Buzz feed - bringer vedvarende energi til elnettet

Vedvarende energi er stigende i Europa, da økonomien udvikler sig væk fra brugen af ​​fossile brændstoffer som kul og olie, men et aldrende elnet kæmper for at følge med i den hurtige udvikling.

Oprindeligt designet til at opnå og distribuere energi fra et par store kilder, Europas elnet skal nu klare en ny klasse af energikilder, såsom solceller, vind, tidevand og termisk, fra en række forskellige leverandører. Vedvarende energikilder kan også have intermitterende tilgængelighed eller producere stigninger i elektricitet.

Denne uregelmæssighed kan understrege netværket af distributionslinjer og understationer, der udgør nettet, forårsager fejl, der kan resultere i hyppige strømafbrydelser, beskadiget udstyr og produktivitetstab for økonomien.

Af sådanne grunde, uafhængige elproducenter må ikke tilslutte vedvarende energikilder, før nettet er opgraderet skabe en flaskehals for energileverandører.

'Forbindelser kan blive forsinket med år, eller de sker muligvis slet ikke, sagde Yoram Valent, medstifter af det israelske firma GridON. 'Dette har en negativ indvirkning på den strømkapacitet, som operatører kan tilbyde, samtidig med at den potentielle indtægtsstrøm forsinkes fra ønskelige, lavemissionsfattige vedvarende kilder. '

GridON gør enheder kaldet fejlstrømsbegrænsere (FCL'er), som er installeret på nøglepunkter på nettet for at begrænse unormale elektriske strømme.

Ved øjeblikkeligt at reagere på fejl og aktuelle pigge, FCL'er forbedrer netværkets modstandsdygtighed og gør det muligt at øge energikapaciteten-hvilket kan omfatte tilføjelse af nye kilder fra uafhængige producenter-uden den meget dyre og tidskrævende opgave at forny hele nettet.

Vedvarende producenter

Valent og hans kolleger har skabt en FCL, der har været på markedet siden 2013. Dog er det viste sig at være for stort og dyrt for vedvarende producenter som f.eks. vindmølleparker, der leverer ind i distributionsniveauet af nettet.

Som en del af et EU-støttet projekt, der sluttede sidste år, de kombinerede kerneteknologien, der blev brugt i deres store enhed, med et kraftelektroniksystem, at skabe et meget mindre og lettere FCL, der er egnet til produktion af vedvarende energi. Det er designet til at blive installeret i forsyningsstationerne eller på kraftproduktionsstederne og reducere overdreven fejlstrømme fra den vedvarende kilde. Reduktion af FCL's størrelse bidrog også til at sænke omkostningerne.

Det betyder, at i fremtiden nye energikilder bør få godkendelse til at oprette forbindelse til nettet meget hurtigere. I Storbritannien, et af de lande, hvor nettet er forældet og har brug for en større opgradering, Valent og hans kolleger er opmærksomme på hundredvis af anmodninger fra producenter af vedvarende energi, der ønsker at oprette forbindelse.

'Ved at bruge vores FCL, vi garanterer, at nettet ikke udsættes for store fejl, og tilslutningsgodkendelser kan gå hurtigere igennem, sagde Valent. 'Det er en mulighed for at forbinde nye kilder, kan fornyes eller noget, til nettet. '

Brug af superledere - materialer, der leder elektricitet uden at miste energi - kan også forbedre FCL -teknologien. Konventionelle materialer som kobbertråd mister en del af deres energi, når ladningen passerer gennem metallet. Superledere tillader ikke selv, at energi går tabt i transmissionen, selvom operationelle superledere forbruger energi gennem dyre kryogene kølesystemer.

Superledende fejlstrømbegrænsere (SCFCL'er) burde være meget mere effektive, når der er tale om høje spændinger, kombinerer laveffektdissipation, høj følsomhed og høj driftshastighed.

Den største udfordring er at få superlederne til at fungere ved højere temperaturer - normalt skal de være tæt på absolut nul for at fungere effektivt. Det betyder, at SCFCL'er er for dyre til udbredt kommerciel brug.

Kraftoverførsel

Professor Pascal Tixador og hans gruppe fra Institut Néel, et af laboratorierne for det franske nationale center for videnskabelig forskning, og partnere, sigter mod at gøre SCFCL'er mere overkommelige og robuste som en del af FASTGRID -projektet for at udvikle bedre kraftoverførsel.

For at sænke omkostningerne ved SCFCL'er, teamet konstruerer bedre versioner af ReBCO (sjælden jord, barium, kobberoxid) ledninger, der nu bruges i deres enheder.

De forfølger anvendelsen af ​​nye superledende tråde med en komponent af safir til brug i SCFCL'er. Nylige gennembrud har gjort det muligt at producere tynde lag af mineralet. Når der tilføjes en superledende belægning, disse ledninger har en enestående evne til at begrænse unormal strøm og bære mange gange mere strøm end deres kobber forgængere, egenskaber, der er valideret i laboratoriet.

Det næste trin er at evaluere, hvordan de kan implementeres i SCFCL'er i industriel skala og finde en måde at gøre dem omkostningseffektive.

Teknologien kan være afgørende for planer om at skabe et europæisk supernet og et enkelt energimarked. I øjeblikket, hvert land har sin egen energiinfrastruktur, og energi flyder ikke frit på tværs af grænser. Men et nyt netværk til at samle elektricitet, der spænder over Europa og den omkringliggende region, er blevet foreslået. It should help with the adoption of renewables, where short blackouts are an issue. An area depending on energy from a wind farm, for eksempel, could use energy produced elsewhere by solar in times of low wind.

Direct current

Developing a supergrid will require a new high voltage direct current (HVDC) grid system. Direct current is required to transport electricity over long distances instead of alternating current, which is more efficient in smaller networks. Imidlertid, fault current can be more severe when direct current is used, making FCLs even more crucial. 'FCLs can reduce the fault current that needs to be cut by a factor of 10, ' said Prof. Tixador.

SCFCLs are the only viable solution to limit abnormal currents produced by high voltages, according to Prof. Tixador. The goal of the EU-funded FASTGRID research is to provide high-voltage superconducting transmission lines that can be used in the next generation transmission network. SCFCLs, together with future energy storage systems, would be an important element in assuring the safety and reliability of the network.