AC/DC - Stejnosměrný proud zažívá svou renesanci

30.9.2014

ELEKTŘINA - Po více než 100 letech od počátků elektrifikace se stejnosměrný proud může znovu vrátit do rozvodných sítí.

Svůj podíl na tom má rozvoj jak spotřební elektroniky, která téměř beze zbytku spotřebovává právě DC (z angl. Direct Current), tak obnovitelných zdrojů, jež ji zase téměř výhradně produkují. Například v malých elektrárenských soustavách nebo velkých budovách ale sítě s výhradně stejnosměrným napětím prý v krátké době mohou začít dávat smysl. K renesanci technologie by mohla přispět i práce technologického parku Nupharo, který se začíná stavět v blízkosti Ústí nad Labem.   

Datová centra Facebooku, vybudovaná podle jeho standardů, využívají ve značné míře stejnosměrného proudu, například i na osvětlení.
Datová centra Facebooku, vybudovaná podle jeho standardů, využívají ve značné míře stejnosměrného proudu, například i na osvětlení.

Střídavý, nebo stejnosměrný?

Po století od pádu do nemilosti se stejnosměrný proud vrací jako možný vyzyvatel dnes jednoznačně vládnoucího proudu střídavého. Má šanci uspět. 

Když se na konci 19. století rozhodovalo, jaký typ proudu bude pohánět západní civilizaci, byl to vyrovnaný boj. Například slavný vynálezce a také podnikatel Thomas Alva Edison stál na straně stejnosměrného proudu, a právě díky jeho stejnosměrnému vedení většina amerických měst poprvé poznala světlo elektrických žárovek.

Edison měl zpočátku výhodu: spotřebiče té doby byly na stejnosměrný proud a jeho firma obsadila americká města, kde elektrifikace probíhala nejdynamičtěji. Ale technická výhoda postupně přešla na stranu jeho soupeřů, například vynálezce Nikoly Tesly či podnikatele George Westinghouse.

Největším problémem stejnosměrného proudu se totiž ukázaly být ztráty drahocenné elektřiny ve vedení, které neumožňovaly přenos na větší vzdálenosti, byť i jen několika kilometrů. Což například znamenalo, že Edisonovy elektrárny musely být přímo v centrech měst a obtěžovaly jejich obyvatele.

U střídavého proudu šel tento problém jednoduše obejít, protože i s tehdejší technologií bylo jednoduché změnit jeho napětí. A když zvýšíme napětí, sníží se proud a klesnou ztráty. Stačí desetkrát zvýšit napětí (třeba z 220 V na 2,2 kV), hodnota proudu klesne na desetinu a ztráty způsobené odporem už jen na pouhou setinu původního množství (ztráty stoupají s druhou mocninou proudu). U stejnosměrného proudu tato klíčová technologie nebyla k dispozici, navíc paličatý Edison nebyl přístupný kompromisům s konkurencí. A tak z pohledu historie zcela beznadějně prohrál.

graf-2.jpg

Skok vpřed

Ale když převineme čas o nějakých 120 let až do současnosti, situace už není tak jednoznačná. Stejnosměrný proud se používá téměř na každém kroku a díky polovodičovým součástkám už jeho použití nepředstavuje takový problém.

Ve „velké“ energetice slouží k účinným přenosům na větší vzdálenosti. Jde obvykle o „přímé linky“, které spojují pouze dva body a nedodávají proud do oblastí mezi nimi. Ovládání takového napětí je podstatně jednodušší než u vedení se střídavým proudem a z tohoto i jiných důvodů se hodí například pro větší podmořské kabely. Když například Island v současnosti uvažuje, zda by se nevyplatilo dodávat levnou elektřinu z geotermálních zdrojů do Británie pomocí dlouhého podmořského stejnosměrného kabelu, na stole je jen varianta stejnosměrného vedení.

Podívejte se také na spotřební elektroniku kolem sebe: počítače, mobilní telefony, televize, LED svítidla i ledničky. A jeho význam ještě bude vzrůstat. Stejnosměrný proud poskytují také například v podstatě všechny obnovitelné zdroje energie, a konvertory proudu v jejich ceně představují nezanedbatelnou položku. Vlastně velmi podstatnou, protože třeba cena těchto měničů klesá výrazně pomaleji než například cena solárních panelů.

Protože žádný převod energie není bezztrátový, při převodech energie ze zásuvky do energie pro naše „hračky“ dochází neustále ke ztrátám, které můžeme sami cítit, když si sáhneme na rozpálenou nabíječku našeho telefonu nebo trafo počítače. Zavedení stejnosměrného proudu by tedy mohlo vést i k určitým úsporám energie. Ví to například Facebook. Když v roce 2011 zveřejnil standardy pro výstavbu velkých počítačových center, potvrdilo se, že v nich z velké části používá stejnosměrný proud. Pohání počítače, ale třeba také osvětlení, a to právě proto, aby nedocházelo k neustálým přeměnám jednoho typu proudu na druhý. Výsledkem tohoto (a také řady dalších) opatření je, že datacentra Facebooku spotřebovávala téměř o 40 procent méně energie, než byl průmyslový standard prvního desetiletí 21. století. Ne vždy mohou být úspory tak výrazné, ale v mnoha provozech se malé „stejnosměrné“ ostrovy mohou vyplatit, pokud bude záměna dostatečně jednoduchá.

Projekt Nupharo kombinuje technologie pasivních domů podle moderních ekologických standardů s technologiemi aktivních domů, třeba použití tepelných čerpadel a uzavřeného okruhu vody s čisticí stanicí. Do budoucna se počítá také s instalací obnovitelných zdrojů energie, ale v současné chvíli, kdy na ně nejsou poskytovány žádné dotace či daňové úlevy, se jejich instalace jednoduše nevyplatí. Zdroj: Nupharo
Projekt Nupharo kombinuje technologie pasivních domů podle moderních ekologických standardů s technologiemi aktivních domů, třeba použití tepelných čerpadel a uzavřeného okruhu vody s čisticí stanicí. Do budoucna se počítá také s instalací obnovitelných zdrojů energie, ale v současné chvíli, kdy na ně nejsou poskytovány žádné dotace či daňové úlevy, se jejich instalace jednoduše nevyplatí. Zdroj: Nupharo

Hodně pozadu

Samozřejmě, stejnosměrný proud má své velké nevýhody. Některé elektrosoučástky, jež jsou pro okruhy se střídavým proudem banálně levné, jsou pro stejnosměrný proud podstatně dražší. Naproti tomu samozřejmě mohou zákazníkům odpadnout náklady na pořizování převaděčů společně s přístroji, a mohlo by tedy dojít ke zlevnění alespoň některé elektroniky.

Další velkou nevýhodou je náskok střídavého proudu. Do elektrické infrastruktury se investovalo za posledních sto let tolik peněz a úsilí, že přechod na jiný standard není jednoduše možný. Vyžadoval by příliš velké náklady a doba jeho návratnosti by byla příliš dlouhá, než abychom my v zemích s rozvinutou infrastrukturou měli v dohledné době motivaci jej opravdu uskutečnit.

V oblastech, kde elektřina je vzácností, by obvody čistě na stejnosměrný proud mohly najít své místo na trhu. Vždyť například v řadě afrických oblastí jsou vůbec nejdůležitějším elektrickým spotřebičem (kromě osvětlení) mobilní telefony, které umožňují mnohem efektivnější ekonomickou směnu a jsou hlavní technologickou příčinou hospodářského růstu Afriky v posledním desetiletí. Za jejich dobíjení ale Afričané v méně rozvinutých oblastech platí řádově stokrát více než my: v přepočtu jde o koruny místo haléřů. Jednoduchý ostrovní systém se stejnosměrným proudem je v takové situaci tou nejlepší možností.

Ale vzhledem k nedostatku zkušeností s podobnými řešeními z běžné praxe rozvinutých zemí stejnosměrné systémy jednoduše nekoupíte, a firmy je ani nedokáží na zakázku vyrobit. Právě v tom by měly pomoci projekty, jako právě Nupharo. V něm mohou velcí výrobci elektrotechniky například společně pracovat na standardech, které zaručí kompatibilitu jednotlivých zařízení.

Pokud se to povede a dnešní trend bude pokračovat, tak až budete někdy ve 20. či 30. letech předělávat elektroinstalaci, navrhne vám možná zcela vážně architekt či elektroinženýr: „A nechcete stejnosměrný?“ A Edison se bude v hrobě smát.  

AC vs. DC

Thomas Alva Edison byl nepochybně schopný organizátor a pracovitý vynálezce, ale nejlepší člověk to nebyl. Byl cílevědomý a nebál se sáhnout i k drastickým či nemorálním prostředkům, jak dokázal i v boji za stejnosměrný proud – či přesněji za své patenty v této oblasti, které byly pro něj velkým zdrojem příjmů.

s2_topsy_slon.jpg

Aby „dokázal“, že střídavý proud je nebezpečnější, tajně například zaplatil inženýra, který prodal americkému státu první elektrické křeslo na střídavý proud poté, co jeho konkurent Westinghouse předtím státu odmítl podobné zařízení prodat. Edison doufal, že zákazníci nebudou chtít doma zařízení pracující se stejným proudem jako popravčí nástroj.

V roce 1887 na desce připojené k tisícivoltovému generátoru popravil před novináři asi tucet zvířat. Zřejmě nejhorší chvíle ovšem přišla 4. ledna roku 1903. Ten den se zhruba 1500 diváků a novinářů sešlo, aby přihlíželi konci slonice Topsy. Zvíře patřilo lunaparku na Coney Islandu a už způsobilo smrt tří ošetřovatelů. Lunapark chtěl Topsy utratit, Edison tak využil příležitosti a činu se ujal. Zvíře dostalo otrávené jídlo, bylo připevněno ke speciální konstrukci a o chvíli později bylo zasaženo střídavým proudem o napětí přes 6000 voltů, který ho velmi rychle zabil. Edison najal i kameramana, který pořídil krátký snímek „Poprava slona elektrickým proudem“ a měl dále šířit zprávu o nebezpečí střídavého proudu.

Autor: spe

Svět plný energie > Zajímavosti > AC/DC - Stejnosměrný proud zažívá svou renesanci

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt:

Aktuality
7.11.2019 Lomonosov na místě

AKTUALITY - První ruská plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov dorazila na svou trvalou základnu blízko izolovaného ruského města Pevek na Čukotce, a stala se tak nejseverněji položenou jadernou elektrárnou. Rosatom má za cíl uvést elektrárnu do provozu do konce letošního roku. Společnost chce své malé plovoucí elektrárny s reaktory odvozenými od pohonných jednotek jaderných ledoborců nabízet do odlehlých oblastí, zatím ale žádné zahraniční zákazníky nemá. Mohou fungovat bez přestávky a potřeby doplnit palivo tři až pět let, elektrický výkon reaktorů je 70 MW.  celý článek

15.10.2019 Stát elektromobilů ve tmě

AKTUALITY - Zhruba milion domácností, firem, veřejných institucí a dalších odběratelů v americkém státě Kalifornie se v týdnu od 7. října ocitlo bez dodávky elektřiny. Tamní energetická společnost Pacific Gas and Electric Company (PG&E) je v několika postupných vlnách odstavovala kvůli snížení rizika vzniku lesních požárů.  celý článek

16.7.2019 Emisních povolenek znovu ubude

AKTUALITY - Přebytek emisních povolenek na trhu je podle dat Evropské komise pro 2019 stejný jako v loňském roce. celý článek

13.5.2019 Uranová kostka z válečného Německa

AKTUALITY - Fyziky z univerzity v Marylandu překvapila nečekaná anonymní zásilka, ze které se vyklubala palivová kostka z nacistického jaderného reaktoru. celý článek

15.4.2019 OZE dodaly v Německu 65% elektřiny

AKTUALITY - První týden v březnu Německo zažilo energetickou premiéru: obnovitelné zdroje energie (OZE) vyrobily rekordních 65 % veškeré elektřiny. celý článek

  

Chcete dostávat své osobní vydání tištěného magazínu Svět plný energie?

Ano, chci

Podporujeme:

SVĚT PLNÝ ENERGIE

Webový magazín a tištěný
čtvrtletník přináší témata,
zajímavosti, rozhovory
a důležité informace nejen
ze světa plného energie.

Pro Lumius, spol. s r.o.
vydává Business Media CZ a BARIDA Agency

Redakce:
Josef Janků, Jan Gregor a další ...

Grafické zpracování:
Michael Ehrlich

Texty:
neoznačené materiály jsou redakční

Foto:
archiv firem a autorů, redakce,
Thinkstock

Kontakt: