este mai mare și pierderile sunt mai mari.
soluția la problema rezistenței este creșterea tensiunii (sau a „presiunii”) la care electricitatea este împinsă prin fire. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât sistemul este mai bine capabil să depășească rezistența și să minimizeze pierderile. Astfel, astăzi, pe măsură ce energia se deplasează la sute sau mii de mile de unde este generată, liniile de înaltă tensiune de 230, 500 sau 765 kilovolți asigură livrarea rapidă a energiei electrice și cu pierderi minime de energie.
De Ce Turnuri?
în timp ce electricitatea poate fi uneori transmisă subteran, sistemele de transmisie „în vrac” implică adesea utilizarea firelor aeriene. O întrebare comună despre firele aeriene, în special în timpul procesului de planificare, este de ce sunt necesare astfel de turnuri mari de oțel. Cele două răspunsuri principale sunt siguranța și fiabilitatea.
datorită tensiunilor ridicate utilizate, reglementările locale, de stat și federale impun anumite cerințe cu privire la modul în care pot fi construite liniile de transmisie, în primul rând în interesul siguranței. Una dintre aceste cerințe cheie implică cât de mare de la sol firele trebuie să fie la punctul lor cel mai de jos (cunoscut sub numele de „clearance-ul”). Cerințele de degajare pot varia foarte mult, dar o gamă de 60-150 de picioare este comună.
cu cerințele de înălțime vine o nevoie complementară de stabilitate. Liniile de transmisie și turnurile trebuie să reziste la o serie de adversități de mediu, de la vânturi puternice la temperaturi de îngheț, unde depozitele de gheață și zăpadă ar putea provoca altfel prăbușirea unei linii sau a unui turn. Drept urmare, turnurile de înaltă tensiune sunt de obicei construite pentru a rezista așa-numitelor furtuni de 50 sau 100 de ani pentru a se asigura că condițiile meteorologice nu întrerup fluxul de servicii electrice.
în interiorul firelor
puterea este transmisă prin fire prin curent alternativ sau curent continuu. Ambele au avantajele lor; cu toate acestea,” curentul alternativ trifazat ” este cea mai comună metodă utilizată în întreaga lume.
în transmisia de curent alternativ (AC), mișcarea sarcinii electrice inversează periodic direcția. Într-un sistem AC trifazat, firele poartă trei curenți alternativi care ating valorile lor de vârf în momente diferite.
sistemele trifazate pot fi, de asemenea, clasificate ca sisteme cu un singur sau dublu circuit. Circuitul dublu înseamnă că structura de transmisie transportă două seturi de linii de transmisie, fiecare cu trei conductori (fire).
în sistemele de curent continuu (DC), fluxul de sarcină electrică este doar într-o singură direcție. Sistemul funcționează la o tensiune maximă constantă, ceea ce poate permite coridoarelor existente ale liniilor de transmisie cu conductori de dimensiuni egale să transporte cu 100% mai multă putere într-o zonă cu consum mai mare decât AC.
sistemele trifazate de curent alternativ sunt în general considerate mai puțin costisitoare decât sistemele de curent continuu pentru distanțe mai scurte (Mai puțin de 400 de mile). AC oferă, de asemenea, câteva avantaje în ceea ce privește intensificarea și coborârea (a se vedea mai jos), ceea ce îl poate face o alternativă mai bună atunci când există mai multe conexiuni intermediare în linie pentru a deservi comunitățile de-a lungul traseului său.
pentru distanțe mai mari și chiar pentru distanțe mai scurte în care nu există robinete intermediare, sistemele DC au două avantaje pe lângă capacitatea lor de a furniza substanțial mai multă putere. În primul rând, sunt mai puțin costisitoare de construit, deoarece nu au nevoie de atâtea fire ca pentru sistemele trifazate. În al doilea rând, ele sunt mai eficiente în ceea ce privește prevenirea pierderilor electrice datorate rezistenței în linii. În al treilea rând, sistemele DC oferă, de asemenea, beneficii legate de fiabilitate. Modificările de încărcare care ar putea determina unele porțiuni ale unei rețele de curent alternativ să devină nesincronizate și să conducă la defecțiuni în cascadă în rețea nu ar avea același efect asupra unui sistem DC, de exemplu. Mai mult, într-un astfel de scenariu, legătura DC ar putea fi utilizată pentru stabilizarea rețelei AC.
sistemele DC au, de asemenea, dezavantajele lor, în special în ceea ce privește costul și echipamentele asociate cu creșterea și scăderea tensiunii, dar având în vedere beneficiile DC în ansamblu, mulți operatori de sisteme de alimentare au în vedere utilizarea mai largă a sistemelor DC.
urcând și coborând
în timp ce electricitatea care circulă prin firele de înaltă tensiune poate avea forța de 230, 500 sau 765 kilovolți în spatele ei, nu așa începe fluxul de la sursa de generare; nici nu se termină când electricitatea ajunge în casa ta. De fapt, nu ar fi în siguranță la nici un capăt dacă ar fi așa.
în cadrul sistemului de transmisie, substațiile și transformatoarele joacă roluri cheie prin creșterea tensiunii de la generator la liniile de transmisie în vrac și trecerea acesteia de la liniile de transmisie la liniile locale care distribuie puterea către casa ta.
pe măsură ce energia este generată, aceasta părăsește sursa centralei electrice la aproximativ 20 kilovolți. Transformatoarele cresc apoi tensiunea la nivelul adecvat pentru transmisie-la fel ca o pompă ar fi utilizată pentru a crește presiunea apei într-o conductă.
pe măsură ce electricitatea ajunge la un centru de încărcare, utilitatea locală o livrează cartierelor și întreprinderilor, coborând tensiunea prin stații și trimițând-o de-a lungul unei rețele de linii de alimentare (sau distribuție). Tensiunile pentru liniile de distribuție primară funcționează între 2,4 și 34,5 kilovolți. Tensiunea este apoi coborâtă din nou prin transformatoare de distribuție la niveluri rezidențiale de 120 și 240 volți.