Οι πάροχοι δικτύων μετάδοσης στη Νότια Αυστραλία, τη Βικτώρια και τη Νέα Νότια Ουαλίαδοκιμάζουν τεχνολογίες ενίσχυσης δικτύου ή GET
Οι ιδέες για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας της Αυστραλίας βυθίζονται σε διαφωνίες γύρω από μεγάλες νέες γραμμές και τη δέσμευση της κοινότητας, αλλά υπάρχει αυξανόμενος ενθουσιασμός στις ΗΠΑ για νέους τρόπους αξιοποίησης της ίδιας γραμμής - και μάλιστα με ένα κλάσμα του κόστους, σύμφωνα με το reneweconomy.
Οι πάροχοι υπηρεσιών δικτύων μετάδοσης στη Νότια Αυστραλία, τη Βικτώρια και τη Νέα Νότια Ουαλία (NSW) δοκιμάζουν επίσης τεχνολογίες ενίσχυσης δικτύου ή GET.
Μελέτες στις ΗΠΑ, για παράδειγμα, δείχνουν ότι αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να διπλασιάσουν τη χωρητικότητα ενός δικτύου, άλλες μπορούν να προσφέρουν αναβαθμίσεις με ένα κλάσμα του κόστους των παραδοσιακών μεθόδων. Ισχύουν στην Αυστραλία; Οι εταιρείες δικτύου επιθυμούν να το ανακαλύψουν.
Ένα από αυτά τα GET είναι γνωστό ως "Reconductoring". Αυτό περιλαμβάνει την αντικατάσταση του μεταλλικού χαλκού στο εσωτερικό των γραμμών τροφοδοσίας με υπεραγώγιμα καλώδια υψηλής τάσης που τυλίγουν το αλουμίνιο με ανθρακονήματα αντί για χάλυβα, ώστε να παρέχουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια με λιγότερες επιπτώσεις από τις εξωτερικές θερμοκρασίες ή την ηλεκτρική αντίσταση.
Ένα άλλο GET είναι οι δυναμικές αξιολογήσεις γραμμών (DLR), οι οποίες χρησιμοποιούν αισθητήρες για τη μέτρηση των τοπικών καιρικών συνθηκών για να δείξουν εάν μια γραμμή μεταφοράς έχει περισσότερη ή λιγότερη χωρητικότητα σε πραγματικό χρόνο και χρησιμοποιούνται ήδη.
Μια άλλη είναι η τεχνολογία Advanced Power flow Control (PFCs), η οποία προσθέτει βαλβίδες για να δημιουργήσει αντίσταση στις γραμμές με μέγιστη χωρητικότητα για να μεταφέρει τα φορτία σε άλλα. Αυτό, μας λένε οι ειδικοί του δικτύου, έχει δοκιμαστεί στην Αυστραλία, με ανάμεικτα αποτελέσματα.
Στη Βικτώρια, ο πάροχος δικτύου AusNet λέει ότι δεν έλαβε αρκετά χρήματα από τη δοκιμή PFC, αλλά η NSW Transgrid σχεδιάζει να εγκαταστήσει μελλοντική γραμμή μεταφοράς VNI West.
Τα GET είναι σίγουρα ραντάρ, ακόμα κι αν δεν είναι εντελώς εδώ ακόμα.
«Αξιολογήσεις πιλοτικών μελετών στις Ηνωμένες Πολιτείες —και ορισμένες επιχειρήσεις εμπορικής κλίμακας στην Ευρώπη και το Ηνωμένο Βασίλειο— δείχνουν ότι αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να ενισχύσουν τη χωρητικότητα ενός υπάρχοντος δικτύου μεταφοράς οπουδήποτε από λίγο τοις εκατό, για μία μόνο γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας, σε περισσότερα από το 100%, για ένα σύνθετο δίκτυο με πολλές πιθανές διαδρομές για ηλεκτρισμό», σημείωσε άρθρο στο Journal PNAS τον Ιανουάριο.
«Αυτό μεταφράζεται σε δυνητικά δισεκατομμύρια δολάρια σε εξοικονόμηση από τον μετριασμό του κόστους συμφόρησης και του κόστους υποδομής που απαιτείται για την κατασκευή νέων γραμμών μεταφοράς».
Αφαίρεση πλέγματος ΗΠΑ
Μια νέα μελέτη σχετικά με τις φθηνότερες μεθόδους περισσότερων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στις γραμμές μεταφοράς υποδηλώνει ότι τα GET θα μπορούσαν να ¨ξεκολλήσουν¨ ένα από τα πιο κλειστά δίκτυα στις ΗΠΑ - το ανατολικό PJM.
Το δίκτυο PJM διέκοψε εντελώς τις νέες συνδέσεις από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για δύο χρόνια στα τέλη του 2022, επειδή πιστεύει ότι δεν έχει την ικανότητα να τις μεταφέρει.
Ωστόσο, η έκθεση της RMI ανέφερε ότι θα μπορούσε να προσθέσει 6 γιγαβάτ (GW) νέας γενιάς σε τρία χρόνια εάν άρχιζε να χρησιμοποιεί δυναμικές αξιολογήσεις γραμμών (DLR), οι οποίες χρησιμοποιούν αισθητήρες για τη μέτρηση των τοπικών καιρικών συνθηκών για να δείξουν εάν μια γραμμή μεταφοράς έχει περισσότερη ή λιγότερη χωρητικότητα σε πραγματικό χρόνο, με προηγμένο έλεγχο ροής ισχύος (PFCs) που προσθέτει βαλβίδες για τη δημιουργία αντίστασης σε γραμμές με μέγιστη χωρητικότητα ώστε να μετατοπίζει τα φορτία σε άλλα και βελτιστοποίηση τοπολογίας (TO) που χρησιμοποιεί διακόπτες κυκλώματος για την αναδρομολόγηση των ροών ισχύος.
«Σε σύγκριση με τυπικές αναβαθμίσεις δικτύου, όπως η αναδιάταξη ή η ανοικοδόμηση μιας γραμμής, το κόστος εγκατάστασης του GET κυμάνθηκε από 272 εκατομμύρια δολάρια έως 523 εκατομμύρια δολάρια λιγότερο σε όλο το αποτύπωμα της μελέτης», διαπίστωσε η έκθεση RMI, για μια περιοχή που καλύπτει πέντε από τις 14 πολιτείες και περιοχές.
Αυτή η διαφορά τιμής ισοδυναμεί με 81-98% φθηνότερη από την εκ νέου καλωδίωση μιας γραμμής μεταφοράς.
«Στην ανάλυση μοντελοποίησης κόστους παραγωγής, διαπιστώνουμε ότι οι νέες γεννήτριες με δυνατότητα GETs και η μειωμένη συμφόρηση θα μείωναν το κόστος παραγωγής ενέργειας λίγο λιγότερο από 1 δισεκατομμύριο δολάρια το 2027, αυξάνοντας την εξοικονόμηση σε πάνω από 1 δισεκατομμύριο δολάρια ετησίως έως το 2030».
Η διαφορά με την Αυστραλία, ωστόσο, είναι ότι το δίκτυο PJM είναι πολύ πιο συμπυκνωμένο: παρέχει ισχύ σε 13 πολιτείες και μία περιφέρεια, αλλά μόνο έξι από αυτές τις πολιτείες κατοικούνται από περισσότερους ανθρώπους από την Αυστραλία σε μια χερσαία περιοχή που θα χωρούσε εντός της NSW.
Αξιολογήσεις γραμμών
Οι αξιολογήσεις δυναμικών γραμμών είναι ήδη συνηθισμένες στην Αυστραλία, μια τεχνολογία που μπορεί να αποσπάσει επιπλέον 20-30% της χωρητικότητας των γραμμών μεταφοράς γνωρίζοντας πότε ένα αεράκι ψύχει τα καλώδια τροφοδοσίας.
Η βαθμολογία μιας γραμμής μεταφοράς είναι η σχεδιασμένη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, με βάση την ευαισθησία στη θερμοκρασία του αγωγού εντός της γραμμής ισχύος.
Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να μειώσουν την ποσότητα του ρεύματος που μπορεί να περάσει και επίσης μπορεί να προκαλέσουν υπερβολική χαλάρωση μιας γραμμής ηλεκτρικού ρεύματος. Οι εταιρείες μεταφοράς πρέπει να εκτιμήσουν αυτή τη βαθμολογία για όλες τις γραμμές, γεγονός που οδηγεί σε υποχρησιμοποίηση δυναμικότητας.
Χρησιμοποιώντας αισθητήρες και άλλες τεχνολογίες, οι εταιρείες μπορούν να χρησιμοποιήσουν δυναμικές αξιολογήσεις γραμμών αντί που επηρεάζουν τις τοπικές καιρικές συνθήκες.
Η καινοτομία είναι πώς να φέρετε τους αισθητήρες στις γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος – και ένας που χρησιμοποιείται στη ΝΝΟ κατασκευάστηκε στην Αυστραλία.
Το 2022, η αυστραλιανή εταιρεία Infravision κέρδισε χρηματοδότηση από την ARENA για τη χρήση drones για τη ρίψη 20 μονάδων αισθητήρων σε γραμμές ζωντανής μετάδοσης που ανήκουν στην TransGrid,
Το Σύστημα Παρακολούθησης Δυναμικής Γραμμής Επόμενης Γενιάς έπρεπε να παρέχει πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τη γραμμή και τον τοπικό καιρό και να επιτρέπει στο TransGrid να χρησιμοποιεί καλύτερα τις γραμμές του.
Το δίκτυο Transgrid EGM Marie Jordan λέει ότι αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να κλείσουν γραμμές υψηλής χρήσης για να εγκαταστήσουν αισθητήρες και τα drones μπορούν ακόμη και να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες και να κάνουν επιτόπιους ελέγχους.
Έκπρόσωπος του AusNet είπε ότι παρόλο που χρησιμοποιεί την τεχνολογία και θα μπορούσε να προσφέρει «σημαντικά οφέλη», η ασφάλεια του συστήματος σημαίνει ότι απαιτείται περισσότερη υποδομή μετάδοσης.
Η ανααγωγιμότητα είναι μια άλλη επιλογή που χρησιμοποιείται ήδη από εταιρείες μεταφοράς, αλλά είναι πιο δύσκολο να ξεπεραστεί η Αυστραλιανή Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας για λόγους κόστους.
Η Transgrid απέρριψε την επιλογή να κάνει ανααγωγές στην αναβάθμιση του διασυνδέτη Queensland-NSW (QNI) λόγω εξόδων το 2020, αλλά τα χρησιμοποιεί σε άλλα μέρη της πολιτείας.
Οι αναβαθμισμένες γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος μπορούν να μεταφέρουν διπλάσια ισχύ από τις συμβατικές γραμμές χωρίς να χρειάζεται να διαπραγματεύονται νέα δικαιώματα διέλευσης, σύμφωνα με μια μελέτη από το Energy Institute στο UC Berkeley Haas School of Business.
«Ξεκινήσαμε να χρησιμοποιούμε υπεραγωγούς στην περιοχή μας, είναι μόνο μία τοποθεσία μέχρι στιγμής στο σύστημά μας. Βρισκόμαστε σε μια ρυθμιστική επενδυτική δοκιμή αυτή τη στιγμή με τη ρυθμιστική αρχή για μια άλλη», λέει ο Jordan.
«Υποσχόμαστε εκεί που έχουμε ήδη κατασκευασμένες γραμμές και πρέπει να μεταφέρουμε περισσότερη χωρητικότητα από πάνω τους. Αλλά η πρόκληση στην Αυστραλία δεν είναι μόνο η χωρητικότητα, είναι η σταθερότητα της τάσης.
«Δεν αγνοούμε την τεχνολογία, τη βάζουμε στη ρυθμιστική επενδυτική μας δοκιμή για να δούμε αν θα έχει νόημα για την Αυστραλία».
Ο Jordan αναφερόταν στους αγωγούς High Temperature Low Sag (HTLS) που χρησιμοποιούνται σε γραμμές στη σύνδεση Snowy 2.0 και σε άλλους.
Ωστόσο, ένα αληθινό καλώδιο «υπεραγωγού» είναι το επόμενο βήμα — και αυτό που δεν εξετάζεται ακόμη στην Αυστραλία: ένα υπόγειο, υγρό ψυκτικό καλώδιο που διατηρείται σε θερμοκρασία -200℃.
Ένα μόνο υπεραγώγιμο καλώδιο μπορεί να αποδώσει την ίδια ποσότητα ισχύος σε μια μικρότερη συσκευασία σε χαμηλότερη τάση, έγραψαν πέρυσι οι Ian Mackinnon και Richard Taylor του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Queensland στο The Conversation.
«Τι γίνεται με το κόστος; Αυτό είναι δύσκολο να προσδιοριστεί, καθώς εξαρτάται από την κλίμακα, τη φύση και την πολυπλοκότητα της εργασίας. Αλλά σκεφτείτε αυτό - το καλώδιο του Έσσεν [στη Γερμανία] κόστισε περίπου 20 εκατομμύρια δολάρια το 2014. Η αντικατάσταση των έξι πύργων 500 kV που καταστράφηκαν από ανεμοθύελλες κοντά στο Moorabool τον Ιανουάριο του 2020 κόστισε 26 εκατομμύρια δολάρια», έγραψαν.
Ανακατεύθυνση ροών ισχύος
Τα ηλεκτρόνια θα ακολουθούν πάντα το μονοπάτι της ελάχιστης αντίστασης, επομένως οι προηγμένοι έλεγχοι ροής ισχύος (PFC) χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους για να αλλάξουν αυτό το μονοπάτι και να μετατοπίσουν ηλεκτρόνια από καλώδια χωρητικότητας σε λιγότερο χρησιμοποιημένα.
Στην Αυστραλία, αυτό δεν χρησιμοποιείται ακόμη συχνά και όταν χρησιμοποιείται, έχει μικτά αποτελέσματα.
Μία από τις λίγες εταιρείες που το προσφέρουν είναι μια εισαγωγή από τις ΗΠΑ που ονομάζεται Smart Wires.
Πώλησε την τεχνολογία Smart Valves στην ElectraNet στη Νότια Αυστραλία για να ανοίξει επιπλέον 17 MW και να μειώσει την περικοπή του ανέμου. Στο AusNet στη Βικτώρια στη γραμμή μεταφοράς Jindera-Wodonga για να δρομολογήσει τις ροές ισχύος στον υποχρησιμοποιούμενο δυτικό διάδρομο μετάδοσης 330 kV και να ξεκλειδώσει περίπου 15 MW χωρητικότητας και στους υποσταθμούς Stockdill και Yass της Transgrid στο ACT για άνοιγμα συνολικής ισχύος 170 MW.
«Η εφαρμογή των Smart Wires στον τερματικό σταθμό Wodonga δεν ήταν πολύ επιτυχημένη, επειδή η αύξηση των ροών ισχύος που επιτεύχθηκε ήταν ελάχιστη και είναι απίθανο να χρησιμοποιήσουμε αυτή την τεχνολογία αλλού», δήλωσε εκπρόσωπος της AusNet στο RenewEconomy.
«Υπάρχουν άλλες αποδεδειγμένες τεχνολογίες που παρέχουν πολύ μεγαλύτερες ευκαιρίες για τον έλεγχο των ροών στο σύστημα μεταφοράς και για τη βελτίωση των ροών στις γραμμές εξόδου, όπως οι συστοιχίες πυκνωτών σειράς (με ή χωρίς ελέγχους).»
Η εμπειρία του Transgrid ήταν καλύτερη, με την εταιρεία να σκοπεύει να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία στη νέα διασύνδεση VNI West όταν κατασκευαστεί, το δίκτυο EGM Jordan.
Πολύ φτηνό;
Ένα από τα μπόνους των τεχνολογιών ενίσχυσης του δικτύου είναι ότι είναι σημαντικά φθηνότερες από τις εναλλακτικές.
Για παράδειγμα, όταν η Transgrid παρουσίαζε αρχικά την τεχνολογία αρθρωτής ροής ισχύος για τις γραμμές Canberra-Tumut-Yass στη νέα διασύνδεση VNI West το 2020, δημοσίευσε μια έκθεση που διαπίστωσε ότι θα κόστιζε 99 εκατομμύρια δολάρια για την αναβάθμιση των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας και 87 εκατομμύρια δολάρια για την προσθήκη προηγμένους ελέγχους ροής ισχύος.
Οι άλλες δύο επιλογές ήταν να προωθήσουν το ένα σκέλος της γραμμής μεταφοράς Humelink από το Snowy 2.0 στα 628 εκατομμύρια δολάρια ή να το κάνουν και να ξαναχτίσουν μέρος της υπάρχουσας γραμμής South Morang-Dederang 330 kV στη Βικτώρια για σχεδόν 1 δισεκατομμύριο δολάρια.
Η τιμή είναι ένα ζήτημα για τις εταιρείες δικτύου: λένε ότι εξαρτάται από τη ρυθμιστική αρχή τι επιτρέπεται να ξοδεύουν.
Αλλά μια μελέτη δείχνει ότι δεν ξοδεύουν ή δεν καινοτομούν αρκετά.
Μεταξύ 2014 και 2021, οι εταιρείες δικτύου της Αυστραλίας χρέωναν τους καταναλωτές 10 δισεκατομμύρια δολάρια περισσότερα από όσα χρειάζονταν, σύμφωνα με την IEEFA.
«Κάθε πέντε χρόνια, η AER καθορίζει τα μελλοντικά έσοδα που απαιτούν τα δίκτυα για την κάλυψη του κόστους τους για την επόμενη πενταετία και τα δίκτυα χρεώνουν εγκεκριμένες τιμές στους καταναλωτές μέσω των λιανοπωλητών», ανέφερε.
«Δεν υπάρχουν στοιχεία που να υποδεικνύουν ότι τα δίκτυα επιτυγχάνουν σημαντικές βελτιώσεις στην παραγωγικότητα που θα μπορούσαν να δικαιολογήσουν τις ασυνήθιστα υψηλές αποδόσεις τους».
Αυτό συμβαίνει ακόμη και όταν τα δεδομένα του πραγματικού κόσμου αρχίζουν να δείχνουν πόσο φθηνότερη είναι η τεχνολογία βελτίωσης του δικτύου σε σύγκριση με την απόδοση.
Αυτό που δεν χρησιμοποιείται ακόμη στην Αυστραλία σε κανέναν βαθμό είναι η βελτιστοποίηση τοπολογίας, λογισμικό που μόλις αναδύεται σε πραγματική χρήση από το εργαστήριο.
Συμπληρώνει τους ελέγχους ροής ισχύος χρησιμοποιώντας αλγόριθμους για περαιτέρω αναδρομολόγηση ηλεκτρονίων γύρω από συμφορημένες περιοχές του δικτύου.
Μια startup με έδρα τη Βοστώνη που ονομάζεται NewGrid ανακάλυψε ότι σε δίκτυα με συμφόρηση όπως το PJM και το Southwest Power Pool μπορεί να ανακουφίσει τη συμφόρηση κατά 30-50%.
Το τελευταίο δίκτυο ανακάλυψε ότι αν άνοιγε μια γραμμή μεταφοράς μερικούς υποσταθμούς πάνω από μια περιοχή της Οκλαχόμα με μεγάλη συμφόρηση, θα μπορούσαν να μειώσουν τις ροές ενέργειας μέσω του δικτύου εκεί κατά ένα τέταρτο και να μειώσουν τις τιμές στις χειρότερες περιοχές από 600 $/MWh σε 25 $/ MWh.
www.worldenergynews.gr
