Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення

Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення

Наша планета і наше суспільство знаходяться в процесі безперервного розвитку, а це вимагає від нас - людей - своєчасно пристосовуватися до змін у навколишньому середовищі і умовах життя. Будь-які зміни ведуть до виникнення нових потреб у світовому масштабі або в окремих регіонах та використанню новітніх технологій для їх задоволення. Часто виявляється, то, що недавно вважалося сучасним, миттєво стає застарілим. Виробники повинні володіти певним чуттям на появу нових тенденцій, щоб під час удосконалити свою продукцію. Це відноситься і до трансформаторів, які, здавалося б, уже не потрібно піддавати будь-яким змінам.

Зростаюча потреба в електроенергії і електриці

Крім збільшення чисельності населення зростаючий попит на електроенергію обумовлений становленням країн, що розвиваються: так, зростання ВВП на 1% вимагає збільшення споживання енергії на 0,6% в середньому. Сукупні витрати на електроенергію складають близько 7-8% від загальносвітового ВВП і представляють собою значні витрати. Всі ці фактори змушують задуматися про організацію високоефективних процесів виробництва і постачання електроенергії. До того ж, проводячи розрахунки, важливо оцінити весь виробничий цикл і включити витрати, пов'язані з енерговтратами і вартістю обладнання.

З усієї енергії, споживаної в світі, тільки 15% припадає на електроенергію, хоча для виробництва цієї кількості витрачається 38% первинних енергоресурсів. В даний час електрику може бути використано у всіх сферах діяльності, тому що являє собою високоякісну форму енергії. До того ж воно не забруднює навколишнє середовище. Все це зумовлює зростання потреби в електриці в майбутньому і його все зміцнюючих роль на енергетичному ринку. Показовими прикладами є заміна нафтового або газового центрального опалення на електротепловие насоси або впровадження електромобілів.

І хоча сумарний ККД зростає, що призводить до скорочення споживання первинних енергоресурсів, попит на саму електроенергію підвищується. У той час як в розвинених країнах на одну людину в середньому припадає близько одного 1 кВт, загальносвітове споживання становить лише 0,3 кВт. Така статистика вказує на подальше значне зростання потреби в електриці в країнах, що розвиваються, а значить, і збільшення попиту на обладнання, що забезпечує високоефективну передачу і розподіл електроенергії.

Існує один важливий чинник, що визначає зростання потреби в електриці в світовому масштабі, - це його необхідність для функціонування інформаційних і телекомунікаційних систем. Сучасні, великі центри обробки та передачі даних, наприклад, відносяться до найбільших споживачів електроенергії.

урбанізація

Ще однією помітною тенденцією є урбанізація. Все більше і більше людей переїжджають із сільської місцевості до великих міст. До 2050 року очікується, що дві третини всього населення проживатимуть там, для порівняння: зараз в містах проживає близько половини.
Згідно Відділу народонаселення ООН в даний час налічується 24 мегаполісу з населенням понад 10 млн. Чоловік. Забезпечити їх усім необхідним: їжею, товарами і комунальними послугами - вважається основним завданням сучасних логістичних служб. Це також відноситься до постачань електроенергії. Щільність енерговиділення в місцях масової забудови хмарочосами дуже висока, тому необхідні нові рішення для безпечного і надійного проведення електромереж в центрах великих міст. Занадто висока вартість нерухомості не дозволяє розміщувати підстанції в будинках, тому їх встановлюють під землею.

Зміна клімату

Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення

Раціональне використання електромереж може сприяти скороченню викидів вуглекислого газу. Розподільні мережі зазвичай на 95% ефективніші, а продуктивність трансформаторів розподільчої мережі вище на 99%. Незважаючи на цей факт, величезні розміри бази встановлених трансформаторів пояснюють, чому сукупні втрати енергії становлять значну частину втрат в розподільчій мережі. Тому навіть незначні зміни в продуктивності трансформаторів здатні істотно скоротити викиди вуглекислого газу.

Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення

Продуктивність трансформаторів розглядається або з точки зору значення рівня втрат, або рівня їх ККД.

Значення ККД порівнюються при навантаженні 50%. Державні стандарти, що визначають рівень енерговитрат трансформаторів, останнім часом зазнають серйозних змін: уряд і представники енергокомпаній намагаються відповідати своїми зобов'язаннями і обов'язків у сфері енергоефективності та кліматичних змін. Для різних країн характерні різні рівні ефективності трансформаторів. Низький і середній скасовані - всі країни переходять на високий, дуже високий і надвисокий рівні. Надвисокий ККД можуть показувати тільки трансформатори з сердечником з аморфного металу.

Величезні розміри бази встановлених трансформаторів пояснюють, чому сукупні втрати енергії становлять значну частину втрат в розподільчій мережі.
З усієї енергії, споживаної в світі, тільки 15% припадає на електроенергію, хоча для виробництва цієї кількості витрачається 38% первинних енергоресурсів.

Стабілізація напруги за рахунок поновлюваних енергоносіїв, що традиційно використовується в трансформаторах високої і середньої напруги, в даний час буде затребувана в електромережах середньої і низької напруги для забезпечення локальної стабілізації.

Витрати на обладнання з урахуванням всього терміну служби

Щоб визначитися, інвестувати чи ні, звичайно проводять розрахунки окупності вкладень, які повинні брати до уваги не тільки вартість окремого обладнання, а й передбачувані витрати протягом всього терміну його експлуатації. Витрати на обладнання припускають початкові витрати при його покупці, витрати, пов'язані з його установкою, управлінням, технічним обслуговування і утилізацією, також потрібно враховувати витрати на втрати енергії. Незважаючи на те, що трансформатори відносяться до приладів, що забезпечує високий ККД - зазвичай більше 99%, енергетичні втрати зводяться до пристойним фінансових витрат, які значно перевищують початкові. У такій ситуації енергокомпанії все частіше використовують спеціально розроблений метод, що отримав назву загальна вартість витрат (TOC) для того, щоб визначити окупність інвестицій. Цей показник виражає величини втрат на холостому ходу і при навантаженні в грошовому еквіваленті. В основному ці величини залежать від витрат на електроенергію і умов інвестування підприємства.

розумні мережі

Енергетична проблема людства та шляхи її вирішення

Однією з основних завдань об'єднання різних джерел генерування електричної енергії є вплив на якість електроенергії, особливо смуги напруги, що охоплює різнопланові місцеві генератори і технічні умови мережевого навантаження. У минулому електропостачання мало централізований характер завдяки односпрямованому потоку електроенергії, і основною проблемою були спади напруги. Тим не менш, у даний час, а в майбутньому ще більшою мірою в зв'язку із застосуванням різних джерел генерування електроенергії, електропоток стає все більш складним, що веде не тільки до спаду напруги, але його стрибків. А це є новий рівень регулювання напруги: традиційно стабілізація напруги застосовувалася в високо- і средневольтних трансформаторах, зараз вона необхідна і в середньо- і низьковольтних електричних мережах для забезпечення місцевої стабілізації.

системний контроль

Ще одним розвиваються напрямком є ​​системний контроль за розподіл електроенергії, який дозволяє операторам організувати надійну розподільну мережу і визначати проблеми перш, ніж відбудеться поломка. Можна легко встановити вид несправностей і їх розташування і скоротити час аварійного простою.
Традиційно трансформатори розподільної мережі вважалися пасивними елементами обладнання, але в майбутньому їм відведена більш активна роль в забезпеченні мереж надійністю та ефективністю.

Перспективи на майбутнє

Схожі статті