Инновационные подходы для снижения потерь при передаче и распределении электроэнергии

Аннотация
⚡️ Потери при передаче и распределении электроэнергии (ПРЭ) существенно влияют на экономику, мощность и устойчивое развитие коммунальных предприятий. В данной статье приведен критический анализ пяти передовых стратегий снижения технических потерь до уровня ниже традиционных 6%: высокотемпературные провода с малой стрелой провеса (ACCC®), твердотельные трансформаторы (SST), распределенная генерация, динамический рейтинг линии электропередач (DLR) и аккумуляторные системы хранения энергии (BESS). Каждая технология использует инновационные материалы, управление силовой электроникой или интеллектуальные возможности сети в режиме реального времени для минимизации рассеяния энергии I2R, улучшения профиля напряжения и отсрочки дорогостоящей модернизации инфраструктуры. Обсуждаются примеры успешных решений с целью достижения нового достижимого порога примерно в 3 % для коммунальных служб. Комплексное применение этих решений обеспечивает совокупную экономию, повышает устойчивость сети и поддерживает более высокую степень интеграции возобновляемых источников энергии в рамках экономически эффективной системы распределения с низкими потерями.

Продолжение следует

🇲🇺 Исмаэл Адам Эссакчи – управляющий департаментом передачи и распределения электроэнергии Центрального управления электроэнергетики (Маврикий)

📚 Из нового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

В Британии создали солнечный навес с зарядкой для электромобилей

🇬🇧 В Великобритании создали новый формат зарядных станций для электромобилей, который можно развернуть менее чем за один день на обычной парковке. Крупнейший национальный дистрибьютор фотоэлектрической продукции Segen заключил с компанией 3ti шестимесячное эксклюзивное соглашение на поставку солнечного навеса с интегрированной зарядной станцией FastHub Papilio3.

👉 Решение объединяет в одном модуле солнечную электростанцию и 12 точек зарядки электромобилей переменным током мощностью до 22 кВт каждая. На крыше навеса установлены солнечные панели суммарной мощностью 20 кВт, а сама конструкция оснащена двумя подвижными крыльями, угол наклона которых можно регулировать для повышения выработки электроэнергии с учетом местоположения и сезона. Зарядная станция подключается к существующей электросети заказчика, а собственная солнечная генерация позволяет снизить пиковую нагрузку и частично обеспечить потребление на месте.

👍 По своим габаритам система сопоставима с 40-футовым контейнером. В транспортном положении основание занимает около 12,2 на 2,5 метра, а после развертывания солнечного навеса габариты увеличиваются примерно до 15 на 7 метров. Распределение мощности между зарядными точками контролируется динамической системой управления нагрузкой, которая предотвращает перегрузки сети даже при одновременной зарядке нескольких автомобилей.

📰 Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

🔌 Энергофакт

🚚 Первая попытка развить газомоторное направление в нашей стране была предпринята в 30-х годах прошлого века. Можно было бы предложить отметить 90-летие газомоторной отрасли нашей страны, но пока лишь отметим: ситуация в области ГМТ тогда радикально отличалась от того, что мы наблюдаем сегодня. Главное отличие – ставка делалась не на природный газ (метан) и даже не на пропан-бутан.

👉 Газомоторный транспорт к тому моменту в столице СССР уже вовсю эксплуатировался. В целом по стране в тот период он был представлен двумя направлениями – газогенераторным и газобаллонным. Первое направление предполагало установку газогенератора непосредственно на транспортное средство. Газ производился за счет перегонки твердого топлива (дров, торфа, угля). Фактически, это был светильный газ, который с XIX века использовался в нашей стране для освещения. Так, в Москве с 1865 года светильный газ получали, перегоняя английский уголь.

🤔 Характер каждого из направлений диктовал сферу его применения. Газобаллонное в основном распространялось в крупных городах, в областных центрах. А газогенераторное направление старались использовать в регионах, где было много твердого топлива, а жидкого («нефтяного») не хватало. Еще в 1935 году отмечалось, что «особое значение проблема использования твердого топлива для тракторов и автомобилей приобретает в лесной промышленности». Такого рода предприятия зачастую располагались на больших расстояниях от мест добычи и переработки нефти. Организовать стабильное топливное снабжение было сложно.

👍 Газогенераторы позволяли предприятиям обойти эту логистическую проблему буквально за счет собственного топливного ресурса – древесных чурок. А к 1940 году был создан газогенератор, работающий на шишках, ветках, щепках. Началась разработка генераторов, способных «переваривать» брикеты из соломы. Иными словами, грузовик или трактор в самой отдаленной местности был обеспечен горючим. Кстати, накопленный в 1930-х годах опыт разработок в сегменте твердого топлива для ДВС мог бы пригодиться и сегодня.

👉 Источник

Основные источники электроэнергии по странам

💪 В Канаде это вода, в Аргентине – газ, в Сенегале и соседних странах – нефть, в Германии – ветер, в Китае, Индии и Австралии – уголь. Что касается конкретно ВИЭ, то во многих государствах из данной категории энергоносителей преобладает вода.

👉 Источник

Инновационные подходы для снижения потерь при передаче и распределении электроэнергии

Введение
🤔 Потери при передаче и распределении электроэнергии (ПРЭ) представляют собой серьезную проблему для энергосистем, напрямую влияя как на экономические показатели, так и на экологическую устойчивость. Часть вырабатываемой энергии неизменно рассеивается в виде тепла и шума в проводах, трансформаторах и другом сетевом оборудовании. Коммунальные службы обычно отслеживают несколько ключевых показателей эффективности (КПЭ) для оценки эффективности работы. Lawaetz (2017) из USAID называет потери одним из четырех основных факторов, определяющих финансовое состояние коммунальных предприятий. Действительно, абсолютная величина и долгосрочная тенденция потерь в сфере ПРЭ отражают инвестиционную философию компании, качество оборудования и целенаправленные усилия на устойчивое предоставление услуг. Улучшения в размере нескольких процентов могут привести к существенной экономии средств и повышению пропускной способности для удовлетворения пикового спроса. Исторически сложилось так, что высокоэффективные коммунальные предприятия снижали технические потери до уровня около 6 % за счет оптимизации размеров проводников, компенсации реактивной мощности и применения современных материалов в сердечниках трансформаторов, таких как холоднокатаная сталь с ориентированной зернистой структурой и аморфная сталь. Однако, последние достижения в области материаловедения, управления силовой электроникой и мониторинга в режиме реального времени позволили нескольким странам вдвое снизить этот показатель, доведя потери до 3%.

👉 В данной статье рассматриваются и критически оцениваются пять передовых стратегий дальнейшего снижения потерь в сетях ПРЭ. В Разделе 2 приведены классификация и количественное определение технических и нетехнических потерь, что создает основу для целенаправленного снижения потерь. В Разделе 3 рассматриваются высокотемпературные провода с малой стрелой провеса (HTLS), в частности, технология ACCC® - алюминиевый провод с композитным сердечником и продемонстрированная ими экономия потерь на 2540% по сравнению с обычными проводами. В Разделе 4 рассматриваются твердотельные трансформаторы (SST), чьи многоступенчатые высокочастотные архитектуры обеспечивают активную поддержку напряжения и фильтрацию гармоник, снижая внутренние и фидерные потери. В Разделе 5 описаны инновации на уровне сети: развертывание распределенной генерации (РГ) с оптимизированной диспетчеризацией и динамический рейтинг линии (DLR), который использует охлаждение окружающей среды для увеличения мощности в реальном времени. Далее рассматриваются аккумуляторные системы хранения энергии (BESS), которые обеспечивают увеличение потребления энергии в периоды низкого спроса и снижение пиковой нагрузки для выравнивания профилей нагрузки. Наконец, в Разделе 7 обобщаются полученные результаты и намечаются пути комплексного внедрения в распределительные сети следующего поколения.

Продолжение следует

https://xn--r1a.website/globalenergyprize/11394

📚 Из нового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

Новый экологичный растворитель повышает эффективность углеродных мембран

🤝 Ученые из Технологического университета Эйндховена в Нидерландах и Болонского университета в Италии предложили экологичный способ производства углеродных мембран, важного элемента водородной энергетики, который позволяет эффективно и с низкими энергозатратами отделять водород от метана, азота и других газов в процессах переработки топлива.

🤔 Сами по себе углеродные мембраны давно считаются перспективной технологией, однако их промышленное развитие сдерживала «обратная сторона» производства. На ключевой стадии формирования мембраны традиционно использовались опасные органические растворители. Один из самых распространенных, N-метил-2-пирролидон, эффективно растворяет фенольные смолы, однако относится к репротоксичным веществам, плохо разлагается в окружающей среде и постепенно выводится из оборота под давлением регуляторов. В своей работе исследователи поставили задачу заменить этот растворитель на более безопасные и устойчивые аналоги. В качестве альтернатив были выбраны два биорастворителя – γ-валеролактон и дигидролевоглюкозенон, известный под торговым названием Cyrene™.

👉 Для сравнения ученые приготовили три варианта растворов для нанесения полимерного слоя на керамические трубчатые основы: с использованием N-метил-2-пирролидона, Cyrene™ и γ-валеролактона. После нанесения покрытия и сушки заготовки подвергались пиролизу при температуре до 700 °C в атмосфере азота, в результате чего полимер превращался в углеродную мембрану. Готовые образцы прошли серию испытаний, в ходе которых измерялась проницаемость отдельных газов (гелия, водорода, азота и метана) при разных температурах и перепадах давления.

👍 Наиболее заметные результаты показала мембрана, изготовленная с использованием γ-валеролактона. После оптимизации режима пиролиза, включавшей дополнительную изотермическую выдержку при 400 °C, она по ряду параметров превзошла даже образец, полученный с применением традиционного токсичного растворителя. При комнатной температуре селективность по паре водород–метан достигла значения 340, а по паре водород-азот – 270, при этом проницаемость водорода оставалась высокой. Мембраны на основе Cyrene™ также оказались работоспособными, но продемонстрировали более скромные показатели разделения.

📰 Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

Сохраняя невечную мерзлоту

❄️ Вечная мерзлота покрывает большую часть России. От ее сохранения зависит долговечность зданий, дорог и промышленных объектов на Крайнем Севере. О том, как и зачем цифровые решения помогают прогнозировать изменения вечной мерзлоты, а также какие технологии создают в нашей стране для экологичной разработки северных месторождений, рассказал руководитель центра по обустройству и эксплуатации месторождений в криолитозоне «Газпром нефти» Эдуард Николайчук. Вот несколько цитат из этого интервью:

🎙 Если раньше инженер просто учитывал состояние мерзлоты при проектировании, то теперь мы говорим о регулировании её состояния в процессе эксплуатации. Это ответ на климатические сдвиги. И нам сегодня нужны инструменты для прогнозирования динамики криолитозоны. Поэтому «Газпром нефть» в 2025 году приступила к созданию цифровой геоинформационной модели для запада полуострова Ямал, которая поможет оценивать, что будет через десятки лет в будущем на тех участках, где мы сегодня ведем и только планируем добычу. Дело в том, что прежние геокриологические карты 1970-1990-х годов не отражают современную действительность. И дело не только в климатических изменениях.

🎙Мы не только отслеживаем состояние пород, но и создаем решения для того, чтобы наши проекты не оказывали воздействия на криолитозону. Применяем как пассивные, так и активные методы. Пассивные – это проветриваемые подполья на сваях и высокие песчано-гравийные насыпи. Первые предотвращают нагрев поверхности зданий, вторые работают как природный термоэкран. Активные методы – сезонные термостабилизаторы. Это герметичные трубы с хладагентом – углекислотой или аммиаком. Зимой они аккумулируют холод и переносят его вглубь грунта, поддерживая стабильную температуру без электропитания.

🎙 Для того, чтобы эффективно планировать сложные проекты в зоне вечномерзлых пород, нужно понимать особенности геологии и грунтов, знать и уметь применять современные решения. Это не просто навык и знания, но и творческая задача, требующая кросс-функциональных компетенций. Мы тесно сотрудничаем с Тюменским индустриальным университетом и Тюменским госуниверситетом. Вместе запустили программы, где студенты решают реальные задачи – например, проектируют фундаменты для пород в криолитозоне. Благодаря этому выпускники выходят к нам на работу с опытом и практическими компетенциями.

📰 Полностью материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

Инновационные подходы для снижения потерь при передаче и распределении электроэнергии

Потери при передаче и распределении электроэнергии
👉 Согласно закону сохранения энергии каждый джоуль, вырабатываемый электростанциями, в конечном итоге должен быть использован. На практике часть этой энергии «теряется» при прохождении через сеть передачи и распределения в виде тепла или звука. Определение и расчет потерь варьируются в разных компаниях (MEDREG, 2023), но их можно разделить на два типа:
1. Технические потери
2. Нетехнические потери.

🤔 Нетехнические потери делятся на две основные категории:
(a) Неучтенное потребление: Энергия, не зафиксированная счетчиком потребителя, часто являющаяся результатом незаконного подключения, подделки счетчика или откровенного воровства.
(b) Административные ошибки: Потери, возникающие в результате человеческих или процедурных ошибок, таких как неправильные показания счетчиков, неправильное использование коэффициента трансформации трансформатора тока или ошибки ввода данных в биллинговые системы.

⚡️ В отличие от этого технические потери присущи любой энергосистеме, когда энергия рассеивается при прохождении через провода и оборудование в процессе передачи и распределения. Исторически сложилось так, что коммунальные службы применяли множество стратегий для снижения этого показателя до 6-7%, что долгое время считалось практической нижней границей. Однако последние достижения в области материаловедения и доступность технологий позволили коммунальным предприятиям Бахрейна, Китая, Кипра, Финляндии, Гибралтара, Исландии и Южной Кореи снизить технические потери примерно до 3%, и эта цифра теперь становится новым эталоном. Даже незначительное снижение потерь имеет огромное значение, выражающееся в сотнях гигаватт-часов ежегодно, что приводит к существенному сокращению потребления топлива, эксплуатационных расходов и выбросов парниковых газов, а также к отсрочке необходимости дорогостоящего наращивания мощностей. В данной статье основное внимание уделяется таким инновационным стратегиям сокращения потерь в сетях ПРЭ.

Продолжение следует

https://xn--r1a.website/globalenergyprize/11400

📚 Из нового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

В Японии предлагают превращать остаточную нефть в «голубой» водород прямо в пласте

🇯🇵 Ученые из Университета Кюсю и исследовательского центра ENEOS Xplora предложили необычный способ получать «голубой» водород непосредственно в недрах нефтяных месторождений за счет остаточной нефти, которая обычно считается нерентабельной для добычи. Вместо того чтобы поднимать это сырье на поверхность и затем перерабатывать его на сложных установках, исследователи показали, что часть процессов можно перенести под землю и совместить их с уже известными технологиями повышения нефтеотдачи.

🔥 В основе предложенной концепции лежит внутрипластовое горение, дополненное новым элементом. После завершения мероприятий по увеличению нефтеотдачи в пласт закачиваются наночастицы минеральных добавок – оксида никеля (NiO) и гидроксида кальция (Ca(OH)₂). Затем в пласт подается кислород, чтобы поджечь часть оставшейся нефти. Выделяющееся тепло не является самоцелью: оно служит источником высокой температуры, при которой нефть газифицируется и разлагается с образованием метана и других легких газов, а затем вступает в реакции с водяным паром, образуя водород.

👉 В лабораторных экспериментах ученые воспроизводили условия подземного пласта, нагревая смесь песка, нефти, воды и минералов в реакторе до температур от 400 до 800 °C. Оксид никеля при нагреве выделял кислород, что усиливало горение и повышало температуру системы. Одновременно образующийся металлический никель начинал работать как катализатор, ускоряя реакции паровой конверсии углеводородов и метана в водород. Такой эффект повышал выход H₂, но сопровождался ростом образования CO₂.

👍 Гидроксид кальция действовал иначе. Он не только способствовал паровой конверсии, но и химически связывал образующийся углекислый газ, превращая его в твердый карбонат кальция (CaCO₃), который оставался в порах породы. В экспериментах с добавлением Ca(OH)₂ доля водорода в газовой смеси достигала 42%, что примерно на 9% выше, чем без минеральной добавки, при одновременном снижении концентрации CO2. Таким образом, этот минерал одновременно усиливал производство водорода и связывал углерод двумя атомами кислорода прямо в пласте.

📰 Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»

🔌 Энергофакт

🛢 В 1913 году добыча нефти в Российской империи составляла около 9,1 млн т, в 1916-м – 9,97 млн т, в ходе Гражданской войны она сократилась до 3,78 млн т, но уже в 1930-м в СССР достигла 18,5 млн т (на 7 млн т больше пиковых значений, продемонстрированных в начале XX века). В 1940-м производство выросло до 31,1 млн т.

🤔 Но даже такое увеличение не могло полностью удовлетворить потребности растущей промышленности и расширяющегося транспортного сектора. Кроме того, не будем забывать о задачах, которые стояли перед оборонным комплексом – военной технике тоже требовалось топливо. Стране было нужно все больше и больше горючего. Газогенераторная и газобаллонная техника обеспечивали необходимую в тех условиях экономию нефтяного топлива.

👍 Сегодня такой проблемы нет – Россия производит примерно в 2,5-3 раза больше нефти и газового конденсата, чем необходимо для удовлетворения внутреннего спроса на моторное топливо. И в непосредственном производстве автобензинов и дизтоплива также наблюдается существенный профицит (в бензиновом сегменте – порядка 10%, в дизельном – производство двукратно превосходит спрос). Развитие газомоторного сегмента необходимо скорее из природоохранных соображений и исходя из вопросов повышения эффективности использования имеющихся природных ресурсов.

👉 Источник

Инновационные подходы для снижения потерь при передаче и распределении электроэнергии

Усовершенствованные провода: высокотемпературные провода с малой стрелой провеса
👍 Доказано, что усовершенствованные провода, такие как алюминиевый провод с композитным сердечником (ACCC®), запатентованный компанией CTC Global, и другие высокотемпературные провода с малой стрелой провеса (HTLS) позволяют значительно снизить потери в линии за счет увеличения расчетной токовой нагрузки и снижения сопротивления проводника под нагрузкой.

👉 В основе провода ACCC® лежит высокопрочный композитный сердечник из углерода и стекловолокна – карбоновых нитей, заключенных в защитную стекловолоконную оболочку, с верхними повивами из трапециевидных алюминиевых проволок. Этот неметаллический сердечник обладает исключительно низким коэффициентом теплового расширения, что позволяет проводнику работать при повышенных температурах (до 200 °C) без чрезмерного провисания, характерного для проводников, армированных сталью или сплавами. Поскольку композитный сердечник значительно легче стального, ACCC® может вместить примерно на 28% больше алюминия, обеспечивая, таким образом, проводимость не менее 63% IACS (Международный стандарт отожженной меди) при той же площади поперечного сечения, тем самым снижая сопротивление провода и потери I2R.

💪 Кроме того, немагнитная природа композитного сердечника устраняет потери на магнитный гистерезис (которые могут достигать 6-20% в конструкциях со стальными сердечниками при сильном токе), а присущие ему свойства самодемпфирования и гладкая геометрия прядей ослабляют эоловые вибрации, возникающие под действием ветра, позволяя увеличить начальное натяжение и зачастую отказаться от использования демпферов. Высокая прочность сердечника на разрыв также способствует увеличению длины пролетов, уменьшению количества и высоты опорных конструкций, минимизации воздействия на полосу отвода и упрощению процедуры получения разрешений (CTC Global, 2011).

⚡️ Способность ACCC® пропускать в два раза больший ток, чем обычные провода ACSR (с алюминиевыми проволоками и стальным армированием), без модификации опор делает его предпочтительным вариантом для реконструкции и даже для новых проектов. Сочетание повышенной пропускной способности по току, уменьшенного теплового провисания и более низких потерь в линии не только позволяет отложить капитальную модернизацию, но и снизить потребление топлива и выбросы парниковых газов, обеспечивая экономически эффективное решение с низкими потерями для современных сетей электропередачи. По данным CTC Global (2023), более 180 000 км проводов ACCC® было установлено на более чем 1350 объектах. По данным различных исследований, выбор проводов ACCC® вместо традиционных ACSR или AAAC (провод из алюминиевого сплава) приводит к снижению потерь в линиях на 25-40%. Провода могут использоваться как на уровне передачи, так и на уровне распределения электроэнергии.

Продолжение следует

https://xn--r1a.website/globalenergyprize/11407

📚 Из нового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет»

Слова классика

— Задача учёных заключается не только в развитии научных исследований, но и в борьбе за их использование на благо общества, на благо всех людей мира.

Иван Артоболевский