Co się kryje pod nazwą HVDC?

Historia i technologia
Elektrownie wytwarzają prąd zmienny (AC) i większość linii energetycznych taki właśnie prąd transportuje. Prąd w liniach zasilających oscyluje 50 lub 60 cykli na sekundę, niezależnie, czy jest to linia transmisyjna wysokiego, dystrybucyjna średniego, czy niskiego napięcia. Właśnie prąd zmienny dociera również do odbiorców w domach, zakładach przemysłowych i biurach.

Prąd stały nie podlega wahaniom, więc podczas jego przesyłu dochodzi do mniejszych strat. Jest konwertowany na stacji konwertorowej i przesyłany do punktu odbiorczego za pomocą linii napowietrznej lub kabla. Wówczas jest na powrót zamieniany na prąd zmienny na innej stacji i wprowadzany do sieci odbiorczej prądu zmiennego.

ABB zbudowała pierwsze połączenie HVDC w 1954 roku, a w sumie zrealizowała ponad połowę tego typu projektów na świecie. W 1997 roku firma wykonała pierwszą instalację w technologii HVDC Light, która otworzyła nowe możliwości poprawy jakości dostawy prądu zmiennego. Rozwiązanie HVDC Light wykorzystuje kable podziemne i podmorskie jako linie przesyłowe.

HVDC i efektywność energetyczna
Wielkim walorem technologii HVDC są niskie straty energii przy jej przesyle w porównaniu z konwencjonalnymi technologiami przesyłu prądu zmiennego. To rozwiązanie wymaga zastosowania mniejszej liczby linii przesyłowych, co oznacza, że znacznie mniej terenu potrzeba do jego realizacji. Ponieważ do zamiany prądu zmiennego na stały potrzebne są specjalne urządzenia, to zastosowanie technologii HVDC jest tańsze tylko w przypadku przesyłu prądu na dużych odległościach, zazwyczaj większych niż 600 kilometrów liniami napowietrznymi i ponad 50 kilometrów, jeśli chcemy użyć kabli podmorskich.

Jeśli za pośrednictwem linii energetycznej ma zostać przesłana tak ogromna ilość energii jak 6 GW, to dojdzie wówczas do start na poziomie 5 procent podczas przesyłu na odcinku 1 500 kilometrów przy zastosowaniu linii prądu stałego o napięciu 800 kV. Straty wzrosną do 6 procent przy linii prądu stałego 500 kV i do około 7 procent przy użyciu konwencjonalnych linii prądu zmiennego 800 kV.

Zapotrzebowanie na przesył energii elektrycznej na dużych odległościach wciąż rośnie, ponieważ rosną również potrzeby energetyczne krajów rozwijających się, a także starania o większe wykorzystanie źródeł energii odnawialnej.

Podczas gdy nieodnawialne źródła energii, takie jak węgiel, ropa i gaz mogą być transportowane w swej czystej postaci do miejsc, w których istnieje zapotrzebowanie na energię i dopiero tam wykorzystywane, energia wody, wiatru, słońca i fal może być przesyłana tylko w postaci energii elektrycznej. Ponadto, największe źródła energii odnawialnej zwykle są usytuowane daleko od terenów miejskich i przemysłowych, gdzie energia elektryczna jest wykorzystywana.

Kolejną zaletą technologii HVDC jest to, że może być wykorzystywana do łączenia różnych sieci prądu zmiennego podnosząc efektywność pracy każdej z nich. HVDC pozwala na precyzyjną regulację przepływu energii elektrycznej w dowolnym momencie, zarówno pod względem napięcia, jak i kierunku. To może kompensować wahania przepływu prądu, czyniąc tą technologię idealną dla łączenia farm wiatrowych, których nierówna produkcja mogłaby w innym przypadku upośledzać niezawodność pracy sieci.