Rozvodná síť elektrické energie v ČR

Toto téma bude tedy především o elektrické energii a způsobu jejího rozvádění po našem území. Následujících několik témat bude blíže určovat jakým způsobem vzniká a rozvádí se elektrická energie.

Historie a elektrická energie

Dnes už bychom si ani život bez elektrické energie nedokázali představit. K všeobecným potřebám člověka je energii nutné nejen vyrobit, ale také dopravit. Vlastně prvním, kdo se snažil vyrobit elektrickou energii a rozvést ji do ostatních domácností ve velkém byl Tomáš Alva Edison. Jeho počátky byly opravdu těžké. Jeho největšími odpůrci byli hlavně majitelé plynárenských společností, kteří viděli v novém vynálezu konkurenci. Edison se první snažil položit kabely do země. Bohužel ale platil vysoké pokuty za rozkopané chodníky. Zlomovým okamžikem v jeho životě bylo 4. září 1882, kdy po krátké zkoušce dokázal osvítit síť domů dlouhou 25 km, čímž si sklidil ovace.

Podle pramenů byla takováto první světelná zkouška u nás provedena 13. března 1887. U nás byl podobným zastáncem výroby elektrické energie jako Edison František Křižík, který byl také zastáncem stejnosměrného elektrického proudu.

Vznik elektrické energie v továrnách

Na našem území najdeme několik druhů elektráren. Těmi základními, které dodávají drtivou většinu elektrické energie jsou: jaderná, vodní a tepelná.

Nejvíce užívaná je tedy tepelná, neboli uhelná, protože na našem území jsou obrovské zásoby kvalitního uhlí. Princip uhelné elektrárny je vlastně jednoduchý:

V parním kotli je spalováno uhlí, které poté ohřívá vodu a žene ji dále do parní turbíny. Z toho tedy vyplívá, že takováto elektrárna musí být v blízkosti řeky, aby mohla získávat vodu pro svůj chod.
Pára poté roztáčí obrovskou turbínu, kondenzuje a vrací se zpět do kotle. Ač jsem to zatím neuvedla, je jasné, že voda se ochladí pomocí chladiče.
Obrovská turbína dá do pohybu alternátor na výrobu elektrické energie. Alternátor je přístroj na výrobu el. energie. Jak bychom si jej popsali? Vzpomeňme si na elektromotor. Elektromotory využívají otáčivý účinek magnetického pole, které působí na cívku. Mohou pohánět jak model auta, tak ponorku. Dalo by se říct, že pomocí elektrické energii vyrábí na hřídeli otáčivý pohyb. Alternátor naopak vyrábí pomocí otáčivého pohybu elektrickou energii. Slovo alternátor bychom mohli nahradit také slovem generátor.
Elektrický proud se vyrábí v alternátorech. Alternátory jsou poháněny parními turbínami, proto se jim také říká turboalternátory. Alternátor se skládá ze statoru a rotoru. Střídavý elektrický proud se vyrábí tak, že stejnoměrný proud otáčejícím se rotoru vytváří silné magnetické pole. To protíná velikou rychlostí vodiče, uložené v drážkách statoru a tím vytváří střídavý elektrický proud. Pomocí transformátoru se proud transformuje na napětí 400kV.
V elektrárně se tedy vyrobí střídavé napětí, v našem příkladě tedy o velikost 20000V.

Ovšem na takovémto principu pracují i vodní, jaderná a větrná elektrárna. U všech elektráren je stejné to, že obrovská turbína se dá do pohybu a pohyb se přenáší na generátor, který vyrobí elektřinu. Liší se ovšem podněty, které daly do pohybu turbínu:

U vodní elektrárny je tomu tak, že voda, teď ovšem ne v podobě páry dá do pohybu turbínu. Určitě každý již vydedukoval, že vodní elektrárny jsou stavěny především na větších přehradách, kdy voda odtékající z nádrže prochází přes turbínu dává ji do pohybu
U větrné elektrárny je jasné, že turbínu dává do pohybu sám vítr. Každý jistě ví, jak vypadá větrná elektrárna. Pro Ty, kteří by trochu váhaly napovím, že vypadá jako obrovský větrník.
U jaderné elektrárny je proces asi nejsložitější, ale co se musí uznat je také nejúčinnější. Zde teplo potřebné k zahřátí vody a jejím přetvoření na páru je získáváno pomocí jaderné reakce, při které se uvolní obrovské teplo.

Zde výroba elektřiny končí a přesouváme se do další fáze a to tedy do jejího rozvodu.

Rozvod samotné energie

Ještě před tím, nežli je elektřina rozváděna po zemi vedením vysokého napětí na stožárech, je napětí mnohonásobně zvýšeno. Ale proč měnit napětí? Proud z velkého alternátoru může mít hodnotu více než 2000A. Pro vedení takto vysokého proudu bychom tedy potřebovali velmi silné, těžké a drahé kabely. Proto se využívá transformátoru ke zvýšení napětí a snížení proudu. Poté může být energie rozvedena slabšími, lehčími a levnějšími kabely.

Uvedeme si to na příkladě:
Alternátor vytvoří proud o velikosti 20 000A při napětí 25 000V, z čehož pomocí jednoduchého vzorečku příkon [W]= proud [I] . napětí [U] plyne, že příkon před vstupem do transformátoru je 20kA . 25kV = 500 000kW. Tak pokud tedy zachováme stejný výkon, jako před vstupem do transformátoru a zvýšit přitom napětí, snížíme tím proud. Takže tedy: příkon : napětí = proud, 500 000 000W : 400 000V = 1250A.

"Výhodou střídavého proudu oproti stejnosměrnému je možnost transformací, Když totiž při přenášení stejného výkonu zvýšíme transformátorem napětí jen desetkrát, klesne proud v ampérech na desetinu a ztráty způsobené odporem poklesnou na setinu!

Edison ke své škodě užíval stejnosměrný proud. Na to také doplatil jeden vědec, pokračovatel v jeho výzkumu, který se snažil vyrobit stejnosměrný proud a nechat jím osvítit dům vzdáleny 37 km. Jak se ale ukázalo, ztráty při přenosu se pohybovali kolem 89%, což byla tedy gigantická ztráta. Jak se tedy ukázalo a o čemž později pohovořím, stejnosměrný proud byl pro tyto účely takřka nepřijatelný. Dále se začal tedy zkoumat střídavý proud. Jak se ukázalo, byla tato metoda mnohem účinnější.
=> z toho tedy vyplívá, že kdybychom chtěli vést elektřinu při nižším napětí, tak by tepelné ztráty byli příliš vysoké a vedení proudu tedy ne moc lukrativní.

Elektrická síť má několik částí

přenosové vedení: zde je ty velmi vysoké napětí, aby ztráty při vedení proudu byly co nejmenší – velikost je buď 220kV, nebo 400kV.
rozvodná síť – transformuje se v oblastních rozvodnách, je zde tedy vysoké napětí, ztráty už jsou větší – napětí je zde 22kV
spotřebitelská síť, zde je nízké napětí, které má zpravidla velikost 220V, je tedy určeno pro běžnou potřebu každého z nás, továrny a nemocnice mají velikost napětí o něco vyšší

Továrny a nemocnice mají také své náhradní zdroje, přesto, že k výpadkům proudu nedochází tak často. Tyto náhradní zdroje jsou většinou poháněny naftou či benzinem a nevydrží moc dlouho v chodu. Automaticky se však zapnou, když dojde k výpadku elektrického proudu. V nemocnici může výpadek el. proudu znamenat několik zmařených lidských životů, protože je zde mnoho pacientů napojeno na přístroje, které je drží při životě a výpadek pro ně znamená smrt.

Ještě tedy něco k číslům. Podle dostupných pramenů je v dnešní době délka linky o napětí 400 kv dosahuje délky přes 300 km a síť vedení 220 Kv měří kolem 2000 km.

Elektrická energie a životní prostředí

Co se týče elektrické energie a životního prostředí jsou zde velmi vyostřené vztahy. Snad nikomu v dnešní době neunikla zpráva o problémech s naší, dá se říci novou atomovou elektrárnou Temelín. Ať už je to nespokojenost rakouských ekologických aktivistů, nebo problémy doprovázející spouštění Temelínu do fáze chodu. A právě proto kolik už se o Temelínu namluvilo bych raději mluvila o jiných, možná stejně tak závažných problémech s jinými elektrárnami. Každá elektrárna má svá pro a proti.

Tepelné elektrárny

U tepelné elektrárny není odsíření kouřových plynů nutnou součástí zařízení na výrobu elektřiny. Pokud ovšem nemá mít tato výroba neúměrně vysoké dopady na životní prostředí, musí být odsiřovací zařízení součástí bloku. Dým, který odchází při spalování uhlí prochází několikanásobným čištěním, než je vypuštěn do vzduchu. Jak se zbavit síry? Nejlepší je ji nemít už na začátku, tedy v palivu. Existuje samozřejmě mnoho druhů paliv jakými je uhlí, nafta, ropa, nejméně plyn a nejvíce hnědé uhlí. Právě černé uhlí obsahuje nejvyšší koncentraci síry a proto je také pro prostředí nejméně výhodné. Pokud se tedy už musí topit uhlím, nezbývá nic jiného, nežli síru odstranit dodatečně. A k tomu právě slouží odsiřovací zařízení, která jsou však bohužel velmi drahá a proto je elektrárny nepořizují v tak velikém množství, v jakém by měli. Teď už je situace lepší, nežli před lety, kdy nebyla otázka životního prostředí tak aktuální. V dnešní době si musí elektrárny hlídat spousty limitů, které při svém chodu nesmí překročit.

Kvůli tepelným elektrárnám a síře vznikají tzv. kyselé deště: Celou Evropu skrápí kyselý déšť, vytvořený právě ze síry, která je vypouštěna z elektráren, tedy těch tepelných. Kyselina je sice jen slabá, ale zabíjí ryby v norských a švédských jezerech, poškozuje lesy a škodí i kamenům starých staveb.

V Norsku, Švédsku a Německu dávají vinu sirným odpadům z britských elektráren. Větry totiž ženou výpary k severní Evropě a vzniká z nich kyselina v dešti.

Kyselé deště se ale také týkají naší republiky, přesněji našeho domova, tedy Krušnohoří. Právě díky kyselým dešťům vypadají naše lesy tak, jak vypadají.

Vodní elektrárny

Člověk by řekl, že vodní elektrárny nemohou zatěžovat životní prostředí. Dá se to ale říci několika způsoby. Chod takové elektrárny je velmi ekologický, protékající vodu nic neznečišťuje. Jenže k takové elektrárně je třeba ostavit přehradu, která velmi zatíží životní prostředí. Je možné uvést třeba jeden příklad ze současných okamžiků: V Číně se nyní začíná stavět největší přehrada na světě, která by měla být dostavena tak roku 2010. Měla by vyrobit tolik elektrické energie, že v oblasti několika stovek kilometrů nebude muset být postavena jiná elektrárna, která by dodávala energii. Bohužel ale jak bude tato přehrada veliká, tak také zatopí značnou část území. Obyvatelé se musí z této oblasti naprosto odstěhovat, pokud by tedy nechtěli žít pod vodou. Ekologové tvrdí, že zaplavením oblasti vyhyne několik druhů rostlin a živočichů.

Závěr

Co dodat na závěr? Život bez elektrické energie si dnes nedokáže vybavit snad nikdo z nás. Ale je nutné si připomenout, že své potřeby nemůžeme realizovat bez toho, aniž bychom mysleli na důsledky, které se tím naším neuváženým chováním vyvodí. Musíme hlavně dbát na okolní přírodu a svět, který by se nám jednou mohl pomstít, jelikož i dnes je nebezpečí ekologických katastrof velmi vysoké.