Progressi tecnici nella trasmissione dell'elettricità, moderne linee elettriche aeree e via cavo

Per la creazione di linee elettriche, la tecnologia più efficace oggi è la trasmissione di elettricità per linee aeree con corrente continua ad altissima tensione, la trasmissione di elettricità per linee sotterranee isolate con gas e, in futuro, la creazione di cavi criogenici linee e la trasmissione di energia ad altissime frequenze mediante guide d'onda.

Linee CC

Il loro principale vantaggio è la possibilità di funzionamento asincrono in parallelo dei sistemi di alimentazione, un throughput relativamente elevato, una riduzione del costo delle linee effettive rispetto a una linea di trasmissione CA trifase (due fili invece di tre e una corrispondente riduzione delle dimensioni dei supporti).

Si può ritenere che lo sviluppo massiccio di linee di trasmissione in corrente continua con una tensione di ± 750 e ulteriori ± 1250 kV creerà le condizioni per la trasmissione di grandi quantità di energia elettrica su distanze estremamente lunghe.

Attualmente, la maggior parte delle nuove superpotenze e linee di trasmissione extraurbane sono realizzate in corrente continua.Il vero detentore del record di questa tecnologia nel 21° secolo è la Cina.

Informazioni di base sul funzionamento delle linee ad alta tensione in corrente continua e un elenco delle linee di questo tipo più importanti al mondo al momento: Linee ad alta tensione in corrente continua (HVDC), progetti realizzati, vantaggi della corrente continua

Linee sotterranee (in cavo) isolate con gas

In una linea in cavo, grazie alla disposizione razionale dei conduttori, è possibile ridurre notevolmente la resistenza dell'onda e utilizzando l'isolamento in gas a pressione maggiorata (a base di «SF6») si possono ottenere gradienti del campo elettrico ammissibili molto elevati forza. Di conseguenza, con dimensioni moderate, ci sarà una capacità piuttosto grande di linee sotterranee.

Queste linee sono utilizzate come ingressi profondi nelle grandi città, in quanto non richiedono alienazione del territorio e non interferiscono con lo sviluppo urbano.

Dettagli del cavo di alimentazione: Progettazione e applicazione di cavi ad alta tensione in olio e gas

Linee elettriche superconduttrici

Il raffreddamento profondo dei materiali conduttivi può aumentare notevolmente la densità di corrente, il che significa che apre nuove grandi possibilità per aumentare la capacità di trasmissione.

Pertanto, l'utilizzo di linee criogeniche, dove la resistenza attiva dei conduttori è uguale o quasi uguale a zero, e di sistemi magnetici superconduttori può portare a cambiamenti radicali nei tradizionali schemi di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. La capacità di carico di tali linee può raggiungere i 5-6 milioni di kW.

Per maggiori dettagli vedi qui: Applicazione della superconduttività nella scienza e nella tecnologia

Un altro modo interessante per utilizzare le tecnologie criogeniche nell'elettricità: Sistemi di accumulo di energia magnetica superconduttori (SMES)

Trasmissione ad altissima frequenza attraverso guide d'onda

A frequenze ultra elevate e determinate condizioni per l'implementazione di una guida d'onda (tubo metallico), è possibile ottenere un'attenuazione relativamente bassa, il che significa che potenti onde elettromagnetiche possono essere trasmesse su lunghe distanze.Naturalmente, sia l'estremità trasmittente che quella ricevente della linea devono essere dotati di convertitori di corrente da frequenza industriale ad altissima e viceversa.

La valutazione predittiva degli indicatori tecnici e di costo delle guide d'onda ad alta frequenza ci consente di sperare nella fattibilità del loro utilizzo nel prossimo futuro per percorsi energetici ad alta potenza (fino a 10 milioni di kW) con una lunghezza fino a 1000 km.

Un'importante direzione del progresso tecnico nella trasmissione dell'energia elettrica è, soprattutto, l'ulteriore miglioramento dei metodi tradizionali di trasmissione con corrente alternata trifase.

Uno dei modi facilmente implementabili per aumentare la capacità di trasmissione della linea di trasmissione è aumentare ulteriormente il grado di compensazione dei suoi parametri, vale a dire: separazione più profonda dei conduttori per fase, accoppiamento longitudinale di capacità e induttanza trasversale.

Tuttavia, ci sono una serie di limitazioni tecniche qui, quindi rimane il metodo più razionale aumentando la tensione nominale della linea di trasmissione… Il limite qui, secondo le condizioni del potere isolante dell'aria, è riconosciuto come una tensione di circa 1200 kV.

Nel progresso tecnico nella trasmissione dell'elettricità, i regimi speciali per l'implementazione delle linee di trasmissione in corrente alternata possono svolgere un ruolo importante. Tra questi si segnalano i seguenti.

Linee aggiustate

L'essenza di un tale schema si riduce all'inclusione della reattanza trasversale e longitudinale per portare i suoi parametri a una semionda. Queste linee possono essere progettate per la trasmissione di transito di potenza di 2,5 - 3,5 milioni di kW su una distanza di 3000 km. Lo svantaggio principale è la difficoltà nell'effettuare selezioni intermedie.

Linee aperte

Il generatore e il consumatore sono collegati a fili diversi a una certa distanza l'uno dall'altro. La capacità tra i conduttori compensa la loro resistenza induttiva. Scopo: trasmissione di transito di energia elettrica su lunghe distanze. Lo svantaggio è lo stesso delle linee accordate.

Linea semiaperta

Una delle direzioni interessanti nel campo del miglioramento della linea di trasmissione CA è la regolazione dei parametri della linea di trasmissione in base al cambiamento della sua modalità operativa. Se una linea aperta è dotata di autoregolazione con una sorgente di potenza reattiva rapidamente regolabile, si ottiene una linea cosiddetta semiaperta.

Il vantaggio di una tale linea è che a qualsiasi carico può essere in modalità ottimale.

Linee elettriche in modalità di regolazione della tensione profonda

Per le linee di trasmissione CA che operano su un profilo di carico nettamente irregolare, può essere raccomandata una regolazione profonda simultanea della tensione alle estremità della linea in risposta alle variazioni di carico. In questo caso, i parametri della linea elettrica possono essere selezionati non in base al valore massimo di potenza, che consentirà di ridurre il costo della trasmissione di energia.

Si precisa che gli schemi speciali sopra descritti per la realizzazione di elettrodotti in corrente alternata sono ancora a vari stadi di ricerca scientifica e necessitano ancora di notevole affinamento, progettazione e sviluppo industriale.

Queste sono le principali direzioni del progresso tecnico nel campo della trasmissione dell'energia elettrica.