Budućnost leži u prijenosu električne energije pomoću istosmjerne struje? Svjetski arhipelag i njegova mreža
Danas se većina visokonaponskih vodova temelji na izmjeničnoj struji. Međutim, razvoj novih izvora energije, solarnih i vjetroelektrana, udaljenih od naselja i industrijskih potrošača, zahtijeva prijenosne mreže, ponekad čak i kontinentalne. I ovdje je, kako se pokazalo, HVDC bolji od HVAC.
visokonaponski istosmjerni vod (skraćeno od High Voltage Direct Current) imaju bolju sposobnost prenošenja velikih količina energije od HVAC (kratica od High Voltage Alternate Current) za velike udaljenosti. Možda je važniji argument niža cijena takvog rješenja na velikim udaljenostima. To znači da je vrlo korisna za pružanje električne energije na velike udaljenosti od lokacija obnovljivih izvora energije koje povezuju otoke s kopnom, pa čak i potencijalno različite kontinente međusobno.
HVAC linija zahtijevaju izgradnju ogromnih tornjeva i vučnih vodova. To često izaziva proteste lokalnog stanovništva. HVDC se može postaviti na bilo koju daljinu ispod zemlje, bez opasnosti od velikih gubitaka energijekao što je slučaj sa skrivenim AC mrežama. Ovo je malo skuplje rješenje, ali je način da se izbjegnu mnogi problemi s kojima se susreću prijenosne mreže. Naravno, za prijenos iz Regija Kolumbija postojeći i društveno prihvatljivi dalekovodi s visokim stupovima mogu se prilagoditi. To znači da možete slati više energije kroz iste linije.
Postoje mnogi problemi s prijenosom struje izmjeničnom strujom koji su dobro poznati inženjerima energetike. To uključuje, između ostalog stvaranje elektromagnetskih poljakao rezultat toga, linije su visoko iznad tla i međusobno razmaknute. Tu su i gubici topline u tlu i vodenom okolišu te mnoge druge poteškoće koje su se naučile nositi s vremenom, ali koje i dalje opterećuju energetsku ekonomiju. Mreže izmjenične struje zahtijevaju mnogo inženjerskih kompromisa, ali korištenje AC je sigurno isplativo za prijenos. električna energija na daljinupa u većini situacija to nisu nerješivi problemi. Međutim, to ne znači da ne možete koristiti bolje rješenje.
Hoće li postojati globalna energetska mreža?
Godine 1954. ABB je izgradio potopljeni 96 km visokonaponski DC dalekovod između švedskog kopna i otoka (1). Kako je vuča omogućuje vam da dobijete dvostruko veći napon što ima naizmjenična struja. Podzemni i podmorski vodovi istosmjerne struje ne gube svoju prijenosnu učinkovitost u odnosu na nadzemne vodove. Istosmjerna struja ne stvara elektromagnetno polje koje bi utjecalo na druge vodiče, zemlju ili vodu. Debljina vodiča može biti bilo koja, budući da istosmjerna struja ne teče preko površine vodiča. DC nema frekvenciju, pa je lakše spojiti dvije mreže različitih frekvencija i pretvoriti ih natrag u izmjeničnu.
međutim D.C. još uvijek ima dva ograničenja koja su ga spriječila da preuzme svijet, barem donedavno. Prvo, pretvarači napona bili su mnogo skuplji od jednostavnih fizičkih AC pretvarača. Međutim, cijena istosmjernih transformatora (2) brzo padaju. Na smanjenje troškova utječe i činjenica da se povećava broj uređaja koji koriste istosmjernu struju na strani energetski ciljanih prijamnika.
2. Siemens DC transformator
Drugi problem je taj visokonaponski istosmjerni prekidači (osigurači) bili su neučinkoviti. Prekidači su komponente koje štite električne sustave od preopterećenja. DC mehanički prekidači bili su prespori. S druge strane, iako su elektroničke sklopke prilično brze, njihovo se aktiviranje do sada povezivalo s velikim, čak 30 posto. gubitak snage. To je bilo teško prevladati, ali je nedavno postignuto s novom generacijom hibridnih prekidača.
Ako je vjerovati nedavnim izvješćima, na dobrom smo putu da prevladamo tehničke izazove koji su mučili HVDC rješenja. Dakle, vrijeme je da prijeđemo na nedvojbene prednosti. Analize pokazuju da na određenoj udaljenosti, nakon prelaska tzv.točka ravnoteže» (cca. 600-800 km), alternativa HVDC, iako su njezini početni troškovi veći od troškova pokretanja AC instalacija, uvijek rezultira nižim ukupnim troškovima prijenosne mreže. Razmak rentabilnosti za podmorske kabele je mnogo kraći (obično oko 50 km) nego za nadzemne vodove (3).
3. Usporedite ulaganje i cijenu prijenosa energije između HVAC i HVDC.
DC terminal uvijek će biti skuplji od AC terminala, jednostavno zato što moraju imati komponente za pretvaranje istosmjernog napona kao i pretvorbe DC u AC. Ali pretvorba istosmjernog napona i prekidači su jeftiniji. Ovaj račun postaje sve profitabilniji.
Trenutno se gubici prijenosa u modernim mrežama kreću od 7%. do 15 posto za zemaljski prijenos na temelju izmjenične struje. U slučaju istosmjernog prijenosa, oni su puno niži i ostaju niski čak i kada su kabeli položeni pod vodom ili pod zemljom.
Dakle, HVDC ima smisla za duže dijelove zemlje. Još jedno mjesto gdje će to funkcionirati je stanovništvo raštrkano po otocima. Indonezija je dobar primjer. Stanovništvo je 261 milijun ljudi koji žive na oko šest tisuća otoka. Mnogi od ovih otoka trenutno ovise o nafti i dizelskom gorivu. Sličan problem ima i Japan sa 6 otoka, od kojih je 852 naseljeno.
Japan razmatra izgradnju dva velika visokonaponska istosmjerna dalekovoda s kontinentalnom Azijom.što će omogućiti da se riješe potrebe za samostalnom proizvodnjom i upravljanjem svom električnom energijom na ograničenom zemljopisnom području sa značajnim terenskim poteškoćama. Na sličan način uređene su i zemlje poput Velike Britanije, Danske i mnogih drugih.
Tradicionalno, Kina razmišlja na ljestvici koja nadmašuje one u drugim zemljama. Tvrtka, koja upravlja državnom električnom mrežom u zemlji, došla je na ideju izgradnje globalne visokonaponske istosmjerne mreže koja će povezivati sve vjetroelektrane i solarne elektrane u svijetu do 2050. godine. Takvo rješenje, plus tehnike pametne mreže koje dinamički raspoređuju i distribuiraju snagu od mjesta gdje se proizvodi u velikim količinama do mjesta gdje je trenutno potrebna, moglo bi omogućiti čitanje "Mladeg tehničara" pod svjetlom lampe. energijom koju stvaraju vjetrenjače koje se nalaze negdje u južnom Pacifiku. Uostalom, cijeli svijet je svojevrsni arhipelag.
