Il futuro della trasmissione di energia elettrica è in corrente continua? L'arcipelago mondiale e la sua rete

Oggi, la maggior parte delle linee elettriche ad alta tensione si basa sulla corrente alternata. Tuttavia, lo sviluppo di nuove fonti di energia, impianti solari ed eolici, dislocati lontano dagli insediamenti e dai consumatori industriali, richiede reti di trasmissione, talvolta anche su scala continentale. E qui, come si è scoperto, HVDC è migliore di HVAC.

linea CC ad alta tensione (abbreviazione di corrente continua ad alta tensione) hanno una migliore capacità di trasportare grandi quantità di energia rispetto a HVAC (abbreviazione di corrente alternata ad alta tensione) per lunghe distanze. Forse un argomento più importante è il costo inferiore di tale soluzione su lunghe distanze. Ciò significa che è molto utile per fornendo elettricità su lunghe distanze da luoghi di energia rinnovabile che collegano le isole alla terraferma e anche potenzialmente continenti diversi tra loro.

Linea HVAC richiedono la costruzione di enormi torri e linee di trazione. Ciò provoca spesso proteste da parte dei residenti locali. HVDC può essere posato a qualsiasi distanza interrata, senza il rischio di grandi perdite di energiacome nel caso delle reti AC nascoste. Questa è una soluzione leggermente più costosa, ma è un modo per evitare molti dei problemi che devono affrontare le reti di trasmissione. Naturalmente, per la trasmissione da regione della Colombia le linee di trasmissione esistenti e socialmente accettabili con tralicci alti possono essere adattate. Ciò significa che puoi inviare più energia attraverso le stesse linee.

Ci sono molti problemi con la trasmissione di corrente alternata che sono ben noti agli ingegneri dell'energia. Questi includono, tra gli altri generazione di campi elettromagneticidi conseguenza, le linee sono alte dal suolo e distanziate l'una dall'altra. Ci sono anche dispersioni di calore nell'ambiente del suolo e dell'acqua e molte altre difficoltà che hanno imparato a far fronte al tempo, ma che continuano a gravare sull'economia energetica. Le reti AC richiedono molti compromessi ingegneristici, ma l'utilizzo di AC è sicuramente conveniente per la trasmissione. elettricità a lunga distanzaquindi nella maggior parte delle situazioni questi non sono problemi irrisolvibili. Tuttavia, ciò non significa che non puoi utilizzare una soluzione migliore.

Ci sarà una rete energetica globale?

Nel 1954 ABB costruì una linea di trasmissione in corrente continua ad alta tensione di 96 km tra la terraferma svedese e l'isola (1). Com'è la trazione permette di ottenere il doppio della tensione che cosa succede corrente alternata. Le linee DC sotterranee e sottomarine non perdono la loro efficienza di trasmissione rispetto alle linee aeree. La corrente continua non crea un campo elettromagnetico che interesserebbe altri conduttori, terra o acqua. Lo spessore dei conduttori può essere qualsiasi, poiché la corrente continua non tende a fluire sulla superficie del conduttore. La CC non ha frequenza, quindi è più facile collegare due reti di frequenze diverse e riconvertirle in CA.

tuttavia D.C. ha ancora due limiti che gli hanno impedito di conquistare il mondo, almeno fino a tempi recenti. In primo luogo, i convertitori di tensione erano molto più costosi dei semplici convertitori CA fisici. Tuttavia, il costo dei trasformatori CC (2) sta diminuendo rapidamente. La riduzione dei costi è influenzata anche dal fatto che è in aumento il numero di dispositivi che utilizzano la corrente continua sul lato dei ricevitori mirati all'energia.

2. Trasformatore CC Siemens

Il secondo problema è quello gli interruttori CC ad alta tensione (fusibili) erano inefficaci. Gli interruttori automatici sono componenti che proteggono i sistemi elettrici dal sovraccarico. Interruttori meccanici a corrente continua erano troppo lenti. D'altra parte, sebbene gli interruttori elettronici siano abbastanza veloci, il loro azionamento è stato finora associato a quelli di grandi dimensioni, fino al 30%. perdita di potenza. Questo è stato difficile da superare, ma è stato recentemente ottenuto con una nuova generazione di interruttori automatici ibridi.

Se dobbiamo credere ai recenti rapporti, siamo sulla buona strada per superare le sfide tecniche che hanno afflitto le soluzioni HVDC. Quindi è il momento di passare agli indubbi vantaggi. Le analisi mostrano che ad una certa distanza, dopo aver attraversato il cosiddetto.punto di equilibrio» (ca. 600-800 km), l'alternativa HVDC, sebbene i suoi costi iniziali siano superiori ai costi di avviamento degli impianti AC, si traduce sempre in minori costi complessivi della rete di trasmissione. La distanza di pareggio per i cavi sottomarini è molto più breve (in genere circa 50 km) rispetto alle linee aeree (3).

3. Confrontare l'investimento e il costo della trasmissione di potenza tra HVAC e HVDC.

Terminale CC saranno sempre più costosi dei terminali CA, semplicemente perché devono avere componenti per convertire la tensione CC e la conversione da CC a CA. Ma la conversione della tensione CC e gli interruttori automatici sono più economici. Questo account sta diventando sempre più redditizio.

Attualmente, le perdite di trasmissione nelle reti moderne variano dal 7%. fino al 15 per cento per trasmissione terrestre in corrente alternata. Nel caso della trasmissione in c.c. sono molto più basse e rimangono basse anche quando i cavi sono posati sott'acqua o nel sottosuolo.

Quindi HVDC ha senso per tratti di terra più lunghi. Un altro luogo in cui funzionerà è la popolazione sparpagliata nelle isole. L'Indonesia è un buon esempio. La popolazione è di 261 milioni di persone che vivono su circa seimila isole. Molte di queste isole dipendono attualmente dal petrolio e dal carburante diesel. Il Giappone ha un problema simile con 6 isole, 852 delle quali abitate.

Il Giappone sta valutando la possibilità di costruire due grandi linee di trasmissione CC ad alta tensione con l'Asia continentale.che consentirà di liberarsi della necessità di generare e gestire in autonomia tutta la propria energia elettrica in un'area geografica limitata e con notevoli difficoltà di terreno. Paesi come la Gran Bretagna, la Danimarca e molti altri sono organizzati in modo simile.

Tradizionalmente, la Cina pensa su una scala che supera quella di altri paesi. La società, che gestisce la rete elettrica statale del Paese, ha avuto l'idea di costruire una rete CC globale ad alta tensione che collegherà tutte le centrali eoliche e solari del mondo entro il 2050. Tale soluzione, oltre alle tecniche di smart grid che allocano e distribuiscono dinamicamente l'energia dai luoghi in cui viene prodotta in grandi quantità ai luoghi in cui è necessaria al momento, potrebbero consentire di leggere "Giovane Tecnico" alla luce di una lampada alimentata dall'energia generata da mulini a vento situati da qualche parte nel Pacifico meridionale. Dopotutto, il mondo intero è una specie di arcipelago.