Нова технология може да революционизира световните енергийни мрежи

Много страни трябва да инвестират сериозно в модернизирането на своята електропреносна мрежа, тъй като се добавят огромни количества възобновяема енергия, много от които от неконвенционални региони, произвеждащи енергия. В повечето страни преносната мрежа е изградена преди десетилетия около конвенционални електроцентрали. Въпреки това, тъй като страните увеличават капацитета си за зелена енергия и децентрализират производството на енергия, повечето мрежи не могат да се справят с притока на електроенергия от алтернативни региони на различни нива през деня, пише Oilprice.

Правителствата по целия свят разработват планове за модернизиране на своите мрежи в съответствие с целите на зеления преход, за да се подготвят за свързване на повече проекти за възобновяема енергия. Модернизирането на преносните мрежи обаче не следва универсален подход и вероятно ще изисква набор от различни технологии и методи.

В доклад на McKinsey от 2024 г. се посочва, че „електрическите мрежи първоначално не са били създадени за такава бързо развиваща се енергийна система; техните инструменти и процеси са били разработени в един по-бавен и по-малко нестабилен свят“.

„Увеличения дял на променливи източници на енергия, като слънчевата и вятърна енергия, е довело до по-голяма нестабилност на честотата и напрежението на електроснабдителната мрежа“, изтъква McKinsey.

Една технология, която набира популярност в отговор на проблема, е твърдотелният трансформатор (SST). Учени разглеждат потенциала на SST от 60-те години на миналия век, но настоящият преход към възобновяема енергия стимулира по-интензивни и широки изследвания и инвестиции в технологията.

За разлика от конвенционалните трансформатори, които разчитат на тежки железни сърцевини и нискочестотна работа, SST използват многостепенна архитектура и високочестотен трансформатор (HFT), за да постигнат значителни подобрения в размера, ефективността и функционалността.

На входа нискочестотният променлив ток се преобразува в постоянен ток, което позволява високоефективно управление на захранването. Широколентовите полупроводници, като силициев карбид и галиев нитрид, осигуряват намалени загуби при превключване, подобрена термична стабилност и възможност за работа на по-високи честоти, което позволява на SST да има по-компактен дизайн и по-голяма енергийна плътност.

При изходния етап, когато постоянният ток се преобразува в променлив или се запазва като постоянен, енергията може да тече двупосочно, докато регулирането на напрежението повишава стабилността и ефективността на мрежата.

През последните години е постигнат значителен напредък в дизайна на STT и материалите, използвани в конструкцията, което е спомогнало за подобряване на производителността и приложимостта.

Силициевият карбид и галиевият нитрид осигуряват възможност за превключване на честотите, както и предлагат подобрено управление на температурата и намаляване на загубите на енергия. Подобреният дизайн също така повишава оперативната гъвкавост. Освен това вече има по-добри механизми за охлаждане, както и усъвършенствани технологии, като например интелигентни алгоритми за управление, които могат да подобрят функционалността.

Очаква се световният пазар на SST да достигне 586 млн. долара до 2033 г., със значително увеличение от 207-е милиона долара през 2024 г.

STT все още се намира във фаза на научноизследователска и развойна дейност, въпреки че участва в някои пилотни проекти за оценка на жизнеспособността на технологията.

През 2022 г. Министерството на енергетиката на САЩ предостави на тайванския производител на силова електроника Delta безвъзмездна помощ за тестване на неговото бързо зарядно устройство за електрически превозни средства с мощност 400 kW, което използва SST технология.

Въпреки това, за да стигнат до момента, в който SST са готови за търговско внедряване, разработчиците трябва да преодолеят няколко бариери. Основното ограничение пред SST е цената, тъй като технологията е по-скъпа от тази, използвана в конвенционалните трансформатори, което би могло да възпре правителствата и комуналните дружества да инвестират в технологията. По-големите инвестиции в научноизследователска и развойна дейност вероятно биха довели до намаляване на производствените разходи с течение на времето.

Инвестирането в научноизследователска и развойна дейност е само един от многото начини, по които правителствата могат да подкрепят модернизацията на електропреносните мрежи. В допълнение към укрепването на преносните мрежи с помощта на конвенционални методи и технологии, по-големите иновации биха могли да помогнат за подобряване на електропреносните системи през следващите години, тъй като енергийният сектор продължава да се развива.