Večina ljudi ima predstavo o tem, kaj je »mreža«, vendar pogosto le v zelo splošnem smislu. Medtem ko je lahko preprosto prepoznati komponente omrežja, kot so daljnovodi in električna oprema, se lahko razumevanje notranjega delovanja električnega omrežja zdi skrivnostno, ko si poskušamo zamisliti nacionalno omrežje generatorjev energije, napeljave, domov in zgradb.

Preprosto povedano, raziščimo, kaj je omrežje v resnici, kako deluje električno omrežje, zakaj se omrežje uporablja, kako deluje sodobno električno omrežje za ustvarjanje in distribucijo energije po Severni Ameriki in kako se domača sončna energija integrira v mrežo.

Kaj je mreža?

Omrežje je masivno, med seboj povezano omrežje opreme za prenos električne energije, ki ustvarja in dobavlja novo električno energijo končnim porabnikom. Nacionalno omrežje, znano tudi kot »električno omrežje«, »električno omrežje«, »električno omrežje« ali »električno omrežje«, dobavlja električno energijo uporabnikom v domovih, poslovnih stavbah, in velike industrijske operacije.

Kje je mreža?

Poglejte naokrog… mreža je povsod!

Tukaj v Združenih državah se severnoameriško omrežje za prenos električne energije razteza čez celotno državo, od ladijskih dokov na Aljaski do zadnjega bara na Florida Keysu, z milijoni povezovalnih točk vmes.

Kot vsota številnih različnih posameznih delov je nacionalno omrežje sestavljeno iz več regionalnih omrežij, ki so bila medsebojno povezana v mrežo med naseljenimi območji Združenih držav, Kanade in delov Mehike.

Zakaj potrebujemo električno omrežje?

Če ste kdaj doma kaj priklopili na električno vtičnico, potem natančno veste, zakaj potrebujemo električno omrežje. Od mobilnih telefonov do kuhinjskih aparatov in celo naprav HVAC, elektrika je nuja sodobnega življenja. Danes uporabljamo energetsko omrežje za napajanje skoraj vseh vidikov naše družbe, vključno s prevozom, proizvodnjo, zabavo in še več.

Zato potrebujemo električno omrežje – da bo dostop do električne energije varen in dostopen vsem. Medtem ko je mogoče živeti od omrežja in proizvajati lastno elektriko, nacionalno omrežje nemoteno povezuje elektrarne, ki proizvajajo energijo, z ljudmi in organizacijami, ki ga potrebujejo za elektrifikacijo svojih življenj. Več kot stoletje nastajanja je severnoameriško električno omrežje zraslo in se razširilo na milijone uporabnikov od svojega izvora v New Yorku.

Kako deluje električno omrežje

Kljub vsej svoji zapletenosti je bistvene operacije energetskega omrežja mogoče razdeliti na tri preproste korake: proizvodnjo, prenos in distribucijo. Medtem ko obliko sodobnega električnega omrežja spreminjajo novi viri energije, bo primarna funkcija medsebojno povezanega omrežja deliti vire med povezanimi uporabniki električne energije vedno ostala enaka.

Proizvodnja električne energije v omrežje

Da električna energija vstopi v omrežje, jo mora najprej proizvesti vir goriva. V 2020-ih se uporabna energija ustvarja v številnih različnih oblikah v različnih zmogljivostih po vsem svetu.

Glede na kratkoročne energetske napovedi Uprave za energetske informacije ZDA je bila letna proizvodnja električne energije v Združenih državah leta 2021 sestavljena iz približno 38 % zemeljskega plina, 22 % premoga, 14 % obnovljivih virov energije (veter, sonce in biomasa), 19 % jedrske in 6 % hidroelektrarne.

Grafikon, ki prikazuje proizvodnjo električne energije v ZDA glede na vir za vse sektorje od leta 2012 do 2023, s primerjavo odstotnega deleža zemeljskega plina, premoga, jedrske energije, obnovljivih virov, kot je sončna energija in veter, vodna energija in drugi viri.

Elektrarne:

Poleg objektov na premog in zemeljski plin, ki jih običajno povezujemo z izrazom "elektrarna", se ogromne količine električne energije dnevno proizvedejo tudi z jezovi hidroelektrarn, v solarnih elektrarnah z močjo več megavatov in na hribih, posejanih z vetrom. turbine.

Porazdeljena generacija:

Danes je lastnikom stanovanj in podjetjem lažje kot kdaj koli prej proizvajati lastno električno energijo, ki jo je mogoče varno napajati v omrežje prek sončnih kolektorjev in medomrežnih povezav. V svojih energetskih obetih EIA napoveduje, da bo sončna energija za stanovanjske strehe v naslednjih dveh letih predstavljala skoraj dve tretjini naraščajoče zmogljivosti distribuirane proizvodnje električne energije.

Prenos električne energije po omrežju

Ko je električna energija proizvedena v omrežju, jo je treba dostaviti kamorkoli je potrebna. Tu se nove količine energije v razsutem stanju prenašajo v manjše transformatorske postaje prek transformatorjev, ki spremenijo električno energijo, tako da lahko potuje na velike razdalje in pri visokih napetostih. Ti daljnovodi so hrbtenica severnoameriškega električnega omrežja.

Prenosni vodi so zelo debeli in običajno podprti z velikimi kovinskimi stolpi. Bistveno je, da so dvosmerni, kar omogoča, da se energija prenaša naprej in nazaj. Čeprav jih je zlahka opaziti, ko so nameščeni nad glavo, so številni električni daljnovodi tudi varno zakopani pod zemljo.

Distribucija električne energije iz omrežja

Končno, potem ko doseže lokalno postajo in preide skozi stikalni stolp, se omrežna energija nato distribuira do končnih uporabnikov prek manjših električnih daljnovodov. Pri nižjih napetostih in tanjših velikostih v primerjavi s prenosnimi vodi je večja verjetnost, da bodo distribucijski vodi podprti z lesenimi drogovi in ​​lahko premikajo električno energijo le v eno smer, stran od osrednje lokacije.

V končni fazi verige oskrbe z energijo se električna energija, distribuirana domu ali podjetju, beleži z električnim števcem nepremičnine. Na tej točki lokalno elektroenergetsko podjetje proda električno energijo končnemu potrošniku po stanovanjski ali komercialni ceni.