O futuro da transmissão de eletricidade é usando corrente contínua? Arquipélago mundial e sua rede

Hoje, a maioria das linhas de energia de alta tensão são baseadas em corrente alternada. No entanto, o desenvolvimento de novas fontes de energia, usinas solares e eólicas, localizadas longe de assentamentos e consumidores industriais, exige redes de transmissão, às vezes até em escala continental. E aqui, como se viu, HVDC é melhor que HVAC.

linha CC de alta tensão (abreviação de High Voltage Direct Current) tem uma capacidade melhor de transportar grandes quantidades de energia do que HVAC (abreviação de High Voltage Alternate Current) para longas distâncias. Talvez um argumento mais importante seja o menor custo de tal solução em longas distâncias. Isso significa que é muito útil para fornecer eletricidade a longas distâncias de locais de energia renovável que conectam ilhas ao continente e até mesmo continentes potencialmente diferentes entre si.

Linha de climatização exigem a construção de enormes torres e linhas de tração. Isso muitas vezes causa protestos de moradores locais. HVDC pode ser colocado em qualquer subsolo de longa distância, sem o risco de grandes perdas de energiacomo é o caso das redes CA ocultas. Esta é uma solução um pouco mais cara, mas é uma forma de evitar muitos dos problemas que as redes de transmissão enfrentam. Naturalmente, para a transmissão de Região columbia linhas de transmissão existentes e socialmente aceitáveis ​​com torres altas podem ser adaptadas. Isso significa que você pode enviar mais energia através das mesmas linhas.

Existem muitos problemas com a transmissão de energia CA que são bem conhecidos pelos engenheiros de energia. Estes incluem, entre outros geração de campos eletromagnéticoscomo resultado, as linhas estão bem acima do solo e espaçadas umas das outras. Há também perdas de calor no ambiente do solo e da água e muitas outras dificuldades que aprenderam a lidar com o tempo, mas que continuam a sobrecarregar a economia energética. As redes CA exigem muitos compromissos de engenharia, mas o uso de CA certamente é econômico para transmissão. eletricidade de longa distânciaportanto, na maioria das situações, esses problemas não são insolúveis. No entanto, isso não significa que você não pode usar uma solução melhor.

Haverá uma rede global de energia?

Em 1954, a ABB construiu uma linha de transmissão DC de alta tensão de 96 km afundada entre o continente sueco e a ilha (1). Como é a tração permite que você obtenha o dobro da tensão e aí corrente alternada. As linhas CC subterrâneas e submarinas não perdem sua eficiência de transmissão em comparação com as linhas aéreas. A corrente contínua não cria um campo eletromagnético que afetaria outros condutores, terra ou água. A espessura dos condutores pode ser qualquer, pois a corrente contínua não tende a fluir sobre a superfície do condutor. DC não tem frequência, então é mais fácil conectar duas redes de frequências diferentes e convertê-las de volta para AC.

contudo D.C. ele ainda tem duas limitações que o impediram de dominar o mundo, pelo menos até recentemente. Primeiro, os conversores de tensão eram muito mais caros do que os simples conversores físicos de CA. No entanto, o custo dos transformadores CC (2) está caindo rapidamente. A redução de custos também é afetada pelo fato de que o número de dispositivos que usam corrente contínua no lado dos receptores direcionados à energia está aumentando.

2. Transformador DC Siemens

O segundo problema é que disjuntores CC de alta tensão (fusíveis) eram ineficazes. Os disjuntores são componentes que protegem os sistemas elétricos contra sobrecarga. disjuntores mecânicos DC eles eram muito lentos. Por outro lado, embora os comutadores eletrônicos sejam bastante rápidos, sua atuação até agora foi associada a grandes, chegando a 30%. perda de potência. Isso tem sido difícil de superar, mas foi alcançado recentemente com uma nova geração de disjuntores híbridos.

Se os relatórios recentes forem confiáveis, estamos no caminho certo para superar os desafios técnicos que têm atormentado as soluções HVDC. Então é hora de passar para os benefícios inquestionáveis. As análises mostram que a uma certa distância, depois de cruzar o chamado.ponto de equilíbrio» (cerca de 600-800 km), a alternativa HVDC, embora os seus custos iniciais sejam superiores aos custos de arranque das instalações AC, resulta sempre em custos globais da rede de transmissão mais baixos. A distância de equilíbrio para cabos submarinos é muito menor (tipicamente cerca de 50 km) do que para linhas aéreas (3).

3. Compare o investimento e custo de transmissão de energia entre HVAC e HVDC.

Terminal DC eles sempre serão mais caros que os terminais AC, simplesmente porque eles devem ter componentes para converter a tensão DC assim como a conversão DC para AC. Mas a conversão de tensão DC e os disjuntores são mais baratos. Esta conta está cada vez mais lucrativa.

Atualmente, as perdas de transmissão em redes modernas variam de 7%. até 15 por cento para transmissão terrestre com base em corrente alternada. No caso da transmissão DC, eles são muito mais baixos e permanecem baixos mesmo quando os cabos são colocados debaixo d'água ou no subsolo.

Portanto, o HVDC faz sentido para extensões de terra mais longas. Outro lugar onde isso vai funcionar é a população espalhada pelas ilhas. A Indonésia é um bom exemplo. A população é de 261 milhões de pessoas que vivem em cerca de seis mil ilhas. Muitas dessas ilhas são atualmente dependentes de petróleo e óleo diesel. O Japão tem um problema semelhante com 6 ilhas, 852 das quais são habitadas.

O Japão está considerando construir duas grandes linhas de transmissão DC de alta tensão com a Ásia continental.o que permitirá eliminar a necessidade de gerar e gerir de forma independente toda a sua eletricidade numa área geográfica limitada com grandes dificuldades de terreno. Países como Grã-Bretanha, Dinamarca e muitos outros estão organizados de maneira semelhante.

Tradicionalmente, a China pensa em uma escala que supera a de outros países. A empresa, que opera a rede elétrica estatal do país, teve a ideia de construir uma rede global de alta tensão DC que conectará todas as usinas eólicas e solares do mundo até 2050. Tal solução, somada a técnicas de smart grid que alocam e distribuem dinamicamente energia de locais onde é produzida em grande quantidade para locais onde é necessária no momento, poderia possibilitar a leitura de "Jovem Técnico" sob a luz de uma lâmpada alimentada pela energia gerada por moinhos de vento localizados em algum lugar do Pacífico Sul. Afinal, o mundo inteiro é uma espécie de arquipélago.