Egyenáramú a villamosenergia-átvitel jövője? Világszigetvilág és hálózata

Ma a legtöbb nagyfeszültségű vezeték váltóáramra épül. A településektől, ipari fogyasztóktól távol elhelyezkedő új energiaforrások, nap- és szélerőművek fejlesztése azonban átviteli hálózatokat igényel, esetenként akár kontinentális léptékben is. És itt, mint kiderült, a HVDC jobb, mint a HVAC.

nagyfeszültségű egyenáramú vezeték (a nagyfeszültségű egyenáram rövidítése) jobban képesek nagy mennyiségű energiát szállítani, mint a HVAC (a High Voltage Alternate Current rövidítése). hosszútáv. Talán fontosabb érv egy ilyen megoldás kisebb költsége nagy távolságokon. Ez azt jelenti, hogy nagyon hasznos villamos energia nagy távolságra történő biztosítása a megújuló energiát hasznosító helyszínekről, amelyek szigeteket kötnek össze a szárazfölddel, sőt potenciálisan akár különböző kontinenseket is összekötnek egymással.

HVAC vonal hatalmas tornyok és vontatási vonalak építését teszik szükségessé. Ez gyakran a helyi lakosok tiltakozását váltja ki. A HVDC bármilyen nagy távolságra lefektethető a föld alatt, nagy energiaveszteség veszélye nélkülmint a rejtett váltóáramú hálózatok esetében. Ez egy kicsit drágább megoldás, de ezzel elkerülhető sok olyan probléma, amellyel az átviteli hálózatok szembesülnek. Természetesen az átvitelhez Columbia régió A meglévő és társadalmilag elfogadható, magas oszlopokkal rendelkező távvezetékek adaptálhatók. Ez azt jelenti, hogy több energiát küldhet ugyanazokon a vonalakon keresztül.

Számos probléma van a váltakozó áramú erőátvitellel, amelyek jól ismertek az energiamérnökök számára. Ezek közé tartozik többek között elektromágneses mezők generálásaennek eredményeként a vonalak magasan a talaj felett helyezkednek el, és egymástól bizonyos távolságra vannak. A talaj- és vízkörnyezetben hőveszteség és sok más nehézség is tapasztalható, amelyek megtanulták megbirkózni az idővel, de továbbra is megterhelik az energiagazdaságot. A váltakozó áramú hálózatok sok mérnöki kompromisszumot igényelnek, de az AC használata minden bizonnyal költséghatékony az átvitelhez. távolsági villamos energiaígy a legtöbb helyzetben ezek nem megoldhatatlan problémák. Ez azonban nem jelenti azt, hogy ne használhatna jobb megoldást.

Lesz-e globális energiahálózat?

1954-ben az ABB egy elsüllyedt 96 km-es nagyfeszültségű egyenáramú távvezetéket épített a svéd szárazföld és a sziget között (1). Milyen a tapadás kétszeres feszültség elérését teszi lehetővé mi a helyzet váltakozó áram. A föld alatti és tenger alatti egyenáramú vezetékek nem veszítenek átviteli hatékonyságukból a felsővezetékekhez képest. Az egyenáram nem hoz létre olyan elektromágneses teret, amely hatással lenne más vezetőkre, földre vagy vízre. A vezetékek vastagsága tetszőleges lehet, mivel az egyenáram nem hajlamos átfolyni a vezető felületén. Az egyenáramnak nincs frekvenciája, így egyszerűbb két különböző frekvenciájú hálózatot összekötni és visszakonvertálni váltakozó árammá.

viszont D.C. még mindig van két korlátja, amelyek megakadályozták, hogy elfoglalja a világot, legalábbis egészen a közelmúltig. Először is, a feszültségátalakítók sokkal drágábbak voltak, mint az egyszerű fizikai váltóáramú konverterek. Az egyenáramú transzformátorok (2) költsége azonban gyorsan csökken. A költségcsökkentést befolyásolja az is, hogy az energiacélú vevőkészülékek oldalán növekszik az egyenáramot használó készülékek száma.

2. Siemens DC transzformátor

A második probléma az A nagyfeszültségű egyenáramú megszakítók (biztosítékok) hatástalanok voltak. A megszakítók olyan alkatrészek, amelyek megvédik az elektromos rendszereket a túlterheléstől. DC mechanikus megszakítók túl lassúak voltak. Másrészt, bár az elektronikus kapcsolók meglehetősen gyorsak, működésüket eddig a nagyokhoz, akár 30 százalékos arányban is összekapcsolták. energia veszteség. Ezt nehéz volt leküzdeni, de a közelmúltban a hibrid megszakítók új generációjával sikerült elérni.

Ha hinni lehet a legutóbbi jelentéseknek, jó úton haladunk afelé, hogy leküzdjük azokat a technikai kihívásokat, amelyek a HVDC megoldásokat sújtják. Ideje tehát továbbtérni a kétségtelen előnyökhöz. Az elemzések azt mutatják, hogy bizonyos távolságon áthaladva az ún.egyensúlyi pont» (kb. 600-800 km), a HVDC alternatíva, bár kezdeti költségei magasabbak, mint a váltakozó áramú létesítmények beindítási költségei, mindig alacsonyabb átviteli hálózati költségeket eredményez. A tengeralattjáró kábelek megtérülési távolsága sokkal rövidebb (jellemzően 50 km körüli), mint a felsővezetékeknél (3).

3. Hasonlítsa össze a HVAC és a HVDC közötti energiaátvitel beruházását és költségét.

DC terminál mindig drágábbak lesznek, mint a váltakozóáramú terminálok, egyszerűen azért, mert olyan alkatrészeket kell tartalmazniuk, amelyek átalakítják az egyenfeszültséget, valamint a DC-AC átalakítást. De az egyenfeszültség-átalakítás és a megszakítók olcsóbbak. Ez a számla egyre jövedelmezőbb.

Jelenleg az átviteli veszteségek a modern hálózatokban 7% között mozognak. 15 százalékig váltóáram alapú földi átvitelhez. Egyenáramú átvitel esetén jóval alacsonyabbak és alacsonyak maradnak még akkor is, ha a kábeleket víz alatt vagy föld alatt fektetik le.

Tehát a HVDC ésszerű hosszabb földterületeken. Egy másik hely, ahol ez működni fog, az a lakosság szétszórtan a szigeteken. Indonézia jó példa. A lakosság száma 261 millió ember, mintegy hatezer szigeten él. E szigetek közül sok jelenleg olajtól és gázolajtól függ. Hasonló probléma van Japánban is, amelynek 6 szigete van, amelyek közül 852 lakott.

Japán két nagy nagyfeszültségű egyenáramú távvezeték építését fontolgatja Ázsia szárazfölddel.amely lehetővé teszi, hogy egy korlátozott földrajzi területen, jelentős domborzati nehézségekkel megszabaduljanak attól, hogy önállóan termeljék és gazdálkodjanak villamos energiájukkal. Az olyan országok, mint Nagy-Britannia, Dánia és még sokan mások, hasonló módon vannak elrendezve.

Kína hagyományosan olyan léptékben gondolkodik, amely meghaladja a többi országét. Az ország állami tulajdonú villamosenergia-hálózatát üzemeltető cég azzal az ötlettel állt elő, hogy 2050-re egy globális nagyfeszültségű egyenáramú hálózatot építsen ki, amely összeköti a világ összes szél- és naperőművét. Egy ilyen megoldás, valamint az intelligens hálózati technikák, amelyek dinamikusan osztják el és osztják el az energiát a nagy mennyiségben előállított helyekről olyan helyekre, ahol jelenleg szükség van rá, lehetővé tenné a „Fiatal technikus” olvasását egy lámpa fényében. valahol a Csendes-óceán déli részén található szélmalmok által termelt energiával. Hiszen az egész világ egyfajta szigetvilág.