¿Se desperdicia electricidad cuando la energía generada por la central eléctrica no tiene una demanda inmediata?

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Después de mi segundo curso de física de la serie, empiezo a preguntarme cómo las centrales eléctricas controlan la producción de energía para que coincida con el uso de una ciudad.

Hay varias respuestas posibles en mi mente enumeradas a continuación:

  1. ¿Produce siempre en exceso la cantidad de energía que necesita una ciudad para que se desperdicie cierta cantidad de electricidad?

  2. ¿Produce en exceso la cantidad de energía pero almacena el exceso de energía en sal fundida o bombeo de agua?

  3. ¿Coincide exactamente con la necesidad actual de energía?

La razón por la que me vino a la mente esta pregunta es que si la opción 1 o 3 es cierta, entonces la energía solar y la energía eólica son completamente inútiles, ya que la energía generada debe usarse de inmediato, pero tengo que listar como una opción como a menudo no veo represas o depósitos de sal fundida alrededor de generadores solares y eólicos.

    
pregunta user2654176

2 respuestas

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El número 3 con un poco de 2. La conservación de energía obliga a la entrada de energía a la red a igualar la salida de energía / pérdida en el uso del sistema en todo momento, sin excepciones.

Cuando hay pequeños desajustes en la energía de entrada / salida, este desajuste se resuelve a través de la inercia rotacional de la red eléctrica. (Esta inercia está presente en todos los generadores Y motores / cargas conectados a la red que están girando. En el caso de América del Norte o Europa, estas redes tienen una inercia efectiva muy grande). Si hay exceso de generación, la frecuencia de la red aumenta. Si hay exceso de carga, la frecuencia de la red disminuye.

La mayoría de los generadores utilizan una técnica de control que controla la entrada de energía al motor primario en función de la frecuencia de la red. Baja frecuencia de red - > aumentar la entrada de energía; alta frecuencia de red - > menor aporte energético. Esto se denomina control de caída de frecuencia.

Los motores primarios de diferentes generadores tienen respuestas de tiempo diferentes. Las plantas térmicas nucleares o de carbón pueden tener una respuesta de tiempo del orden de 1/2 - 1 día. Las turbinas de gas natural o de agua pueden mover la potencia mucho, mucho más rápido.

Las plantas de respuesta lenta proporcionan una "carga base", mientras que las plantas de respuesta más rápida son "puntiagudas" y siguen las variaciones en la carga, mientras que la inercia del sistema hace la diferencia.

Las rejillas pequeñas y aisladas pueden ser más difíciles de integrar grandes porciones de energía eólica o solar; Sin embargo, es bastante posible. Por ejemplo, hay muchos pueblos en Alaska que obtienen su electricidad de una combinación de grupos electrógenos diesel y turbinas eólicas. Algunas de estas aldeas obtienen el 50% de su electricidad del viento a través de una combinación de control cuidadoso del sistema y "descarga de cargas". Estas cargas de descarga utilizan el exceso de energía eléctrica para calentar el agua del sistema de calefacción del distrito de la aldea.

    
respondido por el madrivereric
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Cualquier energía que se produzca y se ponga en la red eléctrica se consume de inmediato. No puedes sobreproducir y desperdiciar el extra de alguna manera. Si mucha gente en una ciudad encendió sus televisores de repente al mismo tiempo (entonces ocurre algo así), entonces el voltaje se reduce momentáneamente cuando el regulador del generador deja pasar más vapor o agua o lo que sea a través de la turbina. También hay problemas de fase y problemas de frecuencia. Se ensucia, pero no importa qué, toda la energía producida se consume inmediatamente.

Los generadores solares y eólicos producen lo que producen, principalmente. Estos productores son actualmente una pequeña fracción de la potencia total, por lo que el resto de los productores se ajustan en consecuencia. En realidad, este es un problema importante con las redes eléctricas, ya que la fracción de productores con fluctuaciones relativamente repentinas (como la eólica y la solar) aumenta. Actualmente, para cada red, la autoridad de control principal intenta reequilibrar a los productores con la demanda cada 4 segundos. Existen varias estructuras de precios para que aquellos que puedan reaccionar rápidamente puedan cobrar más. La salida de las plantas nucleares, por ejemplo, solo puede controlarse muy lentamente. Las plantas hidroeléctricas generalmente pueden responder "rápidamente" en este contexto. Otros tipos están en el medio. Por otro lado, las armas nucleares producen electricidad más barato. Todo es un intercambio. En general, las armas nucleares se utilizan para proporcionar la carga base, con plantas de combustibles fósiles más rápidas que proporcionan los altibajos diarios.

Aunque cada parte de la energía producida se consume inmediatamente, algunos de estos consumidores pueden almacenar energía y luego actuar como productores. Por lo general, esto no se hace segundo a segundo, sino principalmente con el propósito de nivelar la demanda (como lo ven los productores grandes y que varían lentamente) durante los ciclos día / noche. Hay sistemas que bombean el agua cuesta arriba. Vea, por ejemplo, la estación de Northfield Mountain en el centro-norte de Massachusetts.

Dije que el almacenamiento a corto plazo generalmente no se realiza, pero hay intentos de hacerlo. Un ejemplo es un sistema de volante de Beacon Power. La electrónica controla si se vierte o se extrae energía de cada volante, por lo que puede responder muy rápidamente. Dicha granja de volantes no está diseñada para nivelar los ciclos día / noche, sino que los cambios en la demanda a corto plazo se miden cada pocos segundos. Una granja de volantes puede manejar los cambios rápidos de demanda, mientras que otras plantas están reaccionando a los cambios de demanda promedio más lentos.

    
respondido por el Olin Lathrop

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