4.5. Elektroenerģija. Ražošana un pārvade
Visplašāk pasaulē tiek izmantota elektriskā enerģija, jo to var pārvērst jebkurā citā enerģijas veidā.
Vienkāršākie elektroenerģijas avoti ir baterijas un akumulatori. Tos galvenokārt lieto pārnēsājamās elektroierīcēs un transportlīdzekļos. Baterijās un akumulatoros elektrisko spriegumu starp poliem rada un uztur vielu ķīmiskās pārvērtības.
Elektriskajā ķēdē plūst strāva, ja tajā ir strāvas avots, kas rada elektrisko spriegumu. To, kas ir elektriskais spriegums, palīdz noskaidrot līdzība ar upes straumi. Straume ir plūsma, kas pastāv tāpēc, ka ūdens tek no augstākas vietas lejup, tas ir - no iztekas līdz ietekai pastāv augstumu starpība. Līdzīgi arī baterijā un akumulatorā starp poliem pastāv lādiņu koncentrācijas starpība, kas rada elektrisko spriegumu. Elektrisko spriegumu mēra voltos(V).
|
|
Baterijas.
http://www.china-manufacturer-directory.com/catalog-1-117015/battery-charger.html
|
Akumulators.
http://www.euroshop.lv/auto_piederumi/
auto_akumulatori/_bosch_silver_45ah_4kn/ <
|
Elektroenerģijas ražošana notiek elektrostacijās. Tās elektrostacijas, kurās elektroenerģijas iegūšanai izmanto ūdens krituma enerģiju, sauc par hidroelektrostacijām ( HES), bet tās, kurās izmanto dažādu kurināmo – par termoelektrostacijām (TES). Atomelektrostacijās
(AES) elektrības ražošanai izmanto kodolenerģiju.
HES shēma.
Terra, 2003, augusts/septembris, 32.lpp.
Paverot slūžas, pa hidroturbīnas spiedvadu ar lielu spēku plūst ūdens, kas griež turbīnu. Turbīna savukārt griež ģeneratoru, kurš ūdens plūduma enerģiju pārvērš elektriskajā enerģijā, kuru tālāk ievada elektriskajos tīklos. Ģeneratorus ne vienmēr darbina ar pilnu jaudu, jo elektroenerģijas patēriņš diennakts laikā un arī atkarībā no gadalaika mainās.
Termoelektrostacijas (TES) un atomelektrostacijas (AES)
Termoelektrostacijās krāsnī dedzina kurināmo, tā iegūstot ļoti karstu saspiestu ūdens tvaiku. Tvaiks griež turbīnas, bet tās savukārt griež strāvas ģeneratorus. Tā 30-40% no kurināmā enerģijas tiek pārvērsta elektroenerģijā. Pēc iziešanas caur turbīnu tvaiks vēl ir pietiekami karsts, tāpēc to izmanto pilsētas apkurei. Atomelektrostacijās viss notiek līdzīgi, tikai ūdens tvaiku turbīnu griešanai uzkarsē, izmantojot atomu sadalīšanās enerģiju.
|
|
TES shēma.
Terra, 2003, augusts/septembris, 30.lpp.
|
AES shēma.
Terra, 2003, augusts/septembris, 30.lpp.
|
Elektroenerģiju ražo elektrostacijās, bet patērētāji to saņem pa vadiem simtiem un pat tūkstošiem kilometru attālumā. Cits efektīvs elektroenerģijas pārvades veids pašlaik nav atklāts.
Elektroenerģiju ražo elektrostacijās, bet patērētāji to saņem pa vadiem simtiem un pat tūkstošiem kilometru attālumā. Cits efektīvs elektroenerģijas pārvades veids pašlaik nav atklāts.
Latvijā elektroenerģijas pārvadi veic Latvenergo. Sistēmu veido augstsprieguma līnijas 330kV (kilovoltu) un 110kV, vidēja sprieguma līnijām (6 – 20kV) un zemsprieguma līnijām (400V). Protams, ka dzīvokļos mums nonāk jau tikai 220V spriegums.
Kāpēc elektroenerģiju pārvada pa tik augsta sprieguma elektrolīnijām?
Tā kā vadiem piemīt elektriskā pretestība, tad daļa elektroenerģijas neizbēgami pārvēršas siltumā, un tie ir enerģijas zudumi. Vadam ir jo mazāka pretestība, jo tas ir resnāks. Bet metāls, no kā izgatavo vadus (varš, alumīnijs) ir gan dārgs, gan arī resns vads būtu ļoti smags. Un tad izrādās, ka, palielinot elektroenerģijas pārvades spriegumu, piemēram, 1000 reižu, vada materiālu var ietaupīt miljons reižu, paliekot tādiem pašiem neizbēgamajiem enerģijas zudumiem.
Kāpēc tad neizmantot pārvadei vēl lielāku spriegumu?
Lielās valstīs lieliem attālumiem tiešām izmanto pat 1150kV, 750kV un 500kV līnijas. Bet tad atkal rodas citas problēmas. Līnijas nākas pacelt augstu gaisā un vadus izvietot pietiekami tālu vienu no otra, lai starp vadiem vai vadiem un zemi “nespertu zibens”, t.i., nenotiktu izolācijas caursite.
Elektriska ierīce, ar kuru varētu pietiekami vienkārši paaugstināt un/vai pazemināt elektrisko spriegumu. Tāda ierīce ir transformators. Tā darbības princips visumā ir apbrīnojams un vienkāršs. Darbība balstās uz elektromagnētiskās indukcijas parādību. Uz noslēgtas serdes uztin divus vadu tinumus – tos sauc par primāro un sekundāro tinumu. Viss ir atkarīgs no tinumu skaita. Piemēram, ja primāro tinumu uztin no 220 vijumiem, bet sekundāro no 9 vijumiem, tad pieslēdzot tāda transformatora primārajam tinumam 220V spriegumu, izejā būs aptuveni 9V spriegums!
Latvenergo apakšstaciju transformatori, kas paaugstina no HES ģeneratora nākošo 10kV spriegumu līdz 330kV (10kV/330kV) ir ļoti jaudīgi – izgatavoti no pietiekami resniem vadiem, ar labu izolāciju un labu dzesēšanu (ar eļļu un gaisu). Tāpat jaudīgus transformatorus vajag sadales tīkliem, lai, piemēram, spriegumu no 6kV pazeminātu uz 220V (6kV/220V).