Transport av el Föreläsning 2010-09-29 Energitransporter MVKN10 Svend Frederiksen LTH
När man började ana att elektricitet har enorm användningspotential försöket med kompassnål 1820
För- och nackdelar med el som energinyttighet + Extremt många tillämpningar + Kompakta apparat, t.ex. motorer, golvvärme + Tunna, flexibla och billiga ledningar vid låg spänning + Extremt många typer av produktion (dock inte sol-el i dagens läge) + Billig att transportera över stora avstånd (kol- och oljetransport ännu billigare) + El för tåg, spårvagnar, fordon minskar transportsektorns oljeberoende - Än så länge generellt sett dyr att lagra - Högspänningsledningar mer plats än gasledningar - Högspänningsledningar g g anses vara fula - Risk för bränder och elektriska stötar - Högspänningssystem är eventuellt hälsofarliga - Vid black-outs drabbas stora delar av samhället Det finns idag knappast någon som är generell motståndare till eldistributionsteknik!
Fördelar med stora elnät Stora produktionsanläggningar i har hög verkningsgrad & låga, specifika investeringskostnader (SEK / kw) Kombination av spets- och baslastproduktion Ömsesidig produktionsreserv Större frekvens- och spänningsstabilitet Utjämning av effektvariationer, vind, termisk kraft Främjar lönsamhet vid småskalig produktion Utnyttja olika tidszoner Kritikpunkter: Stora bolags dominans Small is beautiful ideologisk kritik Transformeringsförluster
Montering av provisorisk tubledning i Porjus vattenkraftverk k på 1920-talet t Källa: Tekniska Museet
Reglerbar vattenkraft Bildkälla: WIkipedia Lagring i damm Indirekt el-lagring Ingrepp i naturen Samspel med vindkraft
Exergi och el Energinyttighet t = Exergi + Anergi Exergi = den del som kan omvandlas i mekaniskt arbete För termisk energi beräknas Exergin med hjälp av Andra Huvudsatsen El är ren exergi extremt högvärdig energiform! Kraftvärme bättre exergihushållning än ren värmeproduktion Värmepumpar bättre exergihushållning än elvärme
Hushållning med el = ren exergi Kraftvärme + värmepumpar för uppvärmning
AC kontra DC Historisk utveckling Eldistribution började med DC (Edison) AC (Tesla & Westinghouse) vann The War of Currents Lamm (ASEA) utvecklade högspänd DC (HVDC) DC för CD, hårddiskar mm Bränsleceller mm kan ge lokal DC renässans Ny teknik för DC/AC för t.ex. fönstarhissar i bilar
The War of Currents (1880-talet) The War of Currents (1880 talet) Källa: WIkipedia
Det roterande magnetfältet - Teslas stora uppfinning i Källa: Electrical Power System Essentials, Shavemaker & van der Sluits
Principen för en likströmsmotor med dkommutator t (borstar, släpringar) Källa: How electric motors work, stefanv.com
Sveriges elutbyte med grannländer Källa: Energiläget g 2001, Energimyndigheten g
Elutbyte mellan Danmark och grannländer
Nätfrekvens och lägsta spänningsnivå i elnät g p g Källa: Wikipedia
Val av frekvens i elnät Låg frekvens ger ostabilt ljus från glödlampor 50/60 Hz normalt Hög frekvens ökar olika typer av förluster mm (t.ex. kapacitans / reaktiv effekt och skin effect) Hög frekvens gör apparater mer kompakta 400 Hz t.ex. vanliga i flygplan Tåg: 16 2/3 Hz i Europa, 25 Hz i på norrameriskanska kontinenten
Områden med synkrona elnät Områden med synkrona elnät Källa: Wikipedia
Problem i elnät Ibland stora lastvariationer, ssk vindkraft Stor reaktiv effekt Annan dålig EMC, t.ex. övertoner Black-out
Problem med stor andel vindkraft i elnät Exempel på ådygnsbelastning id det vest-danska td nätet t Källa: Niels Fog Energinet.dk
Olinjär last ett exempel på dålig EMC Källa: Elforsk
Power outages (black-outs) Power outages (black outs) Källa: Wikipedia
Likriktare Källa: Schavemaker & van der Sluis
Vätetransport i befintliga naturgasledningar? Upp till 15-30% generellt i ledningar av stål oproblematiskt (dock begränsningar i utnyttjande av blandningsbränslet väte-naturgas) Rent väte möjligen i stål-ledningar ledningar med låg kolhalt Upp till 15-30% möjligen i plastledningar (moderna distributionsnät) Rent väte ganska tveksamt i plastledningar (Uppgifter varierar mellan olika källor)