Viitorul transportului de energie electrică folosește curent continuu? Arhipelagul mondial și rețeaua sa
Astăzi, majoritatea liniilor electrice de înaltă tensiune se bazează pe curent alternativ. Cu toate acestea, dezvoltarea de noi surse de energie, centrale solare și eoliene, situate departe de așezări și consumatori industriali, necesită rețele de transport, uneori chiar și la scară continentală. Și aici, după cum sa dovedit, HVDC este mai bun decât HVAC.
linie DC de înaltă tensiune (prescurtare de la High Voltage Direct Current) au o capacitate mai bună de a transporta cantități mari de energie decât HVAC (prescurtare de la High Voltage Alternate Current), pentru distante lungi. Poate un argument mai important este costul mai mic al unei astfel de soluții pe distanțe lungi. Aceasta înseamnă că este foarte util pentru furnizarea de energie electrică pe distanțe lungi din locații de energie regenerabilă care conectează insulele de continent și chiar potențial chiar continente diferite între ele.
linie HVAC necesită construirea de turnuri uriașe și linii de tracțiune. Acest lucru provoacă adesea proteste din partea localnicilor. HVDC poate fi amplasat la orice distanță în subteran, fără riscul unor pierderi mari de energieașa cum este cazul rețelelor de curent alternativ ascunse. Aceasta este o soluție puțin mai costisitoare, dar este o modalitate de a evita multe dintre problemele cu care se confruntă rețelele de transmisie. Desigur, pentru transmiterea de la Regiunea Columbia pot fi adaptate liniile de transport existente și acceptabile social cu stâlpi înalți. Aceasta înseamnă că puteți trimite mai multă energie prin aceleași linii.
Există multe probleme cu transmisia de curent alternativ care sunt bine cunoscute inginerilor energetici. Acestea includ, printre altele generarea de câmpuri electromagneticeca urmare, liniile sunt la înălțime deasupra solului și distanțate unele de altele. Există, de asemenea, pierderi de căldură în mediul sol și apă și multe alte dificultăți care au învățat să facă față timpului, dar care continuă să împovăreze economia energetică. Rețelele AC necesită multe compromisuri de inginerie, dar utilizarea AC este cu siguranță rentabilă pentru transmisie. electricitate pe distanțe lungideci în majoritatea situațiilor acestea nu sunt probleme de nerezolvat. Totuși, asta nu înseamnă că nu poți folosi o soluție mai bună.
Va exista o rețea energetică globală?
În 1954, ABB a construit o linie de transmisie în curent continuu de înaltă tensiune de 96 km între Suedia continentală și insulă (1). Cum este tracțiunea vă permite să obțineți de două ori tensiunea ce mai faci curent alternativ. Liniile de curent continuu subterane și submarine nu își pierd eficiența de transmisie în comparație cu liniile aeriene. Curentul continuu nu creează un câmp electromagnetic care ar afecta alți conductori, pământul sau apa. Grosimea conductorilor poate fi orice, deoarece curentul continuu nu tinde să curgă pe suprafața conductorului. DC nu are frecvență, așa că este mai ușor să conectați două rețele de frecvențe diferite și să le convertiți înapoi în AC.
totuși curent continuu încă mai are două limitări care l-au împiedicat să preia lumea, cel puțin până de curând. În primul rând, convertoarele de tensiune erau mult mai scumpe decât simplele convertoare fizice de curent alternativ. Cu toate acestea, costul transformatoarelor de curent continuu (2) scade rapid. Reducerea costurilor este, de asemenea, afectată de faptul că numărul de dispozitive care utilizează curent continuu pe partea receptoarelor orientate spre energie este în creștere.
2. Transformator DC Siemens
A doua problemă este că întreruptoarele de circuit de înaltă tensiune DC (siguranțe) au fost ineficiente. Întreruptoarele sunt componente care protejează sistemele electrice de suprasarcină. Întrerupătoare mecanice DC erau prea lente. Pe de altă parte, deși comutatoarele electronice sunt destul de rapide, acționarea lor a fost asociată până acum cu cele mari, până la 30 la sută. pierdere de putere. Acest lucru a fost greu de depășit, dar a fost realizat recent cu o nouă generație de întreruptoare hibride.
Dacă e de crezut rapoarte recente, suntem pe drumul nostru spre a depăși provocările tehnice care au afectat soluțiile HVDC. Așa că este timpul să trecem la beneficiile neîndoielnice. Analizele arată că la o anumită distanță, după trecerea așa-zisului.punctul de echilibru» (cca. 600-800 km), alternativa HVDC, deși costurile sale inițiale sunt mai mari decât costurile de pornire ale instalațiilor AC, are ca rezultat întotdeauna costuri globale mai mici ale rețelei de transport. Distanța de rentabilitate pentru cablurile submarine este mult mai mică (de obicei, în jur de 50 km) decât pentru liniile aeriene (3).
3. Comparați investiția și costul transportului de energie între HVAC și HVDC.
borna DC ele vor fi întotdeauna mai scumpe decât bornele AC, pur și simplu pentru că trebuie să aibă componente pentru a converti tensiunea DC, precum și conversia DC la AC. Dar conversia tensiunii DC și întreruptoarele sunt mai ieftine. Acest cont devine din ce în ce mai profitabil.
În prezent, pierderile de transmisie în rețelele moderne variază de la 7%. până la 15 la sută pentru transmisia terestră pe bază de curent alternativ. În cazul transmisiei DC, acestea sunt mult mai mici și rămân scăzute chiar și atunci când cablurile sunt așezate sub apă sau sub pământ.
Deci, HVDC are sens pentru porțiuni mai lungi de teren. Un alt loc în care acest lucru va funcționa este populația împrăștiată pe insule. Indonezia este un bun exemplu. Populația este de 261 de milioane de oameni care trăiesc pe aproximativ șase mii de insule. Multe dintre aceste insule depind în prezent de petrol și motorină. O problemă similară se confruntă cu Japonia, care are 6 de insule, dintre care 852 sunt locuite.
Japonia are în vedere construirea a două linii mari de transmisie DC de înaltă tensiune cu Asia continentală.ceea ce va face posibilă scăparea de necesitatea de a genera și gestiona în mod independent întreaga energie electrică a acestora într-o zonă geografică limitată cu dificultăți semnificative de relief. Țări precum Marea Britanie, Danemarca și multe altele sunt aranjate într-un mod similar.
În mod tradițional, China gândește la o scară care o depășește pe cea a altor țări. Compania, care operează rețeaua electrică de stat a țării, a venit cu ideea de a construi o rețea globală de curent continuu de înaltă tensiune care va conecta toate centralele eoliene și solare din lume până în 2050. O astfel de soluție, plus tehnicile de rețea inteligentă care alocă și distribuie dinamic puterea din locurile în care este produsă în cantități mari către locurile în care este nevoie în acest moment, ar putea face posibilă citirea „Tânăr tehnician” la lumina unei lămpi alimentate. de energia generată de morile de vânt situate undeva în Pacificul de Sud. La urma urmei, întreaga lume este un fel de arhipelag.
