Өңдеу Құлақтары Қалаларымызды Қандай Енергиейтін

Қуат станцияларынан қалалық орталықтарға дейінгі саяхат

Әртүрлі қайта қолданылатын және қайта қолданылатын болмайтын шыңшықтар арқылы өнержойы қалыптастырылады

Электр тогын шығару тәсілі екі негізгі санатқа: қайта өңделетін және қайта өңделмейтін ресурстарға тәуелді. Адамдар планета үшін жақсырақ және шексіз жалғастыруға болатын баламалар болғандықтан, күн батареялары, жел турбиналары, су қоймалары және геотермиялық электр станциялары сияқты нұсқаларға барынша көңіл аударуда. Мысалы, 2020 жылы ғаламда өндірілген электр энергиясының шамамен 7% құрайтын бір жел энергиясын алыңыз. Ең жақсысы, бұл жасыл технологиялар атмосфераға зиянды шығарындылар бөлмейді, сондықтан климат өзгерістеріне қарсы күресте маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, көмір, мұнай және табиғи газ сияқты дәстүрлі отындар энергия өндірісінің көп бөлігін ұстап тұр. Әлбетте, оларды жағу көптеген көміртегі диоксидін шығарады. Статистикалық деректерге сәйкес, әлем бойынша электр энергиясының шамамен 60% бұл дәстүрлі көздерден түседі. Үлкен суретті қарастырсақ, қайта өңделетін энергия уақыт өткен сайын қаржылық тұрғыдан тиімді және кеңейтілуге жеңіл болса да, бастапқы кезеңде біраз ақша салу қажет болады.

Жоғары шаршымен өткізу Электр мұнаралары

Жоғары кернеу желілері арқылы электр тогын жіберу энергияның ұзақ қашықтыққа тасымалдануы кезінде шығынын азайтады. Зерттеулер жоғары кернеу неғұрлым аз энергияның шығындалатынын көрсетеді, сондықтан генерацияланған электр энергиясының көбі адамдардың қажет ететін қалаларға жетеді. Бұл желілерді тасымалдайтын үлкен металдық мұнаралар да өзекті рөл атқарады. Олар болат сияқты берік материалдардан жасалған және жер бетінде аз орын алатындай, сонымен қатар барлық нәрседен оқшауланып тұратындай етіп жобаланған. Бірақ барлық осындай мұнараларды салу әрқашан да жеңіл келе бермейді. Жергілікті нормалармен байланысты заңдық кедергілерден өту қажет болады, сонымен қатар мұнаралардың жанында тұрғысы келмейтін көршілермен қарым-қатынас жасау жолдарын іздестіру қажет. Көптеген қалалықтар мұнаралардың көрінісіне және кейде электромагниттік өрістердің денсаулыққа әсері туралы сұрақтар қояды. Сол себепті жаңа желілерді салумен айналысатын компаниялар жер тегістеу алдында нәтижелі түсіндіру жұмыстарын жүргізіп, ұқыпты жоспарлау жасайды.

Трансформатор станциялары: Қауіпсіз тарату үшін араларды кеміту

Трансформаторлық қосалқы станциялар үйлер мен кәсіпорындар үшін қауіпсіз болатын кернеуді төмендету арқылы біздің электр желімізде үлкен рөл атқарады. Олар негізінен трансмиссиондық желілерден келетін өте жоғары кернеуді алып, біз үйде пайдаланатын, құрылғыларға зиян келтірмейтін деңгейге дейін төмендетеді. Бұл қондырғылардың қауіпсіздігіне қатысты болсақ, жұмысшылардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін және жақын аумақтардағы апаттарды болдырмау үшін жақсы диэлектрик материалдар мен қатаң жұмыс істеу процедуралары сияқты көптеген сақтық шаралар қабылданған. Саны жағынан қарастырсақ, қалалардағы тұрғындар саны көп болғандықтан және жалпы электр энергиясын көбірек тұтынатындықтан қалалар ауылдық аумақтарға қарағанда трансформаторлық қосалқы станциялардың әлдеқайда көбірек қажет етеді. Бұл айырмашылық әсіресе қалалық жоспарлаушылардың тығыз қоныстанған аумақтарда электр берілісі үздіксіз және сенімді болып тұруын қамтамасыз ету үшін қосалқы станциялар желісін ұқыпты түрде жобалауында үлкен маңызы бар.

Трансформаторлардың Электр Трансфертіндегі Рөлі

Ұзақ Кеңістікте Азырлықты Қысқарту Үшін

Кернеуді арттыру үшін трансформаторлардың маңызы зор, себебі біз сол арқылы электр энергиясын ұзақ қашықтыққа тиімді тасымалдай аламыз. Олар кернеуді көбейткен кезде тасымалдау барысында жоғалып кететін энергияны азайтады. Сенімді электрмен жабдықтау, әсіресе үлкен аймақтарда тұрақты электр қажет ететін жерлерде өте маңызды. Американың электр желісіне мысалық алсақ, зерттеулер осы құрылғылардың жолындағы шығындарды азайтуда үлкен рөл атқаратынын көрсетті, бұл энергия мен ақшаны үнемдеуге көмектеседі. Ұлттық желілерде кездесетін жоғары кернеулі түрлері де еш пеңбейтін. Олар қашықта орналасқан электр станцияларында өндірілген электр тогы қалаларға жетіп түсіп, көп бұзылмай қалуы үшін үлкен көмек көрсетеді. Оларсыз тұтынушылардың үйлері мен кәсіпорындарына жетпей кететін электр күші анағұрлым көбейіп кетер еді.

Жергілікті пайдалану үшін шектеу трансформаторлары

Елдегі үйлерде трансформаторлар тым жоғары кернеуді түтікшелер арқылы түсіріп, үйде пайдалануға болатын деңгейге дейін түсіріп тұрады. Оларсыз біздің барлық құрылғыларымыз қосылған кезде қарапайым түрде балқып кетер еді. Қазіргі таңда құрылғылары дұрыс жұмыс жасайтын үй шаруашылықтары тұрақты түрде трансформаторлары жоқ үй шаруашылықтарымен салыстырғанда айына шамамен 15% электр энергиясын үнемдейтіні туралы қызықты деректер бар. Көптеген адамдар бұны білмейді, бірақ қалалар мен шағын аудандардағы жаппай қорапшалар үнемі жұмыс істеп отырып, 110 киловольт сияқты үлкен сандардан жарық шамдар, тоңазытқыштар және басқа да заттар үшін қажетті 120 вольт немесе 240 вольтқа дейінгі кернеуді түсіріп тұрады. Уақыт өткен сайын олар электр тогынан қорғап қана қоймай, энергияның шығындалуын да азайтады.

Қалалар арасындағы энергия өткізімін қалай шығаруға мүмкіндік береді

Электр желілері мен трансформаторлар бүкіл елдер бойынша электр энергиясын тасымалдау үшін бірігіп жұмыс істейді, соның арқасында елдің әртүрлі бөліктеріне тұрақты ток беріліп отырады. Мысалы, Германияның Солтүстік-Оңтүстік осін алыңыз – ол елдің орталық аудандары арқылы өтеді және ұлттық энергетикалық жоспарларында маңызды рөл атқарады. Бұл желілер елді мекендерді электрмен қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар қалаларды да жарықтап тұрады. Энергия бір жерден екінші жерге тиімді түрде қозғалған сайын, кейбір аймақтарда электр болмауы мүмкін еді, деген айырмашылық жабылады. Бұрын сенімсіз қызмет көрсетумен күресіп жүрген ауылдық тұрғындар қазір жақсырақ қолжетімділікке ие, сонымен қатар, бұл желілер қалдықтарды азайтып, жасыл энергетикалық мақсаттарды қолдайды. Шындығында бәрі қарапайым: аймақтар арасындағы мықты байланыстар болмаса, не қалалық тұрғындар, не шаруашылықтар күнделікті сенімді электр тогын пайдалана алмас еді.

Электр төбесі инфраструктуры мен сетке тұрақтылық

Трансмиссия төбесі құрылғыларының анатомиясы

Трансформациялық тораптар электр жүйелерінің маңызды бөлігі болып табылады және қажетті қызметтерді орындау үшін арнайы жобалар негізінде салынады. Негізінде екі түрі бар: торлы тораптар және монопольды тораптар. Торлы тораптар бірнеше кабельдерді бір уақытта ұстап тұруға жеткілікті берік болат рамалары бар. Ал монопольды тораптар әдетте түтікті болаттан немесе жаңа композитті материалдардан жасалады, соның арқасында олардың түрі таза болып келеді және кеңістікті тиімді пайдалану қажеттілігі бар қалалық аумақтарда жақсы көрінеді. Қолданылатын материал тораптың салмағына, қаншалықты ұзақ қызмет ететіндігіне және уақыт өткен сайын қаншалықты қажетті техникалық қызмет көрсету керектігіне әсер етеді. IEC сияқты стандарттау комитеттері осындай құрылыстарды салу мен пайдалану ережелерін белгілейді, сондықтан олар ұзақ уақыт бойы қауіпсіз және қызмет етіп тұрады. Ал сандар тұрғысынан, елдің бойымен 1 гигаватт қуатты тасымалдау үшін шамамен 800-ден 1000-ға дейінгі торап қажет болады, ал таулы аймақтар немесе ескі желілер одан да көбірек торапты талап етуі мүмкін.

Географиялық қою стратегиялары

Электр желілерінің жұмыс істеу сапасы мен проблемаларға тұрақтылығы электр торларының орналасуына көп байланысты. Энергетикалық компаниялар географиялық жағдайларды дұрыс анықтағанда, тарату кезіндегі шығындарды азайтып, жүктемені жүйе бойынша теңестіре алады. Қазіргі кезде көптеген инженерлер торларды қай жерге орналастыру керектігін анықтау үшін Географиялық ақпараттық жүйелерге, қысқаша GIS-ке сүйенеді. Бұл бағдарламалық құрал оларға тау жоталары, қосалқы станциялардан арақашықтық, сондай-ақ белгілі бір аумақтарге тұрғызу туралы нормативтік талаптар сияқты мәселелерді қарастыруға көмектеседі. Мысалы, Германия мен Швеция GIS технологияларын бірнеше жылдан бері қолданып жүргендіктен, олардың желілері сұраныстың кенет шұғыл өсуіне басқаларға қарағанда әлдеқайда жақсы көтеріледі. Торларды дұрыс орналастыру тек қазіргі проблемаларды шешіп қана қоймайды, сонымен қатар келешекте күтіп тұрған жағдайларды да болжап, дайындық жасайды – бұл жерге барлық жерде пайда болып жатқан күн сәулесін пайдаланатын панельдер мен электр көліктерінің зарядтауы да енеді.

Әуесінше шарттар: Хаустон штормындағы отырғызулардан сабақ

Хьюстон сияқты жерлерді қатты ауа райының қамтуы электр желісінің қаншалықты әлсіз екенін көрсетіп отыр. Өткен айда болған дауылдарды мысалға келтірейік, желдің жылдамдығы 110 миль/сағатқа жетіп, аймақ бойынша электр энергиясын кесіп тастады. Бұл апат кезінде 900 мың үй шаруашылығы мен кәсіпорын электрсіз қалды, бұл қазіргі инфрақұрылымның кемшіліктерін ашып көрсетті. Сайпрес сияқты аймақтардағы электр беру торлары нақты зақымданып, кейбіреуі түгел құлап кетті, оның салдарынан ондағы тұрғындар бірнеше күн бойы электрсіз қалды. Енді өкімет өкілдері жаңа құрылыстар салар кезде механикалық тұрақтылық зерттеулері деп аталатын іс-шаралар аясында құрылыстарды беріктету жолдарын қарастырып отыр. Негізгі мақсат қауіп-қатер туғызған кезде де тұтас электр беру жүйесін сақтау үшін қондырғылардың негізін беріктету, авариялық жағдайларда электрді ұстап тұру және табиғат тарапынан келесі дауыл немесе қатты ауа райы болған кезде жүйенің істен шығу ықтималдығын азайту.

Электр энергиясының передачасындағы инновациялар

Қайта өңделетін энергия көздерін интеграциялау: Бруклиннің толық электрлік ғимараты бойынша жеке жағдай

Бүкіл әлемде электр энергиясын пайдаланатын Бруклин башнясының жобасы қалалардың қалай жаңартылатын энергия көздерін өз желілеріне енгізіп, үйлесімді қосылатынын көрсетеді. Бұл ғимараттар күн сәулесін пайдаланатын панельдер мен қысқа желдеткіш турбиналарын қолданып, отынды пайдалануды азайтатын қызықты технологияны қолданады. Оларды ерекше ететін не? Қосымша электр энергиясын сақтау үшін ақылды аккумулятор жүйелері және электр энергиясын тиімді түрде өзгертетін, ештеңені бос кетірмейтін құрылғылар. Бұл жүйенің бір үлкен артықшылығы - атмосфераға шығарылатын жылыжай газдарының санын азайту және энергия шоттары бойынша ақша үнемдеу. Уақыт өткен сайын жиналған деректерге сүйенсек, дәстүрлі әдістерге қарағанда энергия тұтыну 20 пайызға дейін азаяды, яғни көміртегі шығарындылары нақты төмендейді. Мұндай тәсіл көп халықты аумақтарда, мейлінше тығыз орналасқан жерлерде жасыл энергетикалық шешімдердің жұмыс істейтінін дәлелдейді.

Өнергетік жүйелер технологиясының дамуы

Ақылды желі электр энергиясын ел бойы жылжытудың жаңа әдісін өзгертеді, жұмыстардың тиімді орындалуын және жарықтың қажетті уақытта жанып тұруын қамтамасыз етеді. Негізінде, бұл желілер соңғы кезде орнатылып жатқан «ақылды санауыштар» мен желі бойынша қазіргі уақытта болып жатқан барлық процесстерді қадағалайтын компьютерлік жүйелерді пайдаланады. Қайсыбір ақау пайда болған кезде жүйе тез әрекет етеді, яғни адамдар токсыз қалмайды. Зерттеулерге сәйкес, ақылды желілер дұрыс жұмыс істейтін жерлерде электр үзілу уақыты жартыға дейін азайып кетуі мүмкін, бұл миллиондаған адамдар күнделікті тұрақты электрмен жабдықтауға тәуелді үлкен қалалар үшін өте маңызды. Амстердамға мысал ретінде тоқталсақ, олар бірнеше жыл бұрын ақылды желі технологиясын енгізіп, қаланың әртүрлі аудандарына энергияны таратудың қаншалықты біркелкі болғанын байқады. Әрине, орнату кезінде кейбір қиыншылықтар болды, бірақ нәтижесінде операциялық шығындар едәуір төмендеді. Көптеген мамандар ақылды желілерге ауысу тек қана қалау болып қала бермейді, сонымен қатар энергия жүйелерінің өсу сұраныстарына сай келіп, қоршаған ортаға пайдалы болу үшін қажеттілікке айналып келеді.

Күштілікке арналған келешек материалдар

Көміртегі талшықты композиттер мен титан негізіндегі қорытпалар электр беру құбырларын бұрынғыдан да берік етіп жасап шығаруда. Бұл материалдардың ерекшелігі - ауа райының қолайсыз жағдайларын шыдап, уақыт өткен сайын коррозияға тұрақты болу қабілетінде. Бұл электр желілерінің ұзақ уақыт бойы сақталуын қамтамасыз етеді. MIT-тің Материалдар зертханасының соңғы зерттеулеріне сәйкес, осындай инновациялық материалдардан жасалған мұнаралар дәстүрлі мұнараларға қарағанда шамамен 40% ұзақ уақыт қызмет етеді және тек әрбір бес жыл сайын ғана техникалық қызмет көрсету қажет болып табылады, ал бұрын бұл жұмыстар жыл сайын жүргізіліп тұрған. Ғылыми сала дамып жатыр. Стенфорд университетінің ғалымдары жақында УК-сәулелерге ұшыраған кезде кішігірім трещиналарды автоматты түрде жөндеуге қабілетті өзін-өзі түзетін полимер бояулар бойынша жаңалық жасағанын жариялады. Ауа райы өзгерістеріне байланысты қиыншылықтарға тап болып жатқан коммуналдық компаниялар үшін осындай технологияларды енгізу - тек қана ақылға қонымды бизнес стратегиясы ғана емес, сонымен қатар климаттық шаруашылық оқиғалары жиі болып тұратын аймақтарда электр желісінің тұрақтылығын сақтау үшін маңызды шартқа айналып келеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Електрлік өнергенінің негізгі құрамақтары қандай?

Електрлік өнергені қайта қолданылатын көзі (мисалы, ауаның, ветердің, суға және геотермалдық) және қайта қолданбайдың көзі (мисалы, қараңғы, нефть және природалық газ) арқылы өнімдеуге болады.

Неліктен жоғары күшті өткізу маңызды?

Улттық тармақтау маңызды, себебі ол ұзақ аралықтар бойынша энергия жетілдігін кемиді, мәклемен шағындаған күштік станцияларға ең көп энергияны жеткізеді.

Трансформатор станциялары электр энергиялық жергілікте қандай rol атқайды?

Трансформатор станциялары тармақтау сызықтарындағы улттық электр энергияны қалыпты қадамдарға дейін кеміді, жиынтқы және коммерциялық пайдаланудың қажетіне сәйкес болатындай етеді.

Трансформаторлар күштік тармақтауда қандай пайда болады?

Трансформаторлар ұзақ аралықтар бойынша тармақтаудың маңыздылығын арттыру үшін вольтажты арттырады және үйлік пайдалану үшін қажетті деңгейге дейін кеміді, энергия жетілдігін кеміді.

Өңдеу технологиялары қалай күштік тармақтауды жақсартады?

Өңдеу технологиялары реальдық уақытта мониторинг және деректер басқаруын қосады, отырыстарға қысымдасты қызмет көрсетумен және жоғары сапалылықпен жауап беруге мүмкіндік береді.