Nazeleno.cz – úspory energie, izolace, zdravý životní styl, biopotraviny, ekologie [logo]

DOPORUČUJEME:

Ceny Energie

Najdeme nejlevnějšího dodavatele!

Partneři sekce

   

Edisonova pomsta: Čeká nás renesance rozvodů stejnosměrného proudu?

S rozvojem elektroniky, LED osvětlení a hlavně solárních elektráren se stává také aktuální otázka rozvodů stejnosměrného napětí. Střídavý proud totiž v běžné domácnosti téměř nepotřebujete - výjimkou jsou jen větší elektromotory.

28. 07. 2014 | Karel Murtinger

Ve zkratce:

Ve "válce o proud" na počátku dvacátého století zvítězila technologie založená na střídavém proudu. To se ale v poslední době začíná měnit. Důvod - solární elektrárny, LED osvětlení a elektronika. V domácnosti totiž většinou střídavý proud - snad s výjimkou cirkulárky či stavební míchačky - vůbec nepotřebujete. Rozvody stejnosměrného proudu by se tak mohly dočkat renesance.

Před časem jsem narazil na zajímavý článek s nadpisem „Edisonova pomsta“.Jak se asi každý učil ve škole, na počátku 20. století to byl právě Edison, který prosazoval využití stejnosměrného proudu, přestože jeho přenos na delší vzdálenosti byl v té době obtížný a nebylo tak možné budovat nějaké rozsáhlejší elektrické sítě.

Ve „válce o proud“ nakonec zvítězil proud střídavý prosazovaný především průmyslníkem Georgem Westinghousem. Jedním z hlavních důvodů byl objev transformátoru s uzavřeným jádrem, který umožnil zvýšit napětí pro účely přenosu na větší vzdálenosti a na konci vedení jej zase snížit podle potřeby uživatelů.

První typ transformátoru s uzavřeným jádrem od firmy Ganz. Transformátory tohoto typu se běžně používají i dnes. (Zdroj Wikipedia.org)

Je přitom zajímavé, že tento typ transformátoru, který zkonstruovali tři maďarští inženýři od firmy GANZ v roce 1884 se v téměř nezměněné podobě používá dodnes. Dalším, neméně významným, důvodem pro zavádění střídavého proudu, byl pak vynález vícefázového střídavého motoru, který je velmi robustní a bezporuchový a má relativně stálé otáčky. První třífázový motor s kotvou nakrátko vyrobil M.Dolivo-Dobrovolsky v roce 1889 a o rok později zavedl také třífázový transformátor. Tyto dva vynálezy zajistily hladké vítězství třífázového elektrického rozvodu a obrovský rozvoj velkých přenosových sítí. Až do dnešní doby se tedy elektřina rozvádí třífázovým vedením s transformátory, které zajišťují minimalizaci ztrát v přenosové soustavě. Také převážná část velkých elektromotorů jsou asynchronní třífázové motory.

Stejnosměrný proud v domácnosti vede - výjimkou jsou motory a zářivky

Vše se ale otočilo po vynálezu tranzistoru, s rozvojem počítačů a v posledních letech i používáním LED zdrojů pro osvětlení. Právě tehdy totiž začal výrazně stoupat podíl spotřebičů, které ke své činnosti potřebují nízké stejnosměrné napětí 12 nebo 24 V. LED osvětlení se obecně považuje za velmi významný impuls, který by mohl zvýhodnit stejnosměrný rozvod elektřiny. Jestli navíc v budoucnu dojde k většímu rozvoji elektrických automobilů, pak by nepochybně průměrná, elektromobil používající domácnost, spotřebovávala více elektrické energie ve formě stejnosměrného než střídavého proudu a výše zmíněné výhody střídavého rozvodu by už nebyly tak významné.

Stejnosměrné rozvody elektřiny čeká velká budoucnost

V dnešní době totiž už není problém používat namísto transformátorů spínané měniče stejnosměrného napětí. Pokud by to bylo potřeba, lze v dnešní době navrhnout domácnost, kde převážná většina spotřebičů může být napájena stejnosměrným proudem a těch několik zbývajících potom měničem vytvářejícím ze stejnosměrného napětí střídavých 240 V. V zásadě jediné spotřebiče, které nejdou jednoduše upravit pro stejnosměrný proud, jsou vlastně jen ty třífázové motory a pak spotřebiče, které mají na vstupu síťový transformátor nebo tlumivku pro omezení proudu (např. klasická zářivková svítidla). Těchto spotřebičů ale valem ubývá, protože se stále více uplatňují namísto velkých a těžkých transformátorů nebo tlumivek malé měniče napětí.

Stejmosměrné vedení má své výhody

Souběžně se začíná stejnosměrný proud uplatňovat i na druhé straně energetického řetězce - na straně výroby a přenosu. Ukázalo se například, že pro přenos velmi vysokého napětí na velké vzdálenosti je výhodnější používat stejnosměrný proud, protože se znatelně sníží ztráty způsobené kapacitou vodičů. Navíc stačí 2 případně 3 vodiče, na rozdíl od 4 vodičů nutných pro třífázový střídavý rozvod. Protože se u stejnosměrného proudu neprojevuje tzv. skin efekt (vytlačování proudu do povrchové části vodiče), je možné použít vodiče o větším průměru, což znamená přenos větších proudů a tudíž větší přenosovou kapacitu vedení, menší počet paralelních vedení, méně sloupů a menší zábor půdy. Nevýhodou je pochopitelně to, že musíme mít na koncích vedení příslušné měniče napětí, což zatím není úplně jednoduchá a levná záležitost. Takovéto stejnosměrné vedení spojuje například na Novém Zélandu Severní a Jižní ostrov.

Mapka hlavních elektrických rozvodů vysokého napětí na Novém Zélandu. Propojení Severního a Jižního ostrova je realizováno vysokonapěťovým stejnosměrným vedením (zakresleno čárkovaně). (Zdroj Wikipedia.org)

V poslední době se také ve výrobě elektřiny čím dál více používají solární fotovoltaické panely, které generují stejnosměrný proud. V zásadě všechny zdroje, které dnes produkují téměř výlučně střídavý trojfázový proud by nebyl problém zapojit do stejnosměrného systému, protože dnes už existují výkonné a levné polovodičové usměrňovače. Navíc se stejnosměrným proudem by odpadly potíže se synchronizací frekvence jednotlivých strojů a bylo by mnohem snazší zařadit do sítě vyrovnávací akumulátory a mnohem snáze se tak vyhnout blackoutu (výpadek_dodávky_elektřiny).

Edisonova výhra

Skoro to na tedy vypadá, že kdyby se nahradil i ten prostřední článek t.j. střídavé rozvody vysokého napětí (1 až 52 kV) a nízkého napětí (do 1000 V) rozvody stejnosměrnými, tak by se celý systém zjednodušil. Skutečnost je sice složitější a názory na výhody nebo nevýhody takového řešení zatím jsou nejednotné, ale zdá se, že se stále více přiklání ke stejnosměrným rozvodům. Například takzvaný DCC+G projekt Evropské Unie (stejnosměrné komponenty + síťový rozvod) by měl umožnit v budovách snížit spotřebu elektřiny o 5 % a zvýšit využití solárních fotovoltaických systémů instalovaných na budovách o 7 %. Prostě to vypadá, že ten Edison nakonec v tom souboji časem možná opravdu zvítězí.

Stejnosměrné rozvody se již používají ve velkých datových úložištích, kde to údajně přináší určité zjednodušení systému, snížení produkce tepla a zvýšení spolehlivosti. Souběžně s tím jde snaha zařazovat do sítě akumulátory elektřiny, které zvýší její stabilitu. Bohužel rozvodná síť je obrovský systém s dlouhou dobou obnovy a tak lze odhadovat, že takto zásadní proměna může trvat docela dlouho. Už se ale začínají objevovat lokální stejnosměrné rozvody například v domech, které nejsou připojeny k rozvodné síti a využívají solární fotovoltaické panely.

V dalším díle článku si ukážeme praktickou aplikaci stejnosměrných rozvodů v domácnosti.

Autor je spolupracovník redakce a energetický poradce. Dlouhodobě se zabývá problematikou nízkoenergetických a pasivních staveb a souvisejících technologií.

Související články

Tagy: Energie, Energetika, Solární energie, Bydlení, Úsporné spotřebiče, Osvětlení, Bytové domy, Hobby

Nazeleno.cz - vše o úsporách energií

Katalog firem

NOSRETI a.s.

Dodavatel tepelných čerpadel, solárních panelů a klimatizace vlastní značky NORDline. Provádíme montáž…

<!-- -->
Bosch Termotechnika s.r.o. – obchodní divize BUDERUS

Buderus s produktovým portfoliem zahrnujícím plynové průtokové ohřívače teplé vody,závěsné i stacionární…

<!-- -->
Bosch Termotechnika s.r.o. - obchodní divize DAKON

Tradiční český výrobce kotlů na tuhá paliva

<!-- -->
Bosch Termotechnika s.r.o. - obchodní divize JUNKERS

Dodáváme spotřebiče pro vytápění a ohřev teplé vody. Plynové závěsné kotle, plynové kondenzační kotle,…

<!-- -->
Prefa Aluminiumprodukte s.r.o.

Prodej a technický servis hliníkových střešních, okapových a fasádních systémů Prefa. Solární systém Prefa…

<!-- -->
Chcete být na tomto místě? Zvolte zvýhodněný zápis!