Opgave
Tussen Rotterdam en Ommeoord ligt een 3,0 km lange ondergrondse hoogspanningskabel, die een elektrisch vermogen moet kunnen afleveren van maximaal 400 MW bij een spanning van 150 kV. De kabel bestaat uit een bundel koperdraden. De kabel heeft een weerstand van 7,2.10-2 Ω.
a) Leg uit waarom men voor het transport van elektrische energie de spanning omhoog transformeert.
b) Bereken het vermogen dat door warmteontwikkeling in de kabel verloren gaat als de gebruikers het maximale elektrische vermogen afnemen.
Er zouden buisjes tussen de koperdraden kunnen worden aangebracht om de overtollige warmte van de kabel af te voeren. Door deze buisjes wordt dan water gepompt.
c) Noem de vormen van warmtetransport die dan plaatsvinden en geef bij elke vorm een toelichting.
Uitwerking vraag (a)
• Het energietransport moet een hoog rendement hebben, Er mag dus weinig warmteontwikkeling in de kabels plaatsvinden.
• De warmteontwikkeling in de kabel wordt beschreven met P verlies = I k2 * R k.
• Daartoe moet de stroomsterkte bij het transport laag zijn.
• Om bij een kleine stroomsterkte toch een hoog vermogen te kunnen transporteren moet de spanning hoog zijn.
Uitwerking vraag (b)
• P = U / I
• I = P / U
• I = ( 400.106 ) / ( 150.103 ) = 2,67.103 A
• P verlies = I 2 * R
• P verlies = (2,67.103)2 * 7,2.10-2
• P verlies = 5,1.105 W
Uitwerking vraag (c)
• Bij de warmteafgifte aan het water is sprake van geleiding door de wanden van de buisjes en in de draden (stilstaand medium)
• Stroming treedt op doordat de warmte met het water de kabel uitstroomt (bewegend medium)
