Budućnost leži u prijenosu električne energije korištenjem jednosmjerne struje? Svjetski arhipelag i njegova mreža
Danas je većina visokonaponskih vodova zasnovana na naizmjeničnom strujom. Međutim, razvoj novih izvora energije, solarnih i vjetroelektrana, udaljenih od naselja i industrijskih potrošača, zahtijeva prijenosne mreže, ponekad čak i kontinentalne. I ovdje, kako se ispostavilo, HVDC je bolji od HVAC.
visokonaponska DC linija (skraćenica od visokonaponske istosmjerne struje) imaju bolju sposobnost nošenja velikih količina energije od HVAC (skraćenica od visokonaponske naizmjenične struje), za velike udaljenosti. Možda je važniji argument niža cijena takvog rješenja na velikim udaljenostima. To znači da je veoma korisna za obezbjeđivanje električne energije na velikim udaljenostima 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 rizika od velikih gubitaka energijekao što je slučaj sa skrivenim AC mrežama. Ovo je malo skuplje rješenje, ali je način da se izbjegnu mnogi problemi sa kojima se prenosne mreže suočavaju. Naravno, za prenos iz Regija Columbia postojeći i društveno prihvatljivi dalekovodi sa visokim stubovima mogu se adaptirati. To znači da možete slati više energije kroz iste linije.
Postoje mnogi problemi s prijenosom energije naizmjeničnom strujom koji su dobro poznati elektroinženjerima. To uključuje, između ostalog stvaranje elektromagnetnih poljakao rezultat toga, linije su visoko iznad tla i razmaknute jedna od druge. Tu su i gubici toplote u tlu i vodenoj sredini i mnoge druge poteškoće koje su naučile da se nose sa vremenom, ali koje i dalje opterećuju energetsku ekonomiju. Mreže naizmenične struje zahtevaju mnogo inženjerskih kompromisa, ali korišćenje naizmenične struje je svakako isplativo za prenos. elektricitet na daljinupa u većini situacija to nisu nerešivi 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 ostrva (1). Kako je vuča omogućava vam da dobijete dvostruko veći napon šta ima naizmjenična struja. Podzemni i podmorski vodovi jednosmjerne struje ne gube efikasnost prijenosa u odnosu na nadzemne vodove. Jednosmjerna struja ne stvara elektromagnetno polje koje bi uticalo na druge provodnike, zemlju ili vodu. Debljina vodiča može biti bilo koja, jer istosmjerna struja ne teče preko površine vodiča. DC nema frekvenciju, tako da je lakše povezati dvije mreže različitih frekvencija i ponovo ih pretvoriti u AC.
međutim D.C. još uvijek ima dva ograničenja koja su ga spriječila da preuzme svijet, barem donedavno. Prvo, pretvarači napona su bili mnogo skuplji od jednostavnih fizičkih AC pretvarača. Međutim, cijena DC transformatora (2) brzo opada. Na smanjenje troškova utiče i činjenica da se povećava broj uređaja koji koriste jednosmernu struju na strani energetski ciljanih prijemnika.
2. Siemens DC transformator
Drugi problem je to visokonaponski DC prekidači (osigurači) su bili neefikasni. Prekidači su komponente koje štite električne sisteme od preopterećenja. DC mehanički prekidači bili su prespori. S druge strane, iako su elektronski prekidači prilično brzi, njihovo aktiviranje je do sada bilo povezano s visokim stopama do 30 posto. gubitak snage. To je bilo teško prevazići, ali je nedavno postignuto novom generacijom hibridnih prekidača.
Ako je vjerovati nedavnim izvještajima, na dobrom smo putu da prevaziđemo tehničke izazove koji su mučili HVDC rješenja. Dakle, vrijeme je da prijeđemo na nesumnjive prednosti. Analize pokazuju da na određenoj udaljenosti, nakon prelaska tzv.tačka ravnoteže» (oko 600-800 km), alternativa HVDC, iako su njeni početni troškovi veći od troškova pokretanja AC instalacija, uvijek rezultira nižim ukupnim troškovima prijenosne mreže. Udaljenost rentabilnosti za podmorske kablove je mnogo kraća (obično oko 50 km) nego za nadzemne vodove (3).
3. Uporedite investiciju 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 jednosmjernog napona kao i konverzije DC u AC. Ali DC konverzija napona i prekidači su jeftiniji. Ovaj račun postaje sve profitabilniji.
Trenutno se gubici u prenosu u modernim mrežama kreću od 7%. do 15 posto za zemaljski prijenos naizmjenične struje. U slučaju DC prijenosa, oni su mnogo niži i ostaju niski čak i kada su kablovi položeni pod vodom ili pod zemljom.
Dakle, HVDC ima smisla za duže delove zemljišta. Drugo mjesto gdje će ovo funkcionirati je stanovništvo raštrkano po otocima. Indonezija je dobar primjer. Stanovništvo je 261 milion ljudi koji žive na oko šest hiljada ostrva. Mnoga od ovih ostrva trenutno ovise o nafti i dizel gorivu. Sa sličnim problemom suočava se i Japan, koji ima 6 ostrva, od kojih je 852 naseljeno.
Japan razmatra izgradnju dva velika visokonaponska DC dalekovoda sa kontinentalnom Azijom.što će omogućiti da se oslobode potrebe da samostalno proizvode i upravljaju svom električnom energijom na ograničenom geografskom području sa značajnim terenskim poteškoćama. Na sličan način uređene su i zemlje poput Velike Britanije, Danske i mnogih drugih.
Tradicionalno, Kina razmišlja na skali koja nadmašuje one u drugim zemljama. Kompanija, koja upravlja državnom električnom mrežom u zemlji, došla je na ideju da izgradi globalnu visokonaponsku DC mrežu koja će povezivati sve vjetroelektrane i solarne elektrane u svijetu do 2050. godine. Takvo rješenje, plus tehnike pametne mreže koje dinamički alociraju 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 proizvode vjetrenjače koje se nalaze negdje u južnom Pacifiku. Na kraju krajeva, cijeli svijet je svojevrsni arhipelag.
