Ahoj Bohumile, děkujeme za dotaz do naší poradny, těší mě, že přemýšlíš nad úsporami elektrické energie. Tvůj dotaz směřuje k základnímu principu přenosu elektrické energie a důvodu, proč je přenášen střídavý elektrický proud a ne stejnosměrný, neboli proč souboj Edison – Tesla vyhrál druhý jmenovaný.

Ztráty energie při vedení elektrického proudu jsou způsobeny zejména odporem vedení. Část přenášené energie se vlivem těchto ztrát přeměňuje na teplo, které nazýváme Joulovým teplem. Velikost těchto ztrát závisí na odporu vodiče a druhé mocnině elektrického proudu. To znamená, že pokud bude odpor vodiče dvojnásobný, tak tepelné ztráty budou také dvojnásobné, ale pokud budeme přenášet 2x větší elektrický proud, budou ztráty čtyřnásobné, pokud by proud byl větší 10x, tak ztráty budou vyšší 100x! Proto má smysl se při snižování ztrát soustředit zejména na hodnotu přenášeného elektrického proudu. Je tedy potřeba docílit toho, aby vedením protékal co nejnižší proud – k tomu používáme transformátory. Transformátor jsou 2 cívky a volbou jejich parametrů (počtů závitů) dokážeme zvyšovat/snižovat proud na jeho výstupu. Ale platí to, že kolikrát nižší bude proud, tolikrát vyšší bude napětí. Takže pokud napětí zvýšíme 100x, bude ve vedení protékat 100x menší proud a tím pádem budou ztráty menší 10 000x. Při zvyšování napětí nemůžeme postupovat libovolně vysoko – pokud by napětí bylo příliš vysoké, mohlo by docházet k výbojům mezi dráty či mezi dráty a stožáry a tím bychom navýšili jiný druh ztrát – takzvané koronové ztráty. Takže čím vyšší je napětí, tím jsme sice snížili ztráty Joulovým teplem, ale navyšujeme ztráty koronové. Druhou možností, jak snížit ztráty je snížit samotný odpor vedení – jednotlivých drátů. Odpor vodiče závisí na jeho materiálu, délce a průřezu. Pokud je vodič 2x delší, bude jeho odpor větší také 2x, takže ztráty jsou přímo úměrné délce vodiče. Ztráty můžeme ještě snížit výběrem lépe vodivého materiálu (ale je otázka, kolik by stálo a jak dlouho by vydrželo zlaté vedení) a zvýšením tloušťky vodiče, to vše ale musí dávat ekonomicky smysl.

Abych se vrátil k úvodu – Edison prosazoval stejnosměrný a Tesla (později Westinghouse, který Teslovy patenty koupil) střídavý elektrický proud. Transformovat (tedy zvyšovat a snižovat) se dá jen proud střídavý a pokud nechceme mít elektrárny u každé vesnice, je jedinou cestou k snížení ztrát využití právě této výhody střídavého proudu.

Na závěr jen upřesním, že ztrát na vedení je ještě více druhů, ale dva výše uvedené druhy (Joulovo teplo a koronové ztráty) považuji za nejvýznamnější a dobře ukazují hranice napětí, vhodného k přenosu elektrické energie.