Zapotrzebowanie na prąd rośnie, a transformatorów brakuje

Transformatory to wynalazek z lat 80. XIX wieku, który wciąż stanowi fundament sieci energetycznych. Ich zadaniem jest zmiana napięcia energii elektrycznej, co pozwala na przesyłanie prądu na duże odległości lub jego dostarczenie do urządzeń domowych.

Współczesne systemy energetyczne opierają się na transformatorach o różnych rozmiarach i funkcjach. W uproszczeniu duże transformatory w elektrowniach podnoszą napięcie do nawet setek tysięcy woltów, co pozwala ograniczyć straty przesyłowe. Następnie, w stacjach transformatorowych, napięcie jest obniżane do poziomu odpowiedniego dla urządzeń domowych.

Zapotrzebowanie na transformatory znacznie wzrosło w ostatnich latach. Według IEEE Spectrum, czas oczekiwania na nowe transformatory wzrósł ponad dwukrotnie od 2021 roku. Szczególnie długo trzeba czekać na duże jednostki, których produkcja jest bardziej skomplikowana. Obecnie czasy oczekiwania na te urządzenia sięgają nawet kilku lat.

Przyczyny tego kryzysu są wielowymiarowe. Z jednej strony mamy rosnące zapotrzebowanie na energię, wynikające z ekspansji odnawialnych źródeł energii, centrów danych czy rozwijających się miast. Z drugiej strony wytwórcy transformatorów borykają się z brakiem materiałów niezbędnych do ich produkcji, głównie miedzi i blachy elektrotechnicznej. Problemem jest także starzejąca się infrastruktura.

Według IEEE (tłum. Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników), kluczowym wyzwaniem w tej dziedzinie jest przede wszystkim unowocześnienie transformatorów, aby sprostały one wymaganiom przyszłości. Jednym z proponowanych przez organizację rozwiązań są transformatory wykorzystujące energoelektronikę, które mogłyby znacząco poprawić funkcjonowanie sieci energetycznych.

Urządzenia tego rodzaju mogłyby przekształcać napięcie oraz zarządzać przepływem energii w czasie rzeczywistym. Modułowe transformatory sterujące pozwalałyby na łatwiejsze dostosowanie się do zmieniających się potrzeb sieci i mogłyby być bardziej odporne na wahania w łańcuchu dostaw.

Kolejnym krokiem może być wprowadzenie bardziej uniwersalnych rozwiązań, które mogłyby zastępować różne typy transformatorów w zależności od potrzeb sieci. Zmniejszyłoby to konieczność wytwarzania drogich, specjalnie dostosowanych modeli.

Przykładem tego podejścia jest projekt realizowany przez koncern GE Vernova, który zakłada wprowadzenie transformatorów zdolnych do regulacji impedancji bez zmiany innych parametrów. Takie podejście mogłoby znacząco zmniejszyć zapotrzebowanie na stal krzemową i inne surowce.

Eksperci z IEEE są zdania, że bez odpowiednich inwestycji w nowe technologie problem niedoboru transformatorów będzie się pogłębiał, zwłaszcza że zapotrzebowanie na energię elektryczną będzie tylko rosło.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 88 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!