Hàng triệu tấm pin mặt trời gửi năng lượng mặt trời của Úc đến Singapore thông qua cáp dài 3.800 km. Điên hay thiên tài?

Lần đầu tiên tôi biết về cách thức hoạt động của lưới điện vào đầu những năm 1980, điều đó có nghĩa là tôi đã được dạy về sự khôn ngoan thông thường của thời đại: truyền tải điện áp cao (dòng điện xoay chiều) có mặt ở khắp mọi nơi vì đó là cách hiệu quả nhất để gửi điện trong khoảng cách xa cần thiết bởi lưới điện.

Vì vậy, tôi đã rất thích thú khi nghe rằng các dự án như Cáp mặt trời, đề xuất xuất khẩu năng lượng mặt trời được tạo ra ở Lãnh thổ phía Bắc sang Singapore, sẽ được thiết kế xung quanh các công nghệ điện áp cao (dòng điện một chiều).

Để tìm hiểu lý do tại sao, tôi đã nói chuyện với Sun Cable từ Andrew Coffey về dự án.

Cạn AC khá khó truyền qua khoảng cách rất xa, anh ấy giải thích.

Điều đó vì cách phản ứng AC tương tác với các dây cáp truyền nó:

Cáp Một dây cáp trên cao hoạt động như một cuộn cảm, vì vậy bạn phải đặt một loạt các tụ điện dọc theo tuyến đường để chống lại điều đó, ông nói.

Điều ngược lại là đúng với cáp ngầm, Coffey nói: cáp hoạt động như một tụ điện, vì vậy các nhà thiết kế phải đáp ứng bằng cách lắp đặt cuộn cảm dọc theo tuyến cáp.

Ông nói, một điểm bùng phát trong đó chi phí chuyển đổi tín hiệu từ AC sang DC lớn hơn chi phí của tất cả các tụ điện hoặc cuộn cảm mà bạn phải cài đặt, ông nói.

Dòng điện trực tiếp bị ảnh hưởng bởi điện dung hoặc điện cảm, do đó, trong khi có một số tổn thất từ ​​điện trở của cáp, trong một ứng dụng điện áp cao, tổn thất điện áp cao ít hơn trong các hệ thống truyền tải AC.

Khi bạn làm việc ở đường dài, công suất rất cao, HVDC có hiệu quả chi phí cao hơn so với truyền tải AC, ông Coff Coffey nói.

Để so sánh chi tiết hơn về hệ thống truyền tải AC và DC, Mục 2.2 của tài liệu này (PDF) bởi Cơ quan quản lý thông tin năng lượng America America rất tiện dụng. Đánh giá của nó là lợi thế kinh tế của HVDC đến từ các tổn thất phản ứng mà Coffey đã đề cập, nhưng cũng giảm tổn thất do hiệu ứng da (phân phối dòng không đồng đều trong mặt cắt của dây dẫn) và các yêu cầu bên phải thấp hơn vì HVDC có dấu chân nhỏ hơn (bạn chỉ cần hai dây dẫn, so với sáu dây dẫn cho hệ thống điện áp cao).

Điều quan trọng, giấy ghi chú EIA, HVDC là không đồng bộ – nó không phụ thuộc vào nhiều mạng được đồng bộ hóa (hoạt động ở cùng một điện áp, tần số hệ thống và thời gian hệ thống) – có nghĩa là HVDC cũng là một công nghệ lý tưởng để kết nối các hệ thống AC khác nhau.

Và trong các ứng dụng tàu ngầm, giấy EIA lưu ý HVDC thường có thể là lựa chọn duy nhất: tại một số điểm, điện dung của hệ thống AC giới hạn khoảng cách truyền tối đa của nó.

Coffey cho biết các hệ thống được Sun Cable đánh giá là 525 kV, nhưng họ cũng đang lập mô hình thiết kế 600 kV trong trường hợp công nghệ có sẵn để xây dựng theo kế hoạch.

Kỹ thuật cáp mặt trời

Ông nói, công ty không nản chí với các kỹ thuật liên quan, bởi vì:

Những gì chúng tôi làm được đã được thực hiện trước khi khoảng cách ngắn hơn. Chúng tôi không làm bất cứ điều gì mới theo nghĩa đó, chúng tôi chỉ sử dụng nhiều cáp hơn.

Ở đó, đây là một tình huống mà bạn có cả nguồn phát điện với chi phí rất thấp, mà chúng ta có ở miền bắc Australia; và bạn có một khách hàng có mong muốn sử dụng điện năng lượng tái tạo nhiều hơn trong hệ thống của họ và cơ hội hạn chế để thực hiện điều đó ở trong nước.

Động lực đặc biệt của việc tạo ra năng lượng ở miền bắc Australia để tiêu thụ ở Singapore, đã không thực sự xảy ra trong lịch sử, Coffey nói, bởi vì mô hình truyền thống là vận chuyển nhiên liệu (khí hoặc than) và đốt cháy trong máy phát điện tại điểm đến .

Không có rào cản kỹ thuật, anh nói, trên đó chỉ là câu hỏi thương mại về việc liệu có hợp lý khi triển khai một tuyến cáp dài như vậy không.

Coffey nói với SolarQuotes sự phát triển công nghệ lớn nhất cho phép Sun Cable là sự gia tăng ổn định về điện áp tối đa mà các hệ thống HVDC có thể mang theo, bởi vì điện áp cao hơn làm giảm tổn thất.

Phát triển công nghệ ở đây phần lớn là khoa học vật liệu, ông nói. Các polyme mới và tăng cường các polyme này để đảm bảo chúng cung cấp cách điện cần thiết để mang điện áp rất cao.

Điện áp cao hơn làm giảm hàm lượng kim loại trong cáp và điều đó làm giảm trọng lượng, nghĩa là bạn có thể đặt cáp ở vùng nước sâu hơn nhiều.

Hiện tại, cáp HVDC tàu ngầm sâu nhất thế giới kết nối Sardenia với Ý, với các đoạn sâu tới 1.600 mét – không nơi nào gần độ sâu mà cáp viễn thông cáp quang hoạt động, nhưng đủ sâu để Sun Cable có thể điều hướng tuyến đến Singapore.

Tuy nhiên, trọng lượng khổng lồ của cáp HVDC mang lại cho nó một lợi thế tương đối so với cáp quang: nó quá nặng để chịu thiệt hại do bão thường xuyên làm tắt các liên kết liên lạc. Điều đó khiến việc vận chuyển trở thành rủi ro bên ngoài chính đối với hoạt động cáp Cáp.

Châu Âu là điểm nóng cho sản xuất cáp ngầm tàu ​​ngầm HVDC, Coffey cho biết, với các nhà cung cấp bao gồm ABB, Prysmian, Nexansvà NKT. Nhật Bản Sumitomo cũng sản xuất các hệ thống HVDC và trong khi Trung Quốc là nhà của nhiều nhà sản xuất, các hệ thống của họ chủ yếu được sản xuất cho các dự án địa phương.

Sun Cable vẫn đang nghiên cứu các chi tiết thương mại của dự án, cũng như tối ưu hóa kích thước của nhà máy năng lượng mặt trời và pin để đảm bảo nó hoạt động với lượng khách hàng mong đợi, và cuối cùng, thực hiện các công việc môi trường cần thiết.

Tất cả mọi thứ có vẻ rất tốt, ông Coff Coffey nói với chúng tôi. Điều thú vị là trang web và trang trại năng lượng mặt trời rất lớn ở mức 10GW, là một tỷ lệ rất nhỏ trong nguồn năng lượng có sẵn ở Trung Úc. Vì vậy, không có rào cản nào trong việc tăng năng lượng tái tạo trong toàn bộ hệ thống Đông Nam Á trong những thập kỷ tới.