Hoge spanning veroorzaakt hoge elektriciteitsrekeningen
De spanning in mijn huis
Te veel spanning in uw huis?
Dit is een lange pagina, dus het volgende overzicht kan nuttig zijn.
Overzicht –
- Wat moet de spanning zijn?
- Hoe te zien of u te veel spanning heeft
- Hoe te veel spanning uw elektriciteitsrekening doet stijgen
- Thermodynamica
- Waarom doet Hydro One dit?
- Het is een beetje zoals…
- Een extreme situatie en mijn klacht
- Excuses van Hydro One
- The Bottom Line
1. Wat moet de spanning zijn?
De spanning op uw stopcontacten moet binnen een paar volt van 120 VAC zijn, zeg 118-122 VAC, afhankelijk van de “belasting”, dat wil zeggen, afhankelijk van hoeveel en wat voor soort apparaten u en uw buren gebruiken, evenals hoe ver u van de laatste transformator bent.
Daarnaast zou de gemiddelde spanning over perioden van enkele dagen of langer zeer dicht bij 120 VAC moeten liggen, en zou de spanning ongeveer de helft van de tijd boven de 120 VAC moeten liggen en de andere helft van de tijd onder de 120 VAC. Tijdens periodes van buitengewoon hoge belasting, echter, zoals tijdens zeer warm of zeer koud weer, hebben veel stroomopwekkingsbedrijven moeite om deze nominale 120 VAC aan hun klanten te leveren.
Alle huishoudelijke apparaten die in Canada door de Canadian Standards Association (CSA) voor verkoop zijn goedgekeurd, werken op 120 VAC (behalve natuurlijk de apparaten die op 240 VAC zijn berekend). Mijn elektriciteitsbedrijf is Hydro One, dat rechtstreeks elektriciteit levert aan de meeste klanten op het platteland en in sommige voorsteden in de provincie Ontario, Canada, maar veel elektriciteitsbedrijven werken op dezelfde manier als Hydro One.
De gele zone in de bovenstaande grafiek is het bereik van de voltages die in december 2015 en januari en februari 2016 bij mij thuis zijn gemeten, en recenter opnieuw in 2019 en 2020.
De groene en rode zones hierboven zijn zoals gedefinieerd door het Canadian Standards Association-document CAN3-235-83 Tabel 3, “Recommended Voltage Variation Limits for Circuits up to 1000 volts at the Service Entrance”. (Zie vooral de “Voltage Guidelines” op blz. 35-36 van het Ontario Energy Board document). De Ontario Energy Board stelt duidelijk dat
Hydro One alleen standaardspanningen zal leveren. Deze spanningen zullen voldoen aan de normen van de Canadian Standards Association (“CSA”).
In feite worden deze zelfde normen herhaald in Hydro One’s “definitief ontwerp” verklaring over de voorwaarden van de dienst aan Hydro One klanten, (zie met name tabel 2, Aanbevolen Voltage Variatie Limieten). Dus we weten dat deze norm door Hydro One wordt gebruikt en dat de spanning altijd in de groene zone zou moeten zijn en nooit in een van de rode zones van de bovenstaande grafiek zou mogen zijn.
De CSA-aanbeveling voor spanning in normale bedrijfsomstandigheden is 110 – 125 VAC, maar zoals elke elektricien u zal vertellen kan het gevaarlijk zijn om gedurende lange perioden aan de bovenzijde van dat bereik te werken. In feite definieert dezelfde CSA-aanbeveling 127 VAC als een “extreme bedrijfsomstandigheid”, slechts twee volt hoger dan de bovenkant van het “normale” bedrijfsbereik.
Huidige situatie bij mij thuis – Gedurende de maand januari bedroeg de gemiddelde spanning bij mij thuis 122,50 VAC, en was 94,5 procent van de tijd hoger dan de nominale spanning. De gemiddelde spanning is sinds de zomer van 2020 langzaam omhoog gekropen. Zie de details van mijn spanningsmetingen.
2. Hoe te zien of u te veel spanning hebt
Als u een digitale multimeter of een ander geschikt instrument hebt dat het juiste spanningsbereik kan meten, controleert u de spanning die verschijnt bij de stopcontacten van uw huis. Vergeet niet dat u te maken heeft met wisselstroom (AC), niet met gelijkstroom (DC), dus kies de juiste instelling op uw voltmeter. De gemeten spanning moet binnen een paar volt van 120 VAC liggen. Dit is een aanvaardbare spanning. Controleer het op verschillende tijdstippen van de dag en de nacht gedurende verscheidene dagen om een redelijk gemiddelde te vinden. Als u merkt dat de spanning op uw stopcontacten constant rond 124 VAC of hoger is, dan heeft u te veel elektriciteit in uw huis en gebruikt en betaalt u voor aanzienlijk meer energie dan uw apparaten nodig hebben.
Let op – U hebt te maken met een potentieel dodelijke spanning, dus als u de spanning niet veilig zelf kunt controleren, laat het dan door een gekwalificeerde elektricien, technicus, technoloog, of ingenieur doen. Het is geen schande om iemand anders te vragen dit te doen en het kan uw leven redden.
3. Hoe te veel spanning uw elektriciteitsrekening doet stijgen
Als uw elektriciteitsrekening te hoog is, kan een van de redenen zijn dat uw elektriciteitsbedrijf te veel elektriciteit, dat wil zeggen, te veel spanning, aan uw huis levert. In Noord-Amerika zijn de meeste van uw elektrische apparaten berekend om te werken met een spanning van 120 volt wisselstroom (VAC), en plus of min een paar volt toestaan voor variaties in belasting en weerstandsverliezen in de elektrische draden. Als uw elektriciteitsbedrijf, zoals Hydro One, spanningen levert die consequent hoger zijn dan 120 VAC, zullen uw apparaten consequent meer stroom verbruiken dan ze nodig hebben en moet u betalen voor meer energie dan u nodig had.
Je herinnert je misschien nog wel van je natuurkundeles op de middelbare school dat een gloeilamp van 100 watt bij 120 volt 100 watt aan stroom afgeeft in de vorm van licht en warmte (vooral warmte). Dat is normaal en dat is wat we verwachten te betalen als we de lichtschakelaar aanzetten.
Maar bij 124 VAC zal diezelfde gloeilamp bijna 107 watt afgeven in plaats van 100 watt en betaalt u bijna 7% meer voor uw elektriciteit. Bij 126 VAC zal de lamp iets meer dan 110 watt afgeven en betaalt u 10,2% meer voor uw elektriciteit. Uw koelkast, diepvriezer, fornuis, oven met geforceerde luchtverwarming, elektrische kachels, broodrooster, dompelpomp, bronwaterpomp, wasmachine, wasdroger, koffiezetapparaat, veel gloeilampen – al deze apparaten zullen op vergelijkbare wijze worden beïnvloed door de hogere spanning die wordt geleverd. En u zult betalen voor die extra energie. Al die tijd dat ze aan staan.
Noot aan de lezers – U wint extra punten als u in de bovenstaande grafiek hebt opgemerkt dat vermogen en spanning geen “lineair verband” hebben. Behalve bij de hieronder genoemde “schakelende voedingen” zijn het vermogen en de energie evenredig met het kwadraat van de spanning, dus als de spanning wordt verhoogd, nemen het vermogen en de energie iets sneller toe dan de spanning. De exacte relatie wordt zeer nauwkeurig beschreven door de wet van Ohm. Vraag maar aan een ingenieur.
Gebruikt vermogen = (Toegepaste spanning)² / (Weerstand belasting)
of, P = E² / R
De enige uitzonderingen op dit alles zijn elektronische apparaten die gebruik maken van schakelende voedingen die geen transformator hebben en speciaal zijn ontworpen om te werken binnen een groot bereik van spanningen, bijvoorbeeld 100-250 VAC. Binnen hun ontwerpbereik van ingangsspanning volgen deze niet-lineaire voedingen niet de wet van Ohm wanneer we proberen hun stroomverbruik te berekenen. De oplader van uw mobiele telefoon is waarschijnlijk van dit type.
4. Thermodynamica
Wat heeft thermodynamica hiermee te maken? Wel, je zou kunnen denken dat de hogere spanning dingen sneller zou opwarmen of andere dingen sneller zou doen, waardoor de extra kosten van de hoge spanning met kortere tijden worden gecompenseerd. Zeker, een resistieve belasting zoals uw broodrooster of warmwaterboiler zal met de hogere spanning sneller opwarmen en dan sneller uitschakelen, maar er zijn nog steeds verliezen door het weglekken van de warmte, en deze verliezen kunnen nooit worden goedgemaakt. Als gevolg van deze verliezen kan de kortere opwarmtijd bij de hogere spanning de extra kosten van het werken met een hogere spanning niet volledig compenseren. Hoewel een broodrooster (bijvoorbeeld) met een hoger voltage dan het nominale voltage uw brood sneller zal roosteren dan een broodrooster met het nominale voltage (120 VAC), kost het broodrooster met het nominale voltage nog steeds minder om te gebruiken dan een broodrooster met een hoger voltage dan het nominale voltage. Zoals in de mythische zoektocht naar de eeuwigdurende beweging, zal thermodynamica ons uiteindelijk altijd te pakken krijgen.
5. Waarom doet Hydro One dit?
Waarom levert Hydro One meer voltage dan je werkelijk nodig hebt? Om meer geld te verdienen, natuurlijk. Hydro One heeft vaak een overschot aan energie om te verkopen, vooral tijdens de winter, en ze leveren de hogere spanningen aan onze huizen om die extra energie aan ons te verkopen.
Wanneer eenmaal een basishoeveelheid energie is geproduceerd en verkocht, is alle extra energie veel goedkoper te produceren, zodat de winsten hoger zijn wanneer Hydro One hun overtollige energie kan verkopen. Als klanten zijn u en ik de kopers van dat overschot.
Het is vreemd dat, aan de ene kant, Hydro One altijd het belang benadrukt van het besparen van energie door het gebruik van programmeerbare thermostaten, compacte fluorescentielampen (CFL’s), EnergyStar-apparaten, en aandacht te besteden aan het Time of Use-schema, terwijl, aan de andere kant, een spanningsniveau wordt geleverd dat elke besparing van deze besparingsinspanningen tenietdoet.
6. Het is een beetje als …
- met je gezin naar een duur restaurant gaan waar de porties enorm zijn en niemand alles op kan eten wat er op zijn bord ligt, maar het restaurant biedt geen zakjesservice aan, zodat je voor al het eten moet betalen, ook al kon het niet allemaal worden opgegeten;
- benzine kopen bij een pomp die opzettelijk te veel vult en je moet betalen voor alle benzine die op de grond is gemorst, ook al kun je het niet gebruiken;
- moeten betalen voor een extra stoel (leeg!) elke keer dat je je familie meeneemt naar de bioscoop.
7. Een extreme situatie en mijn klacht
De spanning in mijn huis
De winter van 2015/16 bracht een extreme situatie, omdat de spanning in mijn huis gemiddeld tussen 124 en 125 VAC lag en ongeveer de helft van de tijd hoger was dan de aanbevolen groene zone van CSA, af en toe grenzend aan de bovenste extreme rode zone op 127 VAC. Geen wonder dat mijn gloeilampen die winter doorbrandden, zelfs de dure CFL-lampen, en de hoge spanning zou kunnen verklaren waarom onze dure HD-tv-ontvanger urenlang “bevroor” ondanks de ontvangst van sterke tv-signalen.
In feite blijft Hydro One spanningen leveren die bijna altijd hoger zijn dan de nominale 120 VAC. Zie hier voor een overzicht van de voltages die door Hydro One aan mijn huis zijn geleverd gedurende de maanden beginnend met december 2015. Hoewel niet extreem, zorgen deze hogere spanningen ervoor dat al mijn apparaten meer energie verbruiken dan ze nodig hebben om normaal te werken. Details van de maandelijkse metingen zijn te vinden in het archief.
8. Excuses van Hydro One
In de afgelopen jaren, toen ik bij Ontario Hydro, nu Hydro One, heb geklaagd over de hoge spanning bij mij thuis, hebben ze verschillende “redenen” gegeven, maar geen van deze redenen is logisch of geldig.
- “Maar we zouden het voltage van uw buren ook moeten verlagen.” – Doh! Natuurlijk zou u dat moeten. De spanningen van al mijn buren zijn te hoog, net als die van mij, en dus moeten ze omlaag.
- “We leveren graag een hogere spanning zodat motoren makkelijker starten.” – Neem me niet kwalijk, maar ik woon in een woonwijk, NIET op een industrieterrein, en ik kan het aantal motoren van betekenis in mijn huis op één hand tellen. Ze zijn allemaal berekend op 120 VAC en ze werken prima op die spanning.
- “Maar de spanning varieert en is niet altijd hoog.” – Ja, de spanning varieert wel degelijk, en het zijn de momenten waarop hij te hoog is waarover ik klaag. In december 2015 heb ik de spanning 135 verschillende keren gemeten, min of meer willekeurig tijdens de dagen en nachten (ik ben een beetje een slapelozen), en de spanning was nooit lager dan 121,0 VAC (al hoger dan de nominale 120 volt) en zo hoog als 127,2 VAC. Het gemiddelde van mijn metingen over de maand was 124,25 VAC, dus mijn buren en ik verbruikten ongeveer 8% meer energie dan nodig was. En ja, de rest van de winter was de spanning meestal nog te hoog. (Zie de grafieken van mijn metingen voor meer details.)
- “Maar je hebt het helemaal mis! De stroom neemt af als de spanning toeneemt, dus het vermogen blijft gelijk.” – Deze ‘zin’ is door verschillende personen op mij uitgeprobeerd (één van hen is een professional die werkzaam is in de energie-industrie). Het is een volledig onjuiste verklaring van de Wet van Ohm, zoals kan worden nagegaan aan de hand van elk natuurkundig of elektrotechnisch leerboek. Het algemene principe van “vermogen blijft gelijk” geldt alleen voor elektrische transmissielijnen die een constante hoeveelheid stroom toevoeren van een opwekkingsstation naar een transformatorstation. Uw huis is geen transformatorstation en is in plaats daarvan een “variabele belasting” die een constante spanning vereist. Zie hier voor meer details. Beweren dat “het vermogen gelijk blijft” is een leugen, in strijd met de wetten van de fysica, en is een knap staaltje propaganda dat wordt gebruikt om feitelijke kritiek op de elektriciteitsindustrie te ontlopen. Dit werkt misschien bij politici en sommige journalisten, maar het werkt niet bij mij en het zou ook niet bij u moeten werken.
Dit alles van Hydro One en de energie-industrie, die zichzelf graag afschilderen als hoeders van behoud en energie-efficiëntie.
9. The Bottom Line
In principe moet de gemiddelde spanning over een periode van 24 uur 120,0 VAC zijn en variëren tussen, laten we zeggen, 117 en 123 volt, of beter tussen 118 en 122 volt, afhankelijk van de toevoer- en belastingsomstandigheden. De spanning moet dus ongeveer de helft van de tijd boven 120 volt liggen en de andere helft van de tijd onder 120 volt. Hydro One moet ernaar streven dat niveau van voorziening voor alle woonwijken te bereiken. Dat is eerlijk en juist en zorgt er niet voor dat onze apparaten meer stroom en energie verbruiken dan zou moeten en kost ons ook niet meer geld dan we zouden moeten betalen. Bij mij thuis is echter uit mijn metingen gebleken dat de spanning over het algemeen meer dan 80% van de tijd meer dan 120,0 VAC is sinds ten minste begin 2018 en tot juni 2020. Het is te hopen dat de spanningssituatie sinds begin juni 2020 de regel wordt in plaats van de uitzondering.
Met slimme meters en andere telemetriesystemen weet Hydro One precies hoeveel spanning ze leveren en hebben ze geen excuus om zich niet bewust te zijn van de overmatige en kostbare spanningen die ik hierboven heb beschreven.
De resultaten van vele metingen bij mij thuis zijn hier samengevat. Het is noodzakelijk elke maand een groot aantal metingen te verrichten (thans ongeveer 4.000 automatische metingen per maand) om de nauwkeurigheid te verzekeren en de effecten van de variaties in de belasting en in de capaciteit van de voorziening van uur tot uur en van dag tot dag te ondervangen.
De spanningsmetingen van de afgelopen maand zijn hier samengevat. Zie ook het archief van metingen van voorgaande maanden (terug tot december 2015).