Elektrik iletiminin geleceği doğru akım mı kullanıyor? Dünya takımadaları ve ağı

Bugün, yüksek voltajlı elektrik hatlarının çoğu alternatif akıma dayanmaktadır. Bununla birlikte, yerleşim yerlerinden ve endüstriyel tüketicilerden uzakta bulunan yeni enerji kaynaklarının, güneş ve rüzgar santrallerinin geliştirilmesi, bazen kıta ölçeğinde bile iletim ağlarını gerektirir. Ve burada, HVDC'nin HVAC'den daha iyi olduğu ortaya çıktı.

yüksek gerilim DC hattı (Yüksek Voltajlı Doğru Akımın kısaltması), büyük miktarda enerjiyi HVAC'den (Yüksek Voltaj Alternatif Akım'ın kısaltması) daha iyi taşıma kabiliyetine sahiptir. uzun mesafeler. Belki de daha önemli bir argüman, böyle bir çözümün uzun mesafelerde daha düşük maliyetidir. Bu, bunun için çok yararlı olduğu anlamına gelir. uzun mesafelerde elektrik sağlamak adaları anakaraya ve hatta potansiyel olarak farklı kıtaları birbirine bağlayan yenilenebilir enerji konumlarından.

HVAC hattı devasa kulelerin ve çekiş hatlarının inşasını gerektirir. Bu genellikle yerel sakinlerin protestolarına neden olur. HVDC yer altına herhangi bir uzun mesafe döşenebilir, büyük enerji kayıpları riski olmadangizli AC ağlarında olduğu gibi. Bu biraz daha pahalı bir çözümdür, ancak iletim ağlarının karşılaştığı birçok sorundan kaçınmanın bir yoludur. Tabii ki, iletim için Columbia bölgesi yüksek direklere sahip mevcut ve sosyal olarak kabul edilebilir iletim hatları uyarlanabilir. Bu, aynı hatlardan daha fazla enerji gönderebileceğiniz anlamına gelir.

Güç mühendisleri tarafından iyi bilinen AC güç aktarımıyla ilgili birçok sorun vardır. Bunlar, diğerleri arasında elektromanyetik alanların oluşumusonuç olarak, çizgiler yerden yüksektir ve birbirinden aralıklıdır. Toprak ve su ortamındaki ısı kayıpları ve zamanla başa çıkmayı öğrenen ancak enerji ekonomisine yük olmaya devam eden birçok başka zorluk da vardır. AC ağları birçok mühendislik tavizi gerektirir, ancak AC kullanmak iletim için kesinlikle uygun maliyetlidir. uzun mesafe elektrikbu yüzden çoğu durumda bunlar çözülemez problemler değildir. Ancak bu, daha iyi bir çözüm kullanamayacağınız anlamına gelmez.

Küresel bir enerji ağı olacak mı?

1954'te ABB, İsveç anakarası ile ada arasında 96 km'lik batık bir yüksek gerilim DC iletim hattı inşa etti (1). çekiş nasıl voltajın iki katını almanızı sağlar naber alternatif akım. Yeraltı ve denizaltı DC hatları, havai hatlara göre iletim verimini kaybetmez. Doğru akım, diğer iletkenleri, toprağı veya suyu etkileyecek bir elektromanyetik alan oluşturmaz. İletkenlerin kalınlığı herhangi biri olabilir, çünkü doğru akım iletkenin yüzeyinden akma eğiliminde değildir. DC'nin frekansı yoktur, bu nedenle farklı frekanslara sahip iki ağı birbirine bağlamak ve bunları tekrar AC'ye dönüştürmek daha kolaydır.

ancak DC en azından yakın zamana kadar onu dünyayı ele geçirmekten alıkoyan iki sınırlaması var. İlk olarak, voltaj dönüştürücüler, basit fiziksel AC dönüştürücülerden çok daha pahalıydı. Ancak DC transformatörlerin (2) maliyeti hızla düşmektedir. Enerji hedefli alıcılar tarafında doğru akım kullanan cihaz sayısının artması da maliyet düşüşünü etkiliyor.

2. Siemens DC trafosu

İkinci sorun şu ki yüksek voltajlı DC devre kesiciler (sigortalar) etkisizdi. Devre kesiciler, elektrik sistemlerini aşırı yükten koruyan bileşenlerdir. DC mekanik devre kesiciler çok yavaşlardı. Öte yandan, elektronik anahtarlar oldukça hızlı olmasına rağmen, harekete geçmeleri şimdiye kadar yüzde 30'a varan büyük anahtarlarla ilişkilendirildi. güç kaybı. Bunun üstesinden gelmek zor olmuştur, ancak son zamanlarda yeni nesil hibrit devre kesiciler ile başarılmıştır.

Son raporlara inanılırsa, HVDC çözümlerini rahatsız eden teknik zorlukların üstesinden gelme yolundayız. Bu yüzden şüphesiz faydalara geçme zamanı. Analizler, sözde geçtikten sonra belirli bir mesafede olduğunu gösteriyor.denge noktası» (yaklaşık 600-800 km), HVDC alternatifi, ilk maliyetleri AC kurulumlarının başlangıç ​​maliyetlerinden daha yüksek olmasına rağmen, her zaman daha düşük toplam iletim ağı maliyetleri ile sonuçlanır. Denizaltı kablolarının başa baş mesafesi, havai hatlara göre çok daha kısadır (tipik olarak yaklaşık 50 km).

3. HVAC ve HVDC arasındaki enerji iletiminin yatırımını ve maliyetini karşılaştırın.

DC terminali AC terminallerinden her zaman daha pahalı olacaklardır, çünkü DC voltajını ve DC'yi AC'ye dönüştürmek için bileşenlere sahip olmaları gerekir. Ancak DC voltaj dönüştürme ve devre kesiciler daha ucuzdur. Bu hesap giderek daha karlı hale geliyor.

Şu anda, modern ağlardaki iletim kayıpları %7 arasında değişmektedir. yüzde 15'e kadar alternatif akıma dayalı karasal iletim için. DC iletim durumunda, kablolar su altında veya yeraltında döşense bile çok daha düşüktür ve düşük kalır.

Bu nedenle HVDC, daha uzun araziler için mantıklıdır. Bunun işe yarayacağı başka bir yer de adalara dağılmış nüfus. Endonezya iyi bir örnektir. Nüfusu yaklaşık altı bin adada yaşayan 261 milyon kişidir. Bu adaların çoğu şu anda petrol ve dizel yakıta bağımlı. Japonya, 6'unda yerleşim olan 852 ada ile benzer bir sorun yaşıyor.

Japonya, anakara Asya ile iki büyük yüksek voltajlı DC iletim hattı inşa etmeyi düşünüyor.Bu, önemli arazi zorlukları olan sınırlı bir coğrafi alanda tüm elektriği bağımsız olarak üretme ve yönetme ihtiyacından kurtulmayı mümkün kılacaktır. Büyük Britanya, Danimarka ve diğerleri gibi ülkeler benzer şekilde düzenlenmiştir.

Geleneksel olarak Çin, diğer ülkeleri aşan bir ölçekte düşünüyor. Ülkenin devlete ait elektrik şebekesini işleten şirket, 2050 yılına kadar dünyadaki tüm rüzgar ve güneş enerjisi santrallerini birbirine bağlayacak küresel bir yüksek voltajlı DC şebekesi kurma fikrini ortaya attı. Böyle bir çözüm, artı gücü büyük miktarlarda üretildiği yerlerden o anda ihtiyaç duyulan yerlere dinamik olarak dağıtan ve dağıtan akıllı şebeke teknikleri, "Genç Teknisyen" i lambalı bir ışık altında okumayı mümkün kılabilir. Güney Pasifik'te bir yerde bulunan yel değirmenleri tarafından üretilen enerji ile. Sonuçta, tüm dünya bir tür takımadadır.