Svar:
Vattenkraft är energi som utvinns ur strömmande vatten. Det man vanligen avser med vattenkraft är utvinning av den lägesenergi som vattnet har fått i sitt naturliga kretslopp genom soldriven avdunstning följt av nederbörd på högre liggande markområden. Vatten från regn eller smält snö samlas upp i floder och sjöar.

Vattenkraftverken utnyttjar alltså älvarnas fallhöjd och vattenflöde. Det är vattnets lägesenergi mellan två nivåer, omvandlat till rörelseenergi, som utnyttjas för att skapa elektricitet, se fråga [794].

Först har man dämt upp älven och leder vattnet i rör i stället för över de ursprungliga vattenfallen. Det ser INTE vackert ut, se nedanstående bild. Vattnet får driva turbiner, som i sin tur driver generatorer.

Nu skall elektriciteten transporteras till södra Sverige. För att få så lite förluster som möjligt, transformerar man upp till en hög spänning (380 kV). Effekten är spänningenströmmen. Hög spänning ger liten ström och därmed små förluster eftersom effektförlusterna går som strömmen i kvadrat (P=RI²).

I alla transportledningar har man trefas växelström. Det man vinner är att man genom att anpassa lasten på faserna får en mycket liten returström (nollan) varför man inte behöver en tjock återledare. I stället har man en mycket tunnare kabel som ofta sitter längst upp på masten.

Utanför din bostadsort transformeras spänningen ner i ett par steg, så att du får dina 230V i väggkontakterna.

När du sedan kopplar in en lampa, elektrisk motor eller värmeelement så går det en ström igenom apparaten. Beroende på apparat händer olika saker. En lampa värms upp så att den skickar ut ljus (och värme, vilket inte alltid är så bra). En elektrisk motor ger rörelse som kan utnyttjas t.ex. i en fläkt, värmepump eller kylskåp. I ett värmeelement förvandlas el-energin till värme. I slutändan förvandlas all el-energi till värme, som med tiden läcker ut i omgivningen.

Vattenkraft är en förnyelsebar energiresurs och påverkar miljön ganska lite förutom den skada som orsakas floderna som byggs ut med dammar, konstgjorda sjöar, vattenledare och kraftledningar (se nedanstående bild). Vattenkraft är jämfört med andra energikällor relativt billig vad gäller investeringar och drift. Nackdelen är ovanstående miljöpåverkan och den begränsade tillgången på utbyggningsbara vattendrag.

Se mer om elenergi och vattenkraft på: Energikunskap, Kuhlins hemsida om Vattenkraften i Sverige, Hydropower, Hydroelectricity, Vattenkraft och nedanstående länkar.

/Peter E 2003-11-29

Svar:
De stora ledningarna (från kärnkraftverken och Norrland) är 380 kV växelström. Enligt Electric_power_transmission är ledningarna normalt en aluminium-legering tillverkad av flera trådar och förstärkta med ståltrådar (se bild i länk 1). Koppar användes ibland, men aluminium har lägre vikt för given kapacitet och är dessutom mycket billigare.

Ledningar i havet är ofta högspänd likström - med eller utan returledning. Man kan använda vattnet för att sluta slingan men då får man en oönskad ström genom vattnet/marken. Högspänd likström (HVDC) utvecklades tidigt av ASEA och de (ABB numera) är forfarande en ledande tillverkare.

Anledningen till att man vill ha hög spänning är att resistansförlusterna blir mindre med ökande spänning. Den transporterade effekten är

  P = UI dvs I = P/U

Resistansförlusterna om ledningens resistans är r blir

  P_r = rI² = r(P/U)²

För givet P och r minskar alltså resistansförlusterna med ökande U.

Växelspänning ger även vissa kapacitetsförluster - speciellt i vatten som ökar dessa förluster. Anledningen till att man inte enbart använder högspänd likström är att transformeringen växelspänning-likspänning-växelspänning är komplicerad och ger förluster. Speciellt bökigt blir det om man vill ta ut den del ström längs ledningen. Detta är enkelt med transformatorer om man använder växelspänning, men inte effektivt med likström. Behovet av avtappning vid transport under vatten finns ju knappast.

Se Baltic_Cable för information om kabeln mellan Sverige och Tyskland som faktiskt enligt artikeln saknar returledning! Förutom att vi alltså skickar ström genom de stackars torskarna i Östersjön så får vi i Sverige betala tyska höga priser för elenergin i stället för det traditionellt låga svenska priserna! Man har emellertid lagt ner dubbla ledare eftersom man i samband med bygget fick kritik från miljörörelsen. Men i stället för att använda den andra ledningen som returledning kör man nu båda parallellt och alltså utan returledning!

Jag stiger nu ner igen från min apelsinlåda :-).

Fotnot om system utan returledning:

System med högspänd likström utan returledning (SWER) beskrivs i en Wikipedia-artikel Single_wire_earth_return. Där säger man bland annat:

SWER violates common wisdom about electrical safety, because it lacks a traditional metallic return to a neutral shared by the generator. SWER’s safety is instead assured because transformers isolate the ground from both the generator and user.

Systemen sägs alltså vara oskadliga, men det råder det inte enighet om.
/Peter E 2007-11-13

Svar:

De tre dubbla linjerna har tre faser med sinusformad 50Hz högspänning (Europa). Det gäller alltså att anpassa helikopterns potential till ledningens. Detta gör man med staven och en klämma.

Anledningen till att det går mycket begränsat med ström genom helikoptern är att den inte har någon kontakt med marken. Elektriskt fungerar helikoptern som en kondensator med ganska liten kapacitet. Det går alltså lite ström (tänk på att vi har växelström som kan gå igenom en kondensator) även om spänningen är hög - det blir ju överslag på flera decimeter. Laddningen som krävs för att utjämna potentialen lagras i "kondensatorn" ledning-helikopter.

När helikoptern anslutits till ledningen fungerar helikopter-jord som en kondensator som laddas/laddas ur av ledningens växlande potential. Eftersom kontakten helikopter-jord har mycket hög resistans går det mycket lite ström denna väg. Den ström som går denna väg är s.k. kapacitetsförluster, se fråga [15479], som man har även utan helikoptern.

Servicepersonen är skyddad med speciell klädsel innehållande stål som fungerar som en faradaybur.

Nej, fåglarna vet inget, så dom kan sitta obehindrat :-). Allvarligt talat: helikoptern/servicepersonen fungerar ju som vi sade som en kondensator som laddas ur med staven. Kapacitansen för helikoptern är dock mycket större än för fågeln. Laddningen som överförs när man gör kontakt blir alltså mycket mindre för fågeln. Fågeln märker helt enkelt inte de små urladdningar som krävs för att utjämna potentialskillnaden.

När fågeln väl landat med båda fötterna på en ledning kommer det att gå en liten ström genom fågeln. Eftersom resistansen genom fågeln är mycket större än resistansen i ledningsstumpen mellan fötterna, blir strömmen omärkbar. Det påstås emellertid att fåglar undviker 800 kV ledningar.

Här är ett bra svar från
https://www.quora.com/Why-do-bats-die-of-electric-shock-when-hanging-from-electric-wire-but-not-birds

Putting anything conductive near a powerline creates two (or more) capacitors, one between the line and the object, and one between the object and ground (or other lines). Capacitance increases with area and decreases with distance. The capacitance between the object and line is very small at first because there is a small area, so it is only significant (few foot) distance. The capacitance between the object and ground is much larger because of the large area. This line-ground capacitance is actually a common issue for powerlines because it consumes reactive power. So we have two capacitors completing the circuit to ground, and therefore there will be current flow through the object. If the powerline is HVDC, this current is instantaneous and stops when the object is at the same potential as the line, but for AC, since the line voltage is always changing, the potential of the object is also changing, so there is current flow through the capacitor.

Why does this happen for large objects and not small birds? The capacitors formed have much smaller capacitance for birds because of their size.

Note: Many answers on the interwebs cite line resistance vs resistance through the bird. This is unlikely because the lines are very thick, in the range of micro-ohms per meter. Also, many sources hypothesize that a human touching a single phase would not get electrocuted. Quite the contrary, which is why line workers on helicopters must first ensure that the helicopter and line are electrically connected.

Länk 1 innehåller allt om ledningsreparationer med helikopter. Länk 2 ger information om fåglar och kraftledningar.
/Peter E 2015-10-28