- Joined
- Oct 8, 2013
- Messages
- 10,249
Δεν είμαι ηλεκτρολόγος αλλά έχω μπλέξει με τα ρεύματα. Με παράσυραν και Ohm μάνα μου δεν είναι ψέμα.
TL;Dr Με την υπάρχουσα τεχνολογία-τεχνογνωσια σε θέματα υλικών και σε θέματα πιο "θεωρητικά" όπως το τι συμβαίνει όσον αφορά την μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας ως πακέτα ενέργειας η λύση για την ανθρωπότητα είναι λίγο από το ένα και λίγο απ' τ' άλλο.
Για να το εξηγήσω, παρότι έχουμε κάνει άλματα εξέλιξης τα τελευταία χρόνια, εντούτοις η ολική μετάβαση δεν είναι εύκολη ούτε και εκ των πραγμάτων εφικτή. Για την ακρίβεια είναι πιο πιθανό να περάσουμε σε άυλη μεταφορά ενέργειας με την μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων παρά σε αντικατάσταση ολόκληρων δικτύων.
Το μακρυναρι τώρα.
Από την στιγμή που το ρεύμα θα κουμπώσει σε κάποιο μέσο μεταφοράς, αυτό το μέσο γίνεται και καταναλωτής. Όσο μεγαλύτερο το μέσο, τόσο μεγαλύτερη και η κατανάλωση. Γι'αυτό και όπου παράγεται ή συγκεντρώνεται ρεύμα για να σταλεί στους υποσταθμους κι από κει να μοιραστεί στον κόσμο, έχουμε μετασχηματιστές ανόρθωσης τάσης.
Αυτό γίνεται διότι όσο μεγαλώνει η τάση του ρεύματος, μειώνεται η ένταση. Η ένταση είναι αυτή που καθορίζει την κατανάλωση ενός υλικού μέσου και άρα πρέπει να την ρίξουμε όσο περισσότερο γίνεται. Γι αυτό και θα έχετε διαπιστώσει ότι οι ταχυφορτιστες έχουν περισσότερα Ampere. Στην σταθερή, στην θεωρία, τάση του δικτύου με μεγαλύτερη ένταση καταναλώνουν περισσότερο ρεύμα. Τελείως μπακάλικα για όσους δεν έχουν την παραμικρή εικόνα επί του θέματος. Για πιο αναλυτικά, διαβάστε περί του νόμου του Ohm.
Πάμε στα περί υψηλής τάσης και μεταφοράς ρεύματος από τους σταθμούς παραγωγής στους καταναλωτές.
Όπως είπε ο Χανκ, το συνεχές ρεύμα προτιμάται στην περίπτωση όπου πρέπει να μεταφερθεί το ρεύμα σε αποστάσεις άνω των 600χλμ. Αυτό συμβαίνει διότι η απόδοση του εναλλασσόμενου μετά από αυτό το σημείο πέφτει, τόσο σε θέματα που αφορούν την συμπεριφορά αυτού όσο και στο θέμα του κόστους των υλικών που απαιτούνται για να μπορέσεις να διατηρήσεις την απόδοση ίδια. Από την άλλη όμως, η υποβάθμιση μέσω μετασχηματιστων του συνεχούς κοστίζει τόσο πολύ που πρακτικά δεν μπορείς να έχεις έξω από κάθε γειτονιά έναν αντίστοιχο μετασχηματιστή για να πεις ότι κερδίζεις στο τελικό ισοζύγιο. Οπότε λόγω της πυκνότητας του ιστού των καταναλωτών, προτιμάται το δίκτυο να είναι εναλλασσόμενου ρεύματος για να διαμοιράζεται φθηνότερα.
Το υποθαλάσσιο δίκτυο, εκτός των αποστάσεων, προτιμάται να είναι συνεχούς λόγω του νερού που περιβάλλει τα καλώδια. Αυτό συμβαίνει διότι αλλάζει η συμπεριφορά του υλικού και οδηγεί σε αυξημένες καταναλώσεις του εναλλασσόμενου. Χοντρικά, αυξάνει η ηλεκτρική χωρητικότητα του καλωδίου, φανταστείτε το σαν ένα πυκνωτή, οπότε και θέλουμε μεγαλύτερα ποσά ενέργειας για να τα φορτίσουμε και να μπορέσει να ταξιδέψει το ρεύμα στην αντίπερα όχθη. Επίσης, το εναλλασσόμενο δεν διαπερνά το καλώδιο σε ολόκληρη την διατομή του, αλλά ξεκινώντας από την εξωτερική πλευρά του καλωδίου και πηγαίνοντας προς το κέντρο του, πέφτει το ποσοστό της μεταφοράς. Οπότε έχουμε"περισσότερο" ρεύμα στα άκρα από ότι στο κέντρο, κάτι που μας επηρεάζει επίσης στις ιδιοκαταναλωσεις του δικτύου. Και χωρίς να το έχω ψάξει ιδιαίτερα, νομίζω ότι τα AC καλώδια θα είναι πάντοτε χοντροτερα από τα DC.
Ο λόγος που βλέπουμε το DC να κερδίζει έδαφος είναι τα θυρίστορ, ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρουμε τις τρεις φάσεις του συνεχούς ρεύματος στην μία γραμμή του συνεχούς. Όσο αυτά βελτιώνονται σε θέματα απόδοσης, κόστους υλικών και ικανοτήτων μετατροπής τόσο περισσότερο θα βλέπουμε να χρησιμοποιείται το συνεχές ρεύμα.
Το πρόβλημα που όμως παραμένει βρίσκεται στο κόστος. Σε όλα τα ζητήματα μεταξύ των δύο, αυτό που κοιτάνε οι μεγάλοι επενδυτές είναι το τελικό ισοζύγιο. Αν η τεχνολογία Α στο τέλος της δεκαετίας τους φέρει έστω και ένα ευρώ παραπάνω από την Β, με παρόμοιο επενδυτικό ρίσκο, θα επιλέξουν την Α. Ας λένε οι επιστήμονες ότι θέλουν.
Σε έναν ιδανικό κόσμο, ο λαός θα μπορούσε να παράγει ένα μέρος του ρεύματός του με φωτοβολταϊκά σε συνεχές για ό,τι αυτός θέλει και το υπόλοιπο να το παίρνει από το δίκτυο, με τον πιο συμφέρον για αυτόν τρόπο. Έτσι θα είχαμε αυτούς τους πολλούς μικρούς παραγωγούς που λέει ο Λουσινος σε ένα τεράστιο ενεργειακό πλέγμα. Επειδή όμως αυτό δεν γίνεται, οι θερμικές μονάδες θα καίνε μέχρι να γίνει η ατμόσφαιρα της Γης ίδια με της Αφροδίτης.
Αλλά αφού το έπιασες με τις ΑΠΕ, ας το συνεχίσω.
1) Ανεμογεννήτριες. Παράγουν AC, χαμηλής τάσης και συχνότητας ότι να ναι, λόγω της μη σταθερής περιστροφής των πτερυγίων, ήτοι του ρότορα εντός του πεδίου του στάτη. Το ρεύμα αυτό μετατρέπεται σε DC για να "διορθωθούν" τα στοιχεία του και μετά ξανά σε AC για να μπορέσει να αξιοποιηθεί από το δίκτυο. Το πως θα διανεμηθεί το ρεύμα στην πελατεία, εξαρτάται από το μέγεθος του πάρκου. Συνήθως εχεις έναν μικρό υποσταθμό όπου συλλέγει το DC και το μετατρέπει σε AC με την αντίστοιχη ανόρθωση τάσης. Οι δε "πράσινοι επενδυτές" είναι τόσο φτωχομπινέδες που μπορεί να μην βάλουν ασανσέρ στην κολώνα της ανεμογεννήτριας. Άρα μην περιμένεις να σκεφτούν να επενδύσουν σε νέα τεχνολογία για δική τους μεταφορά ρεύματος με DC ρεύμα σε data centers, σχολεια και εκκλησιές. Θα βάλουν το δοκιμασμένο και φθηνότερο εναλλασσόμενο και μετά ας το μετατρέψει ο φορτιστής του λάπτοπ σου σε ότι θέλει.
2) Φωτοβολταϊκά. Παράγουν συνεχές ρεύμα λόγω του τρόπου λειτουργίας των ημιαγωγών. Συνήθως δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν απευθείας ούτε τις led λάμπες ενός σπιτιού. Πρέπει να διορθωθεί το ρεύμα συνολικά ώστε να πάει στις καταναλώσεις. Σε οικιακή χρήση το στέλνεις σε μπαταρίες ή το μετατρέπεις και το πουλάς τσάμπα σε κάναν πονήρη ιδιώτη ή στην ΔΕΗ. Σε μεγάλα πάρκα υπάρχουν είτε μετατροπείς τάσης επάνω σε κάθε πάνελ, είτε αν δεν υπάρχει θέμα απωλειών, ένας μεγάλος κεντρικός στον αντίστοιχο υποσταθμό, ο οποίος κουμπώνει στον μετασχηματιστή για να "ταισει" το δίκτυο.
Δεν ξέρω πολλά για τα δίκτυα χαμηλής τάσης, αλλά βλέπω ότι στις περιπτώσεις των ΑΠΕ όπου έχουμε μικρές τάσεις λόγω του τρόπου λειτουργίας τους δεν συμφέρει να κουβαλήσουμε το ρεύμα στα είκοσι μέτρα. Άρα γιατί να μας συμφέρει να έχουμε ένα καλώδιο συνεχούς που θα τρέχει ένα χωριό; Οι απώλειες θα είναι σίγουρα ασύμφορες.
Δεν ξέρω τι κάνουν τα data centers, πάντως σίγουρα δεν έχουν απλώς περασμένα καλώδια. Θα το ψάξω και θα επανέλθω.
Διάολε κρύωσε το τσάι μου και δεν έγραψα ούτε τα μισά από όσα θα ήθελα. Τσιρς
TL;Dr Με την υπάρχουσα τεχνολογία-τεχνογνωσια σε θέματα υλικών και σε θέματα πιο "θεωρητικά" όπως το τι συμβαίνει όσον αφορά την μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας ως πακέτα ενέργειας η λύση για την ανθρωπότητα είναι λίγο από το ένα και λίγο απ' τ' άλλο.
Για να το εξηγήσω, παρότι έχουμε κάνει άλματα εξέλιξης τα τελευταία χρόνια, εντούτοις η ολική μετάβαση δεν είναι εύκολη ούτε και εκ των πραγμάτων εφικτή. Για την ακρίβεια είναι πιο πιθανό να περάσουμε σε άυλη μεταφορά ενέργειας με την μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων παρά σε αντικατάσταση ολόκληρων δικτύων.
Το μακρυναρι τώρα.
Από την στιγμή που το ρεύμα θα κουμπώσει σε κάποιο μέσο μεταφοράς, αυτό το μέσο γίνεται και καταναλωτής. Όσο μεγαλύτερο το μέσο, τόσο μεγαλύτερη και η κατανάλωση. Γι'αυτό και όπου παράγεται ή συγκεντρώνεται ρεύμα για να σταλεί στους υποσταθμους κι από κει να μοιραστεί στον κόσμο, έχουμε μετασχηματιστές ανόρθωσης τάσης.
Αυτό γίνεται διότι όσο μεγαλώνει η τάση του ρεύματος, μειώνεται η ένταση. Η ένταση είναι αυτή που καθορίζει την κατανάλωση ενός υλικού μέσου και άρα πρέπει να την ρίξουμε όσο περισσότερο γίνεται. Γι αυτό και θα έχετε διαπιστώσει ότι οι ταχυφορτιστες έχουν περισσότερα Ampere. Στην σταθερή, στην θεωρία, τάση του δικτύου με μεγαλύτερη ένταση καταναλώνουν περισσότερο ρεύμα. Τελείως μπακάλικα για όσους δεν έχουν την παραμικρή εικόνα επί του θέματος. Για πιο αναλυτικά, διαβάστε περί του νόμου του Ohm.
Πάμε στα περί υψηλής τάσης και μεταφοράς ρεύματος από τους σταθμούς παραγωγής στους καταναλωτές.
Όπως είπε ο Χανκ, το συνεχές ρεύμα προτιμάται στην περίπτωση όπου πρέπει να μεταφερθεί το ρεύμα σε αποστάσεις άνω των 600χλμ. Αυτό συμβαίνει διότι η απόδοση του εναλλασσόμενου μετά από αυτό το σημείο πέφτει, τόσο σε θέματα που αφορούν την συμπεριφορά αυτού όσο και στο θέμα του κόστους των υλικών που απαιτούνται για να μπορέσεις να διατηρήσεις την απόδοση ίδια. Από την άλλη όμως, η υποβάθμιση μέσω μετασχηματιστων του συνεχούς κοστίζει τόσο πολύ που πρακτικά δεν μπορείς να έχεις έξω από κάθε γειτονιά έναν αντίστοιχο μετασχηματιστή για να πεις ότι κερδίζεις στο τελικό ισοζύγιο. Οπότε λόγω της πυκνότητας του ιστού των καταναλωτών, προτιμάται το δίκτυο να είναι εναλλασσόμενου ρεύματος για να διαμοιράζεται φθηνότερα.
Το υποθαλάσσιο δίκτυο, εκτός των αποστάσεων, προτιμάται να είναι συνεχούς λόγω του νερού που περιβάλλει τα καλώδια. Αυτό συμβαίνει διότι αλλάζει η συμπεριφορά του υλικού και οδηγεί σε αυξημένες καταναλώσεις του εναλλασσόμενου. Χοντρικά, αυξάνει η ηλεκτρική χωρητικότητα του καλωδίου, φανταστείτε το σαν ένα πυκνωτή, οπότε και θέλουμε μεγαλύτερα ποσά ενέργειας για να τα φορτίσουμε και να μπορέσει να ταξιδέψει το ρεύμα στην αντίπερα όχθη. Επίσης, το εναλλασσόμενο δεν διαπερνά το καλώδιο σε ολόκληρη την διατομή του, αλλά ξεκινώντας από την εξωτερική πλευρά του καλωδίου και πηγαίνοντας προς το κέντρο του, πέφτει το ποσοστό της μεταφοράς. Οπότε έχουμε"περισσότερο" ρεύμα στα άκρα από ότι στο κέντρο, κάτι που μας επηρεάζει επίσης στις ιδιοκαταναλωσεις του δικτύου. Και χωρίς να το έχω ψάξει ιδιαίτερα, νομίζω ότι τα AC καλώδια θα είναι πάντοτε χοντροτερα από τα DC.
Ο λόγος που βλέπουμε το DC να κερδίζει έδαφος είναι τα θυρίστορ, ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρουμε τις τρεις φάσεις του συνεχούς ρεύματος στην μία γραμμή του συνεχούς. Όσο αυτά βελτιώνονται σε θέματα απόδοσης, κόστους υλικών και ικανοτήτων μετατροπής τόσο περισσότερο θα βλέπουμε να χρησιμοποιείται το συνεχές ρεύμα.
Το πρόβλημα που όμως παραμένει βρίσκεται στο κόστος. Σε όλα τα ζητήματα μεταξύ των δύο, αυτό που κοιτάνε οι μεγάλοι επενδυτές είναι το τελικό ισοζύγιο. Αν η τεχνολογία Α στο τέλος της δεκαετίας τους φέρει έστω και ένα ευρώ παραπάνω από την Β, με παρόμοιο επενδυτικό ρίσκο, θα επιλέξουν την Α. Ας λένε οι επιστήμονες ότι θέλουν.
Σε έναν ιδανικό κόσμο, ο λαός θα μπορούσε να παράγει ένα μέρος του ρεύματός του με φωτοβολταϊκά σε συνεχές για ό,τι αυτός θέλει και το υπόλοιπο να το παίρνει από το δίκτυο, με τον πιο συμφέρον για αυτόν τρόπο. Έτσι θα είχαμε αυτούς τους πολλούς μικρούς παραγωγούς που λέει ο Λουσινος σε ένα τεράστιο ενεργειακό πλέγμα. Επειδή όμως αυτό δεν γίνεται, οι θερμικές μονάδες θα καίνε μέχρι να γίνει η ατμόσφαιρα της Γης ίδια με της Αφροδίτης.
Αλλά αφού το έπιασες με τις ΑΠΕ, ας το συνεχίσω.
1) Ανεμογεννήτριες. Παράγουν AC, χαμηλής τάσης και συχνότητας ότι να ναι, λόγω της μη σταθερής περιστροφής των πτερυγίων, ήτοι του ρότορα εντός του πεδίου του στάτη. Το ρεύμα αυτό μετατρέπεται σε DC για να "διορθωθούν" τα στοιχεία του και μετά ξανά σε AC για να μπορέσει να αξιοποιηθεί από το δίκτυο. Το πως θα διανεμηθεί το ρεύμα στην πελατεία, εξαρτάται από το μέγεθος του πάρκου. Συνήθως εχεις έναν μικρό υποσταθμό όπου συλλέγει το DC και το μετατρέπει σε AC με την αντίστοιχη ανόρθωση τάσης. Οι δε "πράσινοι επενδυτές" είναι τόσο φτωχομπινέδες που μπορεί να μην βάλουν ασανσέρ στην κολώνα της ανεμογεννήτριας. Άρα μην περιμένεις να σκεφτούν να επενδύσουν σε νέα τεχνολογία για δική τους μεταφορά ρεύματος με DC ρεύμα σε data centers, σχολεια και εκκλησιές. Θα βάλουν το δοκιμασμένο και φθηνότερο εναλλασσόμενο και μετά ας το μετατρέψει ο φορτιστής του λάπτοπ σου σε ότι θέλει.
2) Φωτοβολταϊκά. Παράγουν συνεχές ρεύμα λόγω του τρόπου λειτουργίας των ημιαγωγών. Συνήθως δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν απευθείας ούτε τις led λάμπες ενός σπιτιού. Πρέπει να διορθωθεί το ρεύμα συνολικά ώστε να πάει στις καταναλώσεις. Σε οικιακή χρήση το στέλνεις σε μπαταρίες ή το μετατρέπεις και το πουλάς τσάμπα σε κάναν πονήρη ιδιώτη ή στην ΔΕΗ. Σε μεγάλα πάρκα υπάρχουν είτε μετατροπείς τάσης επάνω σε κάθε πάνελ, είτε αν δεν υπάρχει θέμα απωλειών, ένας μεγάλος κεντρικός στον αντίστοιχο υποσταθμό, ο οποίος κουμπώνει στον μετασχηματιστή για να "ταισει" το δίκτυο.
Δεν ξέρω πολλά για τα δίκτυα χαμηλής τάσης, αλλά βλέπω ότι στις περιπτώσεις των ΑΠΕ όπου έχουμε μικρές τάσεις λόγω του τρόπου λειτουργίας τους δεν συμφέρει να κουβαλήσουμε το ρεύμα στα είκοσι μέτρα. Άρα γιατί να μας συμφέρει να έχουμε ένα καλώδιο συνεχούς που θα τρέχει ένα χωριό; Οι απώλειες θα είναι σίγουρα ασύμφορες.
Δεν ξέρω τι κάνουν τα data centers, πάντως σίγουρα δεν έχουν απλώς περασμένα καλώδια. Θα το ψάξω και θα επανέλθω.
Διάολε κρύωσε το τσάι μου και δεν έγραψα ούτε τα μισά από όσα θα ήθελα. Τσιρς
Last edited: