Thread by @MrWaternooze

Okej. Vill ni hänga med på del 4 i Fredriks elbristskola? Idag blir det elproduktion för hela slanten. #eltwittter

Det är ju växelström som kommer ut ur våra två hål i väggen, right. Ibland har ni sett uttag med upp till fem hål. Uttaget för elspisen, vedkapen eller elbilen är typiska såna. De fem hålen har 3 st ”faser”, en neutralledare och en skyddsjord.

De vanliga uttagen hemma har bara en fas, en neutralledare och en skyddsjord. Vad betyder då dessa begrepp? Vi stökar undan skyddsjorden först. Den är en ledare som är kopplad till ”jord”, alltså till det som elsystemet refererar till 0 Volt.

Den har en enda funktion, att se till att det blir kortslutning mellan en produkts metallhölje och någon av faserna om det skulle bli ett fel som gör produkten strömförande. Kortslutningen gör sedan att säkringen löser ut. ”Proppen går”. Jätteviktig ur elsäkerhetssynpunkt.

Skyddsledaren har _alltid_ färgkombinationen grön och gul.
Sen har vi fasledarna. Varför är de tre stycken? Var kommer elproduktion, kärnkraft, karlshamnsverket in? Jag vet att ni väntar. Men first things first.

Att faserna är tre stycken beror på den enkla och genialiska uppbyggnaden av elmotorn, eller elmaskinen rättare sagt. Tre lindningar med 120 graders skillnad ger ett symmetrisk magnetfält som enkelt kan driva runt en rotor om man leder växelström genom den. Koppar och järn.

Enkelt, lättillverkat och driftsäkert. Varför envisas jag med att kalla dem ”elmaskiner”? Jo, för att de precis lika gärna kan användas för att generera elström om man med mekanisk kraft snurrar på samma rotor.

En elmotor och en elgenerator är alltså precis samma maskin och kan användas för bägge ändamålen.

Så, genom att använda någon mekanisk kraft kan bil alltså generera el i en elmaskin. Elmaskinen levererar ut exakt samma trefas växelström som behövs i de elmotorer, element och annat som vi använder varje dag, hela tiden.

Den trefasiga strömmen transformeras upp till jättehöga spänningar, 400 000 Volt som mest och körs ut i de stora kraftledningarna vi kallar ”stamnätet”. Kolla själv när ni ser en kraftledning nästa gång. Den har alltid tre ledningar, en för varje fas.

När strömmen kommit fram till användarna transformeras den ner igen i flera steg till 400 Volt. Det är den spänningen vi alla har in till våra hus och ( de flesta ) lägenheter. Vissa lgh, främst i storstäderna, har bara en fas indraget.

Ni som har en gasspis har säkert bara en fas. Det är en gammal, dålig teknik man använde på den tiden man trodde att el bara dög till belysning.

Minns ni att växelström inte kan lagras utan måste produceras exakt när den används? Så, var tar strömmen vägen när den använts i en lampa eller en elmotor?

Där har vi en annan genialitet med Wenströms trefassystem. Om lika mycket ström används på alla tre faser så tar de ut varandra! Rena trolleriet, men så är det. Om det inte är så uppstår en ström som måste återföras till jord.

Den strömmen flyter i neutralledaren, eller ”nollan”, som man sa förut. Neutralledaren är alltid den ena ledaren i våra ”två hål i väggen”. Den andra ledaren är någon av de tre faserna. Spänningen dem emellan ska vara 230 Volt.

Alright. Så fort vi tänder en lampa eller slår på ugnen hemma så måste alltså någon vrida lite kraft på en elmaskin nånstans i Sverige eller utomlands. Gör man inte det kommer frekvensen i nätet att minska.

Tänk att ni cyklar i en uppförsbacke. Tar ni inte i lite mer kommer cykeln att rulla långsammare. Samma princip. Vi vill att elnätet alltid ”rullar” med frekvensen 50 Hz. Så fort den avviker måste den korrigeras. Varje sekund, året runt.

Elnätet kan liknas vid ett närmast oändligt tungt svänghjul som snurrar med 50 Hz. Kraftverken knuffar på och vi konsumenter bromsar det svänghjulet. Vi behöver någon kraftkälla som kan vara det där tunga svänghjulet.

Bäst lämpat för det är vattenkraften. Vattenkraftverken har otroligt stort vridmoment och kan rulla oavbrutet. Det krävs ingen annan kraftkälla för att få dem att snurra. Dessutom är de enkla att reglera så att frekvensbalansen hålls.

Nackdelen med vattenkraften är att man måste dämma upp stora områden och reglera älvar. Stor påverkan på naturen i närområdet.

Det andra sättet att få snurr på elmaskiner är att koka upp vatten till ånga som man sedan kör i ångturbiner, kopplade till axeln på elmaskinerna. Det är en mkt mer omständigt, ineffektiv och underhållskrävande process.

Ångturbiner vill man helst inte reglera så mkt, utan köra antingen full effekt eller ha avställda. Överhettad ånga med högt tryck är inget roligt media att hantera.

Ett problem är ju att man behöver något externt bränsle för att koka detta vatten. I Sverige har vi valt att använda uran som får reagera kontrollerat så att vattnet värms. Men principen är exakt densamma med olja, kol eller biobränslen.

Fördelen är att det går att bygga stora enheter med mycket effekt. Men i övrigt är det dyrt, omständigt och låg verkningsgrad.

Ångturbiner har dessutom inte alls samma vridmoment som en vattenkraftturbin. Om ångturbinen är en racerbil är vattenkraftturbinen en långtradare.

Anyway. Kärnkraft är alltså egentligen bara ett av många sätt att koka vatten. Värt att tänka på.

Sen har vi vindkraft. Små enheter med låg effekt och litet vridmoment. Men relativt billiga och enkla att massproducera. Idag finns det enstaka verk på 10 MW.

Ett kärnkraftblock är på >200 MW, som jämförelse.

Men framförallt går vindkraften inte att använda som stabilisator. Den snurrar när den blåser och står stilla när det är stiltje.

Vi har alltså inte så stor nytta av vindkraft i söder när det krävs stabilisering, eller i norr där det ofta är överskott.

Sist, solenergi. Den skiljer sig från de övriga kraftslagen genom att den inte använder någon snurrande elmaskin. Där genereras växelströmmen helt elektroniskt genom växelriktare. Små effekter, men kan massproduceras och bokstavligen sitta på vartenda tak.

Dessutom omöjlig att reglera och bara användbar på dagen. Solenergi kan alltså inte vara den enda energikällan.