Teljesítménykábel és elektromos huzalgyártó, 15 éves tapasztalattal.
Mi az az erőátviteli vonal?
Miért vannak olyan messze az erőművek?
Az áramtermelés hatalmas munka! Sok pénzbe kerül az erőművek építése és üzemeltetése. Ráadásul sok erőműnek nagy tavakra van szüksége a hűtéshez, és legyünk őszinték, a legtöbb ember nem akar egy óriási ipari gyárat a szomszédban! Ezért általában vidéki területeken építik őket, ahol olcsóbb a föld és több a hely.
Ez azt jelenti, hogy rengeteg elektromos áramnak kell nagy távolságokat megtennie a keletkezése helyétől a felhasználási helyéig. A távvezetékek a kézenfekvő megoldás, de a vezetékek felfűzése önmagában nem elég, ha hatékonyak akarunk lenni.
A nagy probléma: az elpazarolt energia!
Még a jó minőségű vezetékek is, mint például a rézből vagy alumíniumból készültek, egy kicsit ellenállnak az elektromos áram áramlásának. Ezt otthon is láthatod:
- Csatlakoztasd a hajszárítót közvetlenül a konnektorba, és tökéletesen működik.
- Ha egy nagyon hosszú, vékony hosszabbítóhoz dugd, lehet, hogy nem fog olyan jól működni, vagy akár a kábel is felmelegedhet!
Ez a meleg azt jelenti, hogy az energia hő formájában vész kárba a vezeték ellenállása miatt. Az energiaszolgáltatók csak a mérőóráig eljutó áramért kapnak fizetést, nem az útközben elveszett energiáért. Tehát tényleg el akarják kerülni a pazarlást!
A szuperintelligens megoldás: Nagyfeszültség!
Íme az ügyes trükk: A hőként elvesztett energia mennyisége nagyban függ az átfolyó elektromosság mennyiségétől (ezt nevezzük „áramnak”) és attól, hogy a vezeték mennyire ellenáll neki. Valójában, ha az áramot a felére csökkentjük, négyszer kevesebb energiát veszítünk hőként! Ez hatalmas különbség!
Szóval, hogyan csökkenthetjük az áramerősséget, miközben ugyanannyi energiát küldünk? Növeljük a feszültséget ! A feszültséget az elektromosság „lökésének” vagy „nyomásának” tekinthetjük. Ha nagy a „lökés”, akkor nincs szükség annyi „áramlásra” (áramerősségre) ugyanannyi munka elvégzéséhez.
Az erőművekben speciális eszközök, úgynevezett transzformátorok emelik a feszültséget – néha több százezer voltra! Ez csökkenti a vezetékekben folyó áramot, ami drámaian csökkenti a pazarló energiát, biztosítva, hogy a lehető legtöbb energia jusson el otthonainkba.
Ezt akár be is lehet mutatni! Ha valaki szupervékony vezetékekkel próbál meghajtani egy hajszárítót, azok megolvadnak, mert túl nagy áram folyik rajtuk, ami túl sok hőt termel. De ha valaki egy transzformátort használ a feszültség növelésére a vékony vezetékek előtt, majd egy másik transzformátort a feszültség csökkentésére utánuk, a hajszárító tökéletesen működik! A vékony vezetékek elbírják a feszültséget, mert az áram sokkal alacsonyabb.
Biztonságban maradni: A nagyfeszültség megszelídítése
De várjunk csak, van egy bökkenő! A nagyfeszültség rendkívül veszélyes. Azt jelenti, hogy az elektromosság tényleg mozogni akar, sőt, olyan dolgokon is át tud ugrani, amelyekről általában azt gondoljuk, hogy nem vezetik az elektromosságot, például a levegőn!
A mérnököknek rendkívül körültekintőnek kell lenniük ezen vonalak tervezésekor:
- Magas tornyok: Az adótornyok azért nagyon magasak, hogy a földön tartózkodók véletlenül se kerülhessenek túl közel a vezetékekhez, és ne okozhassanak áramütést.
- Légrések: A legtöbb távolsági távvezeték nincs vastag szigeteléssel körülvéve. Ehelyett magát a levegőt használják szigetelésként azáltal, hogy mindent távol helyeznek el egymástól.
- Szigetelők: A vezetőket hosszú kerámia korongfüzérek kötik az oszlopokhoz. Ezek a korongok olyanok, mint a szupererős gátak, amelyek távol tartják a feszültség alatt álló vezetékeket a földelt fémoszloptól. Ha nedvesek lesznek, az elektromos áramnak sokkal hosszabb, kanyargós utat kell megtennie a távozáshoz, ami megnehezíti a folyamatot. (Érdekesség: A távvezeték feszültségéről nagyjából képet kaphatsz, ha megszámolod a szigetelőkön lévő kerámia korongokat! Csak szorozd meg a korongok számát 15-tel. Tehát, ha 9 korongot látsz, az valószínűleg egy 138 kilovoltos vezeték!)
- Árnyékoló vezetékek: Gyakran látni fogsz kisebb vezetékeket a tornyok teteje mentén. Ezek nem szállítanak áramot; azért vannak ott, hogy megvédjék a fő elektromos vezetékeket a villámcsapásoktól!
Több mint vezetékek: A tervezési kihívások
Nem csak az áramról van szó, hanem arról is, hogy a vezetékek ott maradjanak és ne okozzanak problémákat!
- Szilárdság vs. ellenállás: A mérnököknek olyan anyagokat kell választaniuk, amelyek elég erősek ahhoz, hogy kilométereken át nyújthatók legyenek, de emellett nagyon jól vezetik az áramot.
- Hőmérséklet és lelógás: Amikor sok elektromos áram folyik, a vezetékek nagyon felforrósodhatnak és jobban lelóghatnak. Ez problémát okozhat, ha túl közel kerülnek a fákhoz!
- Szél: A szél miatt a vezetékek billeghetnek és remeghetnek, ami idővel károsíthatja azokat. Előfordulhat, hogy a vezetékeken kis súlyokat, úgynevezett „stockbridge dampereket” lát – ezek segítenek megállítani a billegést!
- Mágneses mezők: A nagyfeszültségű vezetékek láthatatlan mágneses mezőket hoznak létre, amelyek időnként áramfolyást idézhetnek elő a közeli fémtárgyakban, például kerítésekben, vagy akár elektronikus eszközökben is. A mérnökök úgy tervezik a tornyokat, hogy ezek a mezők alacsonyak maradjanak ott, ahol emberek tartózkodhatnak.
- Zaj: Ezek a vonalak néha zümmögő hangot is kiadhatnak, ezért a mérnököknek ezt is figyelembe kell venniük!
A hatalom jövője
Az áramtermelés módja folyamatosan változik. Egyre több ember szerel napelemeket az otthonára, így saját maga termeli meg az áram egy részét, sőt, még a plusz energiát is visszatáplálja a hálózatba! Ez azt jelenti, hogy kevesebb áramot kell továbbítani a nagy, hosszú távvezetékeken.
Másrészt az elektromos áramot ma már hatalmas távolságokon keresztül veszik és adják, így ezek az „elektromos szuperautópályák” továbbra is rendkívül fontosak.
Tehát, amikor legközelebb meglátod ezeket az óriási távvezeték-tornyokat nyúlni a tájon, ne feledd, hogy ezek nem csak egyszerű vezetékek. Lenyűgöző példái az okos mérnöki munkának, amely biztosítja, hogy mindannyiunknak meglegyen a szükséges áram!
