mindig ott van minden alkalommal, amikor megfordít egy kapcsolót vagy bedug egy kábelt. Mindannyian támaszkodunk a villamos energiára, hogy naponta haladjunk, legyen az forrásban lévő víz a reggeli kávéhoz, számítógépünk használata munkához vagy telefon töltése. Megkérdezted már magadtól, hogyan jut el az áram az otthonodba? A villamos energia nagy távolságot tesz meg, hogy közvetlenül a házához jusson. Az állomás, ahol a villamos energia keletkezik, több száz mérföldnyire lehet! Az összes oszlopot és vezetéket, amelyet otthonod előtt és az autópálya mentén látsz, elektromos elosztórendszernek vagy átvitelnek nevezik.
ma az ország egész területén a generáló állomások az elektromos rendszeren keresztül csatlakoznak (néha “elektromos hálózatnak”nevezik).
hogyan működik az elektromos hálózat
az elektromos hálózat sokrétű és létfontosságú rendszer. A modern kor egyik legjelentősebb mérnöki eredménye. A különböző létesítményekben termelt energiát továbbítja és elosztja a végfelhasználók között, gyakran nagy távolságokon keresztül. Ezenkívül villamos energiát biztosít ipari létesítményeknek, épületeknek, iskoláknak és otthonoknak. És ezt teszi minden nap minden egyes percében és egész évben.
a nemzeti hálózat elengedhetetlen az energiatermeléshez, mivel garantálja mind a villamos energia, mind a gáz biztonságos szállítását. A kereslet és a kínálat is kiegyensúlyozott. A Nemzeti Hálózat célja, hogy az ügyfelek által igényelt hőt, fényt és energiát a különböző otthonokba juttassa. De bármennyire is jelentős a hálózat, az alacsony szén-dioxid-forrásokra való áttéréssel a jövőben is lépést kell tartania a növekvő kereslettel.
az összes energiaforrásból származó energia körülbelül 40% – át villamos energia előállítására használják fel, többet, mint bármely más célra. Az energia technikai és tudományos megértése lehetővé tette számunkra, hogy villamos energiát termeljünk, továbbítsunk és használjunk otthonok fűtésére, telefonok töltésére, világos utcákra és még sok másra. A villamos energia három szakaszban jut el otthonainkba: termelés, átvitel és elosztás. Ez egy bonyolult mérnöki eljárás.
a folyamat hatalmas beruházásokat és tapasztalt munkaerőt igényel. A villamosenergia-termelés alapjai ugyanazok maradnak a villamos energia minden formájában, mint például a szén, a vízerőművek, az atomerőművek, a megújuló energiaforrások, például a szél és a napenergia felhasználásával előállított villamos energia. Értsük meg részletesen.
villamosenergia-termelés
a villamos energia az erőműben indul, ahol fosszilis tüzelőanyagokkal vagy megújuló erőforrásokkal, a széntől és a földgáztól a víz-és szélenergiáig terjed. A legtöbb esetben ezeket az erőforrásokat a turbinák áramellátására használják gáz, gőz, szél, víz, napenergia, biomassza, geotermikus, sőt maghasadás erő(k) révén.
különböző energiaforrások vannak, és különböző módon lehet energiát előállítani. A központi dolog, hogy gondolkozzanak, hogy a villamos energia egy ember alkotta termék, létrehozott egy elektromos generátor. Az energiatermelés egy olyan energiaforrással kezdődik, amely szabályozható és átalakítható, hogy elektromos energiát hozzon létre, majd elektromos áramon keresztül elektromos vezetékeken keresztül szállítható. Az energiatermelés az első lépés a termelt energiatermelés és-elosztás megvalósításában.
megújuló energia
a villamos energia előállításához felhasznált megújuló energia összessége az évek során növekszik, a fosszilis tüzelőanyagok lassan fokozatosan megszűnnek. A megújuló energia több forrásból áll, mint például a napenergia, a víz, a szél, a hullámenergia, a biomassza és a tengeri energia. Miután az energiát megújuló energiaforrásokon keresztül állítják elő, az elosztandó hálózatra irányul.
fosszilis tüzelőanyagok
a fosszilis tüzelőanyagok ma is uralják a villamosenergia-forrásokat. Földgázból, szénből és olajból állnak. Ezt az energiát fosszilis tüzelőanyagok, például olaj, szén és gáz elégetésével állítják elő, amelyek aztán lebontják a szénkötéseket és energiát termelnek. Ezután gőz keletkezik, amely hatalmas turbinákat hajt, hogy nagy teljesítményű, forgó mágnesen keresztül áramot termeljenek. A széntüzelésű erőműveket a legnagyobb ipari szennyezőnek tartják a nagy mennyiségű szén-dioxid-kibocsátás miatt, amely veszélyt jelent környezetünkre és egészségünkre.
atomenergia
az atomerőművekben az atomreaktorból előállított energia hőt termel radioaktív fémekből, például uránból. Az atomenergia továbbra is sokkal tisztább választás az energiatermeléshez, mint a fosszilis tüzelőanyagok, mivel alacsonyabb mennyiségű szén-dioxidot termelnek.
összefoglalva, a villamos energiát turbinák forgatásával vagy forgatásával állítják elő. Ezek a turbinák bármilyen módon kapcsolhatók-Szén, Nukleáris energia, gőz, megújuló energia, például napenergia stb. Különböző erőművekben a turbinákat a gőz nyomása forgatja, amelyet forró víz hoz létre nagy kazánokban égő szén felhasználásával. A gőz nyomása olyan, hogy megfordítja a turbinákat, amelyek viszont villamos energiát termelnek. A vízenergia a folyó víz erejét használja az ember által készített víztározó gát mentén. A folyó víz nagy ereje megfordítja a turbinákat. A cél a turbinák bármilyen módon történő megfordítása.
villamosenergia-átvitel
ez az elektromos energia tömeges átadása a termelő erőművekből, ahol különböző elektromos alállomásokra indul. A villamos energiát nagy távolságra szállítják nagy feszültségeken, ami minimalizálja az áramveszteséget. A távvezetékek vezetékek, úgynevezett vezetékek, amelyek villamos energiát szállítanak az erőművektől az alállomásokig, amelyek energiát szolgáltatnak az ügyfeleknek. Mindezek együttesen egy “elektromos hálózat” néven ismert hálózatot alkotnak.”Ez a hálózat magában foglalja a termelő létesítményeket, távvezetékeket, alvezetékeket, elosztóvezetékeket és alállomásokat. A villamos energia továbbításának folyamatát az alábbiakban ismertetjük:
a villamos energiát erőműben vagy állomáson állítják elő. A generátor ezután átalakítja a mechanikai energiát elektromos energiává azáltal, hogy az elektromos áramot egy külső áramkörön keresztül áramlik. Általában egy elektromos vezető, mint a réz, mágneses mezőben forog, hogy villamos energiát hozzon létre. A vezető elfordításához használt energia származhat szénből, földgázból, nukleáris energiából eső vízből és megújuló erőforrásokból, például szél-és napenergiából. Az erőművekben a villamos energiát általában kevesebb, mint 30 000 V (30 kV) feszültséggel állítják elő. Mielőtt az átviteli kábelekbe/vezetékekbe áramolna, a villamos energiát transzformátorok “fokozzák” a magas feszültségre (ezek olyan eszközök, amelyek növelik és csökkentik az áramkör feszültségét is).
a távvezetékek nagy távolságokon szállítják az áramot, a termelő létesítménytől a különböző területekig, ahol szükség van rájuk. A távvezetékekben lévő villamos energiát 200 kV feletti feszültségeken továbbítják a hatékonyság növelése érdekében. A körülbelül 220 kV-500 kV feszültség standard. Ezenkívül a távvezetékeket általában nagy rácsos acéltornyokhoz vagy cső alakú acéloszlopokhoz rögzítik.
az átviteli alállomás két vagy több távvezetéket kapcsol össze, és nagyfeszültségű kapcsolókból áll, amelyek lehetővé teszik a vezetékek csatlakoztatását vagy leválasztását karbantartás céljából. Ezt Kapcsolóállomásnak is nevezhetjük. Az alállomásnak lehetnek transzformátorai, amelyek két átviteli feszültség vagy olyan berendezés, például szabályozók közötti áramáramlás szabályozására két szomszédos energiarendszer között. Egy nagy átviteli alállomás sok hektárt lefedhet több feszültségszinttel, valamint nagy mennyiségű védő-és vezérlőberendezéssel (kondenzátorok, relék, kapcsolók, megszakítók, feszültség-és áramváltók).
az Alvezetékek 200 kV-nál kisebb feszültségű villamos energiát szállítanak; jellemzően 66 kV vagy 115 kV. Általában magas fa vagy könnyű acéloszlopokra vannak felfüggesztve. Föld alatt is elhelyezhetők.
villamosenergia-elosztás
a villamos energiát elektromos elosztó alállomáson keresztül osztják el. Az alállomáson a nagyfeszültségű távvezetékekből származó nagyfeszültségű villamos energiát leeresztő transzformátorokon keresztül vezetik, amelyek csökkentik a feszültséget. A villamos energiát ezután továbbítják a helyi elektromos elosztóvezetékek hálózatába. Mielőtt a villamos energia belépne az otthonba, a feszültséget ismét leeresztő transzformátorokkal csökkentik. A legtöbb országban a feszültség 220 V AC vagy 110 V DC. A villamos energiát leggyakrabban váltakozó áramon keresztül osztják el, bár az egyenáramot néha távolsági, nagyfeszültségű átvitelre használják.
váltakozó áram (AC) időnként átkapcsolja az irányt. A ciklus egy teljes periódus, ahol az áram először az egyik, majd a másik irányba áramlik. A legtöbb távvezeték váltakozó áramot szállít, mivel a villamos energiát váltakozó áramként állítják elő és használják, és szükség esetén transzformátor használható a feszültség megváltoztatására.
az egyenáram (DC) egy irányban áramlik, és hasznos a villamos energia jelentős távolságokon történő továbbítására, mivel az egyenáram nem ciklikus, két olyan hálózat csatlakoztatására használható, amelyek nem azonos frekvencián vagy szinkronizálva vannak. A transzformátorok azonban nem változtathatják meg az egyenáram feszültségét; vissza kell alakítani váltakozó árammá, hogy az elosztáshoz le lehessen lépni.
otthona
egy otthonban a villamos energiát az elektromos vezetékeken keresztül a vezetékek hálózata osztja ki a különböző aljzatokba. A villamos energia áthalad a szolgáltatás csepp és lesz rögzítve a mérő. A mérő nyomon követi, hogy mennyi villamos energiát használ. A kapcsolótábla, a villamos energia lesz osztva áramkörök minden területen a ház. Végül a villamos energia a falak mögött lévő vezetékeken keresztül a konnektorokba és kapcsolókba kerül, ahol a lámpákat és a készülékeket működtetik.