La red de energía mitigada

Nuestra sociedad necesita energía, y mucha. Si está leyendo esto, entonces las posibilidades son astronómicamente buenas de que esté usando energía en algún lugar de una computadora, con el cable eléctrico metido en la misteriosa "caja negra", que es la red eléctrica. Lo mismo ocurre si está leyendo esto en una computadora portátil o teléfono que se ha cargado desde esa caja negra aunque no esté conectado en este momento. No importa dónde se encuentre, casi siempre está conectado a algún tipo de fuente de energía. Para casi todos nosotros, tenemos líneas eléctricas que conducen a nuestros hogares y se supone que deben conectarse en algún lugar a una planta de energía. Esta red de líneas eléctricas, subestaciones, incluso más líneas eléctricas y centrales eléctricas se conoce familiarmente como la red eléctrica, que exploraremos en una serie de artículos.

Si bien la red eléctrica tiene poco más de un siglo, la humanidad ha estado utilizando al menos varias fuentes de energía desde la revolución agrícola. Si bien comenzó con grasa animal para velas, viento para moler granos y bosques para construir civilizaciones, pasó al carbón y al vapor durante la revolución industrial y llegó a una enorme red interconectada de líneas eléctricas conectadas a energía nuclear, gas natural, carbón, energía solar. y sitios de viento en todo el mundo. Independientemente de la fuente de energía, sin embargo, hay una razón por la que decidimos utilizar la electricidad como medio para transportar energía: es la forma más fácil que hemos encontrado para moverla de un lugar a otro.

Orígenes de la red comercial

Aunque la posibilidad de utilizar la electricidad como método de suministro de energía se reconoció bastante temprano, solo después de la llegada de Thomas Edison se implementó la primera red eléctrica práctica y comercial. Su primera red suministró energía a un puñado de luces eléctricas en la ciudad de Nueva York a través de un generador de corriente continua (CC). Sin embargo, usar DC tiene sus desventajas. Este fue un tiempo antes de que se inventaran las fuentes de alimentación encendidas, y mucho menos el transistor en sí, por lo que era casi imposible convertir los voltajes de CC. Para evitar problemas de seguridad y costos, el voltaje del generador se mantuvo hasta unos modestos 100 voltios. Y, debido a que las pérdidas de resistencia en los cables son mayores si el voltaje es menor, esto significaba que básicamente cada bloque necesitaría su propio generador y red eléctrica separados para ser económicamente viable a mayor escala.

Por mucho que Edison esperaba que su proyecto tuviera éxito comercial, el inventor de la red eléctrica moderna fue uno de sus competidores directos: Nikola Tesla. Tesla usó un sistema de corriente alterna (CA), lo que significaba que podía generar grandes cantidades de energía en una ubicación remota, usar un transformador para aumentar el voltaje para entregar energía con pérdidas de resistencia mínimas incluso a grandes distancias, y luego usar otro transformador para dar un paso el voltaje por debajo de un cierto nivel de consumo. A través del ojo de la historia, es obvio que este método sería el claro ganador sobre el sistema DC de Edison, pero no antes de que hubiera una batalla cruel entre los dos llamada Guerra de Corrientes.

Elija Fase y Frecuencia

Después de que el sistema de Tesla demostró ser el más eficiente, fue una mejora constante de su sistema original lo que nos llevó al sistema que tenemos ahora. Al principio, el comercio era lento porque había muchos estándares diferentes. Algunas plantas de energía usaban un sistema de dos fases (dos cables que transportaban energía útil junto con un cable neutro) mientras que otras usaban tres o más fases. Si bien es fácil operar cargas de resistencia (como bombillas de luz blanca o calentadores) en cualquier fase de la electricidad alterna, los motores industriales grandes generalmente necesitan tener la misma cantidad de fases que el generador que los impulsa. Finalmente, nos decidimos por un sistema trifásico porque proporciona la cantidad de energía más rentable por cable.

Si bien el problema de la fase fue fácil de arreglar, ya que la comercialización significó que las nuevas compañías eléctricas fueron alentadas financieramente a usar un sistema trifásico, había otra cualidad del sistema eléctrico que no tenía una solución simple: la frecuencia del sistema. En América del Norte se utiliza una frecuencia de 60 Hz para las redes eléctricas, pero en Europa y gran parte del resto del mundo se utiliza un sistema de 50 Hz. Si es cierto que una frecuencia de sistema más alta puede significar la capacidad de usar menos hierro en los transformadores, una diferencia de 10 Hz no representa un ahorro notable para explicar por qué coexistieron los dos sistemas. (Donde marca la diferencia es en los sistemas donde el peso es extremadamente importante, como en los aviones, donde a menudo se usa una frecuencia del sistema en el rango de 400 Hz.) Quizás una historia apócrifa para la separación de 60 Hz / 50 Hz es que Tesla calculó que 60 Hz era la frecuencia más eficiente, entonces, en verdad, Tesla no compartió sus matemáticas con nadie. Estados Unidos lo adoptó con fe, pero cuando la tecnología de CA despegó para Europa, los ingenieros allí descubrieron que un sistema de frecuencia de 50 Hz facilitó sus cálculos, incluso si tenía un ligero efecto en el declive. La verdadera razón puede ser que 60 Hz es más fácil junto con el ahorro de tiempo, y 50 Hz es más fácil de hacer matemáticas.

Generalmente, las dos frecuencias del sistema están aisladas de sus propias redes eléctricas independientes por grandes océanos, pero hay un lugar en particular donde ambos se han mezclado. Japón tiene una cuadrícula de 50 Hz en la mitad norte de la isla, incluidos Hokkaido y Tokio, y una cuadrícula de 60 Hz en la mitad sur, que incluye Osaka. Al principio de la electrificación de Japón, la mitad norte compró generadores de una fuente europea de 50 Hz, mientras que la mitad sur compró generadores de una fuente estadounidense de 60 Hz. En ese momento, las dos áreas estaban lo suficientemente separadas por lo que no se consideró conectar las dos redes, pero ahora las dos están conectadas por enormes estaciones convertidoras de CC, que es la única forma posible de conectar dos frecuencias de sistema incompatibles.

Si bien Japón tiene dos cuadrículas separadas en frecuencia por caprichos históricos, la cuadrícula en América del Norte es aún más complicada. En realidad, hay tres rejillas separadas, aunque todas operan a 60 Hz, porque incluso si la frecuencia del sistema es la misma, las ondas deben estar sincronizadas entre sí. Los dos más grandes dividen el continente por la mitad a lo largo del este y el oeste. El tercero es Texas. Son una red separada básicamente como una forma de que ese estado eluda las regulaciones federales sobre la energía transportada a través de las fronteras estatales, que (de manera circular) se relaciona con la cantidad de petróleo que produce Texas. El sistema se originó en la década de 1930 y ha continuado hasta el día de hoy. Sin embargo, al igual que las redes de Japón, la red de Texas está conectada a las demás mediante varias grandes estaciones convertidoras de CC, por lo que no son exactamente una isla. Si bien la separación les ayuda a evitar las regulaciones federales, también les brinda cierto aislamiento e inmunidad frente a apagones que pueden ocurrir en otras redes, pero pueden importar y exportar energía a otras empresas en otros estados.

Cualquiera sea la razón, este es el sistema que tenemos ahora. Hay muchas redes eléctricas en todo el mundo, e incluso dentro de los propios países y estados. Incluso si está leyendo esto en una computadora portátil que funciona con una celda solar y una batería, se encuentra en una de las redes eléctricas más pequeñas. De hecho, algunas redes son muy grandes, algunas son pequeñas, algunas tienen frecuencias diferentes, pero todas tienen un propósito: entregar energía de la manera más eficiente posible.

  • Sebastiano dice:

    Como ironía final de la historia, DC para una larga distancia regresa como HVDC ...

    • bthy dice:

      ¿fuente?

      las pérdidas de transporte empeoran con voltajes de CC más altos.

      • nuclear dice:

        Hay un buen artículo de Wikipedia al respecto. Se utiliza para distancias bastante largas.

        https://en.wikipedia.org/wiki/High-voltage_direct_current

      • El desconocido dice:

        Si puedo preguntar.
        ¿Por qué las pérdidas en un sistema continuo aumentarían con el voltaje?

        Las fugas son una cosa, pero también afectan a la CA.

        Las únicas otras pérdidas que veo son las siguientes:
        1. Pérdidas por efectos cutáneos, esto estaría allí si alguna vez se produjera un cambio rápido en la demanda actual. (Porque eso es DC partidista AC (sin cambio de polos)) Pero el efecto Piel es un problema mucho mayor para AC.
        2. Sin embargo, las pérdidas de corriente disminuyen con un aumento de voltaje cuando se suministra la misma potencia.
        3. Acoplamiento capacitivo, sin embargo, porque no tenemos un gran cambio de voltaje en un sistema de CC ideal, ni siquiera práctico. A diferencia de la CA, donde cambiamos la polaridad y, por lo tanto, tenemos un cambio de voltaje del 200%.

        A partir de ahí, tres serían peores para voltajes de CC más altos.
        Entonces me pregunto por qué las pérdidas empeorarían.

        Si la idea es que los transformadores de CA de alta potencia son más eficientes que los transformadores de CC-CC, entonces eso podría discutirse durante horas. Y, sinceramente, no me sorprendería que los convertidores DC-DC fueran más eficientes al final. Si uno construyera un banco de ellos en alguna configuración en serie, de modo que cada unidad no necesitara ver el voltaje completo.

        • Miroslav dice:

          Quizás quería señalar que 1. cambiar la CC se vuelve más difícil a voltajes más altos (se necesitan equipos más costosos, ¿cuánto cuesta SCR por 1 millón de voltios?) 2. Se sabe que los interruptores / contactos de CC duran mucho menos que CA, porque no hay cruce por cero y la corriente completa siempre está encendida 3. CC realmente solo cuesta para corridas más largas porque evita los efectos capacitivos e inductivos que luego prevalecen 4. En algunas aplicaciones, uno podría preferir CA porque no causa corrosión galvánica de uniones metálicas dispares.

      • Chris dice:

        De hecho, la CA es peor a largas distancias que la CC, en igualdad de condiciones. Los cables de una línea de transmisión forman un condensador, y mientras que con CC esto solo necesita cargarse una vez en funcionamiento, con CA se carga, descarga y carga continuamente con la otra polaridad, a 60 (o 50) Hz. A medida que la línea se hace más y más larga, este condensador se hace más y más grande, y finalmente llega al punto en que la corriente necesaria para cargar el condensador se encuentra con el rango de corriente de los conductores en el extremo de entrada. En ese momento, no puede extraer ninguna corriente de la línea de transmisión sin exceder la capacidad actual. Las líneas de CA tienen bancos de inducción a varias distancias para cancelar esta capacidad.

        • Dax dice:

          La línea de CC tiene una pérdida de capacidad cero solo para cargas de línea. Cuando tiene un enorme banco de tiristores que cambia la línea de nuevo a CA, obtiene una carga pulsante a lo largo de la línea y una ondulación en su CC que pasa a través de la capacitancia y la inductancia de la línea y los filtros en todas partes.

          El problema con las líneas de CA es que su conductor se acerca a una fracción significativa de la longitud de onda de su frecuencia de CA y toda la línea se convierte en una enorme antena de radio que expulsa megavatios de transmisiones ELF.

    • Ø dice:

      Es básicamente un sistema más complejo en comparación con el hierro y el cobre "tontos", por lo que nunca reemplazará los transformadores por completo.
      Pero probablemente encontrará su utilidad para transportar grandes cantidades de energía eléctrica entre dos destinos.

      • El desconocido dice:

        Los transformadores simples de hierro y cobre grandes son lo suficientemente complejos como para ser construidos desde el principio.
        Hacer un sistema DC-DC también es complejo, pero no en construcción, sino en desarrollo.

        Y, sinceramente, uno podría simplemente construir una serie de suministros CC-CC aislados y conectarlos en serie. Su tensión aislante por otro lado, se necesitarían decenas de kilovoltios o más en algunas aplicaciones.

        Cada una de estas unidades sería bastante barata y comparable de fácil construcción y, para garantizar que funcionen con una eficiencia superior al 90%, no requeriría mucho trabajo. Y para aquellos que piensan que un convertidor CC-CC no tiene la máxima eficiencia en toda su gama de productos, esto se puede solucionar teniendo varios convertidores en paralelo. y enciéndalos cuando sea necesario. También proporciona una copia de seguridad si se rompe, por lo que no hay más un punto de falla. (Los transformadores no tan grandes en la mayoría de las redes son simples para arrancar y, por lo general, tienen un respaldo si son críticos en la red)

        Creo que voy a diseñar un sistema y crear código abierto en el futuro ...

        • evotismo dice:

          Seguiría siendo un sistema híbrido pulsado o alterno, porque a menos que desee utilizar grandes resistencias, las fuentes de alimentación CC-CC utilizan una alternativa pulsada o CC pulsada. Los condensadores también deben ser generales, por lo que el costo y la confiabilidad serían un problema. La CA es perfecta para la transmisión de "alojamiento", y la CC es buena para la mayoría de las cargas localizadas y la generación pequeña (para luego cambiar a CA). Debido a que las fuentes de alimentación de interruptor pequeño ahora dominan y son baratas, lo más probable es que el mercado nunca cambie a partir de esto.

        • jaap dice:

          Los transformadores de CA / CC / CA de alto voltaje en realidad utilizan una gran cantidad de semiconductores en serie, a menudo con una conexión óptica para alimentar la señal de encendido / apagado, para evitar problemas de voltaje en el controlador.

          El costo en cualquier conexión de larga distancia está principalmente en el cable. Para el cable aislado (y cualquier cable en el piso debe estar aislado) el costo está principalmente en el aislamiento y la protección externa, y la masa de la capa protectora depende del grosor de la capa aislante. Muchas capas delgadas de papel, empapadas en aceite, siguen siendo un aislante común en los cables HVDC, porque siempre que el aceite esté libre de cualquier rastro de agua, puede soportar un voltaje mucho más alto que cualquier tipo de plástico, por lo que el aislamiento puede ser más delgado. . y las capas protectoras exteriores más pequeñas.

          La CA tiene un voltaje máximo muy alto y voltaje cero 100 o 120 veces por segundo. El cable debe estar diseñado para la tensión máxima. Los cables de CC están constantemente muy cerca de su voltaje máximo, por lo que pueden transmitir más potencia para el mismo voltaje máximo y, por lo tanto, el mismo costo del cable.

          El costo de las conversiones y algunas pérdidas de cable son insignificantes en comparación con el costo del cable, que se basa en gran medida en el voltaje pico proyectado.

          video de la fijación del aislante de papel en un cable HVDC de dos etapas: https://youtu.be/koNQR2aZBBk

        • Geoffrey Jacobs dice:

          Los sistemas HVDC clásicos usaban válvulas de arco de mercurio (luego pilas de tiristores) donde la rejilla objetivo se refuerza con el flujo entregado a través de las válvulas. El voltaje era controlado por la propia red y la corriente podía ajustarse retrasando el tiempo de cruce por cero para que se activaran las válvulas (el ángulo de disparo).

          Los armónicos son ciertamente preocupantes, pero todas las estaciones convertidoras suelen estar equipadas con patios de compuestos de filtrado y compensación. Esto generalmente consiste en una fracción significativa de la inversión del proyecto.

          La electrónica de potencia moderna proporciona la capacidad de generar salidas de onda sinusoidal a escala completa con control de voltaje independiente. La mayoría de los sistemas conmutados independientes de los proveedores generan un voltaje de salida con un PWM de alta frecuencia alimentado por un circuito de suavizado y un transformador de acoplamiento, pero Siemens usa conmutadores multinivel (los llaman MMC) para producir directamente un bit de onda sinusoidal de calidad como un PCM DAC gigante. . Su sistema es muy similar al concepto que describiste.

    • Flip Nothling dice:

      La línea de transmisión Cahora Bassa de 1420 km, que transmite energía desde la central hidroeléctrica Cahora Bassa en Mozambique a Sudáfrica, utiliza HVDC y ajuste de sonido. Las líneas DC están a 1 km.

      https://eo.wikipedia.org/wiki/Cahora_Bassa_(HVDC)

  • Chris Muncy dice:

    https://www.texastribune.org/2011/02/08/texplainer-why-does-texas-have-its-own-power-grid/

  • DV82XL dice:

    Para algo que básicamente ha crecido por crecimiento excesivo, la red de energía eléctrica es un monumento al ingenio humano. Lo que es un poco problemático son las operaciones comerciales distorsionadas que se llevan a cabo en él, que ponen tensiones completamente innecesarias en el sistema para satisfacer objetivos políticos.

    • Elliot Williams dice:

      "Las operaciones comerciales distorsionadas que se llevaron a cabo en él, que pusieron tensiones completamente innecesarias en el sistema para satisfacer objetivos políticos", ¡probablemente también un monumento al ingenio humano!

  • John dice:

    Puede ver claramente las tres cuadrículas de EE. UU. En esto:
    http://fnetpublic.utk.edu/gradientmap.html

    Es una buena manera de dedicar algo de tiempo libre a observar las cargas que varían y la transferencia de energía entre los sistemas.

    • BrilaBluJim dice:

      Eso es un poco genial.

    • Steven-X dice:

      Gracias por el enlace. También es bueno que Va Tech esté colaborando con UT en este proyecto.

    • gh0stwriter88 dice:

      Parece que está sobrecargado ... hey.

    • John dice:

      Información similar para el Reino Unido pero no tan interesante de ver:
      http://www.gridwatch.templar.co.uk/

      Frecuencia de la UE: http://www.mainsfrequency.com/
      Frecuencia del Reino Unido: http://www.dynamicdemand.co.uk/grid.htm#

    • Mike Massen dice:

      Genial - gracias por el enlace John,
      Vivo en Australia, donde se dice que tenemos la red interconectada más grande según el
      costa este - bueno en términos de territorio, no de capacidad bruta, supongamos que Estados Unidos / Europa.
      Algunas divisiones de recarga de logística / dinámica interesantes y dónde / cuándo / cómo inyectar energía
      de renovables con las debidas garantías ...
      Hola

  • notarealemail dice:

    Espero que el mundo se convierta a 100 Hz porque bla, bla, sistema métrico. : PAG

    • BrilaBluJim dice:

      Quizás podamos obtener 800 comentarios sobre los méritos relativos de la potencia de 50 y 60 Hz, y opiniones sobre cómo 100 Hz serían lo mejor desde el pan de molde o lo peor después de Hitler.

    • tomkcook dice:

      ¿Quiere convertir a una cuadrícula de 100π rad / s, seguro?

      • BrilaBluJim dice:

        Solo para el sistema cgs.

    • murdock dice:

      Podríamos ir a 400 Hz ya que se usaban en submarinos y aviones. Sin embargo, un ruido tan terrible.

      • DV82XL dice:

        Los 400 Hz se utilizan tanto en la aviación como en la energía marina porque mantiene pequeños los elementos de inducción, entre otras cosas, pero las pérdidas con la distancia mientras la frecuencia de la línea aumenta impiden su uso en la red.

    • Sebastiano dice:

      Un dato curioso para la discusión de la frecuencia: el sistema ferroviario en algunos países europeos, por ejemplo, Alemania y Noruega, tiene su propia red independiente, nominalmente 16 2/3 Hz. (https://en.wikipedia.org/wiki/Railway_electrification_system).

      Una vez más, esto no es una mera dependencia de la carretera (decisiones arbitrarias del proyecto congeladas por la inercia económica), sino que el rango de frecuencia se basó en razones más fundamentales debido a la tecnología disponible en ese momento.

      Las opciones básicas de diseño de la red eléctrica (CA / CC, frecuencias, voltajes) siguen siendo bastante buenas de acuerdo con la tecnología disponible actualmente. Esto no se dio en absoluto. Lo único que tengo en el radar que podría cambiar fundamentalmente la imagen sería la invención de superconductores de temperatura ambiente de bajo costo con alta densidad de corriente crítica.

  • John dice:

    Si lo observa por un tiempo, a veces puede ver a la generación de la costa este intervenir y ver el retroceso de frecuencia que se extiende por los estados. A veces verá la comida tejana, que se encuentra en el extremo norte de Texas, en la parrilla del este.

  • ???? otoño ???? (@ tedder42) dice:

    Además, es por eso que 25, 29,97, 30, etc. son frases de fotogramas en una película.

    • John Craker dice:

      29,97 se refiere al escaneo del cañón de electrones a través de la pantalla. ¡Echa un vistazo a Wiki en esto para más detalles! : D

    • Miles Togoh dice:

      24 fps es una película (sabes las cosas claras por las que proyectaban la luz), las tasas a las que te refieres son un video de la vieja escuela que se basaba en una frecuencia de red / 2 que era un reloj estable gratuito para escanear krt. en la época de los tubos vacíos, cuando se desarrollaron por primera vez los estándares de televisión. 30 fps NTSC - 25 fps PAL y SECAM.

      • Factura dice:

        Y 29,97 está bastante cerca de 30, pero las matemáticas funcionan mejor para agregar color NTSC a la señal.

        • broadstreetstudios dice:

          Correctamente, aunque una respuesta más completa es decir que la información de color / color puede coincidir "entre" las bandas laterales claras (blanco y negro) en la implementación NTSC de 29.97. 15750 era la velocidad de escaneo horizontal y era divisible por 30, sin embargo, no desea agregar también color a una onda portadora directamente en una de esas bandas laterales.

      • ROBÓ dice:

        NTSC son las siglas de National Television Standards Committee y eran responsables de los estándares de color y blanco y negro.

        AMIGO significa Phase Alternate Lines, que es específicamente un esquema de codificación de colores agregado al esquema en blanco y negro sin nombre.

        • Miles Togoh dice:

          NTSC = Nunca el mismo color, PAL = Imagen al fin, SECAM- ¿por qué?

  • Fase media dice:

    ¿No transportaría el cable neutro "energía útil" en un sistema de dos fases, junto con los otros dos cables?

    Como mi casa tiene un transformador de dos fases (uno secundario está dispuesto para una salida de 220 Vca, pero el cable neutro golpea el centro) y la corriente parece fluir a través de las líneas neutra y caliente al mismo tiempo. ¿Los dispositivos estaban conectados solo a través de los dos cables "activos" con neutrales que funcionaban como los dispositivos modernos de 220 Vca?

    • Bryan Cockfield dice:

      Las "fases" en una casa no son verdaderas fases porque ambas operan en el mismo ángulo de fase. Lo que realmente tiene es un transformador de derivación central, que es 240 en todo el transformador (las dos patas calientes) y 120 desde cada pata caliente / derivación hasta la derivación central / neutro. En un verdadero sistema de dos fases, las fases son 180 ° separadas como un sistema trifásico, las fases están separadas 120 °.

      • Capmo dice:

        Esto es exactamente 2 fases separadas 180 grados ...

        • ROBÓ dice:

          Hay 'en fase' o cero grados de separación. Aquí llamamos a esto una fase dividida, pero no está aquí.

      • Es solo una fase dice:

        Las fases en una casa desaparecen 180º. Si fueran ángulos de igual fase, no habría tensión entre ellos. Cada sistema con fases separadas de 180 ° no es de dos fases. Esa es una sola fase. En el caso de su sistema bifásico de 180º, solo es diferencial alrededor del neutro. Sin embargo, las dos líneas de fase son monofásicas. El cable neutro en este caso es solo una toma central de un transformador de alimentación o del generador. Esto se llama fase dividida. La única ventaja que esto ofrece sobre una monofásica normal es que le brinda dos ramales de medio voltaje y ahorra un 25% del material conductor en la red de distribución. Cada poder residencial norteamericano está dividido. La única forma en que un sistema puede ser de dos fases es tener fases asimétricas alrededor del neutro. 180º es siempre y solo una fase, independientemente de la presencia de neutro.

        Véase también https://en.wikipedia.org/wiki/Split-phase_electric_power

        • BrilaBluJim dice:

          Las "fases", que son simplemente inversiones entre sí, no se calculan cuando se indica el número de fases. La potencia "bifásica" tendría 90º entre las fases. https://eo.wikipedia.org/wiki/Two-phase_electric_power

        • Dan dice:

          Los edificios más grandes del Reino Unido tienen varias fases y las salas de servidores suelen tener 2 fases para la alimentación redundante. Pero se usan solo como múltiples fases únicas.
          El trifásico se utiliza solo para herramientas industriales / de ingeniería.

          • Norman Franke dice:

            En los Estados Unidos, todas las salas de servidores en las que he estado son trifásicas. Eso es lo que obtiene de la compañía eléctrica en edificios comerciales. Mi edificio de oficinas en solo 10K sq. M. Ft es trifásico. Hecho para aires acondicionados muy silenciosos. Trifásico fue más complicado, pero mucho más hermoso, en mi humilde opinión.

  • tomkcook dice:

    "Todos tienen un propósito: entregar energía de la manera más eficiente posible", eso es realmente solo si define "eficientemente" de cierta manera. La red generalmente no es un transmisor eficiente de energía, en términos de la relación de julios a julios. Los únicos datos que conozco son los del Reino Unido. No es una cuadrícula con grandes distancias que cubrir o una pequeña población a la que atender. Sin embargo, todavía casi * dos tercios * de la electricidad entregada a la red de una planta generadora no llega al usuario final; se cancela como pérdida de conversión, distribución y transmisión.

    • tomkcook dice:

      Fuente para todos los interesados: https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/552059/Chapter_5_web.pdf

      Vea el diagrama en la segunda página. Hace cinco años estaba completamente perdido en dos tercios en la parrilla, por lo que ha mejorado. Todavía maravillosamente mal.

      • Nimish Telang dice:

        Esta tabla calcula las pérdidas de una manera extraña: la pérdida de conversión, transmisión y distribución se calcula como el combustible utilizado (tabla 5.5) menos la generación (tabla 5.5) más las pérdidas (tabla 5.1)

        La eficiencia de generación térmica siempre estará limitada por la eficiencia de Carnot (alrededor de 2/3 iirc), por lo que en realidad es bastante buena.

        En resumen, la gran pérdida aquí son principalmente pérdidas generacionales, ya que es imposible transformar la energía térmica en energía eléctrica.

        de hecho, lo que realmente quieres está aquí:

        5.15 Las pérdidas en proporción a la demanda de electricidad en 2015, en un 7,7 por ciento, disminuyeron en un 0,3
        puntos porcentuales en relación con 2014 (8,0 por ciento). Las pérdidas constan de tres componentes3:
         pérdidas de transmisión (7,4 TWh) del sistema de transmisión de alta tensión que representó
        alrededor del 27 por ciento de las pérdidas se calculan en 2015;
         pérdidas de distribución (19 TWh) que se producen entre las entradas al sistema de suministro público
        la red y los clientes, y representó alrededor del 69 por ciento de las pérdidas; y
         robo o fraude de contadores (un poco menos de 1,0 TWh, alrededor del 4 por ciento).

      • enl dice:

        “The Grill” es bastante efectivo. El diagrama en https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/552059/Chapter_5_web.pdf comienza con energía bruta (la introducción, el párrafo 5.2 dice esto). Las pérdidas se producen principalmente en las etapas térmica y mecánica. Las leyes de la termodinámica entran en juego aquí con la máxima eficiencia cuando el calor (combustión, solar térmica, nuclear, etc.) es el comienzo del proceso. Estas pérdidas no se manifiestan tanto para fuentes como la solar térmica y geotérmica, ya que no se quema combustible en el punto de generación, pero, sin embargo, están ahí porque la red está basada en (T (caliente) -T (frío)) / T (caliente) (eficiencia de Carnot) cuando se trata de conversión mecánica. Se aplican reglas similares a la generación no mecánica, pero las eficiencias son aún menores, con tecnologías predecibles actuales y a corto plazo.

        Una vez realizada la conversión a eléctrica, las pérdidas son mucho menores. Como número aproximado,

      • Harry Coules dice:

        No, ¡las pérdidas debidas a la entrega son mucho, mucho menores que eso! Si observa cómo se calculó ese valor de dos tercios, verá que también incluye el proceso de generación de energía. Por lo tanto, solo le brinda la relación entre la energía suministrada y el valor calorífico total del combustible utilizado para producirlo (consulte la Tabla 5.5). Dado que la mayoría de las centrales térmicas tienen un efecto

        Una cifra más representativa de “Energía entregada al consumidor / Energía que ingresa a la Red Nacional” rondaría el 94,5%, por lo que pérdidas de alrededor del 5,5% ... ¡PERO incluso esta cifra está dominada por el problema del robo de electricidad! Las pérdidas "técnicas" son aún menores. Consulte la siguiente referencia:

        https://www.ofgem.gov.uk/sites/default/files/docs/2009/05/sohn-overview-of-losses-final-internet-version.pdf

        • Dax dice:

          La pérdida típica en una línea de 375 kV en los EE. UU. Es de aproximadamente 4% por cada 100 millas según la EIA; no puedo encontrar el documento ahora, así que lo recuerdo. La mayor parte de la generación de electricidad tiene lugar a menos de 200 millas de los consumidores, y la pérdida promedio en la red es de aproximadamente el 6%.

          Los generadores de la red funcionan en realidad a lo largo de un cubo, donde las plantas de energía a lo largo de la línea impulsan la energía de un área a la siguiente. Las pérdidas de transmisión a lo largo de la distancia aumentan drásticamente cuando la demanda de electricidad local está saturada y la red tiene que transmitir la corriente directamente de A al lejano B saltando todos los puntos intermedios, lo que sucede con la energía eólica y solar porque todos en la misma área la obtienen en al mismo tiempo.

          • oodain dice:

            si eso sucede con la energía eólica y solar, estamos hablando de viejas y tontas redes de energía, hoy en Europa las redes inteligentes están de moda.

  • Tim Kyle dice:

    Siempre me he preguntado que la longitud de onda de 60 Hz es de unas 3000 millas. Si tuviéramos una red eléctrica completamente interconectada, podría haber algunas pérdidas y corrientes interesantes que surgen de dos puntos interconectados por dos caminos de longitudes que difieren en una parte significativa de 1/4 de longitud de onda.

    • Factura dice:

      Esa puede ser una de las razones para dividir el país en cuadrículas orientales y occidentales.

    • BrilaBluJim dice:

      Una topología de “red” real se usa solo para la distribución de energía local, que es lo suficientemente pequeña como para no introducir cuadrillas de fase. Las líneas de transmisión son todas de punto a punto. Por lo general, existen múltiples caminos desde múltiples fuentes a cualquier subestación dada, estos se utilizan para cambiar cargas y para mantener fallas, pero generalmente no se intercambian en paralelo, excepto momentáneamente durante el cambio. No hay bucles en el sistema de transmisión.

      • BrilaBluJim dice:

        Ignora eso. Por supuesto, hay bucles en los que varios generadores suministran energía a muchas cargas. No puedo creer que haya escrito eso.

        • RP dice:

          No, todavía no son rizos. Un canal más largo con mucha gente entrando y saliendo de él.

  • rutigrem dice:

    Para casi todos, tenemos líneas eléctricas que conducen a nuestros hogares y se supone que deben conectarse a una planta de energía en algún lugar.

    17% NO “casi todos”.

    Como es habitual con los artículos de HaD, la precisión se pierde en beneficio de un artículo "de relleno, escribe mientras hablas, no pruebes nada" ...

    • rutigrem dice:

      83%

      • Greenaum dice:

        Espera, ¿quiénes somos "nosotros"? ¿Qué dices, el 17% de las personas en el mundo occidental, por lo que la mayoría de los usuarios de la WWW no tienen electricidad en línea? Aquí hay una gran declaración. No creo haber conocido ni una sola persona en mi vida que no tenga electricidad en línea.

        • BrilaBluJim dice:

          No tengo idea de lo que significa esa cifra del 17%, pero he conocido a varias personas que no tenían energía principal en sus hogares. Las cabañas en el bosque sin red eléctrica son bastante comunes en el noroeste de los Estados Unidos, donde vivo, y hay muchas personas que viven en ellas a tiempo completo. Aquellos que conocía usaban un generador y lo operaban solo durante unas pocas horas al día, aunque por ahora supongo que las baterías fotovoltaicas y de almacenamiento son más comunes. El calor se hace por separado utilizando propano y / o madera.

          ¿Y por qué está educando a los usuarios de www? ¿Qué tan importante es eso? Asimismo, HughesNet proporciona Internet satelital específicamente para personas que no tienen servicios completos disponibles, lo que incluye a personas que no están conectadas a la red eléctrica.

    • Factura dice:

      Eso depende de la definición de "nosotros". Sospecho que casi todos los lectores de la-tecnologia tienen hogares conectados a la red eléctrica.

  • evitar dice:

    él ...

    https://energy.gov/sites/prod/files/2014/04/f15/LPTStudyUpdate-040914.pdf

    Ni siquiera me gusta NPR, pero:
    http://www.infrastructureusa.org/interactive-map-visualizing-the-us-electric-grid/

    Es útil el mapa del puente AC-DC-AC.

    ¿Cómo sincroniza varios alternadores asíncronos? Con DC:
    http://atlanticwindconnection.com/awc-projects/awc-technology

    Recuerde que lloré por PoE o algo similar para usar en los hogares.

    Ahogado en propaganda HVDC de una empresa que produce productos de utilidad:
    http://new.abb.com/about/hvdc-grid

  • saiko dice:

    En este blog hay un bonito artículo de la-tecnologia relacionado con el tema.
    http://jorisvr.nl/article/grid-frequency

    • notarealemail dice:

      Bela. Eso me recordó a un invierno ...
      La electricidad se cortó por unos días, pero tenemos un generador de respaldo para tales situaciones. Soy un poco TOC sobre relojes, así que, por supuesto, todos tienen una precisión de segundos entre sí ...
      Al día siguiente, el horno y el microondas se apagaron durante unos minutos y tengo que buscarlos en Wikipedia.

  • Ruud dice:

    Los Países Bajos utilizan la conexión por cable HVDC a Noruega desde 2008. La ventaja de HVDC para el cableado submarino es que las pérdidas son mucho menores. Esto se debe al hecho de que cuesta mucha energía cargar / descargar la capacidad de estos cables altamente aislados cuando se usan para CA.

    El cable se utiliza para importar energía extra de Noruega o para exportar el exceso de energía disponible de las centrales eléctricas de los Países Bajos a Noruega que se utiliza para llenar enormes lagos artificiales. Cuando es necesario, estos lagos se drenan nuevamente a través de turbinas / generadores, proporcionando energía a los Países Bajos.

    La eficiencia de este sistema es mucho mayor de lo que usaría la tecnología de baterías y puede usarse a una escala mucho mayor.

    Durante los primeros 8 meses se importaron 3000GWh y se exportaron 330GWh.

  • forwardprgrmr dice:

    Y a finales de la década de 1940, California cambió de 50 a 60 Hz.
    La mayoría de las cosas salieron bien, pero todos los relojes tuvieron que ser reparados.

    • mrbwa1 dice:

      Y durante ese período de tiempo, un hombre llamado Don Leslie convirtió Hammond Organs de 50Hz a 60Hz en California, lo que financió su idea de hacer un mejor altavoz para el Hammond Organ: sin el altavoz Leslie, el rock habría sonado un poco diferente.

    • Thomas Erb dice:

      un comentario sobre Henry Warren y cómo se utiliza la frecuencia de línea para ahorrar tiempo?

      https://en.wikipedia.org/wiki/Telechron#Henry_Warren:_the_Synchronous_Motor_and_The_Master_Clock

  • microgadgethacker dice:

    Partes del norte del estado de Nueva York alrededor de Buffalo tenían una potencia de 25 Hz hasta 2006 (!!). Esto se debió en gran parte al primer equipo de generación instalado en las Cataratas del Niágara, que consistía en generadores de 12 polos que funcionaban a 250 RPM. Gran parte de la industria se construyó en torno a la potencia de 25 Hz, por lo que permaneció disponible como una opción hasta hace muy poco, aunque el equipo de generación se ha convertido durante mucho tiempo a 60 Hz. La conversión de 25Hz a 60Hz comenzó en 1930, pero la carga de 60Hz no superó la carga de 25Hz hasta 1952.

    • Thomas Erb dice:

      ¿No es por la primera planta de energía alterna de Tesla?

  • Wilberofdelaware dice:

    60 hercios son 377 radianes por segundo.
    La impedancia interna del espacio libre es de 377 ohmios.

    Ahora sabes el resto de la historia

    • Greenaum dice:

      ¿Hago? ¡Gracias!

  • Thierry Fischer dice:

    “Nos decidimos por un sistema trifásico porque proporciona la cantidad de energía más rentable por cable” no es necesariamente cierto. En su mayoría, se eligieron múltiples fases (> 2) para reducir la tensión en el eje del generador: nivelará la potencia fluctuante, lo que dará como resultado un par de torsión menos fluctuante en el eje. Por simplicidad y compromiso se eligieron 3 fases.
    (https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_triphas%C3%A9#Cancel_la_puissance_fluctuante)

  • Robar dice:

    La cuadrícula personal. Aquí está el panel solar en el techo de su camioneta que introduce electricidad en sus baterías a través de un controlador solar mientras se sienta en el desierto de Arizona. La computadora obtiene su energía de un inversor conectado a las baterías de la casa.

  • Keith Olson dice:

    : tos: Porque nadie más parece estar dispuesto a hablar sobre el elefante en la habitación ...

    https://www.cybrary.it/2016/10/power-grid-attack-doomsday-scenario/
    http://www.survivopedia.com/power-grid-destruction-of-the-third-and-worst-kind/

    Después del 11 de septiembre, pensé en lo que Me que haría si fuera un terrorista, y me di cuenta de que con suficiente tiempo y poco dinero, probablemente podría ser responsable de matar a una cuarta parte de la población de América del Norte solo. No sería difícil en absoluto e, incluso si me atraparan antes de que terminara, un simple sistema mortal pondría en movimiento lo que ya podía desarrollar. Genial, de verdad.

    • NewCommentor1283 dice:

      sí, pero el remanente de aquí viajaría por el mundo y te mataría en el país al que huirías.

      considéralo si hay más de 100 lugares y todo es tan malo como Chernobyl o fukishima al mismo tiempo morirás sin importar dónde estés en la tierra a menos que la tierra sea donde esté tu fugitivo

    • Miroslav dice:

      Nah. Leí tus enlaces y básicamente dicen que deberías quitar quizás 10 puntos a la vez. Ciertamente, ni un solo trabajo. Sin embargo, una gran tormenta solar podría hacerlo.

  • Jack Titchener dice:

    Me gustó mucho cómo explicaste la historia, cómo la electricidad se convirtió en lo que es hoy. Creo que muchas veces asumimos que siempre ha estado ahí. ¡Excelente trabajo explicando cómo funcionan las cuadrículas comerciales!

  • Miguel dice:

    Debido a que las fuentes de alimentación de interruptor pequeño ahora dominan y son baratas, lo más probable es que el mercado nunca cambie a partir de esto.

Matías Jiménez
Matías Jiménez

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