Framtiden ligger i överföring av el med likström? Världsskärgården och dess nätverk
Idag är de flesta högspänningsledningar baserade på växelström. Utvecklingen av nya energikällor, sol- och vindkraftverk belägna långt från befolkade områden och industrikonsumenter, kräver dock överföringsnät ibland även på kontinental skala. Och här, som det visar sig, är HVDC bättre än HVAC.
HVDC linje (förkortning för High Voltage Direct Current) har en bättre förmåga att transportera stora mängder energi än HVAC (förkortning för High Voltage Alternate Current), för stora avstånd. Ett kanske viktigare argument är den lägre kostnaden för en sådan lösning över långa avstånd. Det betyder att den är väldigt användbar för tillhandahålla el över långa avstånd från platser för förnybar energi som förbinder öar med fastlandet och till och med potentiellt till och med olika kontinenter till varandra.
VVS-ledning kräver byggandet av enorma torn och draglinor. Detta orsakar ofta protester från lokalbefolkningen. HVDC kan läggas över alla långa avstånd under jord, utan risk för stora energiförlustersom är fallet med dolda AC-nätverk. Detta är en lite dyrare lösning, men det är ett sätt att undvika många av de problem som transmissionsnäten möter. Naturligtvis för överföring från Columbia regionen befintliga och socialt acceptabla kraftledningar med höga torn kan anpassas. Det betyder att du kan skicka mer energi på samma sätt.
Det finns många problem med kraftöverföring med växelström som är välkända för kraftingenjörer. Dessa inkluderar, inklusive generering av elektromagnetiska fältsom ett resultat är linjerna högt över marken och åtskilda från varandra. Det finns också värmeförluster i mark- och vattenmiljön och många andra svårigheter som man har lärt sig att klara av med tiden, men som fortsätter att belasta energiekonomin. AC-nätverk kräver många tekniska kompromisser, men att använda AC är definitivt kostnadseffektivt för överföring el över långa avståndså i de flesta situationer är dessa inte oöverstigliga problem. Detta betyder dock inte att du inte kan använda en bättre lösning.
Kommer det att finnas ett globalt energinät?
1954 byggde ABB en 96 km lång nedsänkt HVDC-överföringsledning mellan det svenska fastlandet och ön (1). Hur fungerar dragkraften? gör att du kan få dubbelt så hög spänning vad är problemet växelström. Underjordiska och undervattens DC-ledningar förlorar inte sin överföringseffektivitet jämfört med luftledningar. Likström skapar inte ett elektromagnetiskt fält som skulle påverka andra ledare, mark eller vatten. Tjockleken på ledarna kan vara vilken som helst, eftersom likström inte tenderar att flyta längs ledarens yta. Likström har ingen frekvens, så det är lättare att koppla ihop två nätverk med olika frekvenser och omvandla dem tillbaka till växelström.
emellertid D.C. den har fortfarande två begränsningar som har hindrat den från att ta över världen, åtminstone tills nyligen. För det första var spänningsomvandlare mycket dyrare än enkla fysiska växelströmsomvandlare. Kostnaden för DC-transformatorer (2) sjunker dock snabbt. Kostnadsminskningen påverkas också av att antalet enheter som använder likström på sidan av energiriktade mottagare ökar.
2. Siemens DC-transformator
Det andra problemet är det högspänningslikströmsbrytare (säkringar) var ineffektiva. Strömbrytare är komponenter som skyddar elektriska system från överbelastning. Mekaniska likströmsbrytare de var för långsamma. Å andra sidan, även om elektroniska omkopplare är ganska snabba, har deras aktiveringshastigheter hittills förknippats med höga hastigheter på upp till 30 procent. förlust av kraft. Detta har varit svårt att övervinna, men har nyligen uppnåtts med en ny generation hybridbrytare.
Om man ska tro de senaste rapporterna är vi på väg att övervinna de tekniska utmaningar som har plågat HVDC-lösningar. Så det är dags att gå vidare till de otvivelaktiga fördelarna. Analyser visar att på ett visst avstånd, efter att ha korsat den sk.balanspunkt” (ca 600-800 km) leder HVDC-alternativet, även om dess initiala kostnader är högre än startkostnaderna för AC-installationer, alltid till en minskning av de totala kostnaderna för transmissionsnäten. Avståndet till brytpunkten för sjökablar är mycket kortare (vanligen ca 50 km) än för luftledningar (3).
3. Jämför investeringar och kostnader för energiöverföring mellan HVAC och HVDC.
DC terminal de kommer alltid att vara dyrare än AC-terminaler helt enkelt för att de måste ha komponenter för att omvandla DC-spänning samt omvandla DC till AC. Men DC-spänningsomvandling och strömbrytare är billigare. Detta konto blir mer och mer lönsamt.
För närvarande varierar överföringsförlusterna i moderna nät från 7 %. upp till 15 procent för marksändning baserad på växelström. När det gäller DC-överföring är de mycket lägre och förblir låga även när kablarna läggs under vatten eller under jord.
Så HVDC är vettigt för längre landområden. En annan plats där detta skulle fungera är med befolkningar utspridda över öar. Indonesien är ett bra exempel. Befolkningen är 261 miljoner människor som bor på cirka sex tusen öar. Många av dessa öar är nu beroende av olja och diesel. Japan, som har 6 852 öar, varav 430 är bebodda, står inför ett liknande problem.
Japan överväger att bygga två stora högspänningslikströmsledningar med fastlandet till Asien.vilket kommer att befria dig från behovet av att självständigt generera och hantera all din el i ett begränsat geografiskt område med betydande terrängsvårigheter. Länder som Storbritannien, Danmark och många andra är uppbyggda på liknande sätt.
Traditionellt tänker Kina i en skala som överstiger andra länders skala. Företaget som förvaltar landets allmänna elnät har kommit på idén att bygga ett globalt högspänningslikströmsnät som ska ansluta alla vind- och solkraftverk i världen år 2050. En sådan lösning, plus smarta nättekniker som dynamiskt allokerar och distribuerar kraft från platser där den genereras i stora mängder till platser där den behövs vid ett givet ögonblick, skulle kunna göra det möjligt att läsa "Ung tekniker" under ljuset av en lampa drivs av energi som genereras av väderkvarnar, belägna någonstans i södra Stilla havet. Hela världen är trots allt en sorts skärgård.
