Когда-то для связи на большие расстояния требовалось ориентировать антенну, настраивать чувствительность радиостанции и ждать времени, когда будет хорошее прохождения радиоволн. Современным пользователям мобильной связи такие навыки не требуются. Возможно, через несколько лет мы будем так же вспоминать о нынешней электроэнергетике, свободно заказывая дополнительные мощности через облачный сервис и получая их немедленно. Тенденция очевидна — будущее за готовыми решениями, предельно простыми для пользователя. Естественно, за этой простотой стоит напряженный труд ученых и инженеров.
Декабрь 2018 года открылся выставкой «Электрические сети России», прошедшей в Москве на ВДНХ. Из множества участников стоит выделить трех, представивших решения, значительно упрощающие жизнь установщикам оборудования и обслуживающему персоналу.
Система распределительных шкафов VX25 немецкой компании Rittal отличается предельной простотой сборки, напоминающей детскую игру в «конструктор». Шкаф собирает один человек с применением отвертки и торцевого ключа. Цифровая копия, создаваемая индивидуально для каждого шкафа, значительно упрощает его обслуживание. Следует отметить, что VX25 уже была представлена в России за несколько месяцев до выставки. Тем не менее, ее впервые представили в нашей стране на столь крупном форуме, где как раз собрались потенциальные пользователи данной системы. Большой интерес посетителей выставки к системе показал, что в России ей уготованы блестящие перспективы.
Российская компания ProSoft представила готовое решение для цифровой подстанции на основе программно-технического комплекса Aris MD. Это решение, специально разработанное с учетом нужд электросетевых компаний, позволяет строить цифровые подстанции на напряжения от 110 до 750 кВ. Теперь больше не надо ломать голову над тем, как приспособить к электрооборудованию промышленный контроллер — есть комплект, специально созданный для энергетики. Важной особенностью цифровой подстанции на основе Aris MD является гибкая защита от неправильных действий персонала, настраиваемая под нужды конкретного заказчика.
Нельзя обойти и такую обсуждаемую в СМИ тему как возврат в наши дома проводки из алюминия. Точнее, возврат происходит уже на новом технологическом уровне, вместо чистого алюминия используется специальный алюминиевый сплав, который по своим свойствам приближается к меди. Одна проблема — инновационный сплав можно отличить от чистого алюминия не в каждой испытательной лаборатории, что уж говорить об обычных электриках. Есть опасность, что вместо жил из инновационного сплав в кабели будут класть жилы из более дешевого чистого алюминия. Оказывается, проблема вполне решаемая. Богословский кабельный завод наладил выпуск проводки из инновационного алюминиевого сплава, подлинность которой можно проверить... путем визуального осмотра и легкого сминания в руках. Технология изготовления такова, что подделки, которые бы нельзя было определить таким простым способом, просто невозможны! О том, как удалось этого добиться, читайте в номере 1 журнала «Электротехнический рынок» за 2019 год.
Из богатых офисов — в бедные деревни
Удивительных результатов удается достичь посредством весьма простых решений. К концу 2018 года в Индии решили задачу обеспечения каждой деревни электрическим освещением. Во многом это удалось благодаря тому, что в Индии стандартизировали проводку 48 В постоянного тока. В Европе такой стандарт, предусматривающий питание через Ethernet, продвигается производителями догогих офисных светильников и делается это в угоду экологам, так как потери в проводке при постоянном ниже, чем при переменном. Но в Индии такое электропитание стало единственной возможностью электрифицировать самые «глухие уголки» страны. Индийский стартап Cygni Energy Private Limited создал технологию, позволяющую создавать солнечные электростанции на 48 В без инверторов, что не только снижает их стоимость, но и повышает КПД. Изготовить же светодиодный светильник с напряжением питания 48 В вообще не проблема, причем он будет дешевым и надежным, так как не имеет драйвера. Всего в Индии уже установлено более 28000 таких солнечных электростанций.
400 кВ постоянного тока
Вообще, тема перевода электроэнергетики на постоянный ток была весьма популярна в декабре 2018 году по всему миру, причем в самых разных вариантах. Например, японская компания Sumitomo Electric Industries завершила строительство кабельной линии электропередачи между Великобританией и Бельгией длиной 141,5 км, из которых на подводную часть приходится 130 км. Отличительная черта новой линии — она работает на напряжении 400 кВ постоянного тока. Для кабелей на сшитом полиэтилене, которые применены в данной линии, это рекордный показатель, обычно такие кабели работают под напряжением не более 320 кВ постоянного тока.
Применение постоянного тока позволяет значительно уменьшить потери при передаче электроэнергии. К тому же, линия на постоянном токе позволяет без проблем перекидывать большие потоки электроэнергии между несинхронизированными между собой энергосистемами. Это особенно важно в свете развития альтернативной энергетики, сильно зависящей от погодных условий. Что же касается силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, то их основным преимуществом является то, что они гораздо проще в эксплуатации, чем другие типы кабелей.
Как тебе такое, Илон Маск?
Широко известен пример, когда один из удаленных районов Австралии получил дополнительные электрические мощности после того, как компания Tesla поставила там накопитель на литий-ионных аккумуляторах, сглаживающий колебания генерации энергопотребления в зависимости от времени суток. Тем не менее, когда встал вопрос об улучшении энергообеспечения в масштабах одного из австралийских штатов, для тех же целей была выбрана уже гидроаккумулирующая станция. Напомним, что такая станция представляет собой каскад из двух водоемов, расположенных на разных уровнях. Когда в энергосистеме есть излишки энергии, вода перекачивается из нижнего в верхний водоем. Когда электроэнергии не хватает, вода сливается из верхнего водоема в нижний, крутя при этом турбину, вырабатывающую электроэнергию.
В декабре 2018 года австралийская компания Genex Power анонсировала строительство гидроаккумулирующей электростанции мощностью 250 МВт. Это далеко не самая мощная станция такого рода в мире, тем не менее, анонсирование планов привело к тому, что акции компании сразу же поднялись в цене на бирже на 12,5%. Это свидетельствует об интересе инвесторов к технологии гидроаккумуляции, используемой уже более полувека, но, тем не менее, не сдающей свои позиции.
Ставка на ультраконденсаторы
По мнению специалистов, будущее принадлежит не литиевым элементам или гидроаккумуляторным станциям, а накопителям энергии на основе конденсаторов большой емкости. Такие устройства называются суперконденсаторами, а когда речь идет об их новом поколении то используется название «ультраконденсаторы». Главная особенность ультраконденсаторов — электроэнергия запасается в них напрямую, без преобразования в химическую или иной вид энергии. Это обеспечивает практически полное отсутствие потерь при накоплении электроэнергии в ультраконденсаторах. Другим преимуществом ультраконденсаторов по сравнению с аккуумуляторами является значительно больший срок службы.
свои усилия на производстве ультраконденсаторов
Известная американская компания Maxwell Technologies в декабре 2018 года полностью завершила сделку по продаже своего подразделения, занимающегося производством высоковольтной аппаратуры. Вырученные деньги будут вложены в развитие производства ультраконденсаторов. Одновременно с этим объявлением был представлен новый ультраконденсатор емкостью 3400 Ф на напряжение 3 В (ранее ультраконденсаторы могли выдерживать напряжение не более 2,85 В). Главным отличием конструкции данного ультраконденсатора является его повышенная стойкость к ударам и вибрациям, что расширяет возможности его применения в транспортных средствах, а также для резервного питания насосов в нефтедобыче.
Для нужд нефтяников в то же самое время представила новую модель ультраконденсатора и конкурирующая компания Nanoramic Laboratories. Ее ультраконденсатор также устойчив к вибрации и способен работать при температурах от −40 C до +150 C. Причем разработанная компанией технология позволяет в будущем выпускать ультраконденсаторы с рабочим диапазоном температур от −110 С до + 250 С.
В декабре 2018 года были подведены итоги 2,5 лет эксплуатации ультраконденсаторов (кстати, произведенных уже упоминавшейся компанией Maxwell) на солнечной электростанции мощностью 30 МВт в американском городе Сан-Диего. Итоги эксперимента были признаны положительными, отмечалось, что суперконденсаторы позволили значительно повысить надежность энергоснабжения. Если после аварии на обычной солнечной электростанции для восстановления нормального энергоснабжения требуется несколько часов для зарядки аккумуляторов, то в Сан-Диего для ликвидации последствий аварий было достаточно всего 1 минуты, за этот промежуток времени ультраконденсатор способен зарядиться до приемлемого уровня. Благодаря этому на солнечной электростанции, оборудованной ультраконденсаторами, в будущем можно будет обойтись без дизель-генераторов для резервного электропитания при сбоях в работе. В итоге открываются перспективы для по-настоящему экологически чистой энергетики, тем более, что загрязняющий окружающую среду литий в ультраконденсаторах не используется.
