Co zawiera rozdzielnia elektryczna i gdzie ją umieścić?

Rozdzielnia elektryczna, inaczej nazywana tablicą rozdzielczą lub skrzynką elektryczną, służy do rozdziału energii elektrycznej. Rozdziela, łączy i chroni obwody elektryczne oraz urządzenia sterownicze. Jej właściwe umiejscowienie odgrywa bardzo ważną rolę, gdyż ma to wpływ na bezpieczeństwo mieszkańców budynku.

Skrzynka elektryczna – gdzie ją umieścić?

Rozdzielnica elektrycznaw domu jednorodzinnym może zostać zamontowana w ścianie lub na jej powierzchni. Musi być to jednak miejsce suche, zabezpieczone przed wilgocią. Należy zachować bezpieczną odległość od rur gazowych i wodociągowych. Dostęp do niej musi być łatwy, na wypadek awarii, pożaru lub innej, kryzysowej sytuacji. Dlatego konieczne jest umieszczenie jej w takim miejscu, by dotarcie do niej nie było utrudnione. Dla bezpieczeństwa skrzynka elektryczna powinna być zawieszona nad równą podłogą. Nie jest wskazane umieszczenie jej nad schodami. Osoba średniego wzrostu powinna sięgać do niej bez konieczności wspinania się. Optymalna wysokość, na której ją zawieszamy to od 0,5 m do 2 m. W tym przedziale musi mieścić się dolna i górna krawędź. Przed skrzynką pozostawiamy ciąg komunikacyjny o szerokości 1,2 m. Nie umieszczamy rozdzielni w kącie, lecz pozostawiamy minimum 30 cm wolnej przestrzeni. Takie odległości pozwolą na szybki i łatwy dostęp w przypadku awarii. Ze względów estetycznych rozdzielnia elektryczna może zostać umieszczona w pomieszczeniu gospodarczym. Tablice projektowane na prądy znamionowe do 150A mogą być umieszczane również na zewnątrz budynków. Domową rozdzielnię można zainstalować na ścianie zewnętrznej lub jako wolnostojącą skrzynkę.

Rozdzielnia elektryczna – schemat

Tablica rozdzielcza zazwyczaj występuje pojedynczo, jednak może być ich więcej, w zależności od potrzeb. Chociaż różnią się one pomiędzy sobą, zawsze zawierają te same elementy. Rozdzielnica elektryczna składa się z przyrządów rozdzielczych, pomiarowych, zabezpieczeniowych, sterowniczych i sygnalizacyjnych. Znajdują się w niej elementy tworzące układ rozdzielczy, takie jak: przewody, czy izolatory. Dochodzą do niej linie zasilające, a wychodzą linie odpływowe. W każdej rozdzielnicy muszą znaleźć się zabezpieczenia chroniące przed porażeniem, przeciwprzepięciowe i przeciwprzeciążeniowe. Bardzo ważnym elementem znajdującym się w skrzynce są wyłączniki. Rozróżniamy ich różne warianty. Wyłączniki nadprądowe, popularnie nazywane automatycznymi, są zainstalowane na każdym obwodzie, gdyż chronią go przed skutkami zwarć i przeciążeń. Wyłączniki różnicoprądowe zapobiegają porażeniom prądem elektrycznym, w przypadku nieprawidłowej pracy instalacji. Wewnętrzny układ weryfikuje występowanie zwarcia. Gdy pojawia się nieprawidłowość, odcina zasilanie. Nasze prawo budowlane wymaga instalacji minimum jednego wyłącznika różnicoprądowego. W nowoczesnym budownictwie stosuje się je w obwodach o dużym poborze prądu jak np. piekarnik, czy kuchenka elektryczna. Zwiększa to bezpieczeństwo domowników i instalacji. Bezpieczniki nadmiaroprądowe i różnicoprądowe mogą występować w skrzynce jako jeden moduł. Do odłączenia wybranego obwodu lub całej instalacji służą rozłączniki izolacyjne. Rozłącznik izolacyjny nazywany jest głównym wyłącznikiem prądu. To on jest pierwszym elementem, do którego podłącza się kabel zasilający, przychodzący ze złącza. Może być jedno- lub kilkufazowy. Najczęściej wykorzystuje się go podczas dłuższej nieobecności w domu lub w czasie remontu. Przed efektami uderzenia pioruna lub innych przepięć chronią instalację ochronniki przeciwprzepięciowe. Mają one za zadanie obniżanie wartości napięć. Rozdzielnia elektryczna w domu jednorodzinnym może być wyposażona w jedną z trzech klas ograniczników.

Klasa podstawowa B chroni przed pożarem budynku. Klasa C redukuje przepięcia do bezpiecznego dla domowych urządzeń poziomu 1,5 kV. Ogranicznik C może występować w zestawie z B. Posiadacze zabezpieczeń klasy B i C mogą zwiększyć bezpieczeństwo sprzętów dzięki zastosowaniu ogranicznika D. Jest to najwyższej klasy ogranicznik, zabezpieczający urządzenia szczególnie wrażliwe, jak np. komputery. Ten ogranicznik montuje się w puszkach, gniazdach wtykowych lub bezpośrednio w sprzętach. Kolejnym elementem układu są lampki sygnalizacyjne, wskazujące punkty, w których występuje napięcie. W zależności od układu występują jedno- lub trójfazowe. Zgodnie z przepisami nie wolno instalować na jednym obwodzie więcej niż 10 gniazd jednofazowych lub 20 punktów oświetlenia .

Dodatkowe wyposażenie rozdzielnicy

Domowa rozdzielnia prądu, może być dodatkowo wyposażona w programatory sterujące. W przypadku domu inteligentnego o określonej porze, uruchomią one oświetlenie, czy ogrzewanie. Innym dodatkiem są przekaźniki priorytetowe. Gdy w domu pracuje równocześnie zbyt wiele urządzeń, odłączą one te z nich, które pobierają najwięcej energii.

Rozdzielnica prądu może być bardziej rozbudowana w zależności od potrzeb, a dobór zabezpieczeń uzależniony jest od jej przeznaczenia. Instalacją skrzynki nie wolno zajmować się samodzielnie, lecz należy to powierzyć profesjonalistom. Prawidłowy montaż, to właściwe zasilanie odbiorników i bezpieczeństwo domowników.

Układ napędu elektrycznym silnikiem w technologii e-POWER Nissana stanowi globalny kamień milowy w rozwoju techniki samochodowej

Nissan ogłosił przełom w badaniach nad poprawą efektywności silników spalinowych. Efektem prac jest jednostka o sprawności cieplnej wynoszącej aż 50%. Zostanie ona wykorzystana w opracowywanym obecnie układzie e-POWER nowej generacji.

Układ e-POWER wykorzystuje silnik spalinowy wyłącznie do ładowania akumulatora trakcyjnego. Wyniki prowadzonych przez Nissana badań nad konstrukcją silnika oznaczają pokonanie kolejnej bariery technicznej. Obecnie będzie możliwe skonstruowanie silnika o sprawności przekraczającej aktualny średni poziom sprawności cieplnej silników spalinowych wynoszący 40%, co w konsekwencji przyniesie także dalsze ograniczenie emisji CO 2 .

„Dążąc do osiągnięcia neutralności węglowej w całym cyklu życia naszych produktów do roku 2050, Nissan stawia sobie za cel elektryfikację wszystkich nowych modeli wprowadzanych na najważniejsze rynki do początku lat trzydziestych" – powiedział Toshihiro Hirai, wiceprezes ds. układów napędowych i pojazdów elektrycznych. „Strategia Nissana w zakresie elektryfikacji zakłada rozwój elektrycznego układu napędowego i akumulatorów o dużej wydajności na potrzeby pojazdów elektrycznych, a układ e-POWER stanowi kolejny ważny filar tej strategii”.

Podejście ukierunkowane na zwiększenie sprawności silnika

Pojazdy z konwencjonalnym silnikiem o spalaniu wewnętrznym wymagają od silnika mocy i osiągów w szerokim zakresie prędkości obrotowych i obciążeń. W efekcie konwencjonalne silniki nie mogą pracować przez cały czas z optymalną sprawnością. Należy jednak pamiętać, że w układzie e-POWER silnik spalinowy jest wykorzystywany tylko do generowania energii elektrycznej dla elektrycznego układu napędowego. Dzięki temu e‑POWER wykorzystuje najbardziej korzystny zakres parametrów pracy silnika spalinowego, a to pozwala na zoptymalizowanie warunków generowania energii elektrycznej na potrzeby ładowania akumulatora.

Stosując takie podejście, dzięki rozwojowi technologii akumulatorów oraz technik zarządzania energią, Nissanowi udało się osiągnąć sprawność cieplną silnika przekraczającą poziom osiągany przez aktualnie produkowane spalinowe jednostki napędowe. Prace nad koncepcją układu e-POWER następnej generacji, obejmujące projekt jednostki napędowej przeznaczonej do tego układu, stanowią kontynuację działań, które mają na celu dalsze zwiększenie sprawności silnika.

Koncepcja STARC

Aby osiągnąć sprawność cieplną na poziomie 50%, Nissan rozwinął koncepcję o nazwie „STARC" od pierwszych liter kluczowych cech: Strong, Tumble and Appropriately stretched Robust ignition Channel. Koncepcja ta zakłada poprawę sprawności cieplnej poprzez zintensyfikowanie przepływu gazu w cylindrze (przepływu zasysanej mieszanki paliwowo‑powietrznej) i zapłonu, co umożliwi efektywne spalanie uboższej mieszanki paliwowo-powietrznej przy wysokim stopniu sprężania.

W tradycyjnym silniku spalinowym, ze względu na bardzo zróżnicowane warunki pracy (przepływ gazu w cylindrze, metoda zapłonu i stopień sprężania), nie jest możliwe precyzyjne kontrolowanie stopnia rozrzedzenia mieszanki paliwowo-powietrznej, co przy konieczności zapewnienia wysokich osiągów ma negatywny wpływ na sprawność cieplną.

Jednakże w specjalnej jednostce, pracującej wyłącznie na potrzeby wytwarzania energii elektrycznej w optymalnym zakresie prędkości obrotowej i obciążenia, możliwe jest uzyskanie radykalnej poprawy sprawności cieplnej.

W przeprowadzonych testach wewnętrznych Nissan osiągnął sprawność cieplną na poziomie 43% przy zastosowaniu układu recyrkulacji spalin EGR1 oraz 46% przy zastosowaniu ubogiej mieszanki2 w silniku wielocylindrowym. Poziom 50% osiągnięto dzięki dostosowaniu jednostki do pracy przy stałej prędkości obrotowej i stałym obciążeniu oraz dzięki odzyskiwaniu części energii cieplnej.

Układ Nissan e-POWER

e-POWER został zastosowany po raz pierwszy na rynku japońskim w 2016 r. w Nissanie Note. W zasadzie jest to ta sama technologia w pełni elektrycznego napędu (silnik elektryczny), która zastosowana w modelu LEAF zapewnia natychmiast dostępny moment obrotowy, moc, sprawność i wysoką dynamikę jazdy. Różnicę stanowi zastosowanie dodatkowo silnika benzynowego z generatorem energii elektrycznej, falownika oraz akumulatora dostarczającego energię do silnika elektrycznego.

W odróżnieniu od konwencjonalnego układu hybrydowego, e-POWER wykorzystuje silnik spalinowy wyłącznie do wytwarzania energii elektrycznej, zatem silnik spalinowy nie przekazuje siły napędowej na koła.

Pod koniec grudnia 2020 r. Nissan wprowadził na rynek japoński nowego Nissana Note. Nowy model jest dostępny wyłącznie w wersji z napędem e-POWER. Do chwili obecnej został zamówiony w liczbie ponad 20 000 sztuk. Jako najlepiej sprzedający się model marki na rodzimym rynku, Note odgrywa kluczową rolę w globalnym planie transformacji Nissan NEXT.

###

1 Technologia polegająca na zawróceniu kontrolowanej objętości gazów spalinowych z powrotem do komory spalania.

2 Mieszanka paliwowo-powietrzna, w której zawartość powietrza jest wyższa niż w tzw. mieszance stechiometrycznej (współczynnik λ=1), czyli odznaczającej się idealną proporcją ilości paliwa do powietrza z punktu widzenia osiągnięcia spalania zupełnego. W zastosowanej mieszance ubogiej współczynnik lambda (λ) wynosił 2.

Jak działa Wirtualna Elektrownia?

Jedna instalacja wytwarzająca energię odnawialną sama w sobie nie wywoła rewolucji energetycznej. Aby móc zaistnieć na rynku energii elektrycznej, musi działać w sposób skoordynowany z innymi odnawialnymi źródłami energii, co jest dosć oczywistą sprawą dla producentów energii elektrycznej z odnawialnych źródeł. W praktyce oznacza to, że rozproszone instalacje generujące energię odnawialną są łączone za pomocą specjalnego systemu informatycznego w większe jednostki i sterowane przez operatora jak jedna duża elektrownia. Zgodnie z tą koncepcją, w ramach ogólnej liberalizacji rynku energii elektrycznej pod koniec lat dziewięćdziesiątych opracowano pierwsze, w dużej mierze teoretyczne koncepcje Wirtualnych Elektrowni. Ówczesny rozwój technologii komputerowych i sieciowych oraz środowisko regulacyjne nie pozwalały jednakże w większej skali na ekonomicznie i systemicznie korzystną realizację tego rodzaju projektów.

Elektrownie Wirtualne odgrywają podobną rolę na rynku jak elektrownie wielkoobszarowe i dzięki swojej zainstalowanej mocy potrafią osiągnąć wielkość jednej lub kilku elektrowni jądrowych. Ze względu na to, że składają się one głównie z połączonych elektrowni wytwarzających energię elektryczną z odnawialnych źródeł energii, moc wyjściowa podlega ciągłym zmianom. W przypadku gdy na przykład nie ma wystarczającej mocy promieniowania słonecznego lub gdy energia wiatrowa jest zbyt słaba, elektrownie wiatrowe i słoneczne dostarczają mniej energii do Wirtualnej Elektrowni. Oprócz teoretycznie nieograniczonej różnorodności wytworców energii elektrycznej, do systemu można zintegrować również odbiorniki energii, urządzenia magazynujące energię oraz rozwiązania Power-to-X, takie jak Power-to-Gas (P2G) lub Power-to-Heat (P2H).

Aby nie dopuścić do nierównowagi w bilansie energetycznym, w Wirtualnej Elektrowni szczególnie ważne są elektrownie z różnymi nośnikami energii, ponieważ ze względu na bardzo ograniczoną pojemność magazynową, z zachowaniem bardzo małych odchyleń do sieci może zostać wprowadzona tylko taka sama ilość energii elektrycznej, jaka zostaje jednocześnie pobrana. Poza zmiennymi źródłami energii, takimi jak wiatr i słońce, portfel Wirtualnej Elektrowni obejmuje również inne wartościowe źródła energii, które można regulować. Do tych zródeł należą na przykład biogaz i hydroenergia (elektrownie wodne przepływowe i szczytowo-pompowe), a także elastyczni odbiorcy energii elektrycznej, urządzenia do magazynowania energii elektrycznej oraz systemy typu Power-to-X. Wszystkie te jednostki są w stanie zrekompensować odchylenia w ilości dostarczanej energii spowodowane przez warunki bezwietrzne i zachmurzenie - zarówno w pozytywnym jak i negatywnym kierunku.