Трансформаторууд үнэхээр ногоон болж чадах уу? Цахилгаан сүлжээг өөрчилж буй технологийн тойм

Танилцуулга

Дэлхий даяар нүүрстөрөгчийн ялгарлыг бууруулах хүсэл эрмэлзэл нь цахилгаан үйлдвэрлэлийн бүхий л салбарт, тэр дундаа энгийн трансформаторын салбарт ч хүрсэн. Хэдэн арван жилийн турш трансформаторын технологи харьцангуй хөдөлгөөнгүй хэвээр байсан: дулаалгад эрдэс тос, цөмд үр тарианы чиглэлтэй ган ашигласан бөгөөд үр ашгийн түвшин аажмаар сайжирсан.

Өнөөдөр энэ байдал хурдацтай өөрчлөгдөж байна. Трансформаторын алдагдал дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн ойролцоогоор 2-3 хувийг эзэлж байгаа тул сайжруулсан загвараар дамжуулан ялгарлыг бууруулах боломж асар их байна. Үүний зэрэгцээ, байгаль орчны зохицуулалт болон корпорацийн тогтвортой байдлын зорилтууд улам бүр нэмэгдэж байгаа нь үйлдвэрлэгчид болон нийтийн аж ахуйн нэгжүүдийг трансформаторын дизайны бүх талыг - тэдгээрийн агуулж буй шингэнээс эхлээд тэдгээрийг хийсэн материал хүртэл дахин авч үзэхэд хүргэж байна.

Энэхүү нийтлэлд илүү ногоон трансформатор руу чиглэсэн хамгийн чухал хоёр технологийн замыг авч үзэх болно: байгалийн эфирийн тусгаарлагч шингэн ба аморф металл цөм. Эдгээр шинэчлэлүүд нь трансформатор "ногоон" байх нь юу гэсэн үг болохыг дахин тодорхойлж байна.

Нэгдүгээр хэсэг: Ногоон трансформаторыг тодорхойлох нь

Трансформаторыг "ногоон" болгодог зүйл юу вэ? Хариулт нь энгийн үр ашгийн үзүүлэлтээс давсан байна.

Үнэхээр ногоон трансформатор нь түүхий эд олборлохоос эхлээд үйлдвэрлэл, ашиглалт, эцэст нь устгах эсвэл дахин боловсруулах хүртэлх бүхий л амьдралын мөчлөгийн туршид байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг харгалзан үздэг. Гол шинж чанарууд нь:

• Үйл ажиллагааны алдагдлыг бууруулсан, олон арван жилийн үйлчилгээний хугацаанд эрчим хүчний хаягдлыг багасгах
• Биологийн задралд ордог тусгаарлагч шингэн, гоожихоос үүдэлтэй урт хугацааны байгаль орчны хохирлыг арилгах
• Галын эрсдэл багатай, ойр орчмын иргэдийн аюулгүй байдлыг сайжруулах
• Материалын эрчим буурсанүйлдвэрлэлийн явцад нөөцийг хэмнэх
• Дахин боловсруулах боломжтой байдал, ашиглалтын хугацаа дууссан эд ангиудыг нөхөн сэргээх боломжтой эсэхийг баталгаажуулах

Ийм тоног төхөөрөмжийн зах зээл тогтвортой өсөн нэмэгдэж байна. Салбарын судалгаагаар нийтийн хэрэглээний хэмжээний ногоон зах зээл Цахилгаан трансформаторууд 2024 онд ойролцоогоор 10.9 тэрбум доллараар үнэлэгдсэн бөгөөд 2030 он гэхэд 14.1 тэрбум долларт хүрнэ гэж тооцоолж байна. Өөр нэг судалгаагаар байгаль орчинд ээлтэй трансформаторын дэлхийн зах зээл 2025 онд 13.13 тэрбум доллар орчим байх бөгөөд 2032 он хүртэл жилийн нийлмэл өсөлт нь 6.5 хувь байх төлөвтэй байна.

Энэхүү өсөлт нь сэргээгдэх эрчим хүчний өргөжилт, сүлжээг шинэчлэх хөтөлбөрүүд, үр ашгийн илүү хатуу стандартууд, уламжлалт трансформаторын технологитой холбоотой байгаль орчны эрсдлийн талаарх мэдлэг нэмэгдэх зэрэг олон хүчин зүйлээс шалтгаалж байна.

Хоёрдугаар хэсэг: Шингэний хувьсгал—Байгалийн эфирүүд

Зуун гаруй жилийн турш эрдэс тос нь шингэнээр дүүргэсэн трансформаторын стандарт тусгаарлагч болон хөргөлтийн орчин байсаар ирсэн. Энэ нь үр дүнтэй, сайн ойлгогддог, хэмнэлттэй боловч дотоод сул талуудтай. Эрдэс тос нь хамгийн сайндаа аажмаар биологийн задралд ордог, харьцангуй бага дөл асаах цэгтэй (ихэвчлэн 160-180°C) тул галын эрсдэл учруулдаг бөгөөд гоожсон тохиолдолд байгаль орчинд удаан хугацааны хохирол учруулж болзошгүй.

Шар буурцаг эсвэл рапс зэрэг ургамлын тосноос гаргаж авсан байгалийн эфирийн шингэнүүд нь гайхалтай хувилбарыг санал болгодог.

Байгаль орчны нийцтэй байдал.Байгалийн эфирүүд нь био задралд амархан ордог бөгөөд стандарт туршилтын нөхцөлд хэдэн долоо хоногийн дотор 95 хувь ба түүнээс дээш хувьтай задрах түвшинд хүрдэг. Энэ нь тэдгээрийг байгаль орчинд мэдрэмтгий байршилд - усан замын ойролцоо, хамгаалалттай байгалийн бүсэд, эсвэл хязгаарлах дэд бүтэц хязгаарлагдмал хот суурин газарт ашиглахад онцгой тохиромжтой болгодог. Алдагдал гарсан тохиолдолд эрдэс тостой харьцуулахад байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөлөл эрс багасдаг.

Галын аюулгүй байдал.Байгалийн эфирийн аюулгүй байдлын давуу талууд нь мөн адил ач холбогдолтой. 300°C-аас дээш дөл асах цэгтэй (ихэвчлэн 350°C ба түүнээс дээш) эдгээр шингэнүүд нь галын эрсдэлийг эрс бууруулдаг. Зарим найрлага нь өөрөө унтраах шинж чанартай бөгөөд нэмэлт хамгаалалтын давхаргыг бий болгодог. Дотор суурилуулалт эсвэл хүн ам шигүү суурьшсан газарт энэ шинж чанар нь дангаараа байгалийн эфирээр дүүргэсэн трансформаторыг сонгох үндэслэл болж чадна.

Техникийн гүйцэтгэл.Аюулгүй байдал болон байгаль орчны ашиг тусаас гадна байгалийн эфирүүд нь техникийн давуу талуудыг санал болгодог. Шингэний чийгийн өндөр тэсвэрлэлт нь дулаалгын ашиглалтын хугацааг уртасгахад тусалдаг бөгөөд байгалийн эфирээр шингээсэн целлюлозын цаас нь ижил төстэй нөхцөлд эрдэс тостой харьцуулахад илүү удаан задардаг. Байгалийн эфирүүд нь зөв найрлагатай үед маш сайн исэлдэлтийн тогтвортой байдлыг харуулдаг бөгөөд энэ нь үйлчилгээний хугацааг уртасгах боломжийг олгодог.

Бодит ертөнцийн баталгаажуулалт.Энэ технологи нь туршилтын шинж чанартай байхаа больсон. Салбарын судалгаагаар дэлхий даяар хоёр сая гаруй байгалийн эфирийн трансформатор ажиллаж байна. Итгэл үнэмшил нэмэгдэхийн хэрээр хүчдэлийн түвшин тогтвортой өссөн - Hitachi Energy саяхан өөрийн төрлийн хамгийн өндөр хүчдэлийн төхөөрөмж болох 765 кВ, 250 МВА байгалийн эфирийн трансформаторын техникийн гэрчилгээ авсан. Азид үйлдвэрлэгчид байгалийн эфирээр дүүргэсэн аморф металл трансформаторуудыг Япон руу амжилттай экспортолж, одоо сүлжээнд ажиллаж байна.

Гуравдугаар хэсэг: Гол нээлт—Аморф металл

Байгалийн эфирүүд нь трансформаторын ажиллагааны байгаль орчин болон аюулгүй байдлын хэмжүүрүүдийг авч үздэг бол аморф металл цөм нь эрчим хүчний үр ашгийн үндсэн сорилтыг даван туулдаг.

Материалын шинжлэх ухаан.Уламжлалт трансформаторын цөмийг мөхлөгт чиглэсэн цахиурын гангаар хийдэг бөгөөд энэ нь эмх цэгцтэй атомын бүтэцтэй талст материал юм. Аморф металлыг хайлсан хайлшийг маш хурдан - секундэд нэг сая градусын хурдаар - хөргөх замаар гаргаж авдаг тул талсжих процесс явагддаггүй. Үүссэн хатуу биет нь шингэн фазын санамсаргүй атомын зохион байгуулалтыг хадгалдаг.

Энэхүү эмх замбараагүй бүтэц нь соронзон зан төлөвт гүнзгий нөлөө үзүүлдэг. Талст материалд соронзон домэйнууд нь тодорхой талст зүйн чиглэлтэй нийцэж байх ёстой бөгөөд энэ нь хувьсах гүйдлийн мөчлөг бүрт энерги оруулахыг шаарддаг. Аморф металлд талст дэг журам байхгүй байх нь домэйнууд өөрчлөгдөж буй соронзон орон руу илүү чөлөөтэй хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог. Үүний үр дүнд цөм соронзон болж, соронзгүй болох бүрт энерги сарнидаг гистерезис алдагдал эрс буурдаг.

Тоон үзүүлэлттэй ашиг.Гүйцэтгэлийн сайжруулалт мэдэгдэхүйц байна. Аморф металл цөм нь уламжлалт мөхлөгт чиглэсэн гантай харьцуулахад ачааллын алдагдлыг ойролцоогоор 70-80 хувиар бууруулдаг. Ердийн 1000 кВА-ийн хувьд Түгээлтийн трансформатор, энэ нь жилийн эрчим хүчний хэмнэлтийг 6000 кВт.ц-аас давна гэсэн үг юм. 30 жилийн ашиглалтын хугацаанд CO₂ ялгарлын хуримтлагдсан бууралт нь трансформатор тутамд ойролцоогоор 4400 тоннд хүрч болно.

Өргөдлийн талаар анхаарах зүйлс.Аморф металл трансформаторууд нь буултгүй зүйл биш юм. Энэ материал нь ердийн гангаас илүү үнэтэй бөгөөд соронзон шинж чанар нь өөр өөр цөмийн загвар шаарддаг. Трансформаторууд нь өгөгдсөн үнэлгээнд илүү том, хүнд байж болох бөгөөд энэ нь орон зай багатай байршилд суурилуулахад бэрхшээл учруулж болзошгүй юм. Гэсэн хэдий ч ачаалалгүй алдагдал давамгайлдаг хэрэглээний хувьд - тухайлбал ихэнх тохиолдолд бага ачаалалтай түгээлтийн трансформаторуудад - амьдралын мөчлөгийн зардлын давуу тал нь тодорхой юм.

Эдийн засгийн шинжилгээгээр анхны өртөг өндөр байгаа хэдий ч алдагдлыг зохих ёсоор үнэлбэл аморф металл трансформаторууд нийт эзэмшлийн өртгийг бага байлгадаг болохыг баталж байна. Энэ нь цахилгаан эрчим хүчний өндөр үнэ эсвэл үр ашгийн эрчимтэй стандарттай зах зээлд ялангуяа үнэн юм.

Дөрөвдүгээр хэсэг: Хосолсон арга барил—Дизайн дахь синерги

Хамгийн дэвшилтэт ногоон трансформаторууд нь байгалийн эфирийн дулаалга болон аморф металл цөм гэсэн хоёр инновацийг хослуулсан. Энэхүү хос арга нь хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөллийг бүх талаас нь авч үздэг.

Бодит ертөнцийн жишээ.Аморф металл цөм болон байгалийн эфирийн тосоор бүтээсэн ногоон түгээлтийн трансформаторын туршилтын загвар нь холбогдох бүх техникийн стандартыг хангасан байхад алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулсан. Нийт өмчлөлийн өртгийн үндсэн дээр үнэлсэн тохиолдолд энэхүү хослол нь техникийн хувьд ашигтай бөгөөд эдийн засгийн хувьд сэтгэл татам болох нь батлагдсан.

Гол ба Шингэний гадна.Бусад инновациуд нь эдгээр үндсэн технологийг нөхөж өгдөг. 0.20 мм хүртэл зузаантай хэт нимгэн ширхэгт чиглэсэн цахиурын ган нь танил үйлдвэрлэлийн процессыг хадгалахын зэрэгцээ сайжруулсан гүйцэтгэлийг санал болгодог. Шингэн дулаалга ашиглах боломжгүй хэрэглээнд, Хуурай төрлийн трансформаторЭпокси капсултай ороомогтой s нь галд аюулгүй, алдагдалгүй ажиллагааг хангадаг. Хамгийн өндөр хүчдэлийн түвшинд хүрэхийн тулд эфиртэй нийцтэй тусгаарлагчийн системийн талаарх судалгаа үргэлжилж байгаа бөгөөд энэ нь боломжтой зүйлсийн хил хязгаарыг тэлсээр байна.

Шинээр гарч ирж буй хувилбарууд.Тусгай зориулалтын хэрэглээнд C₄F₇N/CO₂ хольц ашигладаг хийн дулаалгатай трансформаторууд нь уламжлалт SF₆ дулаалгатай төхөөрөмжүүдтэй харьцуулахад шатамхай бус байдлыг дэлхийн дулаарлын мэдэгдэхүйц бага магадлалтай хослуулан байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулах өөр нэг замыг санал болгодог.

Тавдугаар хэсэг: Зах зээлийн төлөв байдал ба хэрэглээний хүчин зүйлс

Ногоон трансформатор руу шилжих шилжилт нь олон хүчний нөлөөгөөр хурдасч байна.

Зохицуулалтын дарамт.Дэлхий даяар үр ашгийн стандартууд улам чанга болж байна. Хятадын Их Британийн 20052-2020 стандарт, Европын Холбооны Экодизайны журам болон бусад зах зээл дээрх ижил төстэй хүрээ нь аморф металл болон бусад дэвшилтэт цөм материалыг илүүд үздэг өндөр үр ашгийн түвшинг шаарддаг. Галын аюулгүй байдлын дүрэм журам нь хүн ам ихтэй газарт эрдэс тос суурилуулахыг улам бүр хязгаарлаж, байгалийн эфирийн хувилбаруудын эрэлтийг нэмэгдүүлж байна.

Байгууллагын тогтвортой байдлын зорилтууд.Нийтийн аж ахуйн нэгжүүд болон томоохон үйлдвэрлэлийн хэрэглэгчид нүүрстөрөгчийн ул мөрөө багасгах дарамтанд орж байна. Ногоон трансформаторууд нь үйл ажиллагааны зардлыг бууруулахын зэрэгцээ байгаль орчинд үзүүлэх үүрэг амлалтыг харуулах бодит аргыг санал болгодог. Зарим худалдан авагчид одоо худалдан авалтын техникийн тодорхойлолтын нэг хэсэг болгон Байгаль орчны бүтээгдэхүүний тунхаглал эсвэл нүүрстөрөгчийн ул мөрийн гэрчилгээ шаарддаг.

Өртгийн өрсөлдөх чадвар.Үйлдвэрлэлийн хэмжээ нэмэгдэж, үйлдвэрлэлийн туршлага хуримтлагдахын хэрээр ногоон трансформаторын өртгийн нэмэгдэл буурч байна. Олон хэрэглээний хувьд амьдралын мөчлөгийн зардлын давуу тал нь байгаль орчны ашиг тусыг харгалзан үзээгүй ч илүү ногоон сонголтыг илүүд үздэг болсон.

Дүгнэлт: Цаашдын тодорхой зам

"Трансформаторууд үнэхээр ногоон болж чадах уу?" гэсэн асуултад тодорхой хариулт байна: тэд аль хэдийн ногоон болж байгаа бөгөөд технологи нь сайжирсаар байна.

Байгалийн эфирийн шингэн нь эрдэс тостой холбоотой байгаль орчин болон галын аюулгүй байдлын асуудлыг арилгаж, харьцуулж болохуйц буюу илүү сайн техникийн гүйцэтгэлийг санал болгодог. Аморф металл цөм нь ачаалалгүй алдагдлыг 70-80 хувиар бууруулж, хэдэн арван жилийн ашиглалтын хугацаанд эрчим хүчний хэмнэлтийг ихээхэн хэмжээгээр хангадаг. Эдгээр технологиуд нь өмнөхөөсөө илүү аюулгүй, цэвэр, илүү үр ашигтай шинэ үеийн трансформаторыг тодорхойлдог.

Худалдан авалтын мэргэжилтнүүд болон төсөл хөгжүүлэгчдийн хувьд үр дагавар нь шууд юм. Ногоон трансформаторууд нь цаашид тусгай бүтээгдэхүүн эсвэл туршилтын загвар байхаа больсон. Тэдгээр нь худалдаанд гарах боломжтой, техникийн хувьд батлагдсан бөгөөд өртөг зардал нь улам бүр өрсөлдөх чадвартай болсон. Тэдгээрийг өнөөдөр тодорхой болгосноор үйл ажиллагааны зардал буурч, байгаль орчны эрсдэл буурч, илүү тогтвортой эрчим хүчний ирээдүй рүү чиглэсэн дэлхийн түлхэцтэй нийцэж байна гэсэн үг юм.

Трансформаторыг цахилгаан сүлжээний ажлын морь гэж нэрлэдэг болсон. Эдгээр шинэчлэлийн ачаар энэ нь илүү их зүйл болж байна: цэвэр эрчим хүчний шилжилтийн гол хувь нэмэр оруулагч.