Przesył mocy generuje straty z powodu różnych czynników fizycznych i praktycznych, które powodują rozpraszanie energii w postaci ciepła i innych nieefektywności. Straty te powstają podczas przesyłania energii elektrycznej na duże odległości z elektrowni do odbiorców. Do głównych przyczyn strat w przenoszeniu mocy zalicza się:
Opór linii przesyłowych:Linie przesyłowe, które służą do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, mają naturalny opór dla przepływu prądu. Opór ten powoduje zamianę części energii elektrycznej na ciepło, zgodnie z prawem Ohma (V=I * R). Gdy prąd przepływa przez linie przesyłowe, część energii jest tracona w postaci ciepła z powodu oporu przewodników.
Ogrzewanie Joule'a:Kiedy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik z oporem, powoduje nagrzewanie się Joule'a. Jest to zjawisko polegające na zamianie energii w ciepło w wyniku oporu materiału. Im wyższy prąd, tym więcej ciepła jest generowane, co prowadzi do większych strat.
Efekt skóry:Przy wysokich częstotliwościach lub przy prądzie przemiennym (AC) rozkład prądu w przewodniku ma tendencję do skupiania się bardziej w kierunku powierzchni. Nazywa się to efektem skóry. Ponieważ zewnętrzna część przewodnika ma mniejsze pole przekroju poprzecznego, rezystancja wzrasta, co skutkuje większymi stratami energii.
Reaktancja indukcyjna i pojemnościowa:Linie przesyłowe mają również reaktancję indukcyjną i pojemnościową, które są właściwościami wpływającymi na przepływ prądu przemiennego. Te reaktancje prowadzą do różnicy fazowej pomiędzy prądem i napięciem, powodując, że część energii oscyluje w tę i z powrotem bez skutecznego przesyłania.
Wyładowanie koronowe:Przy wysokich napięciach może wystąpić zjawisko zwane wyładowaniem koronowym, podczas którego powietrze otaczające linie przesyłowe jonizuje pod wpływem pola elektrycznego. Może to prowadzić do strat energii w postaci światła i ciepła, a także zakłóceń radiowych.
Straty transformatora:Transformatory służą do zwiększania lub zmniejszania napięcia w celu zapewnienia wydajnej transmisji i dystrybucji. Jednak transformatory również doświadczają strat z powodu rezystancji w uzwojeniach i rdzeniu. Straty te są znane jako straty miedzi (straty I²R) i straty żelaza (straty histerezy i prądów wirowych).
Przepływ mocy biernej:Moc bierna jest niezbędna do utrzymania poziomów napięć w systemie elektroenergetycznym. Przesyłanie mocy biernej prowadzi jednak również do dodatkowych strat.
Niedopasowanie między wytwarzaniem a zużyciem:Wytwarzanie i zużycie energii nie zawsze są zrównoważone. Przesyłanie mocy na duże odległości może prowadzić do strat, jeśli wygenerowana moc przekracza zapotrzebowanie lub jeśli zapotrzebowanie jest wyższe niż wygenerowana moc.
Spadki napięcia:Przesyłanie mocy na duże odległości może skutkować spadkami napięcia na liniach przesyłowych, co może wymagać wyższych napięć na końcu wytwarzania, aby to skompensować. Może to prowadzić do zwiększonych strat z powodu wyższych pól elektrycznych i strat koronowych.
Podejmowane są wysiłki, aby zminimalizować te straty za pomocą różnych środków, takich jak stosowanie materiałów o wysokiej przewodności, optymalizacja projektów linii przesyłowych, stosowanie wydajnych transformatorów i wdrażanie technologii, takich jak przesył prądu stałego wysokiego napięcia (HVDC), które mogą zmniejszyć niektóre rodzaje strat. Jednakże pewien poziom strat jest nieunikniony ze względu na podstawowe zasady przewodnictwa elektrycznego i przenoszenia energii.
