[elektriciteit] energieverlies bij transport

Poona

Hoi,

ik ben bezig met een werkstuk over supergeleiding,

en mocht supergeleiding op kampertemperatuur bestaan,

dan zou het transport van elektriciteit van de centrale naar de consument

zonder energieverlies kunnen optreden...

Ik zou daarom graag berekenen hoeveel goedkoper de energie wel niet

zou worden, aangezien je eigenlijk ook die verloren energie betaalt...

Weer er iemand hoeveel het energieverlies in dit transport normaal

bedraagt? En hoeveel het gemiddeld verbruik per gezin is op jaarbasis?

Dan kan ik zo berekenen hoeveel goedkoper het zou zijn...

Ik ben al wat op zoek gegaan op internet, maar ik heb er eigenlijk geen

idee van of de cijfers die ik gevonden heb betrouwbaar zijn...

voor dat energieverlies heb ik 11% (ik vind dit weinig, khad veel meer

verwacht, want je vertrekt toch niet van 250V in de centrale?)

voor dat gemiddeld verbruik heb ik 3500kWh... en dat is wel een redelijk

betrouwbaar getal, denk ik...

doeidoei!

Oona

Jan van de Velde

http://www.wetenschapsforum.nl/invision/in...showtopic=19931

Ik weet eerlijk gezegd niet of de gegeven weerstand van de in deze opgave gebruikte hoogspanningsleiding reeel is, maar het geeft al aan hoe je zou moeten rekenen. Collega"s Klazon en GJ weten daar misschien wel meer van.

klazon

Het energieverlies in transportleidingen, transformatoren en distributiekabels is bij de elektriciteitsbedrijven al jaren een belangrijk onderwerp van onderzoek. De resultaten worden gesplitst naar spanningniveau. Dat moet omdat de verliezen zo goed mogelijk verrekend moeten worden met de klanten. Een industrie die een aansluiting heeft op 150kV veroorzaakt (procentueel) minder verliezen dan een kleinverbruiker die aan het onderste spanningniveau hangt.

Uit de resultaten van dat onderzoek weet ik dat het verlies over het totale energienet ergens tussen de 1 en 2% schommelt. Over het algemeen geldt dat het verliespercentage groter is op lagere spanningniveaus. In een dikke trafo van 60MVA die transformeert van 150kV naar 50kV ligt het verlies in de orde van grootte van 1 promille, in een trafo "in de straat", die van 10kV naar laagspanning transformeert ligt het rond 1%.

Hoewel het verliespercentage niet schokkend hoog is gaat het in absolute zin natuurlijk wel over heel veel kilowatturen. Maar ik denk dat het supergeleidend maken van de kabelverbindingen veel meer investering kost dan dat je terugverdient door verminderde verliezen.

Jan van de Velde

Een ander voorbeeldsommetje: De volledige uitwerking kan je lezen als je er met de muis overheen sleept.

http://www.cdbeta.uu.nl/natdid/psl/Newton%...00%E2%80%A6.pdf

26 Hoogspanningsleiding

Een elektriciteitscentrale levert de elektrische energie voor een stad op 25 km afstand. De

centrale levert een elektrisch vermogen van 8o MW. Bij de centrale is de spanning tussen de

beide hoogspanningskabels 380 kV. De hoogspanningskabels zijn van koper en hebben een

dwarsdoorsnedeoppervlak van 2,5 cm². Bereken de warmteontwikkeling per seconde in de

hoogspanningskabels. Hoeveel procent van het door de centrale geleverde elektrisch

vermogen gaat verloren door warmteontwikkeling in de hoogspanningskabels?

26 Hoogspanningsleiding

Gegeven: 50 km koperdraad van 2,5 cm²

P = 80 MW U = 380 kV

Gevraagd Q = E (verlies) per seconde Hoeveel %

gaat verloren?

Formules: R = rho.gif .l/A

P = U.I

U = I.R

Q= E = P . t

Vul in:

R = 1,7 .10-8 .50 .10³ / 2,5 .10-4 = 21 O

80 .106 = 380 .10³ .I I = 211 A

Q = E (verlies) = 211² . 21 . 1 = 935 .10³ J = 0,94

MJ

in procenten: 100 . 0,94 / 80 = 1,2%

klazon

Jan,

leuk voorbeeld. Alleen klopt de uitwerking niet. In de berekening van R zit een rekenfout. Voor R komen ze op 21 ohm, maar ik kom niet verder dan 3,5 ohm.

Jan van de Velde

Nee, ik ook niet. Dat is knullig. Hoe zouden zij 6 x zo hoog uitkomen?

quote uit de hoofdpagina van de site:

Het Centrum voor Didactiek van Wiskunde en Natuurwetenschappen stelt zich ten doel de kwaliteit van het onderwijs in rekenen, wiskunde en natuurwetenschappen, met name in het primair en voortgezet onderwijs, te bevorderen.

oei....dat doel is dus nog niet helemaal bereikt.

Dus vermogensverlies in deze hoogspanningsleiding daarmee ca. 0,2 %.

klazon

Ik kwam ook op 0,2%.

Het voorbeeld is overigens wel een vereenvoudiging van de werkelijkheid. Er wordt uitgegaan van een tweedraadsverbinding, dus enkelfasig. Maar normale transportleidingen zijn altijd 3-fasig. Daarmee kun je nl. met dezelfde hoeveelheid koper twee keer zo veel vermogen transporteren.

Jan van de Velde

Klazon schreef:

Maar normale transportleidingen zijn altijd 3-fasig. Daarmee kun je nl. met dezelfde hoeveelheid koper twee keer zo veel vermogen transporteren.

Als je toch bezig bent, leg eens uit aub, want dit volg ik niet. Elk van die fasen transporteert toch eenderde van het totale vermogen?

klazon

Als je toch bezig bent, leg eens uit aub, want dit volg ik niet. Elk van die fasen transporteert toch eenderde van het totale vermogen?

Klopt!

Stel je het 3-fasig systeem voor als 3 éénfasige systemen, dus 6 draden.

Voeg dan de nullen samen tot één gemeenschappelijke draad, hou je 4 draden over.

Bedenk dan dat de stromen in de 3 fasen onderling 120 graden van elkaar verschillen.

Trek daaruit de conclusie dat de resulterende stroom in de nulleider nul is.

Een draad waar geen stroom door loopt heb je niet nodig, dus weg ermee.

Resultaat: de helft van het koper minder bij hetzelfde vermogen. (of de helft van het aluminium)

Jan van de Velde

Juist. Bij een goed draaiend systeem heb je dus alleen drie draden heen, en geen terug. Dus de 50 km uit het rekenvoorbeeld kunnen er 25 worden, waarmee ook het vermogensverlies wordt gehalveerd tot 0,1 %.

Althans, zo begrijp ik het.

Poona

26 Hoogspanningsleiding

Een elektriciteitscentrale levert de elektrische energie voor een stad op 25 km afstand. De

centrale levert een elektrisch vermogen van 8o MW. Bij de centrale is de spanning tussen de

beide hoogspanningskabels 380 kV. De hoogspanningskabels zijn van koper en hebben een

dwarsdoorsnedeoppervlak van 2,5 cm². Bereken de warmteontwikkeling per seconde in de

hoogspanningskabels. Hoeveel procent van het door de centrale geleverde elektrisch

vermogen gaat verloren door warmteontwikkeling in de hoogspanningskabels?

26 Hoogspanningsleiding

Gegeven: 50 km koperdraad van 2,5 cm²

P = 80 MW U = 380 kV

Gevraagd Q = E (verlies) per seconde Hoeveel %

gaat verloren?

Formules: R = rho .l/A

P = U.I

U = I.R

Q= E = P . t

Vul in:

R = 1,7 .10-8 .50 .10³ / 2,5 .10-4 = 21 O

80 .106 = 380 .10³ .I I = 211 A

Q = E (verlies) = 211² . 21 . 1 = 935 .10³ J = 0,94

MJ

in procenten: 100 . 0,94 / 80 = 1,2

Ik zal heel eerlijk zijn: ik begrijp niet echt veel van deze hele berekening... ik begrijp bijvoorbeel totaal niet waar die 1,7 . 10-8

vandaan komt: de soortelijke weerstand van koper is toch 0,0178?

En waar komt die A vandaan? Is dat stroomsterkte? Of vergis ik mij?

Maar belangrijkst is wel dat ik met juiste getallen zelf kan berekenen

wat het verschil zal zijn... Kzal het hier dan nog eens posten,

kunnen jullie even controleren

En euhm 2- en 3-fasig? Wat moet ik mij daarbij voorstellen? Zal dat

bij supergeleiders een rol spelen, of niet?

doeidoei,

Oona

Jan van de Velde

ik begrijp bijvoorbeeld totaal niet waar die 1,7 . 10-8

vandaan komt: de soortelijke weerstand van koper is toch 0,0178?

1,7.10^-8 greek012.gif m kun je ook schrijven als: 0,000000017 greek012.gif m

je 0,0178 greek012.gif m kun je ook schrijven als 0,0000000178 . 10⁶ mu.gif greek012.gif m

We doen dan het principe van de wetenschappelijke notatie van getallen wel enig geweld aan, maar dat maakt hier even niet uit.

Mijn BINAS geeft voor koper een soortelijke weerstand van 17.10^-9greek012.gif m bij een temperatuur van 293 K.

Overal staat eigenlijk hetzelde, met dit verschilletje dat jouw cijfer nauwkeuriger zou moeten zijn, maar ook gegeven zou kunnen zijn bij een andere temperatuur dan 293 K.

Hieronder nog een paar cijfertjes:

http://research.kek.jp/people/wake/pipe/rrr.html

Temp resistivity

(K)... ( Ohm.m.10^-8)

289.9 .. 1.6621

288.2.. 1.6477

273.1 .. 1.5500

268.2 .. 1.5109

265.7 .. 1.5040

257.1 .. 1.4432

246.7 .. 1.3751

236.7.. 1.3087

226.9 .. 1.2420

Voor 20°C geloof ik eerder in BINAS dan in jouw getalletje. Je ziet dat temperatuur nogal een invloed heeft. Kom je uit Nederland, reken dan maar met de BINAS-waarden tenzij anders vermeld.

En waar komt die A vandaan? Is dat stroomsterkte? Of vergis ik mij?

Er staan twee verschillende A's in die formules: (ter verhoging van de feestvreugde)

R = rho .l/A : hier staat A voor de grootheid Area of oppervlakte (van de doorsnee van de draad in dit geval) in vierkante meters als het goed is.

80 .106 = 380 .10³ .I I = 211 A : hier staat A voor de eenheid Ampère.

Voor alle grootheden , eenheden en voorvoegsels (milli, micro, kilo, hecto) die we gebruiken zijn er niet voldoende letters in het alfabet, ook niet als we het Griekse erbij halen, en daarom kom je soms wel eens meer keren hetzelfde symbool tegen , maar met een andere betekenis.

2 of driefasig speelt in de supergeleiding geen rol, Klazon en ik waren wat aan het afdwalen, of beter gezegd, wat praktische puntjes op de theoretische i-tjes van het sommetje aan het zetten. Het gaat erom dat de idee uit het sommetje van één hoogspanningsleiding heen en één terug van de centrale naar de consument vice versa geen reëele is.

Willen we graag nog eens uitleggen zodra je snapt hoe het energieverlies in hoogspanningsleidingen berekend kan worden.

Vergeet verder niet dat er na de hoofdtransformator nog een net komt: een net van 10.000 V onder de straat naar de transformatorhuisjes in de dorpen (meestal bakstenen gebouwtjes) en met nog lagere spanning van die huisjes naar de verdeelkasten in de buurten, en daarvandaan weer naar de huizen/bedrijven. In die laatste stukken treden heel wat meer energieverliezen op dan in die hoogspanningsleidingen.

Poona

Vergeet verder niet dat er na de hoofdtransformator nog een net komt: een net van 10.000 V onder de straat naar de transformatorhuisjes in de dorpen (meestal bakstenen gebouwtjes) en met nog lagere spanning van die huisjes naar de verdeelkasten in de buurten, en daarvandaan weer naar de huizen/bedrijven. In die laatste stukken treden heel wat meer energieverliezen op dan in die hoogspanningsleidingen

Bedankt voor die uitleg! Ksnap het al heel wat meer,

juist nog ivm die stroom na de hoofdtransformator:

Ik zal een voorbeeldberekening maken van een huis dat op 150 km

van de centrale ligt, moet ik dan ook de zogezegde plaats van die

hoofdtransformator en die transformatorhuisjes opzoeken en de totale

berekening eigenlijk in drie deeltjes opsplitsen om het beste resultaat te

hebben? Want je zegt dat er heel wat meer energieverliezen zijn in die

laatste stukken, dus zal het dan een groot verschil zijn als ik het zo doe? Of niet?

doeidoei

Oona

Jan van de Velde

Ja, dat zal een fors verschil geven.

En vooral voor je deel van de centrale naar die regionale hoofdtransformator (via hoogspanningsleidingen) moeten we het dan nog eens over het effect van het driefasentransport hebben. Trouwens ook voor de rest van het systeem, maar in hoeverre dat daar nog speelt zal moeten komen van collega's Klazon of GJ, want dat zou ik niet durfen schatten.

Je hebt dan voor elk stukje een redelijk gemiddelde nodig van lengte van de kabel en de dwarsdoorsnede (A) van de aders, en ook van het in die stukken getransporteerde vermogen. (dat laatste stukje van de verdeelkast naar jouw huis zal gemiddeld niet meer dan een paar honderd watt vermogen transporteren)

Poona

Ieps,

ik heb zopas een mailtje gezonden naar electrabel,

de beheerder van de netten hier in België,

met daarin de vraag voor de exacte afstanden tss centrale en

hoofdtransformator en zo,

en ook de dikte en het vermogen van de draden die ze gebruiken...

Van zodra ik iets terugkrijg maak ik mijn berekeningen en hoop dat ze

een relatief juist getal uitkomen...

Maar dat met die fasentransport zul je echt eens moeten uitleggen

Ik weet niet eens waar je het op dat moment over hebt...

Dat zal dan waarschijnlijk tot morgenworden, kzal vanavond wel geen

mail meer terug krijgen

(als ik er al een terugkrijg...)

doeidoei

Oona

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[elektriciteit] energieverlies bij transport

[elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport

Re: [elektriciteit] energieverlies bij transport