211service.com
Edisono kerštas: nuolatinės srovės galios augimas
1903 m., kaip paskutinę pastangą išlaikyti nuolatinę srovę kaip elektros paskirstymo JAV standartą, Thomas Edisonas vadovavo liūdnai pagarsėjusiam įvykiui, iš dalies turėjusiam parodyti kintamosios srovės pavojų: cirko dramblio Topsy elektros smūgį. laikoma grėsme žmonėms, naudojant 6 600 voltų kintamosios srovės įkrovą. Edisono triukas buvo grynas baimės kurstymas (nuolatinė srovė yra vienodai pavojinga esant aukštai įtampai), ir tai nepavyko: mūsų tinklas šiandien daugiausia yra kintamoji.
Tačiau praėjus šiek tiek daugiau nei šimtmečiui po Topsy žlugimo, kintamoji srovė atrodo vis labiau svyruojanti. Dėl didėjančio visų rūšių skaitmeninių įrenginių energijos suvartojimo nuolatinės srovės energija grįžta, šį kartą dėl savo nuopelnų.
Viskas, kas naudoja tranzistorius, priklauso nuo nuolatinės srovės, elektros srauto viena kryptimi. Tai paaiškina, kodėl kompiuteriai, „iPhone“ ir plokščiaekraniai televizoriai turi keitiklių dėžutes, kurios kintamąją srovę sieniniuose lizduose (kuri keičia kryptį 120 kartų per sekundę) paverčia nuolatine srove.
Pitsburgo universiteto Power & Energy Initiative direktoriaus Grego Reedo teigimu, tokie skaitmeniniai vartotojų įrenginiai šiandien sunaudoja iki penktadalio visos energijos suvartojimo. Reedas teigia, kad staigią nuolatinės srovės galios augimo kreivę lėmė ne tik kompiuteriai, bet ir tokių įrenginių kaip šviesos diodai ir saulės baterijos plitimas.
Per ateinančius 20 metų tikrai pamatysime, kad net 50 procentų visų mūsų apkrovų sudarys nuolatinės srovės suvartojimas, sako jis. Jis įsibėgėja net labiau nei tikėjomės.
Didėjant nuolatinės srovės generuojančių ir naudojančių įrenginių skaičiui, Reedas teigia, kad atsiranda didelė galimybė taupyti energiją. Paskirstant nuolatinę srovę nuolatinės srovės įrenginiams, o ne konvertuojant ją į kintamąją, galima išvengti didelių energijos nuostolių, atsirandančių kiekvieną kartą konvertuojant elektrą.
Kai kurie elektronikos įrenginiai dabar kuria nuolatinės srovės mikrotinklus, kad vartotojams būtų tiekiama energija. Apsvarstykite DC mikrotinklo planus Kinijos Siameno universitete, paskelbtus kovo mėn. Atskiras elektros tinklas apims tris universiteto pastatus, sujungdamas 150 kilovatų galios saulės kolektorių ant stogo su LED apšvietimo sistemomis ir kompiuterių serverių bankais.
Dėl elektrinių transporto priemonių plitimo nuolatinė nuolatinė srovė gali tapti dar svarbesnė: elektromobiliai kraunami nuolatine srove ir jiems reikia daug energijos. Draganas Maksimovičius, galios elektronikos ekspertas iš Kolorado universiteto Boulderyje, apskaičiavo, kad saulės energija varomi transporto priemonių įkrovikliai, kuriuos kuria jo grupė, turėtų sumažinti energijos nuostolius nuo 10 procentų to, ką gamina plokštės, iki vos 2 procentų. Maksimovičius bendradarbiauja su „Satcon“, galios keitiklių gamintoju, ir turi finansavimą iš Havajų atsinaujinančios energijos plėtros įmonės; komanda šį pavasarį planuoja įrengti saulės įkroviklius Havajų Lanai salos kurorte.
Kitas nuolatinės srovės variklis yra duomenų centrai, kuriuose veikia internetas ir telekomunikacijų tinklai. Dabar dideli kompiuterių ūkiai visame pasaulyje suvartoja daugiau nei 1,3 procento elektros energijos, ir šis skaičius sparčiai auga. Įeinanti galia yra kintamoji, todėl ją reikia konvertuoti. Vietoj to, kad kiekviename kompiuteryje būtų maitinimo keitikliai, kai kurios įmonės diegia didelius centralizuotus keitiklius ir paskirsto 380 voltų nuolatinės srovės maitinimą savo serverių fermose. Japonijos telekomunikacijų milžinė NTT Tokijo regione turi keturis duomenų centrus, veikiančius DC; praėjusiais metais Atsugi mieste, į pietvakarius nuo Tokijo, užbaigė DC serverių centrą, kuris yra pirmasis, aptarnaujantis išorinius klientus.
Energijos taupymas iš esmės pasiekiamas pakeitus kintamosios srovės į nuolatinės srovės keitiklius, prijungtus prie atskirų serverių, efektyvesniais centralizuotais keitikliais. Keiichi Hirose, Tokijo NTT įrenginių vyresnysis tyrimų inžinierius Keiichi Hirose teigia, kad atlikus šį jungiklį ir pašalinus AC-DC keitiklius atsarginėse baterijų sistemose, energijos suvartojimas sumažėjo 15 procentų, palyginti su įprastomis kintamosios srovės konfigūracijomis. „Intel“ įvertino metinį vidutinio dydžio duomenų centro energijos sutaupymą JAV 1,2 mln. USD, o vertė turėtų būti žymiai didesnė Japonijoje ir Europoje, kur energijos kainos yra didesnės.
Taip pat patrauklios nuolatinės srovės apšvietimo grandinės. San Ramone (Kalifornija) įsikūręs konsorciumas „Emerge Alliance“, pasisakantis už nuolatinės srovės energijos paskirstymą komerciniuose pastatuose, nustatė 24 voltų nuolatinės srovės lubų grandinių standartą ir teigia, kad LED lubų šviestuvai nuolatinės srovės linijose sunaudoja iki 15 procentų mažiau energijos. nei naudojant kintamosios srovės ir nuolatinės srovės jungiklį šviestuvų viduje. „Emerge“ šiuo metu stengiasi tiekti nuolatinės srovės maitinimą į darbuotojų stalinius kompiuterius, leisdama jiems prijungti kompiuterius ar telefonus be karštai veikiančių keitiklių dėžučių.
Ar DC maištas išplis už pastatų ribų ir užvaldys didesnes linijas, kurios maitina apylinkes, miestus ir už jos ribų, kaip kadaise tikėjosi Edisonas? Daugelis galios ekspertų yra skeptiški. Kintamoji srovė yra elektros perdavimo visame tinkle standartas, o daugelis prietaisų, pvz., elektros varikliai, tinka kintamosios srovės maitinimui. Nemanau, kad bus didmeninė elektros energijos sistemos transformacija į DC, sako UC Boulder's Maksimovičius.
Tačiau kiti, tokie kaip Reedas, mano, kad nuolatinės srovės perėmimas yra neišvengiamas. Jis pažymi, kad perdavimo linijose vis dažniau naudojama nuolatinė srovė, nes aukštos įtampos nuolatinės srovės (HVDC) linijos yra lengviau valdomos ir turi mažesnius nuostolius nei kintamosios srovės linijos. Tolimojo susisiekimo linijos dažnai yra raktas į atsinaujinančius išteklius, esančius toli nuo miestų, kuriems reikia energijos, pavyzdžiui, vėjo ir saulės energiją.
Išplečiant nuolatinės srovės energijos paskirstymą viršutiniame ir apatiniame elektros maitinimo grandinės lygmenyse, atsiranda galimybė panaikinti atotrūkį nuo regioninio paskirstymo ir nuolatinės srovės, kaip kadaise įsivaizdavo Edisonas. Reedas pažymi, kad aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimą pakeitus į 120 voltų, skirtų naudoti namuose, nuostoliai yra maždaug 5 procentais didesni nei naudojant lygiavertes nuolatinės srovės sistemas. Jei viename gale yra HVDC, o kitame – nuolatinės srovės suvartojimas, tai tampa vidutinės įtampos nuolatinės srovės tarp jų priemone, sako jis.
Reedas prognozuoja, kad sutaupant tokių lėšų, pirmasis tiesioginis nuolatinės srovės tiekimas iš aukštos įtampos linijos galutiniam vartotojui gali būti ne taip toli, ypač sparčiai besivystančiose ekonomikose, kurios kuria naują energijos infrastruktūrą. Manau, kad čia jau per 10 metų, sako jis, ir per trejus ar penkerius metus Kinijoje.