Supraleiter verdrahten ein intelligenteres Netz

Ein geplanter Knotenpunkt für die Verbindung der drei unabhängigen Stromnetze, die sich über die kontinentalen Vereinigten Staaten erstrecken, könnte den Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen erleichtern.



Coole Kraft : Diese supraleitenden Drähte bilden die Basis von Stromkabeln, die weit mehr Strom führen als herkömmliche Kupferkabel.

Das Projekt mit dem Namen Tres Amigas Superstation würde supraleitende Pipelines und Konverterstationen verwenden, um drei Netze zu verbinden: die West-, Ost- und Texas-Verbindungen. Die Verbindungen zwischen den Netzen wurden eingeschränkt, da die Netze nicht synchronisiert sind – der Wechselstrom ist phasenverschoben. Spezielle Stationen, die Wechselstrom in Gleichstrom und dann in der richtigen Phase wieder in Wechselstrom umwandeln, werden benötigt, um Strom von einem Netz in ein anderes zu transportieren.





Nur ein Bruchteil von 1 Prozent des in den USA erzeugten Stroms kann derzeit zwischen den Netzen übertragen werden, und es gibt keine direkte Verbindung zwischen Texas und dem westlichen Netz. Die Station Tres Amigas, die erstmals alle drei Netze an einem Ort miteinander verbinden wird, wird die Übertragungskapazität zwischen ihnen zunächst mehr als verdoppeln und bietet eine Leistung von fünf Gigawatt. Schließlich soll die Station bis zu 30 Gigawatt Leistung übertragen.

Die Station wird eine Vielzahl von Problemen im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien lösen, sagt Phil Harris, CEO des Unternehmens Tres Amigas mit Sitz in Santa Fe, NM. In erster Linie wird es dazu beitragen, ein zentrales Problem mit erneuerbaren Energiequellen anzugehen – ihre Intermittivität. Da Wind kommt und geht und Wolken die Sonne von Zeit zu Zeit blockieren, können Wind- und Sonnenenergie das Stromnetz destabilisieren.

Eine Möglichkeit, dies zu kompensieren, besteht darin, sicherzustellen, dass keine erneuerbare Quelle zu viel des gesamten Strommixes ausmacht – damit andere Quellen leicht einspringen können, wenn die Leistung sinkt. In Texas würde diese Strategie jedoch schnell die Größe der Windparks begrenzen, da das Netz dort relativ klein ist. Durch die Verbindung mit dem Rest des Landes hebt Tres Amigas die Begrenzung der Größe dieser Farmen auf.



23 und ich Depressionsstudie

Die Unterbrechung kann auch durch die flächendeckende Erfassung erneuerbarer Energien angegangen werden. Auf diese Weise könnte ein Rückgang der Sonnenenergie aufgrund eines bewölkten Tages in einer Region durch Wind oder Sonne an anderer Stelle ausgeglichen werden. Die Verbindung der drei Netze ermöglicht die Nutzung einer breiteren Vielfalt erneuerbarer Energiequellen, insbesondere im Südwesten, der durch die Grenzen zwischen ihnen geteilt wird. Die Station wird außerdem zwischen 50 und 150 Megawatt Batteriespeicher bereitstellen, um Stromschwankungen im Netz auszugleichen und Ausfälle zu vermeiden.

Das Projekt könnte auch ein wertvolles Testgelände für supraleitende Gleichstrom-Übertragungsleitungen sein, die gegenüber herkömmlichen Stromleitungen erhebliche Vorteile haben könnten, um große Strommengen über große Entfernungen zu liefern, sagt Steven Eckroad, Projektmanager bei Palo Alto, Kalifornien. Forschungsinstitut für elektrische Energie (EPRI), die das Potenzial von Supraleitern für die Fernübertragung untersucht. Solche Übertragungsleitungen könnten Windenergie aus dem Mittleren Westen, wo sie reichlich vorhanden ist, sammeln und in den Süden übertragen, der weniger erneuerbare Ressourcen hat.

Lastschaltung : Strom kommt aus drei Stromnetzen in die Tres-Amigas-Station und zirkuliert in einer Supraleiter-Pipeline, aus der alle drei Netze speisen können.

Um alle drei Netze zu verbinden, war ein Ort erforderlich, an dem sie geografisch nahe beieinander lagen – im Fall von Tres Amigas, einem 60 Quadratkilometer großen Landstreifen in der Nähe von Clovis, NM. Wie bei herkömmlichen Verbindungen zwischen den Netzen wandelt das System Wechselstrom in Gleichstrom um. Aber im Gegensatz zu herkömmlichen Zwei-Wege-Verbindungen wird dieser Gleichstrom bei Tres Amigas dann in supraleitenden Kabeln zirkulieren, die eine dreieckige elektrische Pipeline bilden. Je nach Bedarf kann jedes der drei Netze daraus Strom beziehen.



Die Bereitstellung von fünf Gigawatt und schließlich 30 Gigawatt Übertragungskapazität zwischen allen drei Netzen erforderte den Einsatz von supraleitenden Gleichstromleitungen, was die Anzahl der Kabel, die für die Übertragung der Leistung erforderlich waren, stark reduzierte – ein einzelnes supraleitendes Kabel kann die gleiche Leistung wie neun oder 10 . übertragen Sätze konventioneller Kupferkabel. Wenn die herkömmlichen Kabel über Kopf hängen würden, hätten sie zusammen mit den ankommenden und abgehenden Übertragungsleitungen ein wetter- und sabotageanfälliges Rattennest geschaffen, sagt Jack McCall, Direktor für Geschäftsentwicklung bei American Superconductor mit Sitz in Devens, MA liefert die supraleitenden Kabel.

Das Vergraben konventioneller Kabel würde die Komplexität und Größe des Projekts erhöhen, da die Kabel mehrere Meter voneinander entfernt gehalten werden müssten, um eine Überhitzung zu vermeiden. Zunächst wäre nur ein supraleitendes Kabel erforderlich, was das System im Vergleich zu herkömmlichen Kabeln stark vereinfacht. Wenn Tres Amigas erweitert wird, werden mehr Kabel benötigt, die jedoch nahe beieinander vergraben werden können.

Zusätzlich zur Verbindung der drei Netze wird Tres Amigas als Demonstration der Art von DC-Supraleiterleitungen und AC/DC-Wandlern dienen, die für Hochleistungs-Fernübertragungsleitungen benötigt werden – die Supraleiter-Pipeline, die EPRI untersucht hat. Ein solches System könnte einfacher zu verlegen sein als herkömmliche Hochspannungsfreileitungen: Die supraleitenden Kabel können entlang bestehender Wegerechten, beispielsweise entlang von Autobahnen, verlegt werden. Grundstückseigentümer davon zu überzeugen, große Freileitungsmasten zuzulassen, ist eines der größten Hindernisse bei der Installation konventioneller Übertragungsleitungen und könnte die Bemühungen um die Entwicklung eines Systems zur Verteilung von Windkraft aus dem Mittleren Westen zunichte machen. Supraleitende Übertragungsleitungen könnten auch leichter in das bestehende Netz integriert werden, da die Strommenge, die an Stationen entlang der Leitung von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird, präzise gesteuert werden könnte.

Laut der EPRI-Analyse würde eine Supraleiter-Pipeline etwa so viel kosten wie eine konventionelle Übertragungsleitung, wenn das Supraleiter-System dafür ausgelegt wäre, hohe Strommengen (mehr als fünf Gigawatt) über lange Distanzen (rund 1.000 Meilen) zu übertragen. Dies liegt zum Teil daran, dass die Kosten für die Kühlung supraleitender Leitungen (die zur Aufrechterhaltung ihrer supraleitenden Eigenschaften erforderlich sind) einen kleinen Anteil an den Gesamtsystemkosten ausmachen. Auch bei großen Distanzen ist die höhere Effizienz supraleitender Systeme wichtig – etwa halb so viel Energie wird verschwendet wie bei herkömmlichen Hochleistungs-Fernstromleitungen.

Aber es ist eine Technologie, mit der Unternehmen nicht vertraut sind, und daher zögern sie möglicherweise, sie in dem Umfang einzuführen, der erforderlich ist, um wettbewerbsfähig zu sein, sagt Eckroad. Das Tres Amigas-Projekt könnte wichtig sein, um zu zeigen, dass die Technologie funktioniert, sagt er.

wie viele sonnen gibt es in der milchstraße

McCall sagt, dass Tres Amigas plant, in den kommenden Wochen bei der Federal Energy Regulatory Commission einzureichen – die Beseitigung dieser regulatorischen Hürde ist der nächste Schritt für das Unternehmen. Wenn das gut läuft, könnte die erste Fünf-Gigawatt-Anlage bis Ende 2014 fertiggestellt sein.

verbergen

Tatsächliche Technologien

Kategorie

Unkategorisiert

Technologie

Biotechnologie

Technologierichtlinie

Klimawandel

Mensch Und Technik

Silicon Valley

Computer

Mit News Magazine

Künstliche Intelligenz

Platz

Intelligente Städte

Blockchain

Reportage

Alumni-Profil

Alumni-Verbindung

Mit News Feature

1865

Meine Sicht

77 Mass Avenue

Treffen Sie Den Autor

Profile In Großzügigkeit

Auf Dem Campus Gesehen

Alumni-Briefe

Nachrichten

Wahl 2020

Mit Index

Unter Der Kuppel

Feuerwehrschlauch

Unendliche Geschichten

Pandemie-Technologieprojekt

Vom Präsidenten

Titelstory

Fotogallerie

Empfohlen