Je budúcnosť prenosu elektriny pomocou jednosmerného prúdu? Svetové súostrovie a jeho sieť

Dnes je väčšina vysokonapäťových elektrických vedení založená na striedavom prúde. Rozvoj nových zdrojov energie, solárnych a veterných elektrární, ktoré sa nachádzajú ďaleko od sídiel a priemyselných spotrebiteľov, si však vyžaduje prenosové siete, niekedy aj v kontinentálnom meradle. A tu, ako sa ukázalo, HVDC je lepšie ako HVAC.

vysokonapäťové jednosmerné vedenie (skratka pre High Voltage Direct Current) majú lepšiu schopnosť prenášať veľké množstvo energie ako HVAC (skratka pre High Voltage Alternate Current) pre dlhé vzdialenosti. Možno dôležitejším argumentom je nižšia cena takéhoto riešenia na veľké vzdialenosti. To znamená, že je veľmi užitočné pre poskytovanie elektriny na veľké vzdialenosti z lokalít obnoviteľnej energie, ktoré spájajú ostrovy s pevninou a dokonca potenciálne aj rôzne kontinenty navzájom.

HVAC linka vyžadujú výstavbu obrovských veží a trakčných vedení. To často vyvoláva protesty miestnych obyvateľov. HVDC je možné položiť pod zem na akúkoľvek veľkú vzdialenosť, bez rizika veľkých strát energieako je to v prípade skrytých AC sietí. Ide o o niečo drahšie riešenie, no je to spôsob, ako sa vyhnúť mnohým problémom, ktorým prenosové siete čelia. Samozrejme na prenos z Región Kolumbia existujúce a spoločensky prijateľné prenosové vedenia s vysokými stožiarmi možno prispôsobiť. To znamená, že rovnakými linkami môžete poslať viac energie.

Existuje veľa problémov s prenosom striedavého prúdu, ktoré sú energetikom dobre známe. Medzi ne patria okrem iného generovanie elektromagnetických polív dôsledku toho sú čiary vysoko nad zemou a sú od seba vzdialené. Dochádza aj k tepelným stratám v pôdnom a vodnom prostredí a mnohým ďalším ťažkostiam, ktoré sa naučili zvládať s časom, no naďalej zaťažujú ekonomiku energetiky. AC siete vyžadujú veľa technických kompromisov, ale použitie AC je určite nákladovo efektívne na prenos. elektrina na veľké vzdialenostitakže vo väčšine situácií nejde o neriešiteľné problémy. To však neznamená, že nemôžete použiť lepšie riešenie.

Vznikne globálna energetická sieť?

V roku 1954 ABB postavilo potopené 96 km vysokonapäťové jednosmerné prenosové vedenie medzi švédskou pevninou a ostrovom (1). Aká je trakcia umožňuje získať dvojnásobné napätie čo sa deje striedavý prúd. Podzemné a podmorské vedenia jednosmerného prúdu nestrácajú účinnosť prenosu v porovnaní s nadzemnými vedeniami. Jednosmerný prúd nevytvára elektromagnetické pole, ktoré by ovplyvňovalo iné vodiče, zem alebo vodu. Hrúbka vodičov môže byť ľubovoľná, pretože jednosmerný prúd nemá tendenciu tiecť po povrchu vodiča. DC nemá frekvenciu, takže je jednoduchšie prepojiť dve siete s rôznymi frekvenciami a previesť ich späť na striedavé.

však D.C. stále má dve obmedzenia, ktoré mu bránili ovládnuť svet, aspoň donedávna. Po prvé, meniče napätia boli oveľa drahšie ako jednoduché fyzické meniče striedavého prúdu. Náklady na jednosmerné transformátory (2) však rýchlo klesajú. Znižovanie nákladov ovplyvňuje aj fakt, že na strane energeticky cielených prijímačov narastá počet zariadení využívajúcich jednosmerný prúd.

2. Jednosmerný transformátor Siemens

Druhý problém je ten vysokonapäťové jednosmerné ističe (poistky) boli neúčinné. Ističe sú komponenty, ktoré chránia elektrické systémy pred preťažením. DC mechanické ističe boli príliš pomalé. Na druhej strane, aj keď sú elektronické spínače pomerne rýchle, ich ovládanie sa doteraz spájalo s veľkými, až 30 percentami. strata výkonu. To bolo ťažké prekonať, ale nedávno sa to podarilo pomocou novej generácie hybridných ističov.

Ak máme veriť nedávnym správam, sme na dobrej ceste prekonať technické problémy, ktoré trápia riešenia HVDC. Je teda čas prejsť k nepochybným výhodám. Rozbory ukazujú, že v určitej vzdialenosti, po prekročení tzv.rovnovážny bod» (cca 600-800 km), alternatíva HVDC, hoci jej počiatočné náklady sú vyššie ako počiatočné náklady na inštaláciu striedavého prúdu, vždy vedie k nižším celkovým nákladom na prenosovú sieť. Medzná vzdialenosť pre podmorské káble je oveľa kratšia (zvyčajne okolo 50 km) ako pre nadzemné vedenia (3).

3. Porovnajte investície a náklady na prenos energie medzi HVAC a HVDC.

DC terminál vždy budú drahšie ako AC svorky, jednoducho preto, že musia mať komponenty na konverziu jednosmerného napätia, ako aj konverziu jednosmerného na striedavý prúd. Ale konverzia jednosmerného napätia a ističe sú lacnejšie. Tento účet je stále ziskovejší.

V súčasnosti sa prenosové straty v moderných sieťach pohybujú od 7 %. až 15 percent pre pozemný prenos na báze striedavého prúdu. V prípade jednosmerného prenosu sú oveľa nižšie a zostávajú nízke aj vtedy, keď sú káble položené pod vodou alebo pod zemou.

Takže HVDC má zmysel pre dlhšie úseky pôdy. Ďalším miestom, kde to bude fungovať, je obyvateľstvo roztrúsené po ostrovoch. Dobrým príkladom je Indonézia. Počet obyvateľov je 261 miliónov ľudí, ktorí žijú na približne šesťtisíc ostrovoch. Mnohé z týchto ostrovov sú v súčasnosti závislé od ropy a motorovej nafty. Japonsko má podobný problém so 6 852 ostrovmi, z ktorých je 430 obývaných.

Japonsko zvažuje výstavbu dvoch veľkých vysokonapäťových jednosmerných prenosových vedení s pevninskou Áziou.čo umožní zbaviť sa potreby samostatne vyrábať a riadiť všetku svoju elektrickú energiu v obmedzenej geografickej oblasti s výraznými terénnymi ťažkosťami. Krajiny ako Veľká Británia, Dánsko a mnohé ďalšie sú usporiadané podobne.

Tradične Čína uvažuje v mierke, ktorá prevyšuje ostatné krajiny. Spoločnosť, ktorá prevádzkuje štátnu elektrickú sieť v krajine, prišla s myšlienkou vybudovať globálnu vysokonapäťovú jednosmernú sieť, ktorá do roku 2050 prepojí všetky veterné a solárne elektrárne na svete. Takéto riešenie a techniky inteligentnej siete, ktoré dynamicky prideľujú a distribuujú energiu z miest, kde sa vyrába vo veľkých množstvách, do miest, kde je v súčasnosti potrebná, by mohli umožniť čítanie „Mladého technika“ pod svetlom napájanej lampy. energiou generovanou veternými mlynmi umiestnenými niekde v južnom Pacifiku. Veď celý svet je akýmsi súostrovím.