Auf Der Suche Nach Elektrizität Info

Technische Redakteur Kevin Cameron teilt seinen Reichtum Motorradwissen, Erfahrungen, Einsichten, Geschichte und vieles mehr.

Cycle World

Damals, als ich in meinen Zwanzigern mit den großen Augen war, las ich ein spannendes Buch über Technologie, und darin war ein Abschnitt über die Stromerzeugung. Es zeigte sich, dass mit modernen Konzepten wie dem überkritischen Betrieb und der Rückgewinnung von Abwärme zur Warmwasserversorgung ganzer Städte Kohlekraftwerke mit einer Effizienz von über 50% betrieben werden könnten. Und gestern habe ich von einer herausragenden Anlage in Europa gelesen, die angeblich 90% der Brennstoff-Energie verbrauchen soll.

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Dann wandte ich mich an die Heizraten-Daten der US Energy Information Administration 2015 und erfuhr, dass die durchschnittliche Effizienz der US-Kohlekraftwerke in diesem Jahr 32,5% betrug, und die der thermischen Stationen, die Kernspaltung verwenden, 32,6%. Die helle Seite ist, dass im selben Jahr die Erdgas-Erzeugung mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 43% betrieben wurde.

OK, als nächstes wollte ich wissen, wie viel von dieser Leistung an der Verwendungsstelle ankommt. Folgendes habe ich als Verluste gefunden:

Aufwärtstransformator von der Generatorspannung zur Übertragungsleitungsspannung - 1-2%
Übertragungsleitungsverlust (Leitungswiderstand, Strahlung, Korona) - 2-4
Step-down Transformator von Leitung zu Verteilernetz - 1-2
Verteilernetz - Transformatoren und Kabel - 4-6%

Wir können einige dieser Verluste durch die Betrachtung von Transformatoren erkennen; sie haben normalerweise externe Wärme abstrahlende Anordnungen von Röhren oder Flossen, um ihre Widerstands- und magnetische Hystereseheizung abzuleiten (das Summen, das Sie von einem Transformator hören, entsteht von der Schwingung in seinen magnetischen Kernlamellen, da der Strom schnell umkehrt). An einem feuchten Abend in Carmel, Kalifornien, konnte ich Leitungen knistern und knacken hören.

Mittelung, ich bekomme einen Gesamtverlust von 11% - eine Übertragungseffizienz von 89%. Wenn wir die Batterie unseres Elektrofahrzeugs aufladen, haben wir eine Lade- / Entladeeffizienz, die für Nickel-Metallhydrid-Zellen 70% und für Lithium-Ionen zwischen 80 und 90% beträgt. Wir spüren diesen Verlust jedes Mal, wenn wir einen Laptop auf dem Schoß haben, als den warmen Platz auf der Unterseite des Gehäuses, neben der Batterie. Denken Sie an die Lithium-Ionen beim Laden / Entladen als Passagiere, auf oder aus einem großen Verkehrsflugzeug - es gibt definitiv einige Reibung (deren elektrische Analogie ist der Widerstand) in beide Richtungen.

Moderne Elektromotoren scheinen in diesen Tagen bürstenlose drei sein Wir brauchen eine Stromversorgung, die den Gleichstrom an den Batteriepolen auf Wechselstrom mit einer Frequenz und Phase umstellen kann, die kontinuierlich an die Drehung des Motorankers angepasst wird (der Motor hat einen Winkelcodierer, wie es auch der Fall ist) moderne Verbrennungsmotoren). Wir haben jetzt die hohe Effizienz von IGBT oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate, um den notwendigen Wechselstrom mit einem Wirkungsgrad von 90% zu liefern, eine große Verbesserung gegenüber der vorherigen Generation von "Schaltern".

Endlich haben wir die elektrische Traktion Motor selbst. Die verfügbare Literatur informiert uns darüber, dass 94% effiziente Motoren im Freiverkehr erhältlich sind und Wirkungsgrade von bis zu 97% erreicht werden können. Motorverluste entstehen durch Leitungswiderstand, magnetische Hysterese, Luftwiderstand und Lagerreibung.

Jetzt sind wir bereit, die Gesamtsystemeffizienz zu finden, indem wir alle obigen Wirkungsgrade wie folgt miteinander multiplizieren:

Im Fall von Kohle oder Kern - .325 x .89 x .85 x .90 x .96 = 21.2%
Im Falle von Erdgas - .43 x .89 x .85 x .90 x .96 = 28.1%

Der prozentuale Anteil von US-Strom, der von "Stoffen, die aus dem Boden kommen" - Kohle, Erdgas und Atomkraft - geliefert wurde, betrug 87% im Jahr 1996, 90% im Jahr 2006, 89,6 im Jahr 2009 und 84,9 im Jahr 2016. Die große Veränderung In den letzten Jahren stieg der Verbrauch von Erdgas (13% im Jahr 1996 und 33,8% in 2-16) und der Rückgang von Kohle (von 52% im Jahr 1996 auf nur noch 30,4% im letzten Jahr).

Die treibenden Kräfte hinter dem oben genannten Wandel waren die Unterstützung der Energiewirtschaft durch die EPA, von Kohle auf Erdgas umzusteigen, und der Rückgang des Erdgaspreises, der durch die Kombination von horizontalem Bohren und hydraulischem Aufbrechen von gasführenden aber ansonsten undurchlässigen Gesteinsschichten möglich wurde (Branchenjargon dafür ist "tight plays"). Es hilft wahrscheinlich auch, dass Erdgas per Pipeline geliefert werden kann (Entschuldigung, das "Auslösewort" auszusprechen), während Kohle durch die 10.000-Tonnen-Zugladung in Müllwagen fährt.

Wir würden einen schnellen Aufschwung in erneuerbaren Energien sehen Energie aus solchen Quellen wie Wind, Sonne und Geothermie, und es gab Zunahmen. Im vergangenen Jahr lieferte der Wind 5,6% (von 4,13% im Jahr 2013) und Solar 0,9% (gegenüber 0,23% im Jahr 2013).

Kalifornien ist führend im Bereich Solarenergie und hat im vergangenen Jahr fast 10% seines Stroms aus dieser Quelle bezogen. In Bezug auf effizientere konventionelle Kraft, die 600 mW John W. Turk Kohlekraftwerk in Arkansas, abgeschlossen zu einem Preis von $ 1,8 Milliarden, arbeitet bei 40% Effizienz.

Deutschland erhielt 12,3% ihrer Macht aus Wind und 6 % von PV Solar im Jahr 2015, aber immer noch 42,3% von Kohle.

Eine besonders attraktive jüngste Quelle von elektrischem Strom in Europa ist Gas / Dampfturbinen im kombinierten Zyklus gewesen. Erdgas treibt eine Gasturbine / Lichtmaschine an und die Abwärme von der Turbine erhöht dann den Dampf, um eine Bodenzyklus-Turbine / Lichtmaschine anzutreiben. In den neuesten Installationen erreicht die Effizienz gerade einmal beeindruckende 60%.

Die Energy Information Administration ist ein Teil des US-amerikanischen statistischen Bundesamtes, dessen Ziel es ist, Daten zur Verfügung zu stellen, die eine verlässliche Grundlage für eine solide Politik bilden können. Es veröffentlicht enorme Statistiken zu all dem oben genannten und es macht großen Spaß, seinen Magic Decoder Ring anzulegen und zu versuchen, herauszufinden, was das bedeuten könnte.

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