© bjdlzx
Efektem tych prac ma być innowacyjna w skali światowej, przemysłowa technologia. W przyszłości może ona być użyteczna przy dostosowaniu sieci elektroenergetycznych do przyjmowania dodatkowej energii, np. z odnawialnych źródeł. Projekt jest finansowany przez NCBR i KGHM Polska Miedź SA, który jest czołowym polskim producentem miedzi i srebra.
Przewody pozwolą na zwiększenie obciążalności prądowej przy jednocześnie mniejszych stratach przesyłu energii. Wynika to z materiałów zastosowanych do produkcji rdzeni przewodowych (stopy miedzi ze srebrem), podczas gdy obecnie najbardziej rozpowszechnione są przewody typu AFL (stalowo-aluminiowe). Jak informuje dr hab. inż. Artur Kawecki z Wydziału Metali Nieżelaznych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, w ostatnich dniach zostały udzielone patenty na technologie wytwarzania materiałów na druty tworzące nośno-przewodzące rdzenie przewodów tego typu.
Konieczne testy laboratoryjne i polowe
Efektami prac badawczych zainteresowani są zarówno producenci przewodów, jak również właściciele linii przesyłowych i dystrybucyjnych. Przewód musi spełnić szereg wymagań własności materiałowych i użytkowych, a więc przejść wszelkiego typu próby i testy laboratoryjne. - Wykonany przez nas przewód zostanie następnie zawieszony w linii napowietrznej, gdzie będą monitorowane jego parametry eksploatacyjne – mówi Artur Kawecki. - Pomyślne wyniki testów polowych będą dawały podstawę do podjęcia działań nad uruchomieniem procedury dopuszczenia tego rodzaju przewodów do ich szerokiego stosowania. Procedury te są długotrwałe i dość skomplikowane, jednak to zrozumiałe, ponieważ chodzi nie tylko o bezpieczeństwo zdrowia i życia ludzkiego, ale również o zapewnienie bezawaryjności i ciągłości przesyłu energii elektrycznej – dodaje specjalista.
Nowe podejście: wysokoprzewodzący i wytrzymały rdzeń nośny przewodu
Zarówno koncepcja, jak i zastosowane materiały są w tym przypadku wyjątkowe - takich przewodów na rynku jeszcze nie ma. Technologia produkcji oraz konstrukcje przewodów zostały poddane ochronie patentowej w kraju i za granicą. Istnieje oczywiście bardzo wiele rozwiązań materiałowych i konstrukcyjnych przewodów. Są przewody zbudowane z drutów wykonanych z różnych metali i stopów lub tworzyw bądź wykonane w całości z jednego rodzaju materiału. Jak wyjaśnia Artur Kawecki, przewód elektroenergetyczny, którego czas eksploatacji w linii napowietrznej obliczany jest na ok. 50 lat, musi posiadać, oprócz wysokiej przewodności elektrycznej, także wysokie własności wytrzymałościowe oraz wysoką odporność cieplną, reologiczną, zmęczeniową.
Obecnie w Polsce, ale również i innych krajach najczęściej stosowane są przewody, w których druty stalowe tworzą tzw. rdzeń przewodu, spełniający rolę nośną, natomiast druty aluminiowe są nośnikiem energii elektrycznej. Druty stalowe posiadają wysoką wytrzymałość mechaniczną, ale są praktycznie nieprzewodzące, dlatego część przekroju przewodu nie może być efektywnie wykorzystana do przesyłania energii elektrycznej. W perspektywie potrzeby zwiększania przesyłu energii elektrycznej stanowi to poważne ograniczenie.
Istnieją różne rodzaje przewodów elektroenergetycznych umożliwiających znaczne podwyższenie obciążalności prądowej oraz pracę w podwyższonej temperaturze, nawet do 240 st. C (rodzina przewodów HTLS), jednakże ze względu na zastosowane materiały do ich budowy (wysokoodporne cieplnie stopy aluminium oraz nieprzewodzące rdzenie nośne wykonane z kompozytów metalicznych lub niemetalicznych), charakteryzują się wysokimi stratami przesyłu energii elektrycznej.
- My chcemy iść w inną stronę – wytworzyć przewód posiadający jednocześnie wysokowytrzymały i wysokoprzewodzący rdzeń nośny, który dzięki wynikowej wysokiej przewodności elektrycznej całego przewodu, umożliwiłby istotny wzrost jego obciążalności prądowej. W ten sposób stworzylibyśmy możliwość dostarczenia energii elektrycznej do odbiorcy przy niższych kosztach przesyłu – wyjaśnia specialista.
- Do produkcji takich rdzeni przewodowych stosujemy stopy miedzi ze srebrem, z których poprzez zastosowanie specjalnej technologii wytwarzamy druty o wytrzymałości zbliżonej do stali patentowanej i równocześnie bardzo wysokiej przewodności elektrycznej – dodaje.
Straty przesyłu energii to także straty ekologiczne
Dlaczego AGH skupia się w swoich badaniach nad samymi przewodami? Jak tłumaczy Artur Kawecki, można sobie wyobrazić poprawę wydajności systemu przesyłowego i dystrybucyjnego poprzez budowę nowych linii elektroenergetycznych, jednakże z różnych przyczyn - ekonomicznych, środowiskowych czy społecznych - jest to często utrudnione. Odnośnie samych przewodów, przyjmuje się, że ich koszt podczas budowy nowej linii elektroenergetycznej, stanowi ok. 8-10 proc. sumarycznych kosztów całej inwestycji. Jednakże można, w ramach istniejących już linii, prowadzić prace modernizacyjne, na przykład poprzez wymianę przewodów.
Jak ocenia specjalista, koszty wynikające z nadmiernych strat przesyłu energii elektrycznej w Polsce są ogromne i dotyczą nie tylko strat wynikających z samej produkcji energii, ale również przekładają się na straty ekologiczne, związane z emisją gazów cieplarnianych. Ewentualne wprowadzenie do systemu elektroenergetycznego nowych, niskostratnych przewodów mogłoby przyczynić się do znaczącego ograniczenia kosztów przesyłu energii elektrycznej.
Nowe przewody będą po zasadniczych badaniach najwcześniej za trzy lata. - Do tego czasu ustawa o OZE uwolni duże ilości energii ze źródeł odnawialnych. Opracowanie nowych materiałów oraz technologii wytwarzania nowoczesnych przewodów, które pozwolą przesyłać większe ilości energii przy niższych stratach to duże wyzwanie – podsumowuje Artur Kawecki.
Ewa SzekalskaDziennikarz
