W sieci energetycznej znajduje się wiele rozmaitych transformatorów, które obniżają napięcie, aby umożliwić urządzeniom pobór mocy o odpowiednio niskim napięciu. "Niezawodne dostawy mocy są kluczem do tego wszystkiego i w najbliższych latach zajdą gruntowne zmiany, aby zabezpieczyć tę niezawodność" – wyjaśnia profesor Lothar Frey, kierownik IISB.

"Sieci transportowe i elektroenergetyczne bardziej się do siebie zbliżą w następstwie elektromobilności, ponieważ pojazdy elektryczne będą nie tylko tankować energię elektryczną, ale również ich akumulatory wejdą do sieci energetycznej jako urządzenia magazynujące. Energia z odnawialnych źródeł stanie się dostępna na szerszą skalę m.in. dzięki temu, że gospodarstwa domowe również będą dostarczać wygenerowaną przez siebie energię".

Przykładem na to jest globalny projekt DESERTEC poświęcony wykorzystywaniu energii słonecznej i wiatrowej na pustyniach w różnych częściach świata. Miejsca, które znajdują się obecnie w centrum uwagi projektu DESERTEC to Afryka Północna i Bliski Wschód. Konsumenci będą odbierać wygenerowaną w ten sposób energię elektryczną za pośrednictwem długich linii wysokiego napięcia lub kabli podmorskich.

Naukowcy dodają, że kable, systemy i komponenty wykorzystywane obecnie będą wymagać dostosowania do przyszłej mieszanki energetycznej. Dzięki temu zapewnimy odbiorcom niezawodne dostawy energii elektrycznej przy jak najmniejszych możliwych stratach.
 

Zespół IISB pracuje koncepcyjnie nad rozwiązaniami i opracowuje komponenty do wydajnego przetwarzania energii elektrycznej. Zdaniem zespołu coraz częściej do przesyłania energii na odległości przekraczające 500 kilometrów lub za pośrednictwem kabli podmorskich wykorzystuje się prąd stały. Taki system zapewnia stałe napięcie i utrzymuje zużycie na niskim poziomie, a straty mocy na długich dystansach wynoszą maksymalnie 7% w porównaniu do 40% w przypadku prądu zmiennego. Naukowcy twierdzą, że potrzebnych jest więcej stacji transformatorowych do przekształcania wysokiego napięcia prądu stałego na prąd zmienny wymagany przez odbiorców.

"We współpracy z Siemens Energy [Niemcy] opracowujemy transformatory wysokiego napięcia" – podkreśla Markus Billmann z IISB. "Są niezbędne do przesyłu napięcia stałego w sieci energetycznej i kluczowe dla projektu DESERTEC. Transformatory powinny zapewniać większą niezawodność, skalowalność i wielofunkcyjność w porównaniu do wcześniejszych rozwiązań, aby sprostać wymaganiom przyszłych sieci energetycznych".

Aby osiągnąć ten cel zespół wykorzystuje niedrogie ogniwa półprzewodnikowe, których przy wcześniejszych technikach konwersji nie można było zastosować do przesyłu prądu stałego w sieci typu HVDCT.

"Na każdym końcu systemu HVDCT znajduje się stacja konwertorowa" – mówi Billmann. "W przetwornicach wykorzystujemy wyłączniki, które mogą funkcjonować przy wyższych częstotliwościach przełączania, co przełoży się na mniejsze systemy łatwiejsze w sterowaniu".

Naukowcy są zdeterminowani, by zapewnić ochronę ogniw przed uszkodzeniem. W każdej stacji konwertorowej mieścić się będzie około 5 000 modułów. Zazwyczaj awaria tych modułów, połączonych szeregowo, doprowadziłaby do reakcji łańcuchowej i uszkodzenia całej stacji. IISB udało się to zmienić.

"Rozwiązaliśmy ten problem. Wraz z naszymi partnerami pracujemy nad specjalnymi materiałami i komponentami, aby w przyszłości urządzenia potrzebowały mniej energii" – podkreśla Billmann.