อนาคตของการส่งไฟฟ้าใช้ไฟฟ้ากระแสตรงหรือไม่? หมู่เกาะโลกและเครือข่าย

ปัจจุบัน สายไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ อย่างไรก็ตาม การพัฒนาแหล่งพลังงานใหม่ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ซึ่งอยู่ห่างไกลจากการตั้งถิ่นฐานและผู้บริโภคในภาคอุตสาหกรรม จำเป็นต้องมีเครือข่ายการส่งสัญญาณ บางครั้งถึงแม้จะอยู่ในระดับทวีปก็ตาม และปรากฏว่า HVDC ดีกว่า HVAC

สายไฟฟ้าแรงสูงกระแสตรง (ย่อมาจาก High Voltage Direct Current) มีความสามารถในการบรรทุกพลังงานได้ดีกว่า HVAC (ย่อมาจาก High Voltage Alternate Current) สำหรับ ระยะทางไกล. บางทีข้อโต้แย้งที่สำคัญกว่าคือต้นทุนที่ต่ำกว่าของโซลูชันดังกล่าวในระยะทางไกล ซึ่งหมายความว่ามันมีประโยชน์มากสำหรับ ให้ไฟฟ้าในระยะทางไกล จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เชื่อมเกาะต่างๆ เข้ากับแผ่นดินใหญ่ และแม้กระทั่งจากทวีปต่างๆ

สาย HVAC ต้องมีการก่อสร้างเสาขนาดใหญ่และแนวฉุดลาก ซึ่งมักทำให้เกิดการประท้วงจากคนในท้องถิ่น HVDC สามารถวางใต้ดินได้ไกล โดยไม่มีความเสี่ยงของการสูญเสียพลังงานจำนวนมากเช่นเดียวกับกรณีที่มีเครือข่าย AC ที่ซ่อนอยู่ นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่แพงกว่าเล็กน้อย แต่เป็นวิธีหลีกเลี่ยงปัญหามากมายที่เครือข่ายการส่งสัญญาณต้องเผชิญ แน่นอนสำหรับการส่งสัญญาณจาก ภูมิภาคโคลัมเบีย สามารถปรับสายส่งที่มีอยู่และเป็นที่ยอมรับของสังคมด้วยเสาสูง ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถส่งพลังงานผ่านสายเดียวกันได้มากขึ้น

มีปัญหามากมายเกี่ยวกับระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่วิศวกรไฟฟ้าทราบกันดี เหล่านี้รวมถึงท่ามกลางคนอื่น ๆ การสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นผลให้เส้นอยู่สูงเหนือพื้นดินและเว้นระยะห่างจากกัน นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียความร้อนในดินและสิ่งแวดล้อมน้ำและปัญหาอื่น ๆ อีกมากมายที่ได้เรียนรู้ที่จะรับมือกับเวลา แต่ยังคงเป็นภาระต่อการประหยัดพลังงาน เครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับต้องการการประนีประนอมทางวิศวกรรมหลายอย่าง แต่การใช้ไฟฟ้ากระแสสลับนั้นคุ้มค่าสำหรับการส่งอย่างแน่นอน ไฟฟ้าทางไกลดังนั้นในสถานการณ์ส่วนใหญ่ สิ่งเหล่านี้จึงไม่ใช่ปัญหาที่แก้ไม่ได้ อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้หมายความว่าคุณไม่สามารถใช้วิธีแก้ปัญหาที่ดีกว่านี้ได้

จะมีเครือข่ายพลังงานระดับโลกหรือไม่?

ในปี 1954 ABB ได้สร้างสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงสูง 96 กม. ที่จมอยู่ระหว่างแผ่นดินใหญ่ของสวีเดนและเกาะ (1) แรงฉุดเป็นอย่างไร ช่วยให้คุณได้รับแรงดันไฟฟ้าสองเท่า ว่าไง กระแสสลับ. สาย DC ใต้ดินและใต้น้ำไม่สูญเสียประสิทธิภาพการส่งสัญญาณเมื่อเทียบกับสายเหนือศีรษะ กระแสตรงไม่สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่จะส่งผลกระทบต่อตัวนำไฟฟ้า ดิน หรือน้ำอื่นๆ ความหนาของตัวนำสามารถมีได้เนื่องจากกระแสตรงไม่มีแนวโน้มที่จะไหลผ่านพื้นผิวของตัวนำ DC ไม่มีความถี่ ดังนั้นจึงง่ายกว่าในการเชื่อมต่อเครือข่ายสองเครือข่ายที่มีความถี่ต่างกันและแปลงกลับเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ

แต่ กระแสตรง. เขายังคงมีข้อจำกัดสองประการที่ขัดขวางไม่ให้เขาครอบครองโลก อย่างน้อยก็จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ประการแรก ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้ามีราคาแพงกว่าตัวแปลงไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไป อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (2) กำลังลดลงอย่างรวดเร็ว การลดต้นทุนยังได้รับอิทธิพลจากข้อเท็จจริงที่ว่าจำนวนอุปกรณ์ที่ใช้กระแสตรงที่ด้านข้างของเครื่องรับที่มุ่งเป้าหมายด้านพลังงานเพิ่มขึ้น

2. หม้อแปลงซีเมนส์ซีเมนส์

ปัญหาที่สองคือ เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (ฟิวส์) ไม่ได้ผล. เซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นส่วนประกอบที่ป้องกันระบบไฟฟ้าจากการโอเวอร์โหลด DC เบรกเกอร์วงจรเครื่องกล พวกเขาช้าเกินไป ในทางกลับกัน แม้ว่าสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์จะเร็วพอสมควร แต่การทำงานของสวิตช์นั้นสัมพันธ์กับอัตราสูงถึง 30 เปอร์เซ็นต์ การสูญเสียพลังงาน. ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะเอาชนะได้ แต่เพิ่งประสบความสำเร็จด้วยเบรกเกอร์วงจรไฮบริดรุ่นใหม่

หากเชื่อว่ารายงานล่าสุด เรากำลังดำเนินการเพื่อเอาชนะความท้าทายทางเทคนิคที่รบกวนโซลูชัน HVDC ถึงเวลาแล้วที่จะก้าวไปสู่ผลประโยชน์ที่ไม่อาจปฏิเสธได้ จากการวิเคราะห์พบว่าในระยะหนึ่งหลังจากผ่านจุดที่เรียกว่าจุดสมดุล» (ประมาณ 600-800 กม.) ทางเลือก HVDC แม้ว่าต้นทุนเริ่มต้นจะสูงกว่าต้นทุนเริ่มต้นของการติดตั้ง AC แต่ก็ส่งผลให้ต้นทุนเครือข่ายการส่งสัญญาณโดยรวมลดลงเสมอ ระยะทางจุดคุ้มทุนสำหรับสายเคเบิลใต้น้ำนั้นสั้นกว่ามาก (โดยทั่วไปประมาณ 50 กม.) กว่าสายเหนือศีรษะ (3)

3. เปรียบเทียบการลงทุนและต้นทุนการส่งกำลังระหว่าง HVAC และ HVDC

ขั้วต่อ DC พวกเขาจะมีราคาแพงกว่าเทอร์มินัล AC เสมอเพียงเพราะต้องมีส่วนประกอบในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและแปลง DC เป็น AC แต่การแปลงแรงดันไฟตรงและเบรกเกอร์วงจรนั้นถูกกว่า บัญชีนี้มีกำไรเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

ปัจจุบันการสูญเสียการส่งสัญญาณในเครือข่ายสมัยใหม่มีตั้งแต่ 7% มากถึง 15 เปอร์เซ็นต์ สำหรับการส่งสัญญาณภาคพื้นดินตามกระแสสลับ ในกรณีของการส่งกระแสตรง พวกมันจะต่ำกว่ามากและยังคงต่ำอยู่แม้ว่าจะวางสายเคเบิลใต้น้ำหรือใต้ดิน

ดังนั้น HVDC จึงเหมาะสมสำหรับพื้นที่ที่ยาวกว่า อีกสถานที่หนึ่งที่จะได้ผลคือประชากรที่กระจัดกระจายไปตามเกาะต่างๆ อินโดนีเซียเป็นตัวอย่างที่ดี ประชากร 261 ล้านคนอาศัยอยู่บนเกาะประมาณหกพันเกาะ ปัจจุบันเกาะเหล่านี้หลายแห่งต้องพึ่งพาน้ำมันและเชื้อเพลิงดีเซล ปัญหาที่คล้ายกันกำลังเผชิญในญี่ปุ่น ซึ่งมีเกาะ 6 เกาะ มี 852 เกาะที่อาศัยอยู่

ญี่ปุ่นกำลังพิจารณาที่จะสร้างสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงขนาดใหญ่สองสายกับเอเชียแผ่นดินใหญ่ซึ่งจะทำให้สามารถขจัดความจำเป็นในการสร้างและจัดการไฟฟ้าทั้งหมดโดยอิสระในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่จำกัดและมีปัญหาด้านภูมิประเทศที่สำคัญ ประเทศต่างๆ เช่น บริเตนใหญ่ เดนมาร์ก และประเทศอื่นๆ อีกมากมีการจัดการในลักษณะเดียวกัน

ตามเนื้อผ้า จีนคิดในระดับที่เหนือกว่าประเทศอื่นๆ บริษัท ซึ่งดำเนินการโครงข่ายไฟฟ้าของรัฐ ได้เกิดแนวคิดในการสร้างกริดไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงระดับโลก ซึ่งจะเชื่อมต่อโรงไฟฟ้าพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดในโลกภายในปี 2050 โซลูชันดังกล่าว บวกกับเทคนิคสมาร์ทกริดที่จัดสรรและกระจายพลังงานแบบไดนามิกจากสถานที่ที่ผลิตในปริมาณมากไปยังสถานที่ที่ต้องการในขณะนี้ สามารถทำให้อ่าน "ช่างหนุ่ม" ได้ภายใต้แสงไฟที่ขับเคลื่อนด้วยหลอดไฟ โดยพลังงานที่เกิดจากกังหันลมที่ตั้งอยู่ในแปซิฟิกใต้ ท้ายที่สุด โลกทั้งใบก็เป็นหมู่เกาะชนิดหนึ่ง