Problema energetică a omenirii și căile de rezolvare a acesteia

Planeta noastră și societatea noastră se află în proces de dezvoltare neîncetată, iar acest lucru ne cere ca noi, oamenii, să ne adaptăm în timp util la schimbările în mediul înconjurător și în condițiile de trai.

Orice schimbare conduce la apariția de noi nevoi la scară globală sau în anumite regiuni și la utilizarea celor mai noi tehnologii pentru a le îndeplini. Deseori se dovedește că ceea ce a fost recent considerat modern, imediat devine caduc. Producătorii ar trebui să aibă un anumit sens al apariției unor noi tendințe, pentru a-și îmbunătăți produsele. Acest lucru se aplică transformatoarelor, care, pare să nu mai fie supuse unor modificări.

Nevoia crescândă de electricitate și energie electrică

În plus față de creșterea populației, cererea tot mai mare de energie electrică este condiționată de apariția țărilor în curs de dezvoltare: de exemplu, creșterea PIB de 1% necesită o creștere a consumului de energie cu 0,6% în medie. Costurile totale ale energiei reprezintă aproximativ 7-8% din PIB-ul mondial și reprezintă costuri semnificative. Toți acești factori ne fac să ne gândim la organizarea unor procese extrem de eficiente pentru producerea și furnizarea energiei electrice. În plus, atunci când se efectuează calcule, este important să se evalueze întregul ciclu de producție și să se includă costurile asociate cu pierderile de energie și costurile echipamentelor.

Dintre toate energiile consumate în lume, doar 15% sunt energia electrică, deși 38% din energia primară este cheltuită pentru a produce această cantitate. În prezent, electricitatea poate fi utilizată în toate sferele de activitate, deoarece reprezintă o formă de energie de înaltă calitate. În plus, nu poluează mediul. Toate acestea determină creșterea nevoii de energie electrică în viitor și rolul său tot mai consolidat pe piața energiei. Exemple ilustrative sunt înlocuirea încălzirii centrale de petrol sau gaze prin pompe electrotermice sau introducerea vehiculelor electrice.

Și, deși eficiența generală este în creștere, ceea ce duce la o reducere a consumului de resurse energetice inițiale, cererea de electricitate în sine este în creștere. În timp ce în țările dezvoltate există o medie de un kilowatt pe persoană pe persoană, consumul mondial este de numai 0,3 kW. Aceste statistici indică o creștere suplimentară semnificativă a cererii de energie electrică în țările în curs de dezvoltare și, prin urmare, o creștere a cererii de echipamente care furnizează o transmisie și o distribuție foarte eficientă de energie electrică.

Există un factor semnificativ care determină creșterea cererii de energie electrică la scară globală - aceasta este necesitatea acesteia pentru funcționarea sistemelor de informare și telecomunicații. Centrele moderne, mari de prelucrare a datelor și de transmisie, de exemplu, se numără printre cei mai mari consumatori de energie electrică.

urbanizare

O altă tendință notabilă este urbanizarea. Din ce în ce mai mulți oameni se deplasează din zonele rurale spre orașele mari. Până în 2050, este de așteptat ca două treimi din populația totală să locuiască acolo, pentru comparație: acum aproximativ jumătate trăiesc în orașe.
Potrivit Diviziunii Națiunilor Unite pentru Populație, în prezent există 24 de zone metropolitane cu o populație de peste 10 milioane de locuitori. Furnizați-le tot ce aveți nevoie: produse alimentare, bunuri și utilități - este considerată principala sarcină a serviciilor logistice moderne. Acest lucru se aplică și în cazul furnizării de energie electrică. Densitatea de eliberare a energiei în locurile de construcție în masă a zgârie-nori este foarte mare, prin urmare sunt necesare noi soluții pentru furnizarea de energie electrică sigură și sigură în centrele orașelor mari. Costul prea mare al bunurilor imobile nu permite amplasarea de sub-stații în case, așa că sunt instalate subterane.

Schimbările climatice

Utilizarea rațională a rețelelor de electricitate poate contribui la reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Rețelele de distribuție sunt de obicei cu 95% mai eficiente, iar performanța transformatoarelor în rețeaua de distribuție este mai mare cu 99%. În ciuda acestui fapt, mărimea imensă a bazei de transformatoare instalate explică de ce pierderile totale de energie reprezintă o parte semnificativă a pierderilor din rețeaua de distribuție. Prin urmare, chiar și modificările minore ale performanței transformatoarelor pot reduce semnificativ emisiile de dioxid de carbon.

Performanța transformatoarelor este considerată fie din punctul de vedere al valorii pierderilor, fie din nivelul eficienței lor.

Valorile eficienței sunt comparate la o sarcină de 50%. Standardele de stat care determină nivelul pierderilor de energie ale transformatoarelor au suferit recent schimbări majore: guvernul și reprezentanții companiilor energetice încearcă să își îndeplinească obligațiile și responsabilitățile în domeniul eficienței energetice și al schimbărilor climatice. Pentru diferite țări, nivelurile diferite ale eficienței transformatoarelor sunt caracteristice. Scăzute și medii sunt eliminate - toate țările se deplasează la niveluri ridicate, foarte mari și ultra-înalte. Eficiența foarte ridicată poate afișa numai transformatoarele cu un miez metalic amorf.

Dimensiunea imensă a bazei transformatoarelor instalate explică de ce pierderile totale de energie reprezintă o parte semnificativă a pierderilor din rețeaua de distribuție.
Dintre toate energiile consumate în lume, doar 15% sunt energia electrică, deși 38% din energia primară este cheltuită pentru a produce această cantitate.

Stabilizarea tensiunii datorată transportoarelor de energie regenerabilă, utilizată în mod tradițional în transformatoarele de înaltă și medie tensiune, este în prezent solicitată în rețelele electrice de medie și joasă tensiune pentru a asigura stabilizarea locală.

Costurile echipamentelor pentru întregul ciclu de viață

Pentru a determina dacă trebuie sau nu să se investească, se efectuează, de obicei, calcule de rambursare, care ar trebui să țină seama nu numai de costul echipamentelor individuale, ci și de costurile preconizate pe întreaga perioadă de funcționare. Costul echipamentului presupune costurile inițiale ale achiziției, costurile asociate cu instalarea, gestionarea, întreținerea și eliminarea acestuia și trebuie să țineți cont și de costul pierderilor de energie. În ciuda faptului că transformatoarele sunt dispozitive care asigură o eficiență ridicată - de obicei mai mult de 99%, pierderile de energie sunt reduse la costuri financiare decente, care depășesc în mod semnificativ cele originale. În această situație, companiile energetice folosesc din ce în ce mai mult o metodă special dezvoltată numită costul total al costurilor (TOC) pentru a determina rentabilitatea investiției. Această cifră exprimă amploarea pierderilor la inactivitate și cu o încărcătură în echivalentul monetar. În principiu, aceste valori depind de costurile energiei electrice și de condițiile de investiție ale întreprinderii.

Rețele inteligente

Una dintre sarcinile principale de combinare a diferitelor surse de producere a energiei electrice este impactul asupra calității energiei electrice, în special asupra benzii de tensiune, care acoperă diverse generatoare locale și condițiile tehnice ale încărcării rețelei. În trecut, alimentarea cu energie electrică a fost centralizată datorită fluxului unidirecțional de energie electrică, iar principala problemă a fost scăderea tensiunii. Cu toate acestea, în prezent și în viitor și mai mult în legătură cu utilizarea diverselor surse de generare a energiei electrice, curentul electric devine din ce în ce mai complicat, ceea ce duce nu numai la o scădere a tensiunii, ci la salturi. Iar acest lucru reprezintă un nou nivel de reglare a tensiunii: în transformatoarele de înaltă și medie tensiune sa folosit în mod tradițional stabilizarea tensiunilor, acum este necesară în rețelele electrice de medie și joasă tensiune pentru a asigura stabilizarea locală.

Controlul sistemului

O altă evoluție este controlul sistemic al distribuției energiei electrice, care permite operatorilor să organizeze o rețea de distribuție sigură și să identifice problemele înainte de o defecțiune. Este ușor de stabilit tipul defecțiunilor și localizarea acestora și reducerea timpului de întrerupere a situațiilor de urgență.
În mod tradițional, transformatoarele rețelei de distribuție au fost considerate elemente pasive ale echipamentelor, dar în viitor au un rol mai activ în asigurarea fiabilității și eficienței rețelelor.