W 1882 roku Thomas Edison uruchomił pierwszą na świecie publiczną elektrownię, która oferowała swym odbiorcom prąd stały o napięciu 100V. Prąd stały był wtedy używany głównie do oświetlania wnętrz budynków i ulic przy użyciu żarówek. W tamtych czasach był to najnowocześniejszy sposób oświetlenia.
Niestety jego popularyzacja była utrudniona - prąd stały (ang. Direct Current) z uwagi na spadki napięcia nie nadawał się do przesyłania na większe odległości. Elektrownie musiały powstawać w każdej dzielnicy, aby do odbiorcy dostarczać prąd bezpośrednio, jak najkrótszą drogą.
Alternatywną technologię prądu przemiennego (ang. Alternate Current) opracował Nikola Tesla. Tu nie było większych problemów przy przesyłaniu nawet na duże odległości. Dzięki transformatorom podnoszono napięcie do dużo wyższej wartości, przy której prąd by dużo mniejszy (P = U * I), a tym samym straty i ostateczne koszty przesyłu były niższe. Do końcowego odbiorcy trafiało napięcie obniżone do wartości skutecznej takiej, jak prądu stałego (w Ameryce około 100V). Żarówki świeciły tak samo dobrze, ale prąd był tańszy.
Edison, posiadając patenty na dystrybucję prądu stałego, próbował zdyskredytować konkurencję. W tej „wojnie prądów” prąd stały jednak przegrał – jeszcze przed końcem XIX wieku dokonano konwersji na prąd przemienny.
Inaczej rzecz miała się w Europie, gdzie przyjęto dwa razy wyższe napięcie. Miasta przeważnie były mniejsze, zatem elektrownie prądu stałego „dawały radę”. Jednak też do czasu. Większość przekonwertowała się na prąd przemienny z końcem lat 20. XX wieku.
Jak wyglądała wówczas ta konwersja? Dla żarówek i grzejników zasilanie prądem przemiennym, w miejsce stałego, nie stanowiło różnicy. Również komutatorowe silniki szeregowe, o ile tylko ich rdzenie były wykonane z materiału magnetycznie miękkiego, pracowały bez problemu z prądem przemiennym.
Urządzeń elektronicznych było niewiele. Odbiorniki radiowe były przeważnie zasilane bateryjnie, a te zasilane sieciowo produkowane w dwóch odmianach: Z - zasilane prądem zmiennym oraz U - uniwersalne. W sieciach prądu stałego używano tych ostatnich, które działały również po konwersji sieci na prąd przemienny.
Minęło sto lat. Nowy zielony ład wymusza rezygnację z elektrowni cieplnych i wykorzystywanie do produkcji energii elektrycznej wyłącznie źródeł odnawialnych. Jednym z nich są baterie ogniw fotowoltaicznych montowane często na dachach budynków. Prąd stały z tych ogniw zamieniany jest na prąd przemienny za pomocą lokalnego inwertera i oddawany do sieci prądu przemiennego. Sporą wadą tego rodzaju domowej instalacji jest to, iż nie może ona pracować przy braku w sieci napięcia pochodzącego z elektrowni (z uwagi na ryzyko porażenia). Zatem w sytuacji awarii sieci (lub blackoutu) nie można korzystać z w pełni sprawnej instalacji fotowoltaicznej. Rozwiązaniem byłyby instalacje wyspowe, w których ogniwa fotowoltaiczne ładują baterie akumulatorów. Obecnie taki typ instalacji jest drogi z powodu kosztów magazynów energii. Jednak z czasem, wraz ze spadkiem cen akumulatorów, może stać się on dominujący – realizując przy tym zielony postulat domu niezależnego energetycznie.
Przy takim rozwiązaniu należy zadać pytanie o sens zamiany stałego napięcia ogniw fotowoltaicznych czy baterii akumulatorów na prąd przemienny obecny w domowych gniazdkach. Spora część urządzeń konsumenckich, czy to opraw oświetleniowych LED, czy to impulsowych zasilaczy rozmaitych urządzeń elektronicznych, może być z powodzeniem zasilana prądem stałym. Problematyczne są jedynie starego typu urządzenia z transformatorami sieciowymi lub uproszczonymi zasilaczami beztransformatorowymi. Jednak również większość z nich może być zasilana prądem stałym za pośrednictwem elektronicznego falownika. Niestety obecnie produkowane urządzenia nie mają jawnie podanych informacji o możliwości alternatywnego ich zasilania prądem stałym.
Obecnie trwają już prace nad opracowaniem norm i standardów dla domowych sieci prądu stałego LVDC (ang. Low Voltage Direct Current). Oczywiście chodzi tutaj odbiorcze, budynkowe instalacje elektryczne. Prąd przemienny pozostaje nadal najprostszym sposobem przesyłania energii na większe odległości. Lecz i tutaj nie od dziś używa się linii przesyłowych prądu stałego HVDC (ang. High Voltage Direct Current), czego przykładem jest uruchomione w 2000 roku połączenie energetyczne Polski ze Szwecją (podmorskim kablem). Na styku obu technologii przesyłowych pracują półprzewodnikowe układy przekształtnikowe, który mogą pracować w trybie prostownika lub falownika –w zależności od kierunku przesyłanej energii.
Czy po ponad stu latach powrócimy do zasilania prądem stałym z gniazdka w ścianie? Kiedyś największym problemem takiego rozwiązania były dymiące elektrownie węglowe na każdym rogu ulicy. Obecnie czyste zielone elektrownie mogą istnieć na dachu każdego domu.
Czyżby przyszłość instalacji domowych miała należeć do prądu stałego?
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz