Transport av el

Transport av el

Föreläsning 2011-10-11Energitransporter MVKN10

Svend FrederiksenLTH

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 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 !

Hushållning med el = ren exergiKraftvärme + värmepumpar för uppvärmning

Exergi och el

• Energinyttighet = 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

Montering av provisorisk tubledning i Porjus vattenkraftverk på 1920-talet

Källa: Tekniska Museet

Power outages (black-outs)Källa: Wikipedia

Reglerbar vattenkraftBildkälla: WIkipedia

• Lagring i damm • Indirekt el-lagring• Ingrepp i naturen• Samspel med vindkraft

Sveriges elutbyte med grannländerKälla: Energiläget 2001, Energimyndigheten

Elutbyte mellan Danmark och grannländer

The War of Currents (1880-talet)Källa: WIkipedia

AC kontra DCHistorisk 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

Principen för en likströmsmotor med kommutator (borstar, släpringar)

Källa: ”How electric motors work”, stefanv.com

Det roterande magnetfältet- Teslas stora uppfinning

Källa: ”Electrical Power System Essentials”, Shavemaker & van der Sluits

Nätfrekvens och lägsta spänningsnivå i elnätKälla: 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 elnätKälla: Wikipedia

Problem med stor andel vindkraft i elnät Exempel ¨på dygnsbelastning i det vest-danska nätet

Källa: Niels Fog Energinet.dk

Olinjär last – ett exempel på dålig EMCKälla: Elforsk