Az elektromos hálózat Mit tehet, hogyan működik Az elektromobilitás gyakorlati magyarázata - HÁTTÉR
Élni és dolgozni áram nélkül? Alig lehet elképzelni. Több mint 1,7 millió kilométer hosszú villamosenergia-hálózat köti össze az erőműveket a németországi háztartásokkal és vállalatokkal. Globális összehasonlításban különösen megbízhatóan működik. Elmondjuk, hogyan működik.
Az áram az élet. Ezt akkor vesszük észre, amikor fontos telefonhívás esedékes, de az okostelefon akkumulátora lemerült. Amikor egy rövidzárlat megbénítja a ház elektronikáját. Vagy a munkába menet kilométereken át tartó forgalmi dugók, mert egy fontos kereszteződésben áramkimaradás miatt meghibásodtak a jelzőlámpák. A kommunikáció, a kereskedelem és a szállítás a biztonságos áramellátástól függ. Az elektromos hálózat ehhez jelentősen hozzájárul.
A megbízható áramellátás értékes eszköz
"A német elektromos hálózat az egyik legmegbízhatóbb a világon" - mondja Dr.-Ing. Ulrich Groß, a Rheinische NETZ-Gesellschaft ügyvezető igazgatója. Vezetékeik mintegy 1,1 millió ügyfélnek szállítják az áramot Kölnben és környékén. Groß részt vesz a VDE (VDE | FNN) hálózatüzemeltetési/hálózati technológiai fórumában is. Megvizsgálta a német áramhálózat leállásait. Átlagosan egy német ügyfélnek csak tizenkét percig kellett áram nélkül maradnia 2016-ban. Az EIA amerikai energetikai információs hatóság szerint az Egyesült Államokban ügyfélenként négy óra leállás történt. Azok a vállalatok, mint a Rheinische NETZGesellschaft, amely a VDE | FNN tagja, a hálózat minőségének legfelsõbb szintjét biztosítják Németországban. A hálózatüzemeltető technikusai és mérnökei gondoskodnak a rendszerek és vonalak karbantartásáról vagy megújításáról. Ha meghibásodás lép fel, gondoskodnak arról, hogy az ügyfelek a lehető leggyorsabban újból áramot kapjanak. Ebből a célból az áramhálózatot éjjel-nappal ellenőrzik az irányító központból az év 365 napján. "A megbízható áramellátás értékes eszköz", mondja Groß, "és a gazdaság szempontjából is nagyon fontos helyelőny."
1,7 millió kilométer az aljzathoz
Az áram áramlik az elektromos hálózat vezetékein, mint a víz egy csövön keresztül. És ahogy a vizet egy szivattyúval nyomják a vízcsőbe, például egy szélturbina vagy egy gázerőmű olyan feszültséget generál, amely lehetővé teszi az áram áramlását a hálózaton keresztül. Pontosabban az elektronok, apró elektromosan töltött részecskék mozognak a vonalakon. A konnektorhoz vezető út több szakaszon keresztül több mint 1,7 millió kilométer hosszú elektromos hálózaton keresztül vezet. Ez egy szuperregionális átviteli hálózatból, valamint regionális és helyi elosztóhálózatokból áll. Az alállomási rendszerek összekapcsolják ezeket a hálózati szinteket.
Az átviteli hálózattól az elosztóhálózatig
Az átviteli hálózat összehasonlítható az autópályákkal: összeköti az európai és német régiókat, nagy mennyiségű villamos energiát vesz fel nagy termelőüzemekből és nagy távolságokra szállítja. Az átviteli hálózatot 220 vagy 380 kilovolt feszültséggel működtetik - ez az úgynevezett maximális feszültség. Az elosztó hálózatok hasonlóak az állami és kerületi utakból álló úthálózathoz. Többek között az átviteli hálózatból merítik az elektromos energiát, és eleinte 110 kilovoltos - úgynevezett nagyfeszültségű - feszültséggel osztják el az önkormányzati közműveknek és a nagyobb ipari vállalatoknak. Annak érdekében, hogy az áramot tovább lehessen szállítani egy régió városaiba és cégeibe, a feszültséget ezután ismét csökkentjük - 1–60 kilovoltra, az úgynevezett középfeszültségre. Az utolsó fázist a 400 voltos feszültségű kisfeszültségű hálózatok villamos energiája fedi.
Ott az áram lehetővé teszi az okostelefon töltését, és könnyű és hűtött ételeket biztosít. A jövőben egyre több elektromos autó akkumulátorát töltik fel a háztartások. A jövőbeni hálózat tervezéséhez a Szövetségi Hálózati Ügynökség több forgatókönyvet is lefuttat, különböző számú autókkal. Az energiaátmenet közepes innovációs ütemében 20 millióra hatmillió elektronikus autóra számít Németországban. Az elektromos hálózat akkor még fontosabbá válik: Ha kényelmesen és megbízhatóan szeretné feltölteni az akkumulátorokat, akkor erős hálózatra van szüksége - mondja Heike Kerber, a VDE | FNN ügyvezető igazgatója. "Az elektromos hálózat gerincként érhető el a kényelmes és megbízható töltési infrastruktúra számára."
A villamos energia 80 százaléka megújuló energiából származik
Az energiaátmenet új kihívások elé állítja a hálózatot. Eddig az átviteli hálózathoz csatlakozó nagy központi erőművek villamos energiáját kellett szállítania a fogyasztóhoz - erre épült a hálózat az elmúlt 120 évben. A jövőben elsősorban a megújuló energiát hasznosító rendszereknek, például a szélenergiának és a napenergiának kell előállítania az áramot: 2050-re az áram 80% -ának megújuló energiából kell származnia. A szélenergiát és a napenergia-rendszereket főleg ott telepítik, ahol a legtöbb szél fúj, és a legtöbb nap süt. E rendszerek jóval több mint 90 százaléka decentralizált módon táplálja megújuló energiáit a közép- és kisfeszültségű hálózatokba. "Az elosztó hálózatok hozzájárulása a megbízható áramellátáshoz ezért egyre fontosabbá válik" - mondja Groß. A villamosenergia-hálózat, különösen az északi és dél-németországi villamos autópályák bővítésének elő kell segítenie a megújuló energiákból származó villamos energia elosztását.
Egy másik kihívás: A szélenergia és a napenergia rendszerek az időjárástól függően táplálják az energiát - ellentétben a nagy erőművekkel, amelyek pontosan az ügyfél igényei szerint termelnek áramot. Ez megnehezíti a hálózatüzemeltetők számára az egyensúly fenntartását a villamosenergia-hálózatban a termelés és a fogyasztás között. "Ez az egyensúly elengedhetetlen" - mondja Groß. Ellenkező esetben a rács frekvenciája ingadozik és 50 Hertz-rel tér el névleges értékétől. Ha a hálózat frekvenciája túlságosan csökken vagy megnő, ez számos elektromos eszköz működését befolyásolja - a legrosszabb esetben fennáll annak a veszélye, hogy a hálózat összeomlik.
Intelligens hálózatok
De ez még nem minden: a termelés és a fogyasztás egyenletének másik oldalán új elektromos autók millióit kell majd ellátni a jövőben. Ennek eredményeként a hálózati állapotok dinamikája és változatossága tovább növekszik. A hálózatüzemeltetők ennek a kihívásnak többek között vezérléstechnikával akarnak megfelelni. "A hálózatokat intelligensebben és intelligens hálózatok felé kell fejleszteni" - mondja Groß. Óriási erőfeszítés: A Rheinische NETZGesellschaft a következő néhány évben a kölni középfeszültségű hálózat több mint 4000 helyi hálózati állomásának intelligens alkatrészeit szereli fel.
Ezen túlmenően az elektromos hálózat fontos távvezetékeit és rendszereit hosszú távra tervezik - és ezeknek évtizedekig kell tartaniuk. Ezért annál is fontosabb az áramhálózat előrelátó továbbfejlesztése. Ez a VDE | FNN és tagjai aggodalma. "Az elektromobilitás fejlesztése fontos szerepet játszik számunkra" - magyarázza Dr.-Ing. Ulrich Gross. "Mindenekelőtt nagy dinamizmussal fogja megváltoztatni az elosztóhálózatokat a városokban és a nagyvárosi területeken."