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En 2003, la unión europea ha surgido un gran proyecto Desertec, representante entonces de la visión acerca de la traducción de europa en los rieles de la energía renovable. La base de la "energía verde" de la ue deberían ser las centrales térmicas de concentración de energía solar, situado en el desierto del Sahara, capaz de almacenar energía, como mínimo, en la noche de pico de consumo, cuando un фотовольтаика ya no funciona. Característica de los proyectos debían convertirse en una poderosa línea de transmisión (lt) a decenas de gigavatios, con un rango de 2 a 5 mil km.





El consejo económico y social de este tipo deberían ser la principal europea de la energía renovable.

El proyecto duró cerca de 10 años, y luego fue abandonado consorcios fundadores, así como la realidad europea de la energía verde se encontraba totalmente diferente y más прозаичной — china фотовольтаика y terrestre ветрогенерация, colocada en la europa, y la idea de tirar de la energía, de la arteria a través de libia y siria — demasiado optimista.





Previstas en el marco de desertec de las líneas de transmisión: las tres esferas principales, con una potencia de 3х10 gigavatios (en la imagen una de las más débiles de la versión 3х5) y varios cables submarinos.

Sin embargo, los poderosos de las líneas de transmisión han surgido en el proyecto desertec no es casualidad (es curioso, por cierto, que el tamaño de la tierra debajo de las líneas de transmisión en el proyecto era más grande que el de la tierra bajo nse) es una de las tecnologías clave que puede permitir a las energías renovables-generación de crecer a la inmensa mayoría de la proporción, y viceversa: si no dispone de la tecnología de la transferencia de energía a grandes distancias de las energías renovables, es posible, están condenados a no más de un porcentaje del 30% a 40% de la energía de europa.

Mutua sinergia трансконтинентальных de las líneas de transmisión y de las energías renovables bastante bien visible en los modelos (por ejemplo, en el gigante de modelos de LUT, así como en el modelo de viacheslav Лактюшина): la unión de muchas zonas de la eólica de generación de 1-2-3 miles de kilómetros, destruye la mutua correlación entre el nivel de formulación (peligrosa generales fracasos) y alinea la cantidad recibida en el sistema de energía. La pregunta es, ¿a qué precio y con qué pérdida posible transmitir energía a tales distancias. La respuesta depende de las diferentes tecnologías, que hoy en día básicamente tres: la transmisión de la corriente alterna, continua y de сверхпроводящему alambre. A pesar de esta división un poco mal (superconductor puede ser alterna y corriente continua), pero con el sistema de punto de vista es legítimo.



Sin embargo, la técnica de transmisión de alto voltaje, en mi opinión, es una de las más elevadas de aspecto. En la foto de cargador de la estación de 600 kv.

La tradicional industria de la energía eléctrica desde el principio iba por el camino de la unificación de электрогенерации con la ayuda de las líneas de transmisión de alto voltaje con corriente alterna, cuando llegue a 70 años antes de 750-800-киловольтных de las líneas de transmisión, capaces de transmitir 2-3 гигаватта de potencia. Tales líneas de transmisión se han acercado a los límites de la capacidad de los clásicos de las redes de ca: por una parte, a las limitaciones del sistema, relacionadas con la complejidad de la sincronización de redes se extiende a muchos miles de kilómetros de distancia y el deseo de compartir en энергорайоны relacionados relativamente pequeños, страхующими líneas, y por otro lado, debido a la subida de la potencia reactiva y la pérdida de esa línea (relacionada con el hecho de que aumenta la inductancia de la línea y sistema detector de tensión capacitivo relación a la tierra).



No es muy típica imagen en la generación de energía de rusia en el momento de escribir este artículo, pero normalmente перетоки entre los barrios no excedan de 1-2 Gw.

Sin embargo, el aspecto de los sistemas eléctricos de 70 y 80s no requiere de potentes y de larga distancia de las líneas de transmisión — la central más a menudo fue conveniente poder hacer contacto a los consumidores, y la única excepción fueron тогдашние de energías renovables — гидрогенерация.

La energía hidroeléctrica, y específicamente brasileño, el proyecto de la hidroeléctrica de itaipu, a mediados de los años 80 años dieron lugar a la aparición de un nuevo campeón de la transferencia de energía mucho y lejos de las líneas de transmisión de corriente continua. La potencia brasileña de enlace — 2 3150 Mw con una tensión de +-600 kv a una distancia de 800 km, el proyecto realizado por la firma ABB. Tales potencia aún al borde de la disponible de las líneas de transmisión de ca, sin embargo, la ampliación de la pérdida de dar palos al agua, el proyecto de conversión a corriente continua.



La hidroeléctrica de itaipu, de 14 Gw — hasta ahora segundo en el mundo por la potencia de la central hidroeléctrica. Parte de la energía que se transmite de enlace HVDC en el barrio de san paolo y río de Жайнейро.

A diferencia de las líneas de transmisión de ca, línea de transmisión de PT librados de la inductivos y capacitivos de pérdida (es decir, las pérdidas a través de паразитную емкостную y bobinas de comunicación explorador con el ambiente, la tierra y el agua), y originalmente activamente utilizado principalmente cuando se conecta al total de la red eléctrica de las grandes islas de los cables, donde la pérdida de la línea de ca en el agua puedan alcanzar de 50 a 60% de potencia. Además, de las líneas de transmisión PT al mismo nivel de tensión y sección de los cables es capaz de entregar un 15% más de potencia de dos cables de líneas de transmisión de ca de tres. Problemas con el aislamiento de las líneas de transmisión PT — fácil ya que la corriente alterna máxima amplitud de la tensión en la 1,41 veces más que vigente, por la que se considera la potencia. Por último, la línea de transmisión de PT no requiere la sincronización de los generadores en los dos lados, entonces nos libra de muchos problemas relacionados con la sincronización de zonas remotas.



La comparación de las líneas de transmisión de corriente alterna (ca) y corriente continua (DC) de la corriente. La comparación de un poco de publicidad, ya que con la misma corriente (por ejemplo 4000 A) líneas de transmisión de ca 800 kv vamos a tener la potencia de 5,5 Gw en contra de 6,4 Gw de la línea de transmisión de DC, la verdad con el doble de grandes pérdidas. Con la misma pérdida, realmente la potencia se mantiene en 2 veces.



El cálculo de las pérdidas para las diferentes opciones de transmisión, que se espera utilizar en el proyecto Desertec.

Por supuesto, hay desventajas sustanciales. En primer lugar, la corriente en la red eléctrica de ca requiere de enderezamiento, de un lado, y "закривления" (es decir, la generación simultánea sinusoidal) con el otro. Cuando se trata de muchos гигаваттах y cientos de kilovatios — esto está muy no trivial (y muy hermoso!) el equipo, que cuesta muchos cientos de millones de dólares. Además, antes del comienzo de la 2010х años de líneas de transmisión PT sólo pueden ser del tipo "punto a punto", ya que no había suficientes interruptores en tales voltaje y la potencia de corriente continua y, por tanto, cuando hay muchos consumidores no se cortó uno de ellos con cortocircuito — sólo apagar todo el sistema. Entonces el principal uso de potentes líneas de transmisión PT — relación de dos энергорайонов, donde se necesita grandes перетоки. Literalmente, sólo unos pocos años atrás ABB (uno de los tres líderes en la creación de equipos de HVDC) han logrado crear un "híbrido" тиристорно-interruptor mecánico (similar a las ideas con el conmutador iter), que es capaz de este tipo de trabajos, y ahora se está construyendo la primera высоковольтная de las líneas de transmisión PUNTO a punto-мультиточка" North-East Angra en la india.
 


Híbrido interruptor ABB suficientemente expresivo (y no muy засвечен), pero hay мегапафосное индусское vídeo sobre el montaje mecánico del interruptor de la tensión de 1200 kv — una máquina!

Sin embargo, la tecnología PT-energía ha evolucionado y дешевела (en gran parte gracias al desarrollo de semiconductores de potencia), y a la aparición de gigavatios de energías renovables-generación parecía muy listo para comenzar a conectar eliminados potentes centrales hidroeléctricas y ветропарки a los consumidores. Especialmente muchos de esos proyectos implementados en los últimos años en china y la india.

Sin embargo, el pensamiento va más allá. En muchos de los modelos de capacidad VIE-de las líneas de transmisión de la transferencia de energía se utilizan para alinear las energías renovables-la variabilidad, que es el factor esencial en el camino de la implementación del 100% de energías renovables en grandes redes. Además, este enfoque ya se está aplicando en la realidad: se puede citar el ejemplo de 1,4 гигаваттного el enlace de alemania-noruega, destinado a compensar la variabilidad alemana ветрогенерации noruegos psp y de la central hidroeléctrica y 500 мегаваттного el enlace de australia-tasmania necesario para mantener el sistema energético de tasmania (en su mayoría trabaja en una central hidroeléctrica) en condiciones de sequía.





Un gran mérito en la difusión de la HVDC pertenece a la misma progreso en el conjunto de cables (ya que a menudo HVDC — son los proyectos), que en los últimos 15 años han aumentado disponible la clase de tensión de 400 kv 620

Sin embargo, la mayor difusión de molesta como la carestía de los propios de las líneas de transmisión de calibre similar (por ejemplo, la más grande en el mundo de las líneas de transmisión PT Xinjiang — Anhui 10 Gw en 3000 km, costará a los chinos alrededor de 5 mil millones de dólares), y la falta de equivalentes de las áreas de energías renovables-generación, es decir, la ausencia de alrededor de los grandes consumidores (por ejemplo, de europa o de china) comparables de los grandes consumidores a una distancia de 3-5 mil km.




Incluso el orden de 30% del coste de las líneas de transmisión PT líneas representan estos конвертерные de la estación.

Sin embargo, lo que si aparece la tecnología de las líneas de transmisión al mismo tiempo y es más barato y con menos pérdidas (que determinan la máxima razonable de longitud?). Por ejemplo, línea de transmisión de cable superconductor.



Ejemplo real сверхпроводящего cable para el proyecto AMPACITY. En el centro de формер con nitrógeno líquido, en él se encuentran 3 de la fase de сверхпроводящего de alambre de la cinta de alta temperatura сверхпроводником, separados por un aislamiento exterior de cobre de la pantalla, otro canal de nitrógeno líquido, rodeado de varias capas de экранно el vacío de aislamiento térmico en el interior de la cavidad de vacío, y en el exterior — protección bipolar.

Por supuesto, los primeros proyectos de superconductores de las líneas de transmisión y sus cálculos económicos no apareció hoy y no ayer, y de nuevo a principios de la década de los 60, inmediatamente después de la apertura de la "industriales" сверхпроводников a base de compuestos intermetálicos de niobio. Sin embargo, para los clásicos de redes de energías renovables sin lugar por la comunicación conjunta de las líneas de transmisión no se encontraba — y desde el punto de vista razonable de la potencia y el valor de dichas líneas de transmisión, y el punto de vista de la cantidad de desarrollo que se requieren para su implantación en la práctica.



El proyecto de сверхпроводящей el cable de la línea de 1966 — 100 Gw de 1.000 km, con una subestimación de los costos sido parte y convertidores de tensión.

La economía сверхпроводящей de la línea se define, básicamente, dos cosas: el costo de сверхпроводящего del cable y la pérdida de energía en refrigeración. Su idea original de la utilización de niobio de compuestos intermetálicos tropecé sobre la caresta de refrigeración líquida de helio: interna "frío" electricidad ensamblado debe mantener en el vacío (que no es difícil) y, adicionalmente, rodear охлаждаемым nitrógeno líquido plana, de lo contrario el flujo de calor a una temperatura de 4,2 A superar razonables de la potencia de las cámaras frigoríficas. Este "sándwich" además de la presencia de dos de costosos sistemas de refrigeración en su tiempo enterrado el interés de la po-de las líneas de transmisión.

Volver a la idea ocurrió con la apertura de la alta temperatura de los conductores y среднетемпературного" диборида de magnesio MgB2. De refrigeración a una temperatura de 20 grados Kelvin (K) para диборида o 70 (70 A la temperatura del nitrógeno líquido es ampliamente conocida, y el coste de este refrigerante es baja) para ВТСП parece interesante. El primer superconductor hoy en día, fundamentalmente por la más barata, que se fabrican los métodos de la industria de los semiconductores ВТСП-la cinta de opciones.



Tres monofásicos de superconductores de cable (y las entradas en криогенную parte en el fondo) del proyecto de LIPA en los estados unidos, cada uno con una corriente en el 2400 A y una tensión de 138 kv, con una capacidad total de 574 Mw.

Las cifras concretas en el día de hoy se ven así: ВТСП tiene un costo de explorador en 300-400 dólares por la comisión de auditoría*m (es decir, m explorador de windows, soporta la килоампер) para el nitrógeno líquido y de 100 a 130 dólares para 20 A, диборид de magnesio para una temperatura de 20 A tiene un costo de 2 a 10 $ por la comisión de auditoría*m (el precio no устоялась, como la tecnología), ниобат de titanio — alrededor de 1 $ por la comisión de auditoría*m, pero ya para la temperatura en la 4.2 K. Para la comparación, de aluminio cables de las líneas de transmisión tienen un costo de ~5-7 dólares por la comisión de auditoría*m, de cobre — 20.



Real de las pérdidas de calor sp cable AMPACITY largo de 1 km y una potencia de ~40 Mw. En términos de potencia криокуллера y de la bomba de circulación de la potencia que se destina a la labor de cable de aproximadamente 35 kw o inferior a 0,1% de la potencia de transmisión.

Por supuesto, lo que po cable es una compleja вакуумированное producto que puede colocarse debajo de la tierra, agrega un costo adicional, sin embargo, allí donde la tierra debajo de la línea de transmisión de la pena importantes de dinero (por ejemplo, en las ciudades), una empresa conjunta de las líneas de transmisión ya comienzan a aparecer, suelta hasta la fecha, y en forma de proyectos piloto. Básicamente, se trata de cables de ВТСП (más asimiladas), en baja y media tensión (de 10 a 66 kv), con las corrientes de 3 a 20 ka. Este diseño minimiza el número de elementos intermedios asociados con el aumento de la tensión en la troncal (transformadores, interruptores, etc.) Más ambicioso y que ya hemos realizado el proyecto del cable de alimentación es el proyecto de LIPA: los tres cables de una longitud de 650 m, calculados sobre la transmisión trifásica de potencia 574 mva, que es comparable con la línea aérea de transmisión de 330 kv. La puesta en servicio de los más poderosos en el día de hoy ВТСП el cable de la línea tuvo lugar el 28 de junio de 2008

Un interesante proyecto AMPACITY realizado en essen, alemania. El cable de media tensión (10 kv c corriente de 2300 Y una potencia de 40 mva) con una función de limitador superconductor de corriente (es un activo desarrollo de una interesante tecnología que permite a expensas de la pérdida de superconductividad "natural" de desconectar el cable en el caso de una sobrecarga cortocircuito) instalado en el interior de la ciudad. Se ejecuta en abril de 2014, Este cable se convertirá en el prototipo para el resto de los proyectos programados en alemania sobre la sustitución de 110 kv cables de las líneas de transmisión en superconductores de 10 kv cables.



Instalación del cable de AMPACITY es comparable con протяжкой convencional de cables de alta tensión.

Proyectos piloto con diferentes сверхпроводниками en diferentes valores de la corriente y la tensión aún más, incluyendo algunos realizado en nuestro país, por ejemplo, de la prueba piloto de 30 metros de cable con сверхпроводником MgB2, refrigerado por líquido водором. El cable por debajo de corriente continua en el 3500 A y el voltaje de 50 kv, creada ВНИИКП interesante híbrido en el esquema, donde el enfriamiento de hidrógeno al mismo tiempo es un método prometedor para el transporte de hidrógeno, en el marco de la idea de "hidrógeno".



Pero volvamos a las energías renovables. Simulación de LUT se ha centrado en la creación de un 100% de energías renovables en la generación de escala continental, el precio de la electricidad debía contar con menos de 100 dólares por Mw*h. la Característica del modelo resultantes de la перетоках en decenas de gigavatios entre los países europeos. Como la potencia es casi imposible pasar de ningún modo excepto en la comunicación conjunta de las líneas de transmisión de corriente continua.



Los datos de la simulación LUT para el reino unido requieren la exportación de electricidad, que llega hasta el 70 Gw, cuando en el día de hoy los enlaces de la isla de 3,5 Gw y la expansión de este valor hasta 10 Gw en la perspectiva próxima.

Y este tipo de proyectos existen. Por ejemplo, carlo Руббиа, que nos es familiar por el reactor con ускорительным el controlador de MYRRHA, adelanta proyectos en la base de casi el único en la actualidad en el mundo del fabricante стрэндов de диборида de magnesio — según la idea de criostato de 40 cm de diámetro (sin embargo, ya es bastante difícil para el transporte y la colocación en el diámetro de la tierra) tiene capacidad para 2 cables de corriente de 20 ka y la tensión de +-250 kv, es decir, con una capacidad total de 10 Gw, y en este криостате se puede colocar explorer 4 = 20 Gw, ya cerca de la deseada modelo de LUT, y a diferencia de los de alta tensión de las líneas de corriente continua, aquí todavía hay un gran margen de aumento de la potencia. Los gastos de potencia en refrigeración y bombeo de hidrógeno constituirán ~10 megavatios (mw) a 100 km, o 300 Mw 3000 km en tres veces menor que la de los más avanzados de alta tensión de las líneas de corriente continua.



La propuesta de Руббия de 10-гигаваттной de cable de la línea eléctrica. Este gigantesco tamaño del tubo para líquido de hidrógeno se necesita para reducir la resistencia hidráulica y tener la oportunidad de poner intermedios криостанции no más de 100 km de distancia Hay un problema y con el mantenimiento del vacío en un tubo (distribuida de iones de litio de la bomba de vacío no es una sabia decisión aquí, en mi humilde opinión)

Si más allá de aumentar el tamaño del criostato a los valores típicos para gas (1200 mm), y colocar dentro de 6 a 8 de los conductores en 20 ka y 620 kv (máximo maduro hoy en día, la tensión de los cables), la potencia de un "tubo" será de 100 Gw, que es superior a la potencia transmitida por los propios gas y oleoductos, el más poderoso de los cuales transmiten el equivalente de 85 Gw térmicos). El principal problema puede ser la conexión de dicha arteria a las redes existentes, sin embargo, el hecho de que la tecnología ya casi está disponible.

Es interesante calcular el precio de tal línea.

Dominar será, obviamente, la construcción de la parte. Por ejemplo, el tendido de 800 km 4 cables HVDC en alemán el proyecto de Sudlink costará ~8-10 mil millones de euros (esto es conocido, debido a que el proyecto se ha encarecido desde los 5 hasta los 15 mil millones después de la transición de línea aérea a cable). El costo de la tira de 10 a 12 millones de euros por km a unos 4-4,5 veces mayor que el costo promedio de instalación de tuberías de gas, de acuerdo a este estudio.



En principio, nada impide utilizar una técnica similar para juntas resistentes de las líneas de transmisión, sin embargo, de las dificultades aquí son visibles en las terminales y estaciones de conexión a las redes.

Si quieres tomar algo en el medio entre el gas y los cables (es decir, de 6 a 8 millones de euros por km), el coste de la сверхпроводника es probable que se pierda en el coste de construcción: 100-гигаваттной de la línea de costo de sp será de ~0,6 millones de dólares en 1 km, si se toma sp coste de 2$ por la comisión de auditoría*pm

Surge un interesante dilema: jv "мегамагистрали" son varias veces más caro tuberías de gas cuando la potencia comparativa (recuerden que es un todo en el futuro. Hoy, la situación es aún peor — es necesario recuperar la i + d en sp-lep), y es por eso que se construyen gasoductos, pero no po-líneas de transmisión. Sin embargo, a medida que el crecimiento de las energías renovables, esta tecnología puede ser un atractivo y obtener un rápido desarrollo. Ya hoy el proyecto Sudlink, es posible que se ejecute en forma de po-cable, si la tecnología esté lista. publicado

 

P. S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©

Fuente: //geektimes.ru/post/288386/