От Джордан Уирфс-Брок | 6 ноември 2015 г.

Колко енергия е изгубени по пътя, докато електричеството пътува от електроцентрала до щепсела във вашия дом? Този въпрос идва от Джим Барлоу, архитект от Уайоминг, чрез нашия проект IE Questions.

колко

За да намерим отговора, трябва да го разделим стъпка по стъпка: първо превръщането на суровините в електричество, следващото преместване на електричеството във вашия квартал и накрая изпращането на това електричество през стените на дома ви до вашия магазин.

Стъпка 1: Производство на електричество

Електроцентралите - въглища, природен газ, петрол или ядрена енергия - работят на същия общ принцип. Енергийно гъст неща се изгаря, за да отдели топлина, която кипи водата до пара, която завърта турбина, която генерира електричество. Термодинамичните граници на този процес („По дяволите, че нарастващата ентропия!“) Означават, че само две трети от енергията в суровините всъщност я прави в мрежата под формата на електричество.

Загубена енергия в електроцентралите: Около 65% или 22 квадрилиона Btus в САЩ през 2013 г.

Тази графика показва ефективността на отоплението на различни видове електроцентрали. Всички видове растения имат приблизително една и съща ефективност, с изключение на природния газ, който през последните години отбеляза подобрения в ефективността с добавянето на инсталации с комбиниран цикъл. (Линията за ефективност на въглищата е почти идентична с ядрената енергия и е погълната в лилаво).

Стъпка 2: Преместване на електричество - пренос и разпределение

Повечето от нас не живеят точно до електроцентрала. Така че някак си трябва да си доставим електричество до домовете. Това звучи като работа за електропроводи.

Предаване

Първо, електричеството се движи по далекопроводи на високо напрежение, често мили и мили в цялата страна. Напрежението в тези линии може да бъде стотици хиляди волта. Не искате да се забърквате с тези редове.

Защо толкова много напрежение? За да отговорим на този въпрос, трябва да прегледаме някои физики в гимназията, а именно закона на Ом. Законът на Ом описва как са свързани количеството мощност в електричеството и неговите характеристики - напрежение, ток и съпротивление. Това се свежда до това: Мащаб на загубите с квадрат на жичен ток. Този квадратен фактор означава, че малък скок в тока може да доведе до голям бум в загубите. Поддържането на високо напрежение ни позволява да поддържаме ниски тока и загубите. (За маниаци в историята: Ето защо AC спечели битката на теченията. Благодаря, Джордж Уестингхаус.)

Джордан Уърфс-Брок/Вътрешна енергия

Увисналостта на електропроводите всъщност е ограничителният фактор в техния дизайн. Инженерите трябва да се погрижат да не се доближават твърде много до дървета и сгради.

Когато това електричество се загуби, къде отива? Топлина. Електроните, движещи се напред-назад, се блъскат един в друг и тези сблъсъци загряват електропроводите и въздуха около тях.

Всъщност можете да чуете тези загуби: Този пукащ звук, когато застанете под преносна кула, е загубил електричество. Можете да видите и загубите: Забележете как електропроводите провисват в средата? Част от това е гравитацията. Но останалото са електрически загуби. Топлината, подобно на изгубеното електричество, кара металните електропроводи да се разширяват. Когато го направят, те увисват. Електропроводите са по-увиснали и по-течащи в горещите дни.

Разпределение

Високоволтовите преносни линии са големи, високи, скъпи и потенциално опасни, така че ги използваме само когато електричеството трябва да пътува на големи разстояния. В подстанциите близо до вашия квартал електричеството се спуска на по-малки електропроводи с по-ниско напрежение - от вида на дървени стълбове. Сега говорим за десетки хиляди волта. След това трансформаторите (оформените кутии, които седят на тези полюси) понижават напрежението още повече, до 120 волта, за да е безопасно да влезете в къщата си.

Като цяло, по-малките електропроводи означават по-големи относителни загуби. Така че въпреки че електричеството може да се движи много по-далеч по далекопроводи за високо напрежение - десетки или стотици мили - загубите са ниски, около два процента. И въпреки че електричеството ви може да измине няколко мили или по-малко по разпределителни линии с ниско напрежение, загубите са големи, около четири процента.

Загубена енергия при предаване и разпределение: Около 6% - 2% при предаване и 4% при разпределение - или 69 трилиона Btus в САЩ през 2013 г.

Тази графика показва средния процент на загуба на електроенергия по време на пренос и разпределение, по щати, от 1990 до 2013 г. С изключение на Айдахо, държавите с най-ниски загуби са всички селски, а държавите с най-големи загуби са гъсто населени.

Забавен факт: Загубите при пренос и разпределение обикновено са по-ниски в провинциални държави като Вайоминг и Северна Дакота. Защо? По-малко гъсто населените държави имат повече преносни линии с високо напрежение и ниски загуби и по-малко разпределителни линии с по-ниско напрежение и големи загуби. Разгледайте загубите при предаване и разпространение във вашето състояние на нашата интерактивна графика.

Загубите при пренос и разпределение също варират в отделните държави. Някои страни, като Индия, имат загуби с 30 процента. Често това се дължи на крадците на електричество.

Стъпка 3: Използване на електричество във вашия дом

Комуналните компании щателно измерват загубите от електроцентралата до вашия метър. Те трябва, тъй като всеки загубен бит яде в дъното им. Но след като закупите електричество и то влезе във вашия дом, ние губим представа за загубите.

Къщата ви и жиците във вашите стени са нещо като черна кутия и да разберете колко електричество се губи - ток, за който вече сте платили - е трудно. Ако искате да разберете колко електричество се губи във вашия дом, ще трябва да го изчислите с помощта на електрическа схема на къщата си или да го измерите, като поставите измервателни уреди на всички ваши уреди. Вие опитвате ли се от енергия? Кажете ни, ще се радваме да чуем от вас!

Загубена енергия в окабеляването във вашите стени: Не знаем! Може да е незначително или може да е с още няколко процента.

Бъдещето на загубите от пренос и разпределение

Инженерите на мрежи работят по технологии като свръхпроводящи материали, които могат по същество да намалят загубите от пренос и разпределение на електроенергия до нула. Но засега цената на тези технологии е много по-висока от парите, загубени от комуналните компании чрез съществуващите им горещи, течащи електропроводи.

По-икономично решение за намаляване на загубите при пренос и разпределение е да промените начина и времето, когато използваме мощност. Загубите не са постоянно количество. Те се променят всеки миг въз основа на неща като времето и консумацията на енергия. Когато търсенето е голямо, както когато всички ние използваме нашите AC в горещите летни дни, загубите са по-големи. Когато търсенето е ниско, като посред нощ, загубите са по-ниски. Комуналните предприятия експериментират с начини за по-равномерно разпределение на потреблението на електроенергия, за да минимизират загубите.

Същият принцип се отнася и за вашата къща, която всъщност е вашата лична мрежа. Можете да намалите загубите в дома си, като разпределите равномерно потреблението на електроенергия през целия ден, вместо да пускате всичките си уреди наведнъж.

Събиране на загубите

  • Генерирайки електричество, загубихме 22 квадрилиона Btu от въглища, природен газ, ядрени и петролни електроцентрали през 2013 г. в САЩ - това е повече от енергията във всички бензини, които използваме през дадена година.
  • Премествайки електричество от централи към домове и предприятия по преносната и разпределителната мрежа, загубихме 69 трилиона Btu през 2013 г. - приблизително колко енергия американците използват, за да сушат дрехите ни всяка година.

Имате идея за енергийна тема, която може да бъде забавна в класната стая? Изпратете го по-долу.

Свързани серии

Образователни ресурси
Въпроси за IE

Енергията е широка и объркваща тема. В тази поредица репортери от Inside Energy демистифицират победителността, която доминира в толкова голяма част от енергийния разговор, чрез отговори на вашите въпроси, както и на въпроси, които срещаме в полето. Каква е вашата енергийна драскотина? Изпратете го на ask.insideenergy.org, изпратете ни го по имейл на [email protected] или го изпратете в Twitter на @InsideEnergyNow с хаштаг #MyEnergyQuestion.

  • Енергийни екстри
  • Осъществяване на енергия
  • Движеща се енергия
  • Използване на енергия
  • Видео
  • разпределение
  • електричество
  • мрежа
  • Загубени в предаването
  • план за захранване
  • предаване
  • Уайоминг

За Йордан Уирфс-Брок

Джордан Уирфс-Брок е първият журналист по данни в Inside Energy, базиран в Колорадо. Сега тя живее на островите Сан Хуан, но все още ни помага. Когато не се бори с данни, тя обича да тича нагоре и надолу по планините, да се кара, да играе настолни игри и да вари бира.