Elektroenergetika - Dodávka energie

Dispečink ČEPS

Aby se vyrobená elektrická energie dostala k jejím spotřebitelům, je třeba ji nějakým způsobem přepravit. K tomuto účelu slouží:

během výroby i dopravy elektrické energie dochází k určitým ztrátám

 

Přenosová soustava

Slouží k dálkovému přenosu velkého objemu elektrické energie. Během přenosu elektřiny jsou zapotřebí jiné parametry, nežli pro účely její spotřeby. Z tohoto důvodu je přenosová soustava tvořena těmito komponenty.

  • transformátory
  • stožáry pro vedení kabelů
  • kabely (vodiče)
  • kompenzační prvky
  • ovládací a ochranné prvky

Aby bylo možné vysvětlit způsob fungování přenosové soustavy, musíme znát alespoň 2 základní výrazy a jejich význam:

  • Elektrické napětí – fyzikální veličina (U), která je určena prací nezbytnou k přemístění kladného elektrického náboje z jednoho místa na druhé. Jestliže je práce rovna hodnotě 1 joulu, rovná se napětí 1 voltu (V).
  • Elektrický proud – opět se jedná o fyzikální veličinu (I). Jedná se o uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem. Vyjadřuje množství elektrického náboje, prošlého za jednotku času. Elektrický proud se udává v ampérech (A).

Princip přenosové soustavy

Z alternátoru elektrárny proudí elektrický proud do transformátoru. Zde se zvýší jeho napětí na tzv. přenosové napětí (přes 110kV). Z transformátoru putuje elektřina do „drátů“ – vodičů, které běžně vidíte na stožárech. Jak bylo řečeno, přenosová soustava slouží k dálkové přepravě elektřiny, takže před jejím předáním do distribuční soustavy je zapotřebí ji poupravit. Poslouží opět transformátor, který sníží napětí obvykle na 22kV (22.000V). Nyní se již elektrická energie ocitá v distribuční soustavě.

Provozovatel přenosové soustavy

Přenosovou soustavu v ČR provozuje a spravuje společnost ČEPS a. s.

Zpět

Distribuční soustava

Je definována jako soubor vedení elektřiny a příslušných zařízení, sloužících k zajištění distribuce elektřiny. Zahrnuje měřící, řídící, ochranné, zabezpečovací a informační součásti. Napětí distribuční soustavy se pohybuje v rozmezí 0,23-22kV. Zjednodušeně lze říci, že distribuční soustava začíná u výstupního transformátoru přenosové soustavy a končí v zásuvkách spotřebitelů.

Princip distribuční soustavy

Prostřednictvím distribuční soustavy se dopravuje elektrická energie na kratší vzdálenosti. I v této soustavě je zapotřebí proud transformovat. V závislosti na vzdálenosti od místa spotřeby rozlišujeme distribuční soustavy podle výše napětí:

  • soustava velmi vysokého napětí (VVN) – 110kV
  • vysoké napětí (VN) – 22-35kV
  • nízké napětí (NN) – 0,4kV (400V)

Ke snižování napětí se používají již zmíněné transformátory. Distribuční soustava již není pouze nadzemní, ale proud je veden i kabely zakopanými v zemi.

Provozovatelé distribučních soustav

Distribuční soustavy nejsou, na rozdíl od přenosové soustavy, ve vlastnictví jediné společnosti. V současné době je provozují a spravují 3 subjekty.

  • E.ON Distribuce a. s.
  • ČEZ
  • Pražská energetická PRE

Ty jsou jako jediné připojeny přímo na přenosovou soustavu. Z jejich distribučních sítí dále odebírají elektřinu další desítky provozovatelů lokálních distribučních soustav.

Lokální distribuční soustava

Vzájemně propojený soubor elektrického vedení a zařízení, která slouží k zajištění distribuce elektřiny na vymezeném území ČR. Lokální distribuční soustava není přímo napojena na přenosovou soustavu.

Zpět

Elektrická síť

Posledním úsekem distribučních soustav je elektrická síť. Pomocí transformátorů a trafostanic se do ní dodává střídavý elektrický proud o napětí 230 resp. 400V a kmitočtu 50Hz. Kmitočet je frekvence periodické změny směru elektrického proudu. Střídavý proud totiž směr střídá – proto střídavý. Stejnosměrný proud proudí stále stejným směrem.

Zpět

Ztráty elektrické energie v soustavách

Od výrobního místa elektřiny se v přenosové a distribuční soustavě ztrácí určité množství napětí. Elektrárenský alternátor produkuje proud v řádu desítek tisíc ampérů. Pro vedení takového proudu je zapotřebí silných vodičů. Ty sice dokážou odolat takovému napětí i vlivům doprovodných magnetických sil, ovšem také kladou odpor, který způsobuje značné ztráty.

Eliminace ztrát

Z toho důvodu se pro přenos elektřiny zvyšuje napětí. Výsledkem je možnost přenést stejný výkon při využití menšího proudu. Menší proud nepotřebuje tak silné vodiče – slabší vodiče nekladou takový odpor a jsou levnější.  Přenos elektřiny je díky tomu levnější a vykazuje menší ztráty. V ČR je napětí v přenosové soustavě 400, 220 a 110kV. Dalšího snížení ztrát se dá dosáhnout použitím supervodičů nebo využitím stejnosměrných přenosových soustav.

Spotřeba elektřiny na provoz soustav

Výrobny elektřiny, stejně jako přenosová a distribuční soustava, část energie spotřebují na svůj provoz.  Energie je zapotřebí k pohonu vodních čerpadel, transformátorů, kompenzačních prvků, odpojovačů atp. Absolutní výpadek dodávek elektřiny proto znamená zdlouhavý proces znovunastartování elektrárny, za pomocí elektřiny ze sítě.

Výroba elektřiny v závislosti na její spotřebě

Jelikož spotřeba elektřiny není konstantní, musí být řízena výroba, přenos i distribuce. Například v nočních hodinách je spotřeba nižší. Naopak v ranních a večerních hodinách je její odběr na nejvyšší úrovni.

Řízení výroby elektřiny

Skladování elektřiny je velice náročné, takže výroba musí reagovat na její momentální spotřebu. Výrobu elektřiny lze relativně snadno regulovat v tepelných elektrárnách, kde snížení, nebo zvýšení výkonu ovlivňuje množství spalovaného paliva. V ostatních elektrárnách to není prakticky možné. Změna výkonu jaderné elektrárny je otázkou několika dnů. Výrobu lze do určité míry regulovat ještě u vodních elektráren.

Skladování elektřiny

K tomuto účelu se používají přečerpávací vodní elektrárny. Část energie se v nich ovšem ztrácí a jejich množství neodpovídá potřebné kapacitě. Problém nerovnoměrné spotřeby řeší tento systém pouze částečně. 

Zpět