Curentul continuu : Este o revoluţie pe cale să înceapă?

Curentul continuu : Este o revoluţie pe cale să înceapă?

Istoria distribuţiei energiei electrice a început cu o greşeală. Ingeniosul inventator Thomas Edison a pariat pe curentul continuu şi a pierdut. Dar astazi, curentul continuu devine mult mai interesant datorită modului în care producem, distribuim şi utilizăm energia electrică. Aceste aspecte vor aduce  schimbări majore în utilizarea energiei electrice în mediul industrial, în toate domeniile, inclusiv în cel al tehnologiei de conectare.

Georg Stawowy, Member of the Board and CTO at Lapp Holding AG

Thomas Edison este privit ca unii dintre cei mai prolifici inventatori din istoria umanităţii. Părinte al fonografului şi al becului electric, a patentat 1,093 de invenţii pe numele său. Edison a început cu prima staţie de distribuţie a energiei electrice în 1882 alimentând printre altele celebra  Wall Street în New York. Staţia de distribuţie utiliza curent continuu obţinut de la un dinam realizat de angajatul lui Edison, Nikola Tesla. Savantul croat avea o altă idee de transport şi distribuţie a energiei electrice: curentul alternativ.În urma unui conflict apărut între cei doi, Tesla a continuat dezvoltarea conceptului şi a aparatajului necesar distribuţiei în current alternativ sub patronajul unui concurent de-al lui Edison,  George Westinghouse.

 

Curentul alternativ oferea avantaje evidente : nivelul de tensiune putea fi uşor modificat iar utilizarea tensiunilor mai mari conduceau la utilizarea cablurilor cu secţiuni mai mici deci mai ieftine şi se puteau acoperi distanţe mult mai mari.  În loc să se recunoască învins, Edison a pornit o campanie publicitară furibundă agăţându-se de proaspătul inventat scaun electric, mizând pe sloganul  “Curentul electric alternativ ucide”, în încercarea de a-şi discredita  competitorii.  Deşi initial campania a avut success, victoria nu a ţinut mult timp. Expoziţia internaţională  Chicago World Fair din 1893 a fost alimentată în curent alternativ conturându-se astfel  conceptul pentru întregul secol 20. La final, Thomas Edison a admis că nesusţinerea utilizării curentului alternativ a fost cea mai mare greşeală a vieţii lui.

 

O tehnologie veche reînvie

Astăzi, la 86 de ani de la moarte marelui Edison, sunt semne că marele inventator nu a făcut o greşeală atât de mare precum oamenii au crezut. Modul de abordare al lui Edison poate fi reluat deoarece noile dezvoltări în energetica actuală fac curentul continuu mult mai atractiv.

 

Vom încerca să explicităm aceste afirmaţii:

– Generarea electricităţii : anterior zilelor noastre, energia electrică a fost exclusiv generată de marile grupuri energetice care aveau la bază arderea combustibililor fosili, energia hidro sau energia nucleară. Energia electrică produsă a fost distribuită prin intermediul reţelelor electrice de înaltă, medie şi joasă tensiune. Transformatoarele electrice au permis ridicarea nivelului tensiunii pe liniile de înaltă tensiune la valori de ordinul sutelor de mii de volţi menţinând astfel valorile curentului în limita în care pierderile de transport erau rezonabile. Acum, un număr din ce în ce mai mare de producători utilizează resursele regenerabile, de exemplu, energia solară pe care o pot stoca în acumulatoare sau alte sisteme electrochimice şi sunt forţaţi să o convertească din curent continuu în curent alternativ . Această conversie induce automat pierderi energetice făcând interesantă idea reţelei de distribuţie în curent continuu.

De la distribuţia în stea spre distribuţia descentralizată

 

– Distribuţia energiei electrice: reţelele de distribuţie au fost mult timp dominate de marile staţii de distribuţie care erau după conceptul de stea şi alimentau regiunile înconjurătoare. Dezvoltarea energiilor regenerabile conduce la idea reţelelor de distribuţie locale în care producerea şi consumarea energiei electrice se face pe areale restrânse. Avantajele curentului alternativ dispar în asemenea cazuri. Dar chiar şi în cazul distanţelor mai mari curentul alternativ nu mai este soluţia ideală. De aceea, China îşi dezvoltă o reţea energetică mixtă în care există reţele de transport în curent continuu de înaltă tensiune ( transport HVDC ) capabile să transporte cantităţi foarte mari de energie electrică de la generatoarele hidroelectrice din interiorul ţării către oraşele plasate pe coastă.

De asemenea, în Germania, guvernul plănuieşte construirea a două reţele de transport în current continuu care permit transmiterea energiei suplimentare produse de către centralele eoliene de pe coastă către zonele sudice interioare. Liniile de transport HVDC sunt de două ori mai scumpe decât reţelele normale. Oricum, datorită pierderilor energetice reduse, acest system de transport este rentabil până la distanţe de maxim 400 km sau 60 km, în cazul parcurilor de turbine eoliene. Transportul HVDC a devenit acum extrem de fiabil. Dispozitivele electronice de putere permit conversia curentului electric la valori de 800,000 V fără utilizarea transformatoarelor.

 

– Consumarea energiei electrice: energia electrică în zonele rezidenţiale şi industrial se face prin intermediul reţelelor de joasă tensiune mono sau trifazate. Un număr din ce în ce mai mare de consumatori au nevoie însă de current continuu: calculatoarele, lămpile cu LED sau alte dispozitive electronice utilizează tensiune continuă pe care o obţin prin redresarea celei alternative. Anii care urmează vor adăuga la acest mix un număr din ce în ce mai mare de automobile electrice. Acţionările industriale utilizează convertizoare de frecvenţă care au în interior o bară de curent continuu alimentată prin redresarea curentului alternativ. Reţelele de curent continuu vor conduce la demodarea transformatoarelor. Deja există proiecte pilot în fabrici de automobile în care toate unităţile de producţie sunt alimentate în curent continuu. Dezvoltarea acumulatoarelor electrice permite acum realizarea de sisteme de alimentare tampon pentru perioade scurte de timp.

 

 

Pierderi crescute

Cel mai convingător argument pentru schimbarea paradigmei este eficienţa energetică. Cu sistemul actual bazat pe centrale nucleare sau pe cărbune, cu reţele şi staţii de distribuţie în curent alternativ şi consumatori de tipul becurilor cu filament şau aspiratoare de praf, tradiţionale, eficienţa energetică este undeva la 65%.. Cu alte cuvinte, o treime din energia produsă este pierdută transformându-se în final în căldură. Astăzi situaţia este chiar mult mai proastă deoarece apar pierderi duble de conversie în cazul producerii energiei electrice în parcurile solare prin transformarea energiei electrice din curent continuu în curent alternativ şi apoi invers. Consumatorii suferă şi ei. Un alimentator fierbinte este semnul unei conversii cu pierderi energetice ridicate. Eficienţa energetică a reţelelor noastre actuale şi a modului de consum al energiei electrice se duc la aproximativ 56%. Această valoare conduce la necesitatea regândirii întregului silstem de transport, distribuţie şi consum.

 

Alternativa este utilizarea tehnologiei în curentului continuu, de exemplu transportul energiei la nivele ridicate de tensiune  (HVDC) pentru distanţele mari împreună cu reţele în curent continuu pentru aplicaţii industriale sau rezidenţiale. Aceste reţele ar putea alimenta direct consumatorii casnici sau industriali în toate cazurile când, în prezent se face redresarea tensiunii alternative, eliminând partea de redresare din toate dispozitivele de acest fel. Cu o sursă fotovoltaică pe acoperiş şi un automobil electric în garaj, eficienţa energetică ar creşte semnificativ. O reţea de distribuţie în curent continuu configurată corespunzător ar putea conduce la o eficienţă energetică globală de până la  90%. O creştere de numai 10% a eficienţei energetice ar putea însemna, în cazul Germaniei, închiderea a două dintre cele mai mari centrale electrice pe bază de cărbune. Acest fapt ar reduce emisiile de CO2 cu 63 de milioane de tone anual, sau mai bune spus, cu 12% din totalul emisiilor de CO2 din Germania. Pentru oxidul de azot această valoare ar fi şi mai mare, respectiv 29%.

 

Cu expertiza sa în domeniul tehnologiei de conectare, Lapp îşi ocupă timpuriu un rol de lider în acest domeniu. Lapp este partener asociat al proiectului “DC-INDUSTRIE” parte a celui de-al şaselea proiect de cercetare dezvoltat de Ministerul Federal pentru Afaceri Economice şi Energie  (BMWi). Proiectul de cercetare DC-INDUSTRIE se confruntă cu numeroase întrebări legate de modul în care o reţea în curent continuu poate să aibe un sistem de conversie central ca şi alternativă economică pentru reducerea pierderilor, în special în cazul fabricilor dotate cu acţionări prin electronica de putere precum şi de modul în care pot fi incluse în reţea sursele de energie regenerabilă. Georg Stawowy, membru al boardului şi  CTO la Lapp Holding AG a declarat: „Noi cei din Grupul Lapp vedem imensul potential al utilizării curentului continuu şi putem contribui ca parteneri datorită expertizei noastre înalte într-o gamă variată de domenii.”

Sunt destule argumente care să conducă la schimbarea sistemului de distribuţie al energiei electrice către curentul continuu.

Pentru mai multe informatii, accesati www.lappkabel.ro

 

Share