Onko sähkönsiirron tulevaisuus tasavirtaa käyttävä? Maailman saaristo ja sen verkosto
Nykyään useimmat suurjännitelinjat perustuvat vaihtovirtaan. Kuitenkin uusien energialähteiden, aurinko- ja tuulivoimaloiden kehittäminen kaukana asutuksista ja teollisista kuluttajista vaatii siirtoverkkoja, joskus jopa mantereen mittakaavassa. Ja tässä, kuten kävi ilmi, HVDC on parempi kuin LVI.
korkeajännite DC linja (lyhenne sanoista High Voltage Direct Current) pystyvät paremmin kuljettamaan suuria määriä energiaa kuin LVI (lyhenne sanoista High Voltage Alternate Current). pitkät matkat. Ehkä tärkeämpi argumentti on tällaisen ratkaisun alhaisemmat kustannukset pitkillä matkoilla. Tämä tarkoittaa, että se on erittäin hyödyllinen tuottaa sähköä pitkiä matkoja uusiutuvan energian paikoista, jotka yhdistävät saaria mantereeseen ja mahdollisesti jopa eri maanosia toisiinsa.
LVI-linja vaativat valtavien tornien ja vetolinjojen rakentamista. Tämä aiheuttaa usein paikallisten asukkaiden protesteja. HVDC voidaan ajaa minkä tahansa pitkän matkan maan alla, ilman suuria energiahäviöitäkuten piilotettujen AC-verkkojen tapauksessa. Tämä on hieman kalliimpi ratkaisu, mutta se on tapa välttää monet siirtoverkkojen kohtaamat ongelmat. Tietenkin lähetystä varten Kolumbian alue olemassa olevia ja sosiaalisesti hyväksyttäviä siirtolinjoja, joissa on korkeat pylväät, voidaan mukauttaa. Tämä tarkoittaa, että voit lähettää enemmän energiaa samojen linjojen kautta.
AC-voimansiirrossa on monia ongelmia, jotka energiainsinöörit tuntevat hyvin. Näitä ovat mm sähkömagneettisten kenttien tuottaminenseurauksena linjat ovat korkealla maanpinnan yläpuolella ja erillään toisistaan. Myös maa- ja vesiympäristössä esiintyy lämpöhäviöitä ja monia muita ajan kanssa selviytyneitä vaikeuksia, jotka edelleen rasittavat energiataloutta. Vaihtovirtaverkot vaativat monia teknisiä kompromisseja, mutta vaihtovirran käyttö on varmasti kustannustehokasta siirrossa. pitkän matkan sähköäjoten useimmissa tilanteissa nämä eivät ole ratkaisemattomia ongelmia. Se ei kuitenkaan tarkoita, etteikö voisi käyttää parempaa ratkaisua.
Tuleeko maailmanlaajuinen energiaverkosto?
Vuonna 1954 ABB rakensi upotetun 96 kilometriä korkeajännitteisen tasavirtajohdon Manner-Ruotsin ja saaren välille (1). Miten vetovoima on voit saada kaksinkertaisen jännitteen miten menee vaihtovirta. Maanalaiset ja merenalaiset tasavirtajohdot eivät menetä siirtotehokkuuttaan verrattuna ilmajohtoihin. Tasavirta ei luo sähkömagneettista kenttää, joka vaikuttaisi muihin johtimiin, maahan tai veteen. Johtimien paksuus voi olla mikä tahansa, koska tasavirralla ei ole taipumusta virrata johtimen pinnan yli. DC:llä ei ole taajuutta, joten on helpompi yhdistää kaksi eri taajuista verkkoa ja muuntaa ne takaisin AC:ksi.
kuitenkin DC. hänellä on edelleen kaksi rajoitusta, jotka estivät häntä valloittamasta maailmaa, ainakin viime aikoihin asti. Ensinnäkin jännitemuuntimet olivat paljon kalliimpia kuin yksinkertaiset fyysiset vaihtovirtamuuntimet. Tasavirtamuuntajien (2) hinta laskee kuitenkin nopeasti. Kustannusten alenemiseen vaikuttaa myös se, että tasavirtaa käyttävien laitteiden määrä energiakohdistettujen vastaanottimien puolella lisääntyy.
2. Siemens DC-muuntaja
Toinen ongelma on se korkeajännitteiset tasavirtasuojakytkimet (sulakkeet) olivat tehottomia. Katkaisijat ovat komponentteja, jotka suojaavat sähköjärjestelmiä ylikuormitukselta. DC mekaaniset katkaisijat ne olivat liian hitaita. Toisaalta, vaikka elektroniset kytkimet ovat melko nopeita, niiden käyttö on tähän asti liitetty suuriin, jopa 30 prosenttiin. tehohäviö. Tätä on ollut vaikea voittaa, mutta se on äskettäin saavutettu uuden sukupolven hybridi-katkaisijalla.
Jos viimeaikaisia raportteja on uskoa, olemme hyvällä tiellä voittamaan HVDC-ratkaisuja vaivanneet tekniset haasteet. Joten on aika siirtyä kiistattomiin etuihin. Analyysit osoittavat, että tietyllä etäisyydellä ylityksen jälkeen ns.tasapainopiste» (n. 600-800 km), HVDC-vaihtoehto, vaikka sen alkukustannukset ovat korkeammat kuin AC-asennusten käynnistyskustannukset, johtaa aina alhaisempiin siirtoverkon kokonaiskustannuksiin. Merenalaisten kaapelien kannattavuusetäisyys on paljon lyhyempi (tyypillisesti noin 50 km) kuin ilmajohtojen (3).
3. Vertaa LVI:n ja HVDC:n välisen sähkönsiirron investointeja ja kustannuksia.
DC-liitin ne ovat aina kalliimpia kuin AC-liittimet, yksinkertaisesti siksi, että niissä on oltava komponentteja DC-jännitteen muuntamiseksi sekä DC-muunnos AC-muunnoksiksi. Mutta tasajännitemuunnos ja katkaisijat ovat halvempia. Tämä tili on yhä kannattavampi.
Nykyaikaisten verkkojen siirtohäviöt vaihtelevat tällä hetkellä 7 %:sta. jopa 15 prosenttia vaihtovirtaan perustuvaan maanpäälliseen lähetykseen. Tasavirtasiirron tapauksessa ne ovat paljon matalampia ja pysyvät alhaisina, vaikka kaapelit vedetään veden alle tai maan alle.
Joten HVDC on järkevä pidemmille maa-alueille. Toinen paikka, jossa tämä toimii, on saarille hajallaan oleva väestö. Indonesia on hyvä esimerkki. Väkiluku on 261 miljoonaa ihmistä, jotka asuvat noin kuudella tuhannella saarella. Monet näistä saarista ovat tällä hetkellä riippuvaisia öljystä ja dieselpolttoaineesta. Samanlainen ongelma on Japanilla, jolla on 6 852 saarta, joista 430 on asutettua.
Japani harkitsee kahden suuren suurjännitteisen tasavirtalinjan rakentamista Manner-Aasian kanssa.jonka avulla päästään eroon tarpeesta tuottaa ja hallita itsenäisesti kaikkea sähköä rajoitetulla maantieteellisellä alueella, jolla on merkittäviä maastovaikeuksia. Sellaiset maat kuin Iso-Britannia, Tanska ja monet muut ovat järjestetty samalla tavalla.
Perinteisesti Kiina ajattelee mittakaavassa, joka ylittää muut maat. Maan valtion omistamaa sähköverkkoa operoiva yritys on keksinyt ajatuksen rakentaa globaali suurjännitetasavirtaverkko, joka yhdistää kaikki maailman tuuli- ja aurinkovoimalat vuoteen 2050 mennessä. Tällainen ratkaisu sekä älyverkkotekniikat, jotka dynaamisesti allokoivat ja jakavat tehoa paikoista, joissa sitä tuotetaan suuria määriä paikkoihin, joissa sitä tällä hetkellä tarvitaan, voisivat mahdollistaa "Nuoren teknikon" lukemisen lampun valossa. jossain eteläisellä Tyynellämerellä sijaitsevien tuulimyllyjen tuottamasta energiasta. Loppujen lopuksi koko maailma on eräänlainen saaristo.
