Kako smanjiti gubitke energije pri korištenju obnovljivih izvora energije

Kako smanjiti gubitke energije pri korištenju obnovljivih izvora energije
57
0
0

Kod sunčanih ćelija stvara se istosmjerna struja. Ako se paneli nalaze na kućama ta se struja pretvaračima pretvara u izmjenični napon od 220 V u Euripi, ili 110 u SADu, za direktnu potrošnju, a istovremeno se za potrebe punjenje akumulatora napon pretvara i u istosmjerni napon od 12 V, ili 24 V ili 48V, ovisno koliko se baterija puni i kako su spojeni, u seriju ili paralelno.

Kod velikih površina pod sunčanim panelima energija se predaje direktno u mrežu od 220 V, ili na visoki napon. Pri tome je potrebno istosmjernu struju pretvoriti u izmjeničnu, te dići napon na potrebni nivo.

Svo ovo pretvaranje istosmjerne struje u izmjeničnu, te dizanje napona stvara gubitke energije. A najveći su gubitci kada se energija najprije sprema u baterije, a tada se iz baterija koristi za potrošnju. Tada se gubitci ostvaruju i kod punjenja baterija koje imaju veliki gubitak i u punjenju i u pražnjenju.

Kod vjetroelektrana neke imaju izmjenične generatore, a neke istosmjerne. Kod velikih postrojenja koje energiju šalju direktno u mrežu gubitci u pretvaranju napona su manji, ali kod malih vjetroturbina gubitci su veći.

A najveći gubitci kod vjetroelektrana i sunčanih ćelija su kada ima puno vjetra i sunca pa električna mreža ne može preuzeti svu proizvedenu energiju. Radi toga se planira u budućnosti taj višak energije pretvoriti u vodik koji se koristi naknadno. Na taj način vodik služi kao akumulator energije pri čemu su gubitci puno manji nego kod drugih vrste baterija.

 

Kraj Tesline ere izmjenične struje

Trofaznu izmjeničnu energiju je smislio Nikola Tesla kako bi se energija lakše transformirala u visoki napon, i tako uz manje gubitke prenosila na velike udaljenosti. To je dovelo do pojave velikih hidrocentrala na rijekama, te prenošenje te energije do udaljenih gradova. Posljedica toga je nagli rast velikih gradova. Pretvorba napona se vršila velikim transformatorima koji također imaju određene gubitke u svome radu.

Danas postoje elektronički poluvodički sustavi koji mogu transformirati i istosmjernu struju na visoke napone, te visoki napon na drugom mjestu ponovno pretvoriti u niski napon. I tu postoje određeni gubitci energije, ali su manji nego kod transformatora. Radi toga SAD razmišlja o postepenoj zamjeni izmjeničnih mreža visokog napona sa novim istosmjernim visokonaponskim mrežama. Razmišlja se i o mogućnosti da se istom mrežom šalje i istosmjerna i izmjenična struja. Takve mreže bi omogućile punjenje mreže direktno sa vjertoelektrana i foto panela u istosmjerne visokonaponske mreže, uz puno manje gubitke energije.

Ova nova HVDC tehnologija bit će novi alternativni električni prijenosni sustav konvencionalnim sustavima izmjenične struje. HVDC sustavi imati će veći kapacitet elektroenergetske mreže za primanje, prijenos i isporuku velike količine energije. Osim toga, HVDC tehnologije biti će i isplativije u usporedbi s konvencionalnim sustavima za veće udaljenosti prijenosa. Poboljšati će se i otpornost mreže, sigurnost, te fleksibilnost rada uz integraciju prijenosa obnovljive energije u postojeću mrežu. Sve to radit će se pod parolom smanjenja ugljične neutralnosti.

A nakon toga bi se postepeno mogle mijenjati i niskonaponske izmjenične mreže. U SAD-u se koristi izmjenični napon od 110 V koji će biti najvjerojatnije zamijenjen istosmjernim naponom od 48 V. To je napon koji ne može ubiti čovjeka, a dovoljno je visok za ekonomičan prijenos energije do nekoliko stotina metara. Najveći problem će biti zamjena trošila. Većina trošila u domovima radi na izmjeničnu struju napona od 110 V u SAD-u dok je u ostatku svijeta to najčešće 220 V.

Na tržištu postoje sva moguća trošila koja rade na istosmjernu struju napona 12 V koja se koriste u automobilima, napona 24 V koji se koriste u kamionima, ili 48 V koji se koriste na velikim brodovima. Ali, potrebno je vrijeme da bi se potrošače uvjerilo kako je potrebno prijeći sa izmjenične mreže na istosmjernu. To će biti proces kojem će se prvi prilagoditi oni koji sami postave svoje sunčane panele i vjetroturbine na svoje krovove.