Je budoucnost přenosu elektřiny pomocí stejnosměrného proudu? Světové souostroví a jeho síť
Dnes je většina vedení vysokého napětí založena na střídavém proudu. Rozvoj nových zdrojů energie, solárních a větrných elektráren, umístěných daleko od sídel a průmyslových spotřebitelů, však vyžaduje přenosové sítě, někdy i v kontinentálním měřítku. A jak se ukázalo, HVDC je lepší než HVAC.
vysokonapěťové stejnosměrné vedení (zkratka pro High Voltage Direct Current) mají lepší schopnost přenášet velké množství energie než HVAC (zkratka pro High Voltage Alternate Current) pro dlouhé vzdálenosti. Možná důležitějším argumentem je nižší cena takového řešení na velké vzdálenosti. To znamená, že je velmi užitečné pro poskytování elektřiny na velké vzdálenosti z oblastí obnovitelných zdrojů energie, které spojují ostrovy s pevninou a dokonce potenciálně i různé kontinenty navzájem.
HVAC linka vyžadují výstavbu obrovských věží a trakčního vedení. To často vyvolává protesty místních obyvatel. HVDC lze položit pod zem na jakoukoli velkou vzdálenost, bez rizika velkých energetických ztrátjako je tomu u skrytých AC sítí. Jedná se o trochu dražší řešení, ale je to způsob, jak se vyhnout mnoha problémům, kterým přenosové sítě čelí. Samozřejmě pro přenos z Region Columbia stávající a společensky přijatelné přenosové vedení s vysokými stožáry lze upravit. To znamená, že stejnými linkami můžete poslat více energie.
Existuje mnoho problémů s přenosem střídavého proudu, které jsou energetici dobře známé. Mezi ně patří mj generování elektromagnetických polív důsledku toho jsou vedení vysoko nad zemí a jsou od sebe vzdálená. Dochází také ke ztrátám tepla v půdním a vodním prostředí a k mnoha dalším potížím, které se naučily zvládat s časem, ale nadále zatěžují energetickou ekonomiku. Sítě střídavého proudu vyžadují mnoho technických kompromisů, ale použití střídavého proudu je rozhodně nákladově efektivní pro přenos. elektřina na velké vzdálenostitakže ve většině situací to nejsou neřešitelné problémy. To však neznamená, že nemůžete použít lepší řešení.
Vznikne globální energetická síť?
V roce 1954 ABB vybudovalo potopené 96 km vysokonapěťové stejnosměrné přenosové vedení mezi švédskou pevninou a ostrovem (1). Jaká je trakce umožňuje získat dvojnásobné napětí co se děje střídavý proud. Podzemní a podmořské stejnosměrné vedení neztrácí svou přenosovou účinnost ve srovnání s nadzemním vedením. Stejnosměrný proud nevytváří elektromagnetické pole, které by ovlivňovalo jiné vodiče, zemi nebo vodu. Tloušťka vodičů může být libovolná, protože stejnosměrný proud nemá tendenci protékat po povrchu vodiče. DC nemá žádnou frekvenci, takže je snazší propojit dvě sítě o různých frekvencích a převést je zpět na střídavý.
však DC. stále má dvě omezení, která mu alespoň donedávna bránila ovládnout svět. Za prvé, měniče napětí byly mnohem dražší než jednoduché fyzické měniče střídavého proudu. Náklady na stejnosměrné transformátory (2) však rychle klesají. Snížení nákladů ovlivňuje i fakt, že na straně energeticky cílených přijímačů přibývá zařízení využívajících stejnosměrný proud.
2. DC transformátor Siemens
Druhý problém je ten vysokonapěťové stejnosměrné jističe (pojistky) byly neúčinné. Jističe jsou součásti, které chrání elektrické systémy před přetížením. DC mechanické jističe byli příliš pomalí. Na druhou stranu, i když jsou elektronické spínače poměrně rychlé, jejich ovládání bylo dosud spojeno s velkými, až 30 procenty. ztráta moci. To bylo obtížné překonat, ale nedávno bylo dosaženo pomocí nové generace hybridních jističů.
Máme-li věřit nedávným zprávám, jsme na dobré cestě k překonání technických problémů, které sužovaly řešení HVDC. Je tedy čas přejít k nepochybným výhodám. Rozbory ukazují, že na určitou vzdálenost, po překročení tzv.bod rovnováhy» (cca 600-800 km), alternativa HVDC, ačkoli její počáteční náklady jsou vyšší než počáteční náklady střídavých instalací, vždy vede k nižším celkovým nákladům na přenosovou síť. Zlomová vzdálenost pro podmořské kabely je mnohem kratší (obvykle kolem 50 km) než pro venkovní vedení (3).
3. Porovnejte investice a náklady na přenos energie mezi HVAC a HVDC.
DC terminál budou vždy dražší než AC terminály, jednoduše proto, že musí mít komponenty pro konverzi stejnosměrného napětí a také konverzi stejnosměrného proudu na střídavý. Ale konverze stejnosměrného napětí a jističe jsou levnější. Tento účet je stále ziskovější.
V současnosti se přenosové ztráty v moderních sítích pohybují od 7 %. až 15 procent pro pozemní přenos na bázi střídavého proudu. V případě stejnosměrného přenosu jsou mnohem nižší a zůstávají nízké, i když jsou kabely položeny pod vodou nebo pod zemí.
HVDC má tedy smysl pro delší úseky země. Dalším místem, kde to bude fungovat, je populace rozptýlená po ostrovech. Indonésie je dobrým příkladem. Populace je 261 milionů lidí žijících na asi šesti tisících ostrovech. Mnoho z těchto ostrovů je v současnosti závislých na ropě a naftě. S podobným problémem se potýká i Japonsko, které má 6 ostrovů, z nichž 852 je obydlených.
Japonsko zvažuje vybudování dvou velkých vysokonapěťových stejnosměrných přenosových vedení s pevninskou Asií.což umožní zbavit se potřeby samostatně vyrábět a spravovat veškerou svou elektřinu v omezené geografické oblasti se značnými terénními obtížemi. Země jako Velká Británie, Dánsko a mnohé další jsou uspořádány podobně.
Čína tradičně přemýšlí v měřítku, které předčí ostatní země. Společnost, která provozuje státní elektrickou síť v zemi, přišla s nápadem vybudovat globální vysokonapěťovou stejnosměrnou síť, která do roku 2050 propojí všechny větrné a solární elektrárny na světě. Takové řešení a techniky chytré sítě, které dynamicky přidělují a distribuují energii z míst, kde se vyrábí ve velkém množství, do míst, kde je v danou chvíli potřeba, by mohly umožnit číst „Mladý technik“ ve světle napájené lampy. energií generovanou větrnými mlýny umístěnými někde v jižním Pacifiku. Vždyť celý svět je jakési souostroví.
