28 obserwujących
101 notek
35k odsłon
5058 odsłon

Świetlówki kompaktowe i CO2 cz. I ( moc bierna)

Wykop Skomentuj51

 

Na początku przepraszam wszystkich fizyków i elektryków za daleko idące uproszczenia, nie zamierzam robić tu wykładu z liczb urojonych, transformaty Fouriera itd. Tekst ma być zrozumiały dla człowieka potrafiącego czytać ze zrozumieniem, co mam nadzieję mi się uda, bez zbytniego uszczerbku na prawdziwości przedstawionych tu zjawisk. Państwo zresztą znają te zjawiska więc nie ma sensu robić wykładu.
 
W poprzednim wpisie poświęconym świetlówkom kompaktowym zwróciłem uwagę na niebezpieczeństwo związane z zawartością rtęci w świetlówkach kompaktowych co stawia pod znakiem zapytania ekologiczność takich źródeł światła, zwłaszcza w zestawieniu ze zwykłymi żarówkami gdzie mamy tylko szkło i kilka gram nieszkodliwego metalu.
W komentarzach Jacor zasygnalizował problem związany z układem zapłonowym świetlówki kompaktowej. Jeśli weźmiemy pod uwagę wyższe harmoniczne oraz moc bierną, to oszczędność na emisji CO2 wcale nie jest taka oczywista.
 
Niestety nie można przejść dalej bez małego wprowadzenia z elektrotechniki.
 
Moc w elektrotechnice prądu przemiennego dzielimy na moc pozorną (S) wyrażaną w voltoamperach [VA] , moc bierną (Q) wyrażaną w warach [Var] oraz powszechnie znaną, podawaną przez producentów na urządzeniach moc czynną (P) mierzoną oczywiście w watach ( wat nie watt jak upierają się niektórzy) [W].
 
Moc czynna, to moc, którą pobiera odbiornik elektryczny na swoją „rzeczywistą pracę”. Kuchenka elektryczna, grzejnik elektryczny czy właśnie zwykła żarówka pobierają niemal wyłącznie moc czynną. O takich odbiornikach mówimy że mają współczynnik mocy=1, czyli S=P , Q=0.
Moc czynna to również moc, za zużycie której płacimy zakładowi elektrycznemu, bowiem liczniki znajdujące się w naszych domach „potrafią” zmierzyć moc czynną. Na rachunkach za energię elektryczną mamy podane zużycie w kWh ( w godzinach pracy odbiornika o mocy 1000 W)
 
Moc bierna, to moc „zużywana” przez elementy urządzeń elektrycznych takie jak cewki czy kondensatory. Odbiornikiem zużywającym moc bierną jest np. silnik elektryczny gdzie moc bierna pobierana jest przez wirujące pole elektromagnetyczne między cewkami stojana i wirnika. Silnik pobiera moc czynną i moc bierną, silnik może mieć współczynnik mocy =0,8 co oznacza że 80% pobieranej przez niego mocy to moc czynna a 20% to moc bierna. Również w układach z prostownikami pojawia się moc bierna jako wynik przesunięcia prądu do napięcia. Elektrycy teoretycy lubią się pookładać w tym temacie o szczegóły nie gorzej niż PiS z PO.
 
Na koniec moc pozorna to suma geometryczna obu mocy

W przeciwieństwie do żarówki zużywającej jedynie moc czynną, czyli pobierającej jedynie prąd czynny, świetlówka kompaktowa do prawidłowej pracy potrzebują prądu zmiennego, popularnie zwanego stałym (choć daleko mu do tego), by nie gasnąć i nie zapalać się 50 razy na sekundę. Czym stabilniejsze chcemy mieć światło (słabiej pulsujące) tym bardziej skomplikowany musi być układ zapłonowy i stabilizujący. Oznacza to że poza mocą czynną pojawia się również moc bierna i pobór prądu biernego. W przypadku świetlówki kompaktowej jest to 0,7 czyli to co podaje producent to tylko 70% faktycznej mocy. Jak już wspomniałem nasz domowy licznik nie potrafi zmierzyć pobranej przez odbiornik mocy biernej ale nie bierze się ona z nicości. Tych którzy się już ucieszyli że dostają coś darmo od swojego zakładu energetycznego muszę zawieść, oni wiedzą o tym i odpowiednio sobie to kalkulują. Moc bierną trzeba niestety do nas przesłać a to wiąże się z kosztami. Jako przykład że nie jest to błahostka podam że dostawca energii podpisując umowę z większymi odbiorcami umieszcza tam wymóg by pobierana przez nich moc bierna była ograniczona. Wymaga to od firm gdzie pracuje dużo silników elektrycznych, urządzeń prostowniczych lub innych odbiorników mocy biernej, kompensacji tej mocy przez zastosowanie np. baterii kondensatorów. Problem zatem jest realny i znany od kilkudziesięciu lat, nie jest zaś wymysłem eurosceptyków do walki z socjalizmem. Robi się tak, ponieważ przepływ mocy biernej powoduje straty przesyłowe.
 
Znowu jedziemy z podstawami elektrotechniki. Straty przesyłowe, czyli koszt dostarczenia do nas energii można wyrazić wzorem
 
ΔS2= (Ic2*R)2 + (Ib2*X)2
 
ΔS– to są straty przesyłowe, czyli moc zużyta na przesył energii z elektrowni do nas
Ic– prąd czynny pobierany przez odbiornik
R – rezystancja, dla linii przesyłowej będzie to iloczyn rezystancji jednostkowej i odległości, zależy od przekroju zastosowanej linki. Typowa 0,04 Ω/km
Ib – prąd bierny, czyli prąd „powodowany” przez pobór mocy biernej
X – reaktancja, czyli opór stawiany przez pojemność i indukcyjność linii. Linię elektryczną można traktować jako wielgachny kondensator – przewodniki (pojedyncze „druty”) i izolator czyli powietrze między nimi. Linię jednocześnie można traktować jako wielgachną cewkę elektryczną, którą ktoś rozwinął i powiesił na słupach. X zależy od konstrukcji linii, wilgotności powietrza i wielu wielu innych zjawisk,jest proporcjonalne do długości linii. Dla typowej linii napowietrznej wynosi 0,4 Ω/km
 
Wracamy do tematu. Jak już wspomniałem żarówka pobiera tylko prąd czynny, więc straty na doprowadzenie energii będą będą tylko pierwszym członem wzoru Ic*R. Świetlówka kompaktowa pobiera poza prądem czynnym, również około 1/3 prądu biernego a więc straty przesyłowe będą większe o drugi człon równania.
Elektrownia będzie musiała więc wyprodukować odpowiednio więcej mocy o (i*Ib*X), co więcej, generator będzie obciążony dodatkowo tym prądem biernym, który jeszcze spowoduje dodatkowe straty w samym generatorze. Więc by zasilić świetlówkę 21W odpowiadającej 100W żarówce nie wystarczy wyprodukować czterokrotnie mniej energii, proszę zauważyć iż mimo że prąd bierny jest 3-4 krotnie mniejszy od prądu czynnego świetlówki kompaktowej to już reaktancja typowej linii jest około 10-krotnie większa od rezystancji. Zatem często okaże się że faktycznie dla świetlówki kompaktowej potrzeba wyemitować więcej CO2 niż dla poczciwej żarówki.
Oczczędność na rachunkach też jest złudna, producenci i dystrybutorzy nie wyglądają na takich co lubią rozdawać za darmo. Oni sobie to już kompensują podnosząc ceny energii czy opłaty stałe ( za przesył).
 
Uff... S24 nie lubi długich notek, więc wyższe harmoniczne zostawiam na kolejny wpis.
 
Streszczenie dla twardych zwolenników UE – to wszystko jest eurosceptyczny bełkot, urzędnicy Komisji Europejskiej wiedzą lepiej.
 
 
PS. Tak jak obiecałem zgadzam się na przedruk, ewentualne cięcia, edycję i przetłumaczenie na język polski tam gdzie trzeba :-)
Wykop Skomentuj51
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale