ΓΙΑΤΙ Η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΝΕΤΑΙ ΣΕ ΥΨΗΛΗ ΤΑΣΗ

Η ηλεκτρική ενέργεια στην Ελλάδα μπορεί να παράγεται είτε σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, οι οποίοι κατασκευάζονται σε συγκεκριμένες περιοχές που πρέπει να είναι κοντά σε σημεία εξόρυξης στερεών καυσίμων, είτε σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς οι οποίοι επίσης κατασκευάζονται σε περιοχές με ιδιαίτερη γεωγραφική διαμόρφωση ικανή να αξιοποιήσει του πλησίον αυτής ευρισκόμενους υδάτινους πόρους. Τα τελευταία χρόνια παράγεται και σε αιολικούς και φωτοβολταικούς σταθμούς.

Σε όλες τις περιπτώσεις η ενέργεια που παράγεται χρειάζεται να μεταφερθεί σε κόμβους του δικτύου διανομής που βρίσκονται είτε κοντά στα αστικά κέντρα, είτε κοντά σε βιομηχανικές περιοχές. 

Είναι προφανές ότι αυτοί οι κόμβοι είναι πιθανό να βρίσκονται δεκάδες ή ακόμα και εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά από τους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Αυτό έχει σαν συνέπεια οι γραμμές μεταφοράς να έχουν αντιστοίχου μεγέθους μήκη. 

Όταν η ηλεκτρική ενέργεια κινείται (μεταφέρεται) μέσα από καλώδια, ένα μέρος της μετατρέπεται σε θερμότητα. Όσο περισσότερη θερμότητα δημιουργείται κατά τη μεταφορά, τόσο λιγότερη ωφέλιμη ενέργεια φτάνει στους χώρους χρήσης.

Από το βασικό όμως νόμο της ηλεκτροτεχνίας που διέπει τα ηλεκτρικά δίκτυα, δηλαδή το νόμο του Ohm (Ι=V/R) είναι γνωστό πως η απώλεια ενέργειας σε έναν αγωγό διαρρεόμενο από ρεύμα είναι ανάλογη της αντίστασης του αγωγού, η οποία με τη σειρά της είναι ανάλογη του μήκους του αγωγού (R=ρ*λ*/S) όπου ρ: ειδική αντίσταση του υλικού του αγωγού, λ το μήκος του αγωγού, S: η διατομή του αγωγού.

Έτσι λοιπόν βλέπουμε πως η ηλεκτρική ενέργεια μεταφερόμενη από τους σταθμούς παραγωγής προς τους ευρισκόμενους σε απόσταση εκατοντάδων χιλιομέτρων κόμβους διανομής έχει πολύ μεγάλες απώλειες. 

Με δεδομένο το μήκος μιας γραμμής μεταφοράς η μείωση των απωλειών μπορεί να γίνει μόνο με την αύξηση της διατομής των αγωγών μεταφοράς.

Αυτό θα είχε σαν συνέπεια πολύ μεγάλο κόστος κατασκευής των γραμμών μεταφοράς, αλλά και σημαντική δυσκολία στην εγκατάστασή τους καθώς το βάρος της κάθε γραμμής θα αυξανόταν πολύ.

 Οι μετασχηματιστές έδωσαν τη λύση στο πρόβλημα. Αυτοί επιτυγχάνουν να αφήσουν αμετάβλητη τη μεταφερόμενη ηλεκτρική ενέργεια, ελαττώνουν την ένταση του ρεύματος και αυξάνουν την τάση του με συνέπεια οι θερμικές απώλειες πάνω στη γραμμή, οι οποίες είναι ανάλογες με το τετράγωνο της έντασης του ρεύματος να μειώνονται πάρα πολύ. 

Σε ένα μετασχηματιστή που παρεμβάλλεται σε μια γραμμή μεταφοράς ο δεκαπλασιασμός της τάσης θα έχει σαν συνέπεια τη μείωση της έντασης στο ένα δέκατο της αρχικής. Αυτό θα έχει σαν τελική συνέπεια τη μείωση των απωλειών στο ένα εκατοστό της αρχικής. 

Στην αρχή των γραμμών μεταφοράς η τάση πολλαπλασιάζεται μέσω μετασχηματιστών ανύψωσης της τάσης και τούτο γιατί πρέπει να έχει ένα επαρκές μέγεθος ικανό να υπερκεράσει τις πολύ μεγάλες απώλειες τάσης κατά μήκος της τεραστίου μήκους γραμμής μεταφοράς.

Αντιθέτως στο τέλος της γραμμής μεταφοράς η τάση υποβιβάζεται με τη βοήθεια μετασχηματιστών υποβιβασμού της τάσης και τούτο για να αποκτήσει μέγεθος κατάλληλο για τους καταναλωτές, δηλαδή από 230 Volt.ως μερικά KV. 

Ας δούμε ένα παράδειγμα

 Θεωρητικά μιλώντας, (ας μη μπλέξουμε με συντελεστές ισχύος, απώλειες κλπ.), εάν μια γεννήτρια έχει ισχύ 30MW (την οποία ισχύ θέλουμε να μεταφέρουμε), και η τριφασική της τάση είναι ας πούμε 5KV, τότε η ισχύς της γεννήτριας θα μεταφερθεί με ρεύμα 

Ι=30000000/5000=6000Α.

 Εάν τώρα ανυψώσουμε την τάση στα 150KV, τότε η ισχύς της γεννήτριας θα μεταφερθεί με ρεύμα 

Ι=30000000/150000=200Α.

με αποτέλεσμα να χρειαζόμαστε αγωγούς με μικρότερη διατομή και να έχουμε και μικρότερες πτώσεις τάσης 

Γιατί η παραγωγή και μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται με εναλλασσόμενο ρεύμα και όχι συνεχές

 • Το εναλλασσόμενο ρεύμα παράγεται πιο εύκολα.

• Το εναλλασσόμενο ρεύμα μας δίνει τη δυνατότητα της ανύψωσης ή  του υποβιβασμού της τάσης του με τη χρήση μετασχηματιστών.
 Με  αυτόν τον τρόπο η μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας είναι πιο  οικονομική (το συνεχές ρεύμα μεταφέρεται έως 50χλμ και το εναλλασσόμενο έως 1000χλμ)

• Το εναλλασσόμενο ρεύμα δημιουργεί μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο  και έτσι γίνεται δυνατή η χρήση του επαγωγικού κινητήρα ο οποίος  είναι φθηνότερος από τον αντίστοιχο κινητήρα συνεχούς ρεύματος.

• Το εναλλασσόμενο ρεύμα δίνει τη δυνατότητα μεταβολής της  συχνότητας και έτσι γίνεται δυνατή η λειτουργία των τηλεπικοινωνιών. 

Γιατί η παραγωγή και μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται με τριφασικό ρεύμα και όχι με μονοφασικό

• Η μεταφερόμενη ισχύς από ένα μονοφασικό σύστημα παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις. Μέσα στο χρονικό διάστημα ενός κύκλου η ισχύς μηδενίζεται τρεις φορές
 Η μεταφερόμενη ισχύς από ένα τριφασικό σύστημα παρουσιάζει και αυτή διακυμάνσεις αλλά δεν μηδενίζεται ποτέ.
Σε ένα τριφασικό σύστημα παραμένει σταθερή και αυτό παρέχει καλύτερα χαρακτηριστικά λειτουργίας των τριφασικών κινητήρων

• Δυνατότητα χρήσης δύο τάσεων: Φασικής (φάση-ουδέτερο) (230V) και Πολικής (φάση-φάση) (400V).

• Δημιουργία περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και δυνατότητα  χρήσης των τριφασικών επαγωγικών κινητήρων οι οποίοι είναι πιο  απλοί στην κατασκευή, πιο μικροί σε μέγεθος, με περισσότερη ισχύ, καλύτερη απόδοση και πιο φθηνοί από τους  μονοφασικούς .

• Μπορούμε να μεταφέρουμε την ίδια ισχύ με αγωγούς μικρότερης διατομής. 


Γιατί η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται χωρίς την ύπαρξη ουδέτερου αγωγού.

Μα γιατί θα είχαμε έναν αγωγό περισσότερο με αποτέλεσμα μεγαλύτερα μήκη αγωγών, περισσότερες απώλειες, μεγαλύτερο κόστος.
Γι αυτό η ΔΕΗ στον μετασχηματιστή διανομής δημιουργεί τον ουδέτερο αγωγό από τον κοινό κόμβο των τριών τυλιγμάτων της χαμηλής τάσης του μετασχηματιστή, τον οποίο και γειώνει.

Γιατί η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται με αγωγούς αλουμινίου και όχι χαλκού

Παρόλο που η ηλεκτρική αγωγιμότητα του χαλκού είναι μεγαλύτερη από αυτή του αλουμινίου, προτιμάται το αλουμίνιο για λόγους καθαρά κόστους