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Wie überträgt Hochspannungs-Gleichstrom Strom über Tausende von Kilometern? Kennen Sie die technologischen Geheimnisse dahinter?
Da der weltweite Strombedarf weiter steigt, ist die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (HGÜ) im Vergleich zu herkömmlichen Hochspannungs-Wechselstrom-Übertragungsmethoden (AC) nach und nach zu einer wichtigen Wahl für die Lösung großer Stromübertragungsanforderungen geworden. HGÜ-Systeme eignen sich besonders für die Stromübertragung über große Entfernungen und für die Interoperabilität zwischen Wechselstromnetzen unterschiedlicher Frequenz. Wie werden diese Technologien implementiert?
Vorteile der Hochspannungs-Gleichstromtechnologie
Die HGÜ-Technologie bietet im Vergleich zur herkömmlichen Wechselstromübertragung viele wesentliche Vorteile. Erstens weist die HGÜ-Übertragung geringere Übertragungsverluste auf. Dies ermöglicht es Stromversorgern, Strom effizient von abgelegenen Standorten wie Wasserkraftwerken oder Windkraftanlagen in städtische Gebiete mit hoher Nachfrage zu liefern. Darüber hinaus sind HGÜ-Systeme stabiler und flexibler als Wechselstromsysteme und können Strom aus erneuerbaren Energiequellen leichter integrieren.
Die Hochspannungs-Gleichstromtechnologie kann Tausende von Kilometern überbrücken, was nicht nur die Effizienz der Stromübertragung verbessert, sondern auch einen wichtigen Eckpfeiler der Zukunft intelligenter Netze darstellt.
Das Funktionsprinzip des Hochspannungs-Gleichstromwandlers
Der HGÜ-Wandler ist die Kernkomponente des HGÜ-Systems und für die Umwandlung von Hochspannungs-Wechselstrom in Hochspannungs-Gleichstrom oder umgekehrt verantwortlich. Diese Wandler sind in der Regel bidirektional, d. h. sie können sowohl Wechselstrom in Gleichstrom als auch Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. Ein vollständiges HGÜ-System erfordert mindestens einen Wandler für die Gleichrichtung und mindestens einen Wandler für die Gleichstrominvertierung.
Wenn Strom von einem Ort zum anderen übertragen werden muss, ermöglicht ein Konverter die Energieübertragung über große Entfernungen, indem er Wechselspannung in Gleichstrom gleichrichtet und den Strom dann über einen Wechselrichter wieder in Wechselstrom umwandelt. Dabei erfolgt die Stromumwandlung dynamisch und kann an die Bedürfnisse des Netzes angepasst werden.
Technologische Entwicklung verschiedener Arten von HGÜ-Wandlern
Mit der Weiterentwicklung der Technologie haben auch HGÜ-Wandler viele Entwicklungen durchlaufen. Frühe Konverter nutzten ein rotierendes Konverterdesign, aber ab den 1940er Jahren ersetzten elektronische statische Konverter nach und nach diese traditionellen Technologien. Es gibt zwei Haupttypen aktueller HGÜ-Wandler: netzgeführte Wandler (LCC) und Spannungsquellenwandler (VSC).
Line Commutated Converter (LCC)
LCC-Wandler sind derzeit die am weitesten verbreiteten HGÜ-Wandler, die für den Schaltvorgang auf die Spannung des Wechselstromsystems angewiesen sind. Ihr Funktionsprinzip basiert auf der Verwendung von Steuerelementen auf der Gleichstromseite zur Umwandlung, beispielsweise Thyristoren, die unter Hochspannungsströmen arbeiten.
Ein netzgeführter Wandler wird eigentlich als Stromquellenwandler betrachtet, bei dem der Strom in die gleiche Richtung fließt. Dies bedeutet, dass die Richtung des Stromflusses einfach durch Anpassen der Polarität der Gleichspannung geändert werden kann.
Voltage Source Converter (VSC)
Voltage Source Converter (VSC) werden seit 1997 häufig eingesetzt. Solche Wandler unterscheiden sich von LCCs dadurch, dass sie das Ein- und Ausschalten steuern können. Durch den Einsatz von Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) bieten VSCs eine größere Flexibilität entsprechend den Netzwerkanforderungen und sind nicht mehr auf die Synchronmaschine des Wechselstromsystems angewiesen, was ihnen den Anschluss an Netze ermöglicht, die aus passiven Lasten bestehen.
Mit dem Wachstum erneuerbarer Energien steigt die Nachfrage nach VSC rapide. Durch den Ausbau von Multiport-HGÜ-Systemen sind sie in der Lage, mehrere Stromversorgungssysteme zu verbinden und so eine ausgewogenere Energieverteilung zu fördern.
Ein Blick in die Zukunft der HGÜ-Technologie
Da die weltweite Nachfrage nach erneuerbarer Energie und Stromübertragung über große Entfernungen steigt, wird der Einsatz von HGÜ-Systemen immer häufiger eingesetzt. Länder investieren aktiv in die HGÜ-Infrastruktur, um ein nachhaltigeres Energiesystem in der Zukunft zu unterstützen. Ob Offshore-Windenergie oder grenzüberschreitender Stromhandel: Die HGÜ-Technologie ist zweifellos ein wichtiger Grundstein für die zukünftige Stromübertragung.
Die Entwicklung der HGÜ-Technologie ist nicht nur ein Trend in der Energiebranche, sondern auch ein notwendiger Schritt in Richtung eines grünen Netzes.
Haben wir jedoch im Zuge der fortschreitenden Technologie die ultimative Möglichkeit von Hochspannungsgleichstrom erlebt, oder warten noch weitere unerforschte Potenziale darauf, von uns erschlossen zu werden?
