A legtöbb embernek van fogalma arról, hogy mi a „rács”, de gyakran csak nagyon általános értelemben. Noha könnyű azonosítani a hálózati elemeket, például az elektromos vezetékeket és az elektromos berendezéseket, az elektromos hálózat belső működésének megértése rejtélyesnek tűnhet, amikor megpróbáljuk elképzelni az energiatermelők, vezetékek, otthonok és épületek nemzeti hálózatát.

Leegyszerűsítve: vizsgáljuk meg, mi is valójában a hálózat, hogyan működik az elektromos hálózat, miért használják a hálózatot, hogyan működik a modern elektromos hálózat az energia előállításában és elosztásában Észak-Amerikában, és hogyan integrálódik az otthoni napelem. a rácsba.

Mi az a rács?

A hálózat elektromos átviteli berendezések hatalmas, összekapcsolt hálózata, amely új villamos energiát hoz létre és szállít a végfogyasztóknak. „Elektromos hálózatnak”, „elektromos hálózatnak”, „elektromos hálózatnak” vagy „elektromos hálózatnak” is ismert, az országos hálózat látja el árammal a felhasználókat az otthonokban, kereskedelmi épületekben, és nagy ipari műveletek egyaránt.

Hol van a rács?

Nézzen körül – a rács mindenhol ott van!

Itt, az Egyesült Államokban az észak-amerikai villamosenergia-átviteli hálózat az egész országon átnyúlik, az alaszkai hajókikötőktől a Florida Keys-i utolsó bárig, közöttük millió összekapcsolási ponttal.

Számos különböző rész összegeként a nemzeti hálózat több regionális hálózatból áll, amelyeket összekapcsoltak, hogy hálózatot alkossanak az Egyesült Államok, Kanada és Mexikó egyes részei lakott területei között.

Miért van szükségünk az elektromos hálózatra?

Ha valaha is bedugott valamit az elektromos aljzatba otthon, akkor pontosan tudja, miért van szükségünk az elektromos hálózatra. A mobiltelefonoktól a konyhai berendezésekig és még a HVAC-készülékekig az elektromosság a modern élet szükséglete. Manapság az energiahálózatot társadalmunk szinte minden területének energiaellátására használjuk, beleértve a szállítást, a gyártást, a szórakoztatást és egyebeket.

Ezért van szükségünk az elektromos hálózatra – hogy biztonságos és mindenki számára elérhető legyen az elektromos áramhoz való hozzáférés. Míg a hálózatból meg lehet élni és saját áramot termelni, az országos hálózat zökkenőmentesen összekapcsolja az energiatermelő erőműveket azokkal az emberekkel és szervezetekkel, akiknek szükségük van rá, hogy felvillanyozzák az életüket. Az észak-amerikai villamosenergia-hálózat több mint egy évszázada kialakult, és több millió felhasználóval bővült New York-i eredetétől kezdve.

Hogyan működik az elektromos hálózat

Az energiahálózat alapvető műveletei minden bonyolultsága ellenére három egyszerű lépésre bonthatók: termelés, átvitel és elosztás. Míg a modern villamosenergia-hálózat formáját az új energiaforrások alakítják át, az összekapcsolt hálózat elsődleges funkciója, hogy megosszák az erőforrásokat a csatlakoztatott villamosenergia-felhasználók között, mindig ugyanaz marad.

Villamosenergia-termelés a hálózatba

Ahhoz, hogy elektromos áram kerüljön a hálózatba, először tüzelőanyag-forrással kell előállítani. A 2020-as években a felhasználható energia sokféle formában, különböző kapacitásokkal jön létre szerte a világon.

Az US Energy Information Administration rövid távú energiaügyi kilátásai szerint az Egyesült Államok éves villamosenergia-termelése 2021-ben körülbelül 38%-ban földgázból, 22%-a szénből, 14%-ban megújuló energiaforrásokból (szél, nap és biomassza) állt. % nukleáris és 6 % vízenergia.

Egy diagram, amely az Egyesült Államok villamosenergia-termelését mutatja forrás szerint minden szektorban 2012 és 2023 között, összehasonlítva a földgáz, a szén, a nukleáris energia, a megújuló energiaforrások, például a napenergia, a szélenergia, a vízenergia és egyéb források százalékos arányát.

Erőművek:

A széntüzelésű és földgáztüzelésű létesítményeken túl, amelyeket általában az „erőmű” kifejezéssel társítanak, naponta hatalmas mennyiségű elektromos áramot termelnek vízi gátakkal, több megawattos napenergia-farmokban és a széllel tarkított dombokon. turbinák.

Elosztott generáció:

Manapság a lakástulajdonosok és a vállalkozások minden eddiginél egyszerűbben termelhetik meg saját villamos energiájukat, amelyet napelemek és közművek összekapcsolása révén biztonságosan betáplálhatnak a hálózatba. Energiaügyi kilátásaiban az EIA azt jósolja, hogy a lakossági tetőtéri napelemek a következő két évben a növekvő elosztott villamosenergia-termelési kapacitás közel kétharmadát teszik majd ki.

Villamosenergia-átvitel a hálózaton keresztül

A hálózati áram előállítása után azt oda kell szállítani, ahol szükség van rá. Itt az ömlesztett energia új tételeit a kisebb alállomásokba továbbítják olyan transzformátorokon keresztül, amelyek úgy módosítják az elektromosságot, hogy az nagy távolságokon és nagy feszültségen is el tudjon haladni. Ezek a távvezetékek képezik az észak-amerikai elektromos hálózat gerincét.

Az átviteli vezetékek nagyon vastagok, és jellemzően nagy fémtornyok támasztják alá. Kritikusan kétirányúak, ami lehetővé teszi az energia oda-vissza szállítását. Bár könnyen észrevehetők, ha a fej fölé szerelik, sok elektromos távvezeték biztonságosan a föld alá van temetve.

Villamosenergia-elosztás a hálózatról

Végül egy helyi alállomás elérése és egy kapcsolótornyon való áthaladás után a hálózati energiát kisebb elektromos vezetékeken keresztül osztják el a végfelhasználók között. Alacsonyabb feszültségeknél és a távvezetékekhez képest vékonyabb méreteknél az elosztóvezetékek nagyobb valószínűséggel támaszkodnak faoszlopokra, és csak egy irányba, egy központi helytől távol tudják az áramot mozgatni.

Az energiaellátási lánc utolsó szakaszában az ingatlan elektromos fogyasztásmérője rögzíti az otthonnak vagy vállalkozásnak elosztott villamos energiát. Ezen a ponton a villamos energiát a helyi áramszolgáltató lakossági vagy kereskedelmi áron értékesíti a végfelhasználónak.