Как распределяется энергия

Распределение электроэнергии

Особенностью процесса производства, передачи и потребления электроэнергии является его непрерывность. Процесс производства электроэнергии совпадает по времени с процессом ее потребления, поэтому электростанции, электрические сети и электроприемники потребителей связаны общностью режима. Общность режима вызывает необходимость организации энергетических систем.

Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. Частью энергетической системы является электрическая система, представляющая собой совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.

Электрическая сеть — это совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Электроприемник — аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Потребитель электроэнергии — один или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Электроустановки, в которых производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия, делятся в зависимости от рабочего напряжения на электроустановки напряжением до 1000 и выше 1000 В.

Распределительным устройством (РУ) является электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая сборные и соединительные шины, коммутационные аппараты, устройства защиты, автоматики и телемеханики, измерительные приборы и вспомогательные устройства. Распределительные устройства подразделяются на открытые (расположенные на открытом воздухе) и закрытые (в здании). В городских условиях в большинстве случаев применяют закрытые РУ.

Подстанция — это электроустановка, служащая для преобразования и распределения электрической энергии и состоящая из РУ до и выше 1000 В, силовых трансформаторов или других преобразователей электроэнергии и вспомогательных сооружений.

Структурная схема электроснабжения города показана на рис. 1. Генераторы ГРЭС вырабатывают электроэнергию напряжением 6, 10 или 20 кВ. При таком напряжении передавать электроэнергию на большое расстояние (более 4 — 6 км) неэкономично. Поэтому в целях уменьшения потерь мощности в линиях передачу электроэнергии на большие расстояния производят при повышенном напряжении, для чего на электростанциях имеются повышающие силовые трансформаторы, которые повышают напряжение до расчетного (35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ). На электрических понижающих подстанциях, расположенных в черте города, напряжение понижается до 6-10 кВ. Понижающая подстанция обычно состоит из открытой части напряжением 110 — 220 кВ и закрытой части, в которой имеется распределительное устройство напряжением 6-10 кВ.

Рис. 1. Структурная схема электроснабжения города

ЭС — государственная районная электростанция (ГРЭС), Т1 — повышающий трансформатор при ГРЭС, Т2 — понижающий трансформатор центра питания, ТЗ — понижающий трансформатор в ТП, ВЛ — воздушная линия напряжением 35 — 750 кВ, РУ — распределительное устройство 6-10 кВ понижающей подстанции (центра питания), ПКЛ — питающая кабельная линия, РП — распределительный пункт, РКЛ — распределительная кабельная линия, КЛ — кабельная линия напряжением 0,4 кВ, ВРУ — вводно-распределительное устройство в жилом доме, ГПП — главная понижающая подстанция завода, ЩУ — щитовое устройство напряжением 0,4 кВ в цехе завода

Центр питания (ЦП) представляет собой распределительное устройство генераторного напряжения электростанции или распределительное устройство вторичного напряжения понижающей подстанции энергосистемы, имеющей устройство для регулирования напряжения, к которому присоединены электрические сети данного района.

Как видно из рис. 1, кабельная линия от ЦП проложена в распределительный пункт РП. Эта линия, не имеющая распределения электроэнергии по ее длине от ЦП до РП, называется питающей кабельной линией.

Распределительный пункт — это распредели-тельное устройство 6 — 20 кВ, предназначенное для приема по питающим линиям электроэнергии от ЦП и передачи ее в распределительную сеть. В распределительный пункт входят сборные и соединительные шины, коммутационные аппараты, устройства защиты, автоматики и телемеханики, а также измерительные приборы. Распределительный пункт может быть совмещен с трансформаторной подстанцией, обслуживающей расположенных вблизи потребителей. Из распределительного пункта по разным направлениям отходят кабельные линии РКЛ, питающие ряд трансформаторных подстанций ТП и называемые распределительными.

Трансформаторная подстанция, представляющая собой электроустановку, в которой электроэнергия трансформируется с напряжения 6 — 20 кВ на напряжение до 1000 В и распределяется на этом напряжении, состоит из силовых трансформаторов, распределительных устройств напряжением до и выше 1000 В, устройств управления и вспомогательных сооружений.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) состоит из трансформаторов, распределительного (или вводного) устройства 6 — 10 кВ, распределительного устройства 0,4 кВ, токопроводов между ними, поставляемых в собранном или подготовленном для сбора виде. Открытая трансформаторная подстанция, все оборудование которой установлено на высоких конструкциях или опорах линий электропередачи, называется столбовой или мачтовой (МТП).

От трансформаторных подстанций непосредственно к потребителям отходят воздушные линии или распределительные кабели КЛ напряжением до 1000 В, проложенные к вводно-распределительным устройствам (вводам) ВРУ или распределительным щитам, находящимся в зданиях потребителей. От вводов или распределительных щитов в домах проложены магистрали (стояки), от которых, в свою очередь, отходят линии распределительной сети по квартирам.

Питающие кабельные линии могут быть проложены от ЦП не только в РП, где нет трансформаторов, но и в главные понижающие подстанции заводов ГПП, где электроэнергия распределяется по распределительным кабельным линиям и преобразуется с помощью силовых трансформаторов в электроэнергию напряжением до 1000 В. В этом случае на ГПП устанавливают силовые трансформаторы и распределительный щит напряжением до 1000 В, от которого электроэнергия шино-проводами или проводами, проложенными на эстакадах или лотках, либо по кабельным линиям передается непосредственно в цехи и далее к электроприемникам.

Городская электрическая сеть включает расположенные на территории данного города электроустановки, служащие для электроснабжения токоприемников и представляющие собой совокупность питающих линий от ЦП, РП и ТП, распределительных линий напряжением 6-10 кВ и до 1000В, вводных устройств у потребителей.

Категории электроприемников по степени надежности электроснабжения

Схемы построения питающих и распределительных сетей различны по степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемников. В соответствии с Правилами устройства электроустановок электроприемники по степени надежности электроснабжения делятся на три категории.

Первая категория — это электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. К ним относятся сооружения с массовым скоплением людей (театры, стадионы, универмаги, универсамы), электрифицированный транспорт (метрополитен, железные дороги, троллейбусы, трамваи), больницы, предприятия связи, жилые здания высотой более 16 этажей, в которых имеются электродвигатели пожарных насосов, аварийное освещение и системы обеспечения незадымляемости, группы городских потребителей с суммарной нагрузкой выше 10000 кВ-А, некоторые силовые установки (вращающиеся печи с дутьем).

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв их электроснабжения допускается только на время автоматического ввода резервного питания. Независимым считается такой источник питания электроприемников, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках питания этих электроприемников.

Из электроприемников первой категории выделяется особая группа, бесперебойная работа которой необходима для безаварийного останова производства во избежание угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для электроснабжения этой группы электроприемников должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого источника питания.

Вторая категория — это электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. К ним относятся жилые дома с электроплитами, жилые дома высотой более 4 этажей с газовыми плитами, школы и учебные заведения, лечебные и детские учреждения, силовые установки, допускающие перерывы в электроснабжении без повреждения основного оборудования, группы городских потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10000 кВА.

Электроприемники второй категории рекомендуется

обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания; для них допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом предприятия или выездной оперативной бригадой электроснабжающей организации.

Третья категория — все остальные электроприемники, электроснабжение которых может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы в электроснабжении на время ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превысят одних суток.

Принципиальные схемы электроснабжения города

Наиболее дешевой и простой схемой электроснабжения электроприемников третьей категории является радиальная тупиковая (рис. 2), однако она ненадежна, так как при повреждении любого элемента системы электроснабжения (линии, оборудования) электроприемники будут оставаться без электроэнергии при ремонте или замене этого элемента. Эту схему электроснабжения городских электроприемников применять не рекомендуется. Для электроприемников второй и третьей категории может быть использована кольцевая схема электроснабжения. показанная на рис. 3. При повреждении люоои из распределительных линий электроснабжение электроприемников восстанавливают ручным отключением поврежденной линии и включением резервной. В кольцевой схеме электроснабжения имеются места деления (разрывы) сети, в которых постоянно отключены разъединители или выключатели. Их включают при необходимости тго-дачи электроэнергии от резервной линии в случае повреждения основной линии или отключения ее для производства на ней работ. Перерыв в электроснабжении при этой схеме допускается на время, необходимое для отключения поврежденного участка и производства переключений (примерно 2 ч).

Более надежными являются схемы электроснабжения электроприемников, в которых предусматривается параллельная работа питающих линий или автоматическое включение резервного питания (АВР). На рис. 4, а, б показаны схемы электроснабжения распределительных пунктов с двумя параллельно работающими питающими линиями и направленной максимальной токовой защитой. Поврежденная линия отключается с двух сторон выключателями, а питание электроприемников продолжатся бесперебойно по другой питающей линии. Такую схему применяют для электроснабжения электро приемников второй категории, так как при выходе из строя питающего центра электроснабжение будет нарушено.

Для потребителей первой категории используют схемы, в которых электроприемники получают электроэнергию от двух различных центров питания. На рис. 5, а, б показаны схемы электроснабжения электроприемников от двух центров питания с одним или двумя РП и с применением АВР. При повреждении одной из питающих линий она от действия защиты и автоматики отключается с двух сторон выключателями, после чего включается выключатель резерва и восстанавливается питание электроприемников.

Схемы, показанные на рис. 4 и 5, применяют для электроснабжения электроприемников второй категории, если капитальные затраты для их осуществления не увеличиваются более чем на 5 % по сравнению с затратами для осуществления схем ручного ввода резерва. Нагрузка каждой питающей линии в этих схемах должна быть в таких пределах, чтобы при выходе из строя одной из них другая линия могла принять на себя с учетом кратковременной перегрузки нагрузку поврежденной. Эти нагрузки определяются расчетом и составляют примерно 65 % длительно допустимых.

При построении схем распределительных сетей для электроснабжения электроприемников первой и второй категорий применяют схемы трансформаторной подстанции с АВР на стороне напряжения 6-10 кВ и двухлучевые схемы с АВР на стороне напряжения до 1000 В.

Схемы электроснабжения трансформаторной подстанции с АВР на стороне напряжения 6 — 10 кВ показаны на рис. 6, а, б. Если повреждается линия, отходящая от РП2, то от действия защиты и автоматики она отключается с двух сторон выключателями, после чего автоматически включается выключатель АВР. Такую схему чаще всего используют для электроснабжения промышленных предприятий.

Двухлучевая схема (рис. 7) предусматривает питание одной ТП двумя линиями. Каждая из них питает свой трансформатор (лучи А и Б), на котором со стороны напряжения до 1000 В установлены контакторы, автоматически переключающие нагрузку с одного трансформатора на другой при исчезновении напряжения на каком-либо из них.

Pис. 2. Тупиковая схема электроснабжения

Рис. 3. Кольцевая схема электроснабжения. Стрелкой обозначено место деления (разрыва) сети

Рис. 4. Схема питающей сети с направленной максимальной токовой защитой: а — одного РП, 6 — двух РП с линией связи между распределительными пунктами. Стрелками обозначено наличие направленной защиты

Рис. 5. Схемы питающей сети с автоматическим включением резервного питания: а — с секционным АВР, б — с АВР на линии связи

Рис. 6. Схемы электроснабжения трансформаторной подстанции с АВР на стороне напряжения 6-10 кВ: а — на выключателе линии, б — на секционном выключателе

Рис. 7. Двухлучевая схема распределительной сети

Рис. 8. Схема автоматизированной распределительной сети

Двухлучевая схема широко применяется для электроснабжения жилых кварталов сплошной застройки крупных городах и используется также в сочетании со схемой АВР в автоматизированной распределительной сети (рис. 8).

Схемы сетей напряжением до 1000 В выполняют тупиковыми, петлевыми (кольцевыми) или замкнутыми. Наиболее распространены петлевые схемы. В этом случае к вводному устройству подходят две линии, каждая из которых обеспечивает снабжение электроэнергией электроприемников при повреждении одной из них.

Для электроприемников первой категории выполняют автоматику АВР на вводно-распределительных устройствах или в распределительных сетях, отходящих от вводно-распределительных устройств, и в этом случае электроснабжение осуществляется несколькими (не менее двух) линиями напряжением до 1 кВ от различных трансформаторов.

В замкнутых кабельных сетях все кабельные линии напряжением до 1000 В включены параллельно (замкнуты), а в трансформаторных подстанциях на силовых трансформаторах со стороны напряжения до 1000 В установлены автоматы обратной мощности, отключающие трансформаторы от сети при повреждении распределительных кабелей напряжением выше 1000 В, или специальные предохранители, обеспечивающие селективное отключение поврежденного участка. Замкнутые сети напряжением до 1000 В предусматривают питание от нескольких трансформаторных подстанций, получающих электроэнергию от различных источников электроснабжения, и наличие разветвленной кабельной сети с кабелями достаточного сечения.

Эти сети обеспечивают надежное электроснабжение потребителей, поскольку при отключении участка сети 6-10 кВ напряжение у потребителей сохраняется, но из-за сложности защиты от коротких замыканий в нашей стране применяются редко.

В настоящее время автоматизированные схемы электроснабжения широко используют в городских электросетях, что приводит их к полной автоматизации. В этом случае любое повреждение в сети 6-10 кВ и самих трансформаторов не приводит к прекращению электроснабжения потребителей и может оставаться длительное время незамеченным для персонала электросети. Поэтому в городских электросетях применяют устройства телемеханики, подающие сигнал на соответствующий диспетчерский пункт об изменении положения в РП указателей сигнализации замыканий на землю, положения выключателей и позволяющие производить измерения нагрузки и напряжения контролируемых объектов, а также телеуправление выключателями. Такие устройства устанавливают в ЦП, РП и ТП. При использовании установки телемеханики улучшаются технико-экономические показатели электросети, поскольку можно отказаться от постоянного дежурного персонала на телемеханизированных объектах, сократить время ликвидации повреждений и т. п.

Производство, передача и распределение электрической энергии

Источник электрической энергии — электротехническое изделие (устройство), преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию на электростанциях.

Топливом для электрических станций служат природные богатства – уголь, торф, вода, ветер, солнце, атомная энергия и др.

В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы: тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные, а также маломощные электрические станции местного значения – ветряные, солнечные, геотермальные, морских приливов и отливов, дизельные и др..

• Тепловая электрическая станция (ТЭС) преобразует энергию тепла в электричество. Тепловые электростанции работают на органическом топливе – мазут, уголь, торф, газ, сланцы (Рис. 1)
• Гидроэлектростанция (ГЭС) преобразует энергию движения воды в электроэнергию. Гидроэлектростанции возводятся в местах, где большие реки перекрываются плотиной, и благодаря энергии падающей воды вращают турбины электрогенератора. Различают ГЭС плотинного и деривационного типов.
• Атомные электростанции (АЭС) отличаются от обычной паротурбинной станции тем, что на АЭС в качестве источника энергии используется процесс деления ядер урана, плутония, тория и др.(Рис. 1).

Рисунок 1 — Электростанции: а-тепловая (ТЭС); б-плотинная ГЭС; в-атомная

Нетрадиционные энергоисточники станут основными к 2050 году, так утверждают ученые, а традиционные потеряют свою потребность.

• Энергия солнца (Рис. 2) широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы производятся из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нём энергии. В настоящее время именно солнечный нагрев воды является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.
• Ветроэлектростанция (ВЭС) (Рис. 2) преобразует энергию ветра в электрическую энергию.
• Приливные электростанции основаны на использовании (Рис. 2.) энергии прилива.
• Нетрадиционные геотермальные источники энергии (Рис. 2) основаны на использовании тепла земных турбин (глубинные горячие источники).
• Биохимическая электростанция (Рис. 2). Новые перспективные источники энергии – биомасса.

Рисунок 2 — Нетрадиционные источники энергии: а –солнечные батареи; бветроэлектростанция; вприливная электростанция; ггеотермальная электростанция; д-биохимическая электростанция на биомассах

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выделяют три категории, различающиеся степенью надежности и защиты электроприемников.

Первая категория подразумевает непрерывную подачу электричества к объектам и не допускает перерыва в электроснабжении. Перебои в поставке тока может привести к очень серьезным последствиям, а именно:

• угрозе жизни и здоровья людей;
• значительным финансовым потерям;
• поломке дорогостоящего оборудования, нарушению
• функционирования объектов ЖКХ;
• сбою в технологических процессах и т.п.

Электроприемники первой категории широко используются в промышленности (химической, металлургической), шахтах, лечебнопрофилактических учреждениях и реанимационных, котельных, в противопожарных устройствах, лифтах и т.п.

Вторая категория электроприемников включает в себя устройства, отключение которых может привести к следующим последствиям:

• нарушению производственного цикла и недоотпуску продукции;
• простою оборудования, транспорта и различных механизмов;
• нарушению жизнедеятельности целых районов и большого количества людей.

Ко второй категории электроснабжения электроприемников относятся жилые многоквартирные здания, общежития, детские и медицинские учреждения, спортивные сооружения, магазины, предприятия общественного питания, школы, музеи, бани и т.д.

Третья категория надежности включает в себя установки, которые нельзя определить в первые две группы. Это могут быть жилые малоквартирные дома, небольшие производственные площадки и вспомогательные цеха. Питание осуществляется от одного источника, при этом перебои поставки энергии могут достигать до 24 часов (72 часа за год).

Принципы производства электрической энергии

Источником электрической энергии на станциях являются машинные генераторы (Рис. 3).

Рисунок 3 — Генератор с обозначением его основных элементов

В них происходит преобразование механической энергии в электрическую.

Принцип работы генератора переменного тока основан на законе электромагнитной индукции (рисунок 4).

Рисунок 4 — Принцип работы генератора переменного тока: F-cила, вращающая рамку, I-ток, протекающий в рамке, S-площадь рамки

В зависимости от рода первичных двигателей электрические станции разделяют на тепловые, гидравлические и ветросиловые.

Несмотря на различие конструкции электростанции и способа преобразования в электрическую энергию, принцип действия у всех почти одинаковый. На рисунках в приложении 1. представлены схемы принципа работы часто встречающихся электростанций.

Большинство электростанций объединены в энергетические системы. При быстронарастающей нагрузке могут потребоваться быстрозапускающиеся паротурбинные агрегаты, а также дизельные агрегаты.

Кратковременные перерывы в электроснабжении могут возникнуть при восстановлении питания устройствами автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР). Поэтому для электроприемников, не допускающих вообще перерывов питания, применяют высоконадежные автономные местные источники.

В качестве местных источников реактивной мощности применяют:

• синхронные генераторы заводских ТЭЦ и других регулярно работающих заводских электростанций и генераторных установок;
• синхронные двигатели с cosφ 0,9;
• конденсаторные батареи.

Источниками питания для цеховых электроприемников являются цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП). Число трансформаторов на ЦТП выбирают один или два.

Основные составные части электрической сети

Электроэнергетической сетью (Рис. 5) называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Рисунок 5 — Электрическая сеть, и электроустановки для передачи и распределения электрической энергии

Все встречающиеся на практике схемы представляют собой сочетания отдельных элементов — фидеров, магистралей и ответвлений.

Электрические сети, в свою очередь, подразделяются на магистральные электрические сети и распределительные электрические сети.

К магистральным сетям относятся все высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), к распределительным – ЛЭП мощностью ниже 110 кВ. Виды электрических сетей представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Виды электрических сетей

Сети связаны между собой трансформаторными и распределительными подстанциями. Для обеспечения установленных требований, энергосистемы оборудуют специальными диспетчерскими пунктами, оснащёнными средствами контроля, управления, связи и специальными схемами расположения электростанций, линий передач и понижающих подстанций.

Электрические сети делятся по:

• напряжению;
• степени подвижности;
• назначению;
• роду тока и числу проводов;
• схеме электрических соединений:

а) разомкнутые (нерезервированные). Схемы разомкнутых сетей представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 — Схемы разомкнутых сетей: а — радиальные (нагрузка только на конце линии); б — магистральные (нагрузка присоединена к линии в разных местах)

б) замкнутые (резервированные) (Рис. 8).

Рисунок 8 — Схемы замкнутых сетей: а — сеть с двухсторонним питанием; б — кольцевая сеть; в — двойная магистральная линия; г сложнозамкнутая сеть (для питания ответственных потребителей по двум и более направлениям)

Магистральные схемы электроснабжения применяются в следующих случаях:

• а) когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы ее оказываются расположенными в одном и том же направлении по отношению к подстанции и на сравнительно незначительных расстояниях друг от друга, причем абсолютные величины нагрузок отдельных узлов недостаточны для рационального применения радиальной схемы;
• б) когда нагрузка имеет распределенный характер с той или иной степенью равномерности.

По конструкции: электропроводки (силовые и осветительные), токопроводы — для передачи электроэнергии в больших количествах на небольшие расстояния, воздушные линии — для передачи электроэнергии на большие расстояния, кабельные линии — для передачи электроэнергии на далекие расстояния в случаях, когда сооружение ВЛ невозможно.

Наибольшее распространение для местных распределительных сетей получили радиальные, магистральные, смешанные (радиальномагистральные) и петлевые схемы.

При радиальной схеме электроснабжения каждая линия является как бы лучом, соединяющим узел сети (подстанцию, распределительный пункт) с единственным потребителем.

При магистральной схеме электроснабжения одна линия — магистраль — обслуживает, как указано, несколько распределительных пунктов или приемников, присоединенных к ней в различных ее точках.

Смешанные схемы распределительных местных сетей применяются при различном расположении потребителей относительно ЦП и сочетаются принципы построения как радиальной, так и магистральных схем.

К электрическим сетям предъявляются следующие требования: надежность, живучесть и экономичность.

Надежность — основное техническое требование, под которым понимается свойство сети выполнять свое назначение в пределах заданного времени и условий работы, обеспечивая электроприемники электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества.

Живучесть электрической сети — это свойство выполнять свое назначение в условиях разрушающих воздействий в том числе и в боевой обстановке при воздействиях средств поражения противника.

Экономичность — это минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети при условии выполнения требований надежности и живучести.

Принципы передачи и распределение электрической энергии

Электроэнергетической системой называется электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии (Рис. 9).

Трансформаторные подстанции позволяют преобразовать напряжение из высокого в низкое.

При передаче электроэнергии, чем выше напряжение в сети, тем ниже уровень технических потерь электроэнергии. Однако потребители не могут использовать электроэнергию с высоким напряжением. Распределительные подстанции служат для приема и распределения электроэнергии, в основном, в городских электрических сетях, крупных промышленных и нефтедобывающих предприятиях.

Рисунок 9 — Передача и распределение электрической энергии

Принцип передачи и распределения электрической энергии заключаются в выполнении следующих основных приоритетов:

• максимальное приближение источников высокого напряжения к потребителям;
• сокращение ступеней трансформации;
• повышение напряжения электропитающих сетей;
• использование минимального количества электрооборудования;
• раздельная работа линий и трансформаторов;
• резервирование питания для отдельных категорий потребителей;
• секционирование всех звеньев распределения энергии с применением устройств АВР при преобладании потребителей I и II категорий.

Однако существует ряд особенностей при транспорте электроэнергии В реальности при передаче электроэнергии от электростанций в магистральные сети зачастую используются трансформаторные подстанции (Рис. 10).

Система распределения электроэнергии: определение, состав, примеры

Система распределения электроэнергии (distribution system) — это низковольтная электрическая система, состоящая из распределительной электрической сети и электроустановки (согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).

Состав системы распределения электроэнергии и её примеры.

« Система распределения электроэнергии как правило включает в себя электроустановку здания, которая подключена к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из понижающей трансформаторной подстанции (источник питания) и воздушной или кабельной линии электропередачи. »

[1]

Источниками питания также могут быть: местная электростанция, отдельный электроге­нератор малой мощности, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, и даже разделительный трансформатор, на основе которого в части электроустановки здания реализуется система IT. Однако перечисленные источники питания являются ис­ключением из общего правила. В подавляющем большинстве случаев в низковольтных распределительных электрических се­тях, к которым подключаются электроустановки зданий, источниками питания являются трансформаторы, установленные на понижающих трансформаторных подстанциях.

Рисунок 1 ниже наглядно демонстрирует подключение электроустановки здания к низковольтной распределительной электрической сети.

Рисунок 1: Пример общего вида системы распределения электроэнергии, имеющей тип заземления система TN-C-S (на основе рисунка 20.2 из [1])

На рисунке 1 следующие обозначения: 1 – заземляющее устройство источника питания; 2 – заземляющее устройство электроустановки здания; ПС – трансформаторная подстанция; ВЛ – воздушная линия электропередачи; КЛ – кабельная линия электропередачи; L1, L2, L3 – фазные проводники, N – нейтральный проводник, PE – защитный проводник, PEN – совмещенный защитный заземляющий и нейтральный проводник.

Электроустановку здания, в том числе, индивидуального жилого дома обычно подключают к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из трансформаторной подстанции (ПС) 10/0,4 кВ и воздушной линии электропередачи (ВЛ). Электроустановки многоквартирных жилых домов в городах обычно подключают к трансформаторным подстанциям кабельными линиями электропередачи (КЛ).

Харечко Ю.В. в своей статье [3] еще более детализирует:

« На трансформаторной подстанции проводники линии электропередачи (ВЛ) или (КЛ) подключены соответственно к трем фазным шинам (L1, L2, L3) и к PEN-шине ее распределительного устройства напряжением 0,4 кВ, а в электроустановке здания — к одноименным вводным зажимам вводно-распределительного или вводного устройства, установленного в здании. Проводники линии электропередачи могут также подключаться к зажимам, соединяющим провода ответвления от ВЛ к вводу с кабелем (проводами) ввода в электроустановку здания. Источником питания в рассматриваемой распределительной электрической сети является трансформатор, установленный на подстанции (ПС). »

[3]

Далее Харечко Ю.В. дает однозначное пояснение, где проходит граница, которая разделяет низковольтную распределитель­ную электрическую сеть и подключенную к ней электроустановку здания, обычно проходит [2]:

• « По вводным зажимам ВРУ или ВУ, если электроустановку здания подключают к кабельной линии электропередачи распределительной электрической сети;
• по вводным зажимам ВРУ или ВУ, если электроустановку здания подключают к воздушной линии электропередачи распределительной электрической сети, а ответвление от ВЛ к вводу и ввод в электроустановку здания выполняют кабелем, изолированными проводами или самонесущими изолированными проводами;
• по зажимам, соединяющим провода ответвления от ВЛ к вводу с кабелем (проводами) ввода в электроустановку здания, если электроустановку здания подключают к ВЛ распределительной электрической сети, а ответвление от ВЛ к вводу выполняют неизолированными проводами. »

Электроустановка здания условно показана на рисунке 1 в виде трехфазного электроприемника класса I, открытые проводя­щие части которого подлежат защитному заземлению в соответ­ствии с особенностями рассматриваемого типа заземления сис­темы. Вводные зажимы ВРУ (ВУ), применяемого в электроуста­новке здания, подключены к соответствующим проводникам линии электропередачи. PEN-проводник разделяется на вводе в электроустановку здания. Поэтому во всей электроустановке здания применяются нейтральные и защитные проводники.

Харечко Ю.В. заостряет внимание [3] на том, что:

« Состав реальной системы распределения электроэнергии может быть иным. Если к распределительной электрической сети подключено несколько электроустановок зданий, то для каждой совокупности, включающей в себя общую распределительную электрическую сеть и конкретную электроустановку здания, может быть установлен свой тип заземления системы. В этом случае существует столько систем распределения электроэнергии, сколько электроустановок зданий подключено к общей распределительной электрической сети. »

[3]

« Если трансформаторную подстанцию размещают в большом здании, то обычно отсутствует один из элементов распределительной электрической сети — низковольтная линия электропередачи. Ее функции выполняют электропроводки распределительных электрических цепей, соединяющие низковольтное распределительное устройство ПС с низковольтными распределительными устройствами, входящими в состав электроустановки здания. Более того, система распределения электроэнергии может включать в себя только часть электроустановки здания, которую выполняют с иным типом заземления системы, чем остальные ее части. »

[3]

Далее я покажу, еще один пример – систему распределения электроэнергии, имеющую тип заземления системы TT:

Обозначения к рисунку 2, точно такие же как и для рисунка 1.

Рисунок 2. Пример системы распределения электроэнергии (тип заземления системы TT)

Система распределения электроэнергии наименьшего размера.

Система распределения электроэнергии наименьшего размера включает в себя источник питания, например электрогенератор, и один электроприёмник (см. рисунок 3 ниже). Ее можно выполнить с одним из пяти типов заземления системы (TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT).

Рис. 3. Пример системы распределения электроэнергии наименьшего размера (на основе рисунка 20.3 из [1])

На рисунке 3 следующие обозначения: 1 – заземляющее устройство источника питания; LE – заземленный линейный проводник.

Передача электроэнергии: популярные способы и альтернативные варианты

Электроэнергетика – стратегическая отрасль экономической системы любого государства. История возникновения и развития ЭЭ берёт своё начало с конца XIX столетия. Предтечей появления промышленной выработки электроэнергии являлись открытия основополагающих законов о природе и свойствах электрического тока.

Отправной точкой, когда возникли производство и передача электроэнергии, считают 1892 год. Именно тогда была построена первая электростанция в Нью-Йорке под руководством Томаса Эдисона. Станция стала источником электрического тока для ламп уличного освещения. Это был первый опыт перевода тепловой энергии от сгорания угля в электричество.

С тех пор началась эра массового строительства тепловых электростанций (ТЭС), работающих на твёрдом топливе – энергетическом угле. С развитием нефтяной промышленности появились огромные запасы мазута, которые образовывались в результате переработки нефтепродуктов. Были разработаны технологии получения носителя тепловой энергии (пара) от сжигания мазута.

С тридцатых годов прошлого века получили широкое распространение гидроэлектростанции (ГЭС). Предприятия стали использовать энергию ниспадающих потоков воды рек и водохранилищ.

В 70-е годы началось бурное строительство атомных электростанций (АЭС). Одновременно с этим стали разрабатываться и внедряться альтернативные источники электроэнергии: это ветровые установки, солнечные батареи, щелочно-кислотные геостанции. Появились мини установки, использующие тепло для получения электричества в результате химических процессов разложения навоза и бытового мусора.

Как это работает

Передача электроэнергии на расстояние

Беспроводное электричество базируется на таком явлении, как электромагнетизм. В работе участвуют две катушки из металлических проводов. Одна из них подключена к источнику тока, вокруг которой создаётся магнитное поле. Вторая катушка, воспринимая это поле, индуцирует в своей обмотке вторичный электрический ток.

Схема передачи электричества без проводов

Основные технологические процессы в электроэнергетике

Нормативы потребления электроэнергии на человека без счетчика

Производство электроэнергии в России базируется на трёх китах энергетической системы. Это атомная, тепловая и гидроэнергетика.

Три вида генерирования электричества

Электростанция	Топливо	Генерация
ТЭС	Уголь, мазут	Получение пара от сгорания топлива, который движет турбины генераторов
ГЭС	Потенциальная энергия потока воды	Движение турбин под напором воды
АЭС	Урановые сердечники	Получение пара от тепла ядерной реакции. Энергия пара движет генераторные паротурбины

Ультразвуковой способ

Студентами Пенсильванского университета (США) на недавней выставке в 2011 году был продемонстрирован способ передачи электротока с помощью ультразвука. Передатчик генерировал акустические волны в ультразвуковом диапазоне, приёмник преобразовывал их в электрический ток. В качестве носителя энергии ультразвук был выбран не случайно. Его воздействие на организм человека абсолютно безвредно.

Несовершенство этого способа заключается в том, что КПД передачи очень низкий, нужны прямая видимость между абонентами и ограниченность расстояния (7-10 метров).

Метод электромагнитной индукции

Работа обыкновенного трансформатора даёт представление о том, как осуществляется передача электричества без проводов методом электромагнитной индукции. В процессе участвуют две катушки. Магнитное поле, возбуждаемое протекающим током по виткам первичной обмотки, индуцирует электрический поток во вторичной обмотке трансформатора.

Примерами использования эффекта электромагнитной индукции могут быть зарядные устройства смартфонов и электрические зубные щётки. Недостатком такого способа передачи энергии является непременная близость катушек. Даже при небольшом увеличении промежутка между обмотками большая часть энергии начинает распыляться в пространстве.

Один из видов электромагнитной индукции – это использование резонанса. Суть способа заключается в том, что приёмник и передатчик функционируют в одном частотном диапазоне. Передающее и приёмное устройства представляют собой соленоид с одним слоем витков. Генерирующий прибор оснащён конденсаторной схемой, с помощью которой он настраивается на частоту приёмника.

Демонстрация метода электромагнитной индукции

Электростатическая индукция

В основе метода заложен принцип прохождения энергии через тело диэлектрика. Способ называют ёмкостной связью. Генератор создаёт в ёмкости электрическое поле, которое возбуждает разницу потенциалов между двумя электродами потребителя.

Никола Тесла для демонстрации беспроводной лампы освещения использовал именно метод электростатической индукции. Лампа получала питание от переменного электрического поля высокой частоты. Она светилась ровно, независимо от её перемещения в пространстве комнаты.

Микроволновое излучение

Специалисты космотехники разработали способ передачи электроэнергии от орбитальных солнечных батарей на космические корабли с помощью радиосигнала микроволнового диапазона. Проблема этого метода состоит в том, что для приёма и передачи пучкового излучения требуются антенны с очень большой диафрагмой.

Учёные НАСА в 1978 году пришли к выводу, что для передачи микроволнового луча частотой 2,45 ГГц излучающая антенна должна иметь диаметр отражающей поверхности 1 км. Приёмная ректенна должна быть диаметром 10 км. Уменьшить эти размеры возможно путём использования сверхкоротких волн. Однако сигналы такого диапазона быстро поглощаются атмосферой или блокируются дождевыми осадками.

Обратите внимание! Безопасная плотность мощности излучаемой энергии равняется 1 мВт/см2. Этой норме отвечает антенна диаметром 10 км с передающей мощностью потенциала 750 МВт.

Электропроводность Земли

Существует теория использования недр и океанов Земли для беспроводной передачи энергии. Электропроводимость гидросферы, залежей металлических руд может быть использована для передачи низкочастотного переменного тока. Электростатическая индукция диэлектрических тел может возникать в огромных залежах кварцевого песка и тому подобных минералов.

Передача электрического тока возможна также через воздушное пространство методом электростатической индукции. Никола Тесла в своё время выдвинул предположение, что в будущем появятся технологии, которые для передачи электроэнергии будут использовать землю, океанические воды и атмосферу планеты.

Всемирная беспроводная система

Впервые о Всемирной беспроводной системе передачи электроэнергии стало известно от великого учёного Теслы. В 1904 году он заявил, что создание ВБС, используя высокую электрическую проводимость плазмы и Земли, вполне осуществимо.

Маршрут транспортировки электричества

Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. На сегодняшний день основными видами электростанций являются гидро- (ГЭС), тепло- (ТЭС) и атомные (АЭС). Помимо этого бывают солнечные, ветровые и геотермальные эл. станции.

Далее от источника электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния).

Почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто. Вспомним формулу электрической мощности – P=UI, тогда если передавать энергию к потребителю, то чем выше напряжение на линии электропередач – тем меньше ток в проводах, при той же потребляемой мощности. Благодаря этому можно строить ЛЭП с большим напряжением, уменьшив сечение проводов, по сравнению с ЛЭП с низшим напряжением. Значит и сократятся расходы на строительство – чем тоньше провода, тем они дешевле.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них. На ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям.

Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП. К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно. Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности.

От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д. Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт).

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом: электростанция (к примеру, 10 кВ) – повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв) – ЛЭП – понижающая трансформаторная подстанция – ТП (10-0,4 кВ) – жилые дома.

Вот таким способом электричество передается по проводам в наш дом. Как вы видите, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.

Наглядно увидеть, как электрическая энергия поступает в города и доходит до жилого сектора, вы можете на картинке ниже:

Более подробно об этом вопросе рассказывают эксперты:

Как электричество поступает от источника к потребителю

Высокое напряжение как способ уменьшения потерь

Реальность такова, что передача электроэнергии на большие расстояния неизбежно сопровождается её потерями. Существенная часть электричества, проходя путь от генератора на электростанции до розетки бытового потребителя, превращается в тепло и расходуется на обогрев атмосферы. Однако это не снижает затрат за производство электроэнергии, поэтому конечному пользователю всё же приходится оплачивать и эти нецелевые расходы.

Уменьшить ненужные потери, соответственно, траты, позволяют следующие способы:

• применение высокотемпературных сверхпроводников;
• увеличение сечения кабелей и проводов ЛЭП;
• повышение напряжения в линиях передачи.

За первым способом будущее. Однако сегодня он технически неосуществим. От второго отказались на первых парах развития электроэнергетики, ведь он экономически нецелесообразен из-за лишних расходов на утолщение проводников. Применение высокого напряжения оказалось наиболее удачным методом, поэтому он используется по всему миру уже порядка ста лет.

Тут стоит рассказать о том, какие сети используются для передачи электроэнергии. От электростанции до конечного потребителя электричество проходит не только через повышающий трансформатор и высоковольтные линии. Если посмотреть на современный город с высоты, можно заметить целый клубок проводов, образующий единую сеть.

Чтобы попасть к потребителю, с высоковольтных линий ток заново поступает в трансформатор, но на этот раз напряжение понижается. После чего он подается на распределительную сеть и расходится на промышленные предприятия, которые имеют свою подстанцию для получения нужного им напряжения, на городские подстанции, которые расформировывают электричество по магистральным кабелям и на районные подстанции.

Вам это будет интересно Щупы для мультиметра

Городская подстанция

От районных подстанций через линии электропередач электричество подается в частные, многоквартирные дома и объекты инфраструктуры. В спальных микрорайонах кабеля от подстанций в основном прокладывают под землей, откуда они выходят уже на щиток подъезда, который дальше распределяет ток на каждую розетку и лампочку в доме.

Силовой ящик многоэтажки

Постоянный ток

Вторым способом передачи электрического тока потребителю, является постоянный ток. Подобный ток является выпрямленным. Он встречается в аккумуляторах, батарейках, зарядных устройствах. Такой ток и сейчас подается потребителям некоторых стран, но в очень малых количествах. Его вырабатывают солнечные батареи. Постоянный ток можно подавать по действующим ЛЭП и подземным кабелям. Плюсы такой передачи, следующие:

1. С расстоянием нет потери мощности. Не придется завышать напряжение на электростанции.
2. Статическая устойчивость не оказывает влияния на передачу и распределение.
3. Не требуется настраивать частотную синхронизацию.
4. Напряжение можно передать всего по одной линии с одним контактным проводом.
5. Нет влияния электромагнитного излучения.
6. Минимальная реактивная мощность.

Постоянный ток для потребителя не подается только по причине огромной себестоимости оборудования для электростанций.

Проводимость электрического тока и процент завышения в начале передачи, во многом зависят от сопротивления самой ЛЭП. Снизить сопротивление, — а тем самым нагрузку — можно при помощи охлаждения до сверхнизкой температуры. Это помогло бы увеличить расстояние для передачи энергии и существенно снизить потери. Сегодня нет технологии занижения температуры линии электропередачи. Такая технология является крайне дорогой и требует больших изменений в конструкции. Но в регионах крайнего севера этот способ вполне работает и намного занижает процент передачи мощностей и потери от расстояния.

Беспроводная передача

Передать и распределить ток по потребителям без использования проводов, это реалии наших дней. Об этом способе впервые задумался и воплотил его в жизнь Никола Тесла. На сегодняшний день ведутся разработки в этом направлении. Основных способов всего 3.

Катушки

Катушками индуктивности является свернутый в спираль изолированный провод. Метод передачи тока состоит из 2 катушек, расположенных рядом друг с другом. Если подать электрический ток на одну из катушек, на второй появится магнитное возбуждение такого же напряжения. Любые изменения напряжения на катушке передатчике, изменятся на катушке приемнике. Подобный способ очень прост и имеет шансы на существование. Но есть и свои недостатки:

• нет возможности подать высокое напряжение и принять его, тем самым невозможно обеспечить напряжением несколько потребителей одновременно;
• невозможно передать электричество на большое расстояние;
• коэффициент полезного действия (КПД) подобного способа — всего 40 %.

На данный момент актуальны способы простого использования катушек, как источника и получателя энергии. Этим способом заряжают электрические самокаты и велосипеды. Есть проекты электромобилей без аккумулятора, но на встроенной катушке. Предлагается использовать дорожное покрытие в качестве источника, а машину в качестве приемника. Но себестоимость прокладки подобных дорог очень высокая.

Микроволны

Микроволны — специальные линии, имеющие длину в 12 сантиметров и частоту в 2,45 гигагерц, которые прозрачны для атмосферы. Вне зависимости от погоды, потеря энергии будет равна 5%. Вначале необходимо преобразование электротока в микроволны, потом их обнаруживание и возвращение в первое состояние. Первая проблема была решена благодаря постановке магнетрона, а вторая — благодаря ректенны или специальной антенны.

Микроволновая передача энергии

Лазер

Передача электричества посредством лазера, представляет собой источник, преобразующий энергию электричества в лазерный луч. Луч фокусируется на приемник, который его преобразует обратно в электричество. Компания Laser Motive смогла передать при помощи лазера 0.5 Кв электрического тока, на расстояние в 1 км. При этом потеря напряжения и мощности составила 95 %.

Причиной потери стала атмосфера Земли. Луч многократно сужается при взаимодействии с воздухом. Также проблемой может стать обычное преломление луча случайными предметами. Подобный способ, без потери мощности, может быть актуальным только в космическом пространстве.

Классификация линий электропередач

Беспроводная передача электроэнергии

Существует множество разновидностей ЛЭП. Каждый из видов заточен под свои определённые нужды и задачи. В соответствии с этим, ПУЭ регламентирует следующую классификацию воздушных линий электропередач.

По классу напряжению ЛЭП бывают:

• низковольтные, до 1 кВ;
• высоковольтные, свыше 1 кВ.

• Межсистемные линии с напряжением от 500 кВ и выше;
• Магистральные, 220-500 кВ;
• Распределительные, 110-220 кВ;
• Линии 35 кВ для питания сельхоз потребителей;
• ЛЭП 1-20 кВ, используемые в пределах одного населённого пункта.

Род электрического тока в ЛЭП подразделяются на:

• переменный (практически все линии);
• постоянный ток (встречается редко, в основном 3,3 кВ контактной сети железной дороги).

Способы передачи электроэнергии

Наиболее распространены два способа передачи электроэнергии: с помощью воздушных и кабельных линий. Они отличаются между собой по дальности и среде, в которой находится проводник.

Воздушные линии – это, упрощённо, медные или алюминиевые проводники, подвешенные через изоляторы на металлические или железобетонные опоры. При таком методе возможна передача электричества на большие расстояния и между разными государствами.

Кабельная линия – прокладка проводов под землёй. Отдельные токоведущие жилы расположены, как правило, в резиновой или ПВХ изоляции. Если напряжение высокое, то имеется и броня из металлической ленты. Также она служит в качестве экрана для защиты от помех. Встречается преимущественно в пределах города или предприятия.

Дополнительная информация. Применяя кабельные линии, возможно транспортировать электроэнергию по дну водоёмов и даже морей. Это позволяет поставлять электричество на острова. Применение ЛЭП таких возможностей не подразумевает.

Схема передачи энергии от электростанции до потребителя

Главная электростанция вырабатывает напряжение порядка 10-12 кВ. Затем оно повышается с помощью трансформатора до более высокого уровня: 35, 110, 220, 400, 500 или 1150 кВ. После по кабельной или воздушной линии энергия передаётся на расстояния от единиц до тысяч километров и попадает на понижающую подстанцию. На ней также установлен трансформатор, который преобразует сотни киловольт снова в 10-12 тысяч вольт. Далее следует ещё один каскад понижения до 380/220 В. Это напряжение является конечным и раздаётся по потребителям, т.е. жилым домам, больницам и т.д.

Трансформаторные подстанции

Для преобразования напряжения одной величины в другую служат трансформаторные подстанции. Они представляют собой огороженный забором объект, имеющий на своей территории трансформатор. Внутри него располагаются первичная и вторичная обмотки (катушки). Их электромагнитное взаимодействие позволяет с большим КПД преобразовывать энергию. На подстанцию заходят воздушные линии или кабеля с одним напряжением, а выходят с другим, как правило, более низким.

Там же располагаются всевозможные системы контроля и учёта электроэнергии и распределительное устройство (РУ). Оно предназначено для связи с другими объектами энергосистемы и является неотъемлемой частью трансформаторной подстанции. РУ позволяет отключить отдельного потребителя по стороне низкого напряжения, не обесточивая при этом всех остальных.

Реальные проекты в наши дни

За все последние годы, согласно вышеприведенным технологиям, ученые пытались и пытаются реализовать всего два проекта.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1 км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею – вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая “звезда смерти” в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше – 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос – увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.