Το μέλλον βρίσκεται στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας με συνεχές ρεύμα; Παγκόσμιο αρχιπέλαγος και το δίκτυό του

Σήμερα, οι περισσότερες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης βασίζονται σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Ωστόσο, η ανάπτυξη νέων πηγών ενέργειας, ηλιακών και αιολικών σταθμών που βρίσκονται μακριά από κατοικημένες περιοχές και βιομηχανικούς καταναλωτές, απαιτεί δίκτυα μεταφοράς μερικές φορές ακόμη και σε ηπειρωτική κλίμακα. Και εδώ, όπως αποδεικνύεται, το HVDC είναι καλύτερο από το HVAC.

Γραμμή HVDC (συντομογραφία για το συνεχές ρεύμα υψηλής τάσης) έχουν καλύτερη ικανότητα να μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας από το HVAC (συντομογραφία για το Εναλλακτικό ρεύμα υψηλής τάσης), για μεγάλες αποστάσεις. Ίσως ένα πιο σημαντικό επιχείρημα είναι το χαμηλότερο κόστος μιας τέτοιας λύσης σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ χρήσιμο για παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις από τοποθεσίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που συνδέουν νησιά με την ηπειρωτική χώρα και ακόμη και δυνητικά ακόμη και διαφορετικές ηπείρους μεταξύ τους.

Γραμμή HVAC απαιτούν την κατασκευή τεράστιων πύργων και γραμμών έλξης. Αυτό συχνά προκαλεί διαμαρτυρίες από τους κατοίκους της περιοχής. Το HVDC μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε μεγάλη απόσταση υπόγεια, χωρίς τον κίνδυνο μεγάλων απωλειών ενέργειαςόπως συμβαίνει με τα κρυφά δίκτυα AC. Αυτή είναι μια ελαφρώς πιο ακριβή λύση, αλλά είναι ένας τρόπος για να αποφευχθούν πολλά από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα δίκτυα μεταφοράς. Φυσικά, για μεταφορά από Περιοχή της Κολούμπια Οι υπάρχουσες και κοινωνικά αποδεκτές γραμμές μεταφοράς με ψηλούς πύργους μπορούν να προσαρμοστούν. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να στείλετε περισσότερη ενέργεια στην ίδια γραμμή.

Υπάρχουν πολλά προβλήματα με τη μετάδοση ισχύος με χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος που είναι πολύ γνωστά στους μηχανικούς ισχύος. Αυτά περιλαμβάνουν, συμπεριλαμβανομένων δημιουργία ηλεκτρομαγνητικών πεδίωνως αποτέλεσμα, οι γραμμές είναι ψηλά πάνω από το έδαφος και απέχουν μεταξύ τους. Υπάρχουν επίσης απώλειες θερμότητας στο έδαφος και το υδάτινο περιβάλλον και πολλές άλλες δυσκολίες που έχουν μάθει να αντιμετωπίζονται με την πάροδο του χρόνου, αλλά που συνεχίζουν να επιβαρύνουν την ενεργειακή οικονομία. Τα δίκτυα εναλλασσόμενου ρεύματος απαιτούν πολλούς μηχανικούς συμβιβασμούς, αλλά η χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι σίγουρα οικονομικά αποδοτική για τη μετάδοση ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλες αποστάσειςέτσι στις περισσότερες περιπτώσεις αυτά δεν είναι ανυπέρβλητα προβλήματα. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια καλύτερη λύση.

Θα υπάρξει παγκόσμιο ενεργειακό δίκτυο;

Το 1954, η ABB κατασκεύασε μια βυθισμένη γραμμή μεταφοράς HVDC μήκους 96 km μεταξύ της Σουηδικής ηπειρωτικής χώρας και του νησιού (1). Πώς λειτουργεί η έλξη; σας επιτρέπει να πάρετε διπλάσια τάση τι συμβαίνει εναλλασσόμενο ρεύμα. Οι υπόγειες και υποβρύχιες γραμμές συνεχούς ρεύματος δεν χάνουν την απόδοση μετάδοσης σε σύγκριση με τις εναέριες γραμμές. Το συνεχές ρεύμα δεν δημιουργεί ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που θα επηρεάσει άλλους αγωγούς, το έδαφος ή το νερό. Το πάχος των αγωγών μπορεί να είναι οποιοδήποτε, καθώς το συνεχές ρεύμα δεν τείνει να ρέει κατά μήκος της επιφάνειας του αγωγού. Το συνεχές ρεύμα δεν έχει συχνότητα, επομένως είναι ευκολότερο να συνδέσετε δύο δίκτυα διαφορετικών συχνοτήτων και να τα μετατρέψετε ξανά σε εναλλασσόμενο ρεύμα.

αλλά D.C. έχει ακόμα δύο περιορισμούς που την εμπόδισαν να κυριαρχήσει στον κόσμο, τουλάχιστον μέχρι πρόσφατα. Πρώτον, οι μετατροπείς τάσης ήταν πολύ πιο ακριβοί από τους απλούς φυσικούς μετατροπείς AC. Ωστόσο, το κόστος των μετασχηματιστών συνεχούς ρεύματος (2) μειώνεται ραγδαία. Η μείωση του κόστους επηρεάζεται επίσης από το γεγονός ότι ο αριθμός των συσκευών που χρησιμοποιούν συνεχές ρεύμα στην πλευρά των δεκτών στόχευσης ενέργειας αυξάνεται.

2. Μετασχηματιστής DC Siemens

Το δεύτερο πρόβλημα είναι αυτό Οι διακόπτες κυκλώματος υψηλής τάσης DC (ασφάλειες) ήταν αναποτελεσματικοί. Οι διακόπτες κυκλώματος είναι εξαρτήματα που προστατεύουν τα ηλεκτρικά συστήματα από υπερφόρτωση. Μηχανικοί διακόπτες κυκλώματος συνεχούς ρεύματος ήταν πολύ αργοί. Από την άλλη πλευρά, αν και οι ηλεκτρονικοί διακόπτες είναι αρκετά γρήγοροι, οι ρυθμοί ενεργοποίησής τους έχουν συσχετιστεί μέχρι στιγμής με υψηλά ποσοστά έως και 30 τοις εκατό. απώλεια ισχύος. Αυτό ήταν δύσκολο να ξεπεραστεί, αλλά πρόσφατα επιτεύχθηκε με μια νέα γενιά υβριδικών αυτόματων διακοπτών.

Εάν πρέπει να γίνουν πιστευτές οι πρόσφατες αναφορές, είμαστε σε καλό δρόμο για να ξεπεράσουμε τις τεχνικές προκλήσεις που έχουν ταλαιπωρήσει τις λύσεις HVDC. Ήρθε λοιπόν η ώρα να προχωρήσουμε στα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα. Οι αναλύσεις δείχνουν ότι σε μια ορισμένη απόσταση, αφού διασχίσουν τα λεγόμενα.σημείο ισορροπίας” (περίπου 600-800 km), η εναλλακτική λύση HVDC, αν και το αρχικό της κόστος είναι υψηλότερο από το κόστος εκκίνησης των εγκαταστάσεων AC, οδηγεί πάντα σε μείωση του συνολικού κόστους των δικτύων μεταφοράς. Η απόσταση από το σημείο νεκρού σημείου για τα υποβρύχια καλώδια είναι πολύ μικρότερη (συνήθως περίπου 50 km) από ό,τι για τις εναέριες γραμμές (3).

3. Συγκρίνετε τις επενδύσεις και το κόστος μεταφοράς ενέργειας μεταξύ HVAC και HVDC.

Τερματικό DC θα είναι πάντα πιο ακριβά από τους ακροδέκτες εναλλασσόμενου ρεύματος απλώς και μόνο επειδή πρέπει να έχουν εξαρτήματα για τη μετατροπή της τάσης DC καθώς και τη μετατροπή DC σε AC. Αλλά η μετατροπή τάσης DC και οι διακόπτες κυκλώματος είναι φθηνότερα. Αυτός ο λογαριασμός γίνεται όλο και πιο κερδοφόρος.

Επί του παρόντος, οι απώλειες μετάδοσης στα σύγχρονα δίκτυα κυμαίνονται από 7%. έως και 15 τοις εκατό για επίγεια μετάδοση με βάση εναλλασσόμενο ρεύμα. Στην περίπτωση μετάδοσης DC είναι πολύ χαμηλότερα και παραμένουν χαμηλά ακόμη και όταν τα καλώδια τοποθετούνται κάτω από το νερό ή υπόγεια.

Έτσι, το HVDC έχει νόημα για μεγαλύτερες εκτάσεις γης. Ένα άλλο μέρος όπου αυτό θα λειτουργούσε είναι με πληθυσμούς διάσπαρτους στα νησιά. Η Ινδονησία είναι ένα καλό παράδειγμα. Ο πληθυσμός είναι 261 εκατομμύρια άνθρωποι που ζουν σε περίπου έξι χιλιάδες νησιά. Πολλά από αυτά τα νησιά εξαρτώνται πλέον από το πετρέλαιο και το ντίζελ. Παρόμοιο πρόβλημα αντιμετωπίζει και η Ιαπωνία, η οποία έχει 6 νησιά, εκ των οποίων τα 852 κατοικούνται.

Η Ιαπωνία εξετάζει το ενδεχόμενο κατασκευής δύο μεγάλων γραμμών συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης με την ηπειρωτική Ασία.που θα σας απαλλάξει από την ανάγκη να παράγετε και να διαχειρίζεστε ανεξάρτητα όλη την ηλεκτρική σας ενέργεια σε μια περιορισμένη γεωγραφική περιοχή με σημαντικές εδαφικές δυσκολίες. Χώρες όπως η Μεγάλη Βρετανία, η Δανία και πολλές άλλες είναι δομημένες με παρόμοιο τρόπο.

Παραδοσιακά, η Κίνα σκέφτεται σε μια κλίμακα που ξεπερνά την κλίμακα άλλων χωρών. Η εταιρεία που διαχειρίζεται το δημόσιο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας έχει καταλήξει στην ιδέα της κατασκευής ενός παγκόσμιου δικτύου συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης που θα συνδέει όλους τους αιολικούς και ηλιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο έως το 2050. Μια τέτοια λύση, καθώς και τεχνικές έξυπνου δικτύου που κατανέμουν και κατανέμουν δυναμικά την ισχύ από μέρη όπου παράγεται σε μεγάλες ποσότητες σε μέρη όπου χρειάζεται τη δεδομένη στιγμή, θα μπορούσαν να καταστήσουν δυνατή την ανάγνωση του "Young Technician" κάτω από το φως μιας λάμπας. τροφοδοτείται από ενέργεια που παράγεται από ανεμόμυλους, που βρίσκονται κάπου στον Νότιο Ειρηνικό Ωκεανό. Άλλωστε όλος ο κόσμος είναι ένα είδος αρχιπελάγους.