Er framtíð raforkuflutnings með jafnstraumi? Heimseyjaklasinn og net hans

Í dag eru flestar háspennulínur byggðar á riðstraumi. Uppbygging nýrra orkugjafa, sólar- og vindorkuvera, sem staðsett eru langt frá byggðum og iðnaðarneytendum, krefst hins vegar flutningsneta, stundum jafnvel á meginlandsmælikvarða. Og hér, eins og það kom í ljós, er HVDC betri en HVAC.

háspennu DC línu (stutt fyrir High Voltage Direct Current) hafa betri getu til að flytja mikið magn af orku en HVAC (stutt fyrir High Voltage Alternate Current) fyrir langar vegalengdir. Kannski mikilvægari rök eru minni kostnaður við slíka lausn yfir langar vegalengdir. Þetta þýðir að það er mjög gagnlegt fyrir útvega rafmagn yfir langar vegalengdir frá endurnýjanlegum orkustöðum sem tengja eyjar við meginlandið og jafnvel hugsanlega jafnvel mismunandi heimsálfur hver við aðra.

Loftræstilína krefjast byggingu risastórra turna og toglína. Þetta veldur oft mótmælum bæjarbúa. HVDC er hægt að leggja í hvaða langa fjarlægð sem er neðanjarðar, án hættu á miklu orkutapieins og raunin er með falin AC net. Þetta er aðeins dýrari lausn en hún er leið til að forðast mörg vandamál sem flutningsnet standa frammi fyrir. Að sjálfsögðu til flutnings frá Columbia svæðinu Hægt er að aðlaga núverandi og samfélagslega viðunandi háspennulínur með háum masturum. Þetta þýðir að þú getur sent meiri orku í gegnum sömu línurnar.

Það eru mörg vandamál með AC aflflutningi sem eru vel þekkt fyrir orkuverkfræðinga. Má þar nefna m.a myndun rafsegulsviðaþar af leiðandi eru línurnar hátt yfir jörðu og á milli þeirra. Einnig eru hitatap í jarðvegs- og vatnsumhverfi og margir aðrir erfiðleikar sem hafa lært að takast á við tímann, en halda áfram að íþyngja orkuhagfræðinni. AC net krefst margra verkfræðilegra málamiðlana, en notkun AC er vissulega hagkvæm fyrir flutning. langlínurafmagnþví í flestum tilfellum eru þetta ekki óleysanleg vandamál. Hins vegar þýðir það ekki að þú getir ekki notað betri lausn.

Verður alþjóðlegt orkunet?

Árið 1954 byggði ABB niðursokkna 96 km háspennu DC flutningslínu milli sænska meginlandsins og eyjunnar (1). Hvernig er gripið gerir þér kleift að fá tvöfalda spennu hvað er að frétta skiptisstraumur. Jafnstraumslínur neðanjarðar og neðansjávar missa ekki flutningsskilvirkni miðað við loftlínur. Jafnstraumur skapar ekki rafsegulsvið sem myndi hafa áhrif á aðra leiðara, jörð eða vatn. Þykkt leiðaranna getur verið hvaða sem er, þar sem jafnstraumurinn hefur ekki tilhneigingu til að flæða yfir yfirborð leiðarans. DC hefur enga tíðni, svo það er auðveldara að tengja tvö net af mismunandi tíðni og breyta þeim aftur í AC.

þó D.C. hann hefur enn tvær takmarkanir sem komu í veg fyrir að hann tæki yfir heiminn, að minnsta kosti þar til nýlega. Í fyrsta lagi voru spennubreytar miklu dýrari en einfaldir líkamlegir straumbreytar. Hins vegar lækkar kostnaður við jafnstraumspenna (2) hratt. Lækkun kostnaðar er einnig undir áhrifum af því að tækjum sem nota jafnstraum á hlið orkumiðaðra viðtaka fjölgar.

2. Siemens DC spennir

Annað vandamálið er það háspennu DC aflrofar (öryggi) voru óvirkir. Aflrofar eru íhlutir sem verja rafkerfi fyrir ofhleðslu. DC vélrænir aflrofar þeir voru of hægir. Á hinn bóginn, þó rafrænir rofar séu nokkuð hraðir, hefur virkjun þeirra hingað til verið tengd stórum, allt að 30 prósentum. orkutap. Erfitt hefur verið að sigrast á þessu en hefur nýlega náðst með nýrri kynslóð af tvinnrofa.

Ef trúa má nýlegum skýrslum erum við á góðri leið með að sigrast á tæknilegum áskorunum sem hafa hrjáð HVDC lausnir. Svo það er kominn tími til að fara yfir í ótvíræða kosti. Greiningar sýna að í ákveðinni fjarlægð, eftir að hafa farið yfir svokallaða.jafnvægispunktur» (ca. 600-800 km), HVDC valkosturinn, þó að stofnkostnaður hans sé hærri en stofnkostnaður riðstraumsvirkja, hefur alltaf í för með sér lægri heildarkostnað fyrir flutningsnetið. Jöfnunarvegalengd fyrir sæstrengi er mun styttri (venjulega um 50 km) en fyrir loftlínur (3).

3. Berðu saman fjárfestingu og kostnað við raforkuflutning milli loftræstikerfis og loftræstikerfis.

DC tengi þeir verða alltaf dýrari en AC tengi, einfaldlega vegna þess að þeir verða að hafa íhluti til að breyta DC spennu sem og DC í AC umbreytingu. En DC spennubreyting og aflrofar eru ódýrari. Þessi reikningur verður sífellt arðbærari.

Eins og er er flutningstap í nútíma netum á bilinu 7%. allt að 15 prósent fyrir landsendingar miðað við riðstraum. Þegar um er að ræða jafnstraumssendingu eru þeir mun lægri og haldast lágir jafnvel þegar snúrurnar eru lagðar neðansjávar eða neðanjarðar.

Þannig að HVDC er skynsamlegt fyrir lengri landlengjur. Annar staður þar sem þetta mun virka er íbúarnir sem eru dreifðir um eyjarnar. Indónesía er gott dæmi. Íbúar eru 261 milljón manns sem búa á um sex þúsund eyjum. Margar þessara eyja eru nú háðar olíu og dísilolíu. Japan á við svipað vandamál að etja með 6 eyjar, þar af 852 byggðar.

Japan er að íhuga að byggja tvær stórar háspennu DC flutningslínur við meginland Asíu.sem gerir kleift að losna við þörfina á að framleiða og sjá um alla raforku sína sjálfstætt á afmörkuðu landfræðilegu svæði með verulegum landslagsörðugleikum. Löndum eins og Bretlandi, Danmörku og mörgum öðrum er skipað á svipaðan hátt.

Hefð er fyrir því að Kína hugsar á mælikvarða sem er meiri en í öðrum löndum. Fyrirtækið, sem rekur raforkukerfi ríkisins í eigu ríkisins, hefur fengið þá hugmynd að byggja upp alþjóðlegt háspennu jafnstraumsnet sem mun tengja allar vind- og sólarorkuver í heiminum fyrir árið 2050. Slík lausn, auk snjallnetstækni sem úthlutar og dreifir krafti frá stöðum þar sem það er framleitt í miklu magni til staða þar sem þess er þörf í augnablikinu, gæti gert það mögulegt að lesa „Ungur tæknimaður“ undir ljósi lampa með orku sem myndast með vindmyllum sem staðsettar eru einhvers staðar í Suður-Kyrrahafi. Enda er allur heimurinn eins konar eyjaklasi.