Technologie elektriciteit
Hoofdstuk 1: Elektriciteitsnet
Elektriciteitsnet: stelsel van elektrische leidingen dat wordt gebruikt om
elektriciteit te transporteren van de elektriciteitscentrales naar de
eindgebruikers (consumenten en bedrijven), en tussen centrales onderling
Onderverdeling:
Productie eenheid = opwekken van elektrische energie
Transportnetwerk = transporteren van grote hoeveelheden
energie over langere afstanden
Distributienetwerk = lokale verdeling van de energie
Verbruiker/klanten
Dit door diverse spanningen
Transport via hoogspanningsnet
Distributie via middenspanningsnet + laagspanningsnet
Elektriciteitsnetwerk van de toekomst: smart grid met verschillen op vlak
van productie, markt, transmissie, distributie en verbruiker
Belangrijkste spelers op het elektriciteitsnet:
Producenten bv BASF
Transportnetbeheerders bv elia
Distributienetbeheerders bv fluvius
Leveranciers bv Eneco
Verbruikers
Belangrijkste eisen van het elektriciteitsnet:
1) Continu elektrisch vermogen ook bij variërende belasting
2) Vermogen bij zo laag mogelijke kosten en minimale milieubelasting
3) Kwaliteit moet voldoen aan minimale eisen -> power quality
1 -> Redundantie: bepaalde onderdelen zijn dubbel of nog meer
aanwezig zodat het geheel goed blijft functioneren wanneer een
onderdeel uitvalt, niet enkel hoogspanningslijnen maar het
elektriciteitsnet is redundant opgebouwd
,Onderdelen van het elektriciteitsnet:
Productie
Transformator
Transportnet
Distributienet
Verbruikers
1) Productie:
Klassieke thermische centrale: brandstof wordt verbrand en via
stoom en een turbine omgezet in elektriciteit, die daarna op hoge
spanning wordt getransporteerd
Hernieuwbare energie: energie afkomstig uit natuurlijke bronnen die
zichzelf continu aanvullen (onuitputtelijk) bv biomassa, waterkracht,
windenergie, zonne-energie en aardwarmte
Duurzame energiebron: hernieuwbare energiebronnen die bij
winning en productie weinig of geen milieuschade veroorzaken bv
afvalverbranding = hernieuwbaar maar zeker niet duurzaam
Klassieke fossiele energiebronnen: op basis van fossiele brandstoffen
die veel broeikasgassen produceren
Low carbon energy of koolstofarme energiebronnen: kernenergie en
het gebruik van fossiele brandstoffen met CO2-opvang en -opslag
Kerncentrales meestal van PWR type (= Pressurized Water Reactor
of drukwaterreactor) werking: drie kringen met water die volledig
van elkaar gescheiden zijn. De warmte die vrijkomt bij de splijting
van de uraniumkernen wordt opgenomen door het water van de
primaire kring dat in een gesloten kring langs de brandstofstaven
circuleert. Het water verhit tot zeer hoge temp (meer dan 300°)
maar gaat niet koken en geen stoom vormen door een drukregelvat.
Vandaar de benaming hogedrukreactor.
Elektriciteitsmix van 2021: -52.5% kernenergie
(4% CO2 uitstoot)
-28.5% fossiel en andere
(90% CO2 uitstoot)
-11.5% wind
(1% CO2 uitstoot)
-…
, Elektriciteitsmix van 2024: -42.2% kernenergie
(2% CO2 uitstoot)
-25% fossiel en andere
(87% CO2 uitstoot)
-17.9% wind
(2% CO2 uitstoot)
-…
Besluit: meer hernieuwbare energie
Doel 3 en Tihange 2 zijn ondertussen gesloten -> 2 GW aan
vermogensverlies (wet van kernuitstap 2003), dan akkoord over
langer openhouden dus doel 4 en 3 vlijven open tot 2035
Soorten elektriciteitscentrales:
- Klassieke thermische elektriciteitscentrale: zet
tot 40% van de brandstofenergie om in
elektriciteit
- Gasturbines en turbojets
- STEG- centrales: 56% omzet
- WKK centrale: 85% omzet
- Spaarbekkencentrale
- Windturbines
- Biomassa (CO2 neutraal)
2) Transformator:
Productie: alternator in een centrale levert meestal
uitgangsspanning van: 6;10;11;13.8 kV
Na spanningsverhoging met een trafo 380 000 Volt
Noodzaak van een transformator:
Transporteren van elektrisch vermogen bij een hogere spanning
resulteert in een kleinere stroomsterkte en dus dunnere benodigde
draden -> veel lagere investeringskost
Vermogensverlies (Jouleverlies):
, Als stroom verdubbelt -> vermogensverlies verviervoudigt
Als de transportspanning verdubbelt kan men voor dezelfde
vermogensoverdracht de stroom halveren waardoor het
vermogensverlies 4x kleiner wordt.
*voorbeeldoefening:…
Waarom hoogspanning? Algemeen besluit
-sectie van de kabel: doorsnede geleider bij laagspanning moet
groter zijn dan bij hoogspanning dus grote vermogens kunnen
alleen economisch getransporteerd worden indien de spanning
hoog en de stroom laag is
-vermogensverlies: kwadratisch verband tussen
transportspanning (bv10x groter) en vermogensverlies (bv
100x kleiner)
-installatiekosten: hoger spanningsniveau -> duurdere
installatie- en isolatiekosten, duurdere veiligheidsmaatregelen,
duurdere infrastructuur,…
3) Transportnet:
Ruggengraat van het elektriciteitstransport in België
- Ontvangt en vervoert elektriciteit op
hoogspanningsniveau van 70kV tot 380kV
- Tussenspanning van 26kV tot 70kV
- Zeer grote verbruikers soms rechtstreeks
gevoed
Hoofdstuk 1: Elektriciteitsnet
Elektriciteitsnet: stelsel van elektrische leidingen dat wordt gebruikt om
elektriciteit te transporteren van de elektriciteitscentrales naar de
eindgebruikers (consumenten en bedrijven), en tussen centrales onderling
Onderverdeling:
Productie eenheid = opwekken van elektrische energie
Transportnetwerk = transporteren van grote hoeveelheden
energie over langere afstanden
Distributienetwerk = lokale verdeling van de energie
Verbruiker/klanten
Dit door diverse spanningen
Transport via hoogspanningsnet
Distributie via middenspanningsnet + laagspanningsnet
Elektriciteitsnetwerk van de toekomst: smart grid met verschillen op vlak
van productie, markt, transmissie, distributie en verbruiker
Belangrijkste spelers op het elektriciteitsnet:
Producenten bv BASF
Transportnetbeheerders bv elia
Distributienetbeheerders bv fluvius
Leveranciers bv Eneco
Verbruikers
Belangrijkste eisen van het elektriciteitsnet:
1) Continu elektrisch vermogen ook bij variërende belasting
2) Vermogen bij zo laag mogelijke kosten en minimale milieubelasting
3) Kwaliteit moet voldoen aan minimale eisen -> power quality
1 -> Redundantie: bepaalde onderdelen zijn dubbel of nog meer
aanwezig zodat het geheel goed blijft functioneren wanneer een
onderdeel uitvalt, niet enkel hoogspanningslijnen maar het
elektriciteitsnet is redundant opgebouwd
,Onderdelen van het elektriciteitsnet:
Productie
Transformator
Transportnet
Distributienet
Verbruikers
1) Productie:
Klassieke thermische centrale: brandstof wordt verbrand en via
stoom en een turbine omgezet in elektriciteit, die daarna op hoge
spanning wordt getransporteerd
Hernieuwbare energie: energie afkomstig uit natuurlijke bronnen die
zichzelf continu aanvullen (onuitputtelijk) bv biomassa, waterkracht,
windenergie, zonne-energie en aardwarmte
Duurzame energiebron: hernieuwbare energiebronnen die bij
winning en productie weinig of geen milieuschade veroorzaken bv
afvalverbranding = hernieuwbaar maar zeker niet duurzaam
Klassieke fossiele energiebronnen: op basis van fossiele brandstoffen
die veel broeikasgassen produceren
Low carbon energy of koolstofarme energiebronnen: kernenergie en
het gebruik van fossiele brandstoffen met CO2-opvang en -opslag
Kerncentrales meestal van PWR type (= Pressurized Water Reactor
of drukwaterreactor) werking: drie kringen met water die volledig
van elkaar gescheiden zijn. De warmte die vrijkomt bij de splijting
van de uraniumkernen wordt opgenomen door het water van de
primaire kring dat in een gesloten kring langs de brandstofstaven
circuleert. Het water verhit tot zeer hoge temp (meer dan 300°)
maar gaat niet koken en geen stoom vormen door een drukregelvat.
Vandaar de benaming hogedrukreactor.
Elektriciteitsmix van 2021: -52.5% kernenergie
(4% CO2 uitstoot)
-28.5% fossiel en andere
(90% CO2 uitstoot)
-11.5% wind
(1% CO2 uitstoot)
-…
, Elektriciteitsmix van 2024: -42.2% kernenergie
(2% CO2 uitstoot)
-25% fossiel en andere
(87% CO2 uitstoot)
-17.9% wind
(2% CO2 uitstoot)
-…
Besluit: meer hernieuwbare energie
Doel 3 en Tihange 2 zijn ondertussen gesloten -> 2 GW aan
vermogensverlies (wet van kernuitstap 2003), dan akkoord over
langer openhouden dus doel 4 en 3 vlijven open tot 2035
Soorten elektriciteitscentrales:
- Klassieke thermische elektriciteitscentrale: zet
tot 40% van de brandstofenergie om in
elektriciteit
- Gasturbines en turbojets
- STEG- centrales: 56% omzet
- WKK centrale: 85% omzet
- Spaarbekkencentrale
- Windturbines
- Biomassa (CO2 neutraal)
2) Transformator:
Productie: alternator in een centrale levert meestal
uitgangsspanning van: 6;10;11;13.8 kV
Na spanningsverhoging met een trafo 380 000 Volt
Noodzaak van een transformator:
Transporteren van elektrisch vermogen bij een hogere spanning
resulteert in een kleinere stroomsterkte en dus dunnere benodigde
draden -> veel lagere investeringskost
Vermogensverlies (Jouleverlies):
, Als stroom verdubbelt -> vermogensverlies verviervoudigt
Als de transportspanning verdubbelt kan men voor dezelfde
vermogensoverdracht de stroom halveren waardoor het
vermogensverlies 4x kleiner wordt.
*voorbeeldoefening:…
Waarom hoogspanning? Algemeen besluit
-sectie van de kabel: doorsnede geleider bij laagspanning moet
groter zijn dan bij hoogspanning dus grote vermogens kunnen
alleen economisch getransporteerd worden indien de spanning
hoog en de stroom laag is
-vermogensverlies: kwadratisch verband tussen
transportspanning (bv10x groter) en vermogensverlies (bv
100x kleiner)
-installatiekosten: hoger spanningsniveau -> duurdere
installatie- en isolatiekosten, duurdere veiligheidsmaatregelen,
duurdere infrastructuur,…
3) Transportnet:
Ruggengraat van het elektriciteitstransport in België
- Ontvangt en vervoert elektriciteit op
hoogspanningsniveau van 70kV tot 380kV
- Tussenspanning van 26kV tot 70kV
- Zeer grote verbruikers soms rechtstreeks
gevoed
