Curentul continuu de înaltă tensiune duce electricitatea mai departe cu pierderi mai mici.

Acest articol a fost produs pentru Mega de către Scientific American Custom Media, o divizie separată de consiliul de redacție al revistei.

  • 26 decembrie 2018
  • |
  • Credit foto:

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Chinei îi este foame de putere. O clasă de mijloc în expansiune rapidă determină o cerere neîncetată de energie electrică. Consumul anual de energie electrică crește cu aproximativ 8%, potrivit Administrației Naționale a Energiei din China - de două ori mai mare decât rata din Statele Unite.

Această cerere nu este poluantă. China are capacitatea de a genera electricitatea de care are nevoie de la centralele sale hidroelectrice. Din păcate, aceste plante sunt în principal departe de centrele urbane de coastă care consumă o mare parte din puterea țării.

Răspunsul Chinei a fost utilizarea tehnologiei avansate de transmisie a energiei, care poate face distanțe mari - tehnologie care, în mod ironic, revine la primele zile de energie electrică.

În 2010, a devenit prima țară care a adoptat curent continuu de înaltă tensiune (UHVDC). Deși pionierul industriei Thomas Edison a susținut transmiterea curentului continuu la sfârșitul secolului al XIX-lea, curentul alternativ (AC) a devenit standard, deoarece era mult mai ușor de convertit între tensiunile foarte mari necesare pentru liniile electrice pe distanțe lungi și tensiunile mult mai mici utilizate de gospodăriile obișnuite. Dezavantajul AC este că pierde energie în timpul transmisiei. Acest lucru se datorează faptului că direcția curentului oscilează înainte și înapoi (deci „alternativă”), care consumă o proporție considerabilă de putere. Pentru o tensiune dată, un sistem de curent alternativ are aproximativ de două ori pierderea unui sistem de curent continuu.

Sistemul UHVDC, construit cu ajutorul companiilor multinaționale Siemens și ABB Group, transmite 6,4 gigawați de la barajul Xiangjiaba din provincia Sichuan la aproape 2.000 km la Shanghai, la 800 kilovolți (kV), de două ori mai mult decât tensiunea sistemelor tipice pe distanțe lungi.

De fapt, sistemul UHVDC poate furniza până la 10 gigawați, suficient pentru a alimenta aproape 20 de milioane de case din China. Și acesta este doar începutul marilor linii electrice. La începutul acestui an, Siemens a livrat în China primul transformator din lume de 1.100 kV, care poate transporta până la 13 GW, aproximativ producția a 10 centrale nucleare. „Dacă doriți să parcurgeți distanțe de câteva mii de kilometri, trebuie pur și simplu să construiți sisteme de tensiune mai mare”, spune Frank Schettler, managerul ciclului de viață al produsului al diviziei HVDC plus a Siemens.

puternică

Puterea poporului

Pe lângă faptul că oferă o transmisie mai bună a puterii, unele părți ale sistemului de curent continuu folosesc mai puțin material, făcându-le mai ieftine și mai verzi. Sistemul tipic de curent alternativ folosește șase fire conductoare, în timp ce DC folosește trei fire puțin mai mari. Nu numai că înseamnă că sistemele de curent continuu necesită mai puțin aluminiu pentru firele lor, dar turnurile pot fi mai mici și au nevoie de oțel mai puțin, deoarece au o greutate mai mică de transportat - ca să nu mai vorbim de o amprentă fizică mai mică.

Toți acești factori reduc costurile.

„Când vă aflați la o distanță de peste 700 de mile, costurile dvs. de capital pentru un sistem de 800 kV devin mult mai mici, în comparație cu un sistem de curent alternativ”, spune Neil Kirby, manager de dezvoltare de afaceri HVDC la afacerea Grid Solutions a GE Power, care durează anul a ajutat la instalarea primei faze a unui sistem de transmisie de 800 kV, 6.000 MW.

În parte, economiile sunt compensate de costurile de construcție și exploatare a stațiilor specializate la fiecare capăt, care sunt necesare pentru a converti AC în CC și înapoi. Aceste stații pot fi costisitoare, în unele cazuri până la 1 miliard de dolari pentru pereche, estimează Kirby. Și există variabile - cum ar fi proiectarea sistemului, costurile de producție și prețurile energiei - care fac dificil să se spună exact în ce moment sistemul UHVDC devine mai ieftin, dar este deja mai ieftin în anumite circumstanțe.

Tehnologie emergentă pentru țările emergente

Cel puțin pentru moment, cele mai favorabile locuri pentru UHVDC sunt țările mai mari care sunt capabile să genereze cantități mari de energie și trebuie să o livreze în orașe pe distanțe mari. Împreună cu China și India, unde prima fază a unui sistem de transport de 800 kV, 6.000 MW a fost instalat anul trecut, piețele potențiale includ Brazilia, care depinde de energia hidroenergetică pentru mai mult de 75% din alimentarea cu energie electrică și are deja un proiect în derulare. Cea mai mare parte a energiei hidroelectrice a Braziliei este generată în Amazon în nord, dar orașele din sud-est, precum Rio de Janeiro și Sao Paolo, au cea mai mare cerere.

Se vorbește, de asemenea, despre construirea de sisteme UHVDC pentru a transmite energie din parcurile eoliene din Marea Nordului sau din rețelele solare din deșert. Totuși, aici, provocările tehnice sunt agravate de problemele de trecere a liniilor jurisdicționale și de necesitatea de a încheia acorduri între guverne separate și companii de energie concurente.

Ram Adapa, executiv tehnic în sectorul furnizării și utilizării energiei la Institutul de Cercetare a Energiei Electrice, o organizație non-profit din Palo Alto, California, indică un proiect HVDC de 600 kV care a fost planificat să transmită energie de la parcurile eoliene din Oklahoma către clienți în Memphis, Tennessee. Dar Arkansas, între cele două state, s-a opus ca liniile electrice să fie strânse peste el și, la începutul acestui an, Departamentul de Energie al SUA și-a retras sprijinul pentru proiect.

În ciuda acestui interes pentru Statele Unite, viitorul transmisiei de înaltă tensiune DC se află în lumea emergentă.