SLOVENIJAInovativne zamisli: enosmerni tok (1. del)
Ko gre za novo dobo na področju energetike, je običajno govora o energetskem preobratu v smislu prehoda na obnovljive vire energije. Kažejo pa se tudi znaki nadaljnje energetske revolucije: odmik od izmeničnega toka k enosmernemu toku. Prihodnja energetska oskrba z enosmernim tokom pomeni spremembe v vsakodnevni uporabi električne energije in kljub ogromnim izzivom v smislu raziskav, razvoja in implementacije, v mnogih pogledih prinaša velike prednosti.
Manjše izgube energije pri pretvorbi
Do sedaj je proizvodnja električne energije temeljila na generatorjih v velikih elektrarnah. Moč je porazdeljena po električnem omrežju izmeničnega toka. Ta pristop je posledica centralizirane infrastrukture. A to se sedaj spreminja zaradi vse številčnejših, na omrežje priključenih, decentraliziranih generatorjev električne energije. To so na primer fotovoltaični sistemi, ki zagotavljajo energijo kot enosmerni tok ali akumulatorsko shranjevanje energije v električnih avtomobilih, ki pri parkiranju napaja energijo nazaj v omrežje. Ker pri pretvorbi iz izmeničnega v enosmerni tok nastanejo izgube energije, ima enosmerni tok, že iz vidika vseh teh generatorjev, očitne prednosti.
Učinkovitejši prenosi
Z obnovljivimi viri energije se električna energija vse bolj porablja tam, kjer je bila proizvedena. Že samo to govori v prid enosmernega toka, saj prednosti omrežja z izmeničnim tokom, z njegovimi nizkimi izgubami energije, niso več relevantne, izgube pri prenosu pa se na dolge razdalje tudi povečujejo. Na Kitajskem, denimo, načrtujejo omrežja z visokonapetostnim prenosom enosmernega toka (HVDC), medtem, ko bi v Nemčiji naj zgradili dve HVDC povezavi, ki bosta prenašali vetrno energijo od obal proti jugu. HVDC povezava je, zaradi manjših izgub energije, smiselna za dolžine okoli 400 kilometrov ali več– in to kljub približno dvakrat višjim stroškom gradnje.
Višanje nivoja učinkovitosti
Največja prednost prehoda na enosmerni tok je poraba energije. Splošno učinkovitost omrežja, ki je nedavno padla na ocenjenih 56 odstotkov, bi lahko z enosmernim tokom ponovno povečali. V preteklosti je bila tretjina električne energije izgubljena na poti od elektrarn do sesalnikov ali žarnic na izmenični tok. Danes je treba na primer po pretvorbi enosmernega toka iz fotovoltaičnih sistemov, izmenični tok ponovno pretvoriti nazaj v enosmerni tok za potrošnike in njihove računalnike, LCD televizorje ali pametne telefone. To pomeni da se pojav, ki prinaša izgube, pojavi dvakrat.
Velik potencial za prihranek v industriji
S temi izgubami se mora spopasti tudi industrija, ki v Nemčiji porabi 48 odstotkov neto električne energije – 70 odstotkov tega samo z električnimi pogoni. Predvideva se, da bi lahko samo pri električnih pogonih prihranili desetino energije. Elektronski nadzor hitrosti bi potencialno tukaj lahko prinesel nadaljnjih 30 odstotkov prihranka. In če bi ti frekvenčni pretvorniki za nadzor hitrosti delovali z uporabo enosmernega toka, bi izginile tudi izgube pri pretvorbi. Delovanje z enosmernim tokom pa ne bi vodilo le do manjših izgub pri pretvorbi. Nadaljnje prednosti bi vključujejo večjo stabilnost energetskega omrežja zaradi zmanjšanih harmonik, enostavnejših vključitev decentraliziranih obnovljivih virov energije in obnavljanje energije, na primer z zavorno energijo in shranjevanjem v baterijah. Tehnologija enosmernega toka tako obljublja prihranke, ki bi hitro nadomestili stroške prehoda.