Влияние технология привода в производстве мировой энергии огромна, и нигде это не проявляется в большей степени, чем в ядерный сектор.
Атомные электростанции нагревайте воду для получения пара, который используется для вращения турбин для выработки электроэнергии. Тепло вырабатывается за счет ядерное деление (расщепление атомов на более мелкие атомы), и процесс происходит внутри реактора, содержащего урановое топливо (в виде керамических гранул) в его основе.
Примерно 450 энергетических реакторов в 50 странах вырабатывают 11% мировой энергии. В Великобритании этот показатель составляет чуть менее 20%, что немного опережает США и Россию, но значительно отстает от Франции, где почти три четверти поставок приходится на атомная энергия. Двадцать лет назад атомная энергетика обеспечивала около 25% электроэнергии Великобритании, но вывод из эксплуатации, вызванный безопасностью, производительностью и политическими факторами, привел к снижению этого показателя.
Трудно точно предсказать, где будет находиться атомная энергетика в течение следующих 20 лет, не в последнюю очередь потому, что энергетический рынок — это сложный бизнес государственных и частных денег, действующий в рамках коммерческих и политических ограничений. Мы знаем, что целевые показатели по выбросам углерода резко сократят нашу зависимость от ископаемого топлива, но мы пока не знаем точно, как это будет заменено.
Многие представители экологического лобби отдают предпочтение возобновляемым источникам энергии, а не ядерной. Тем не менее, министерства финансов – и Великобритания не исключение – склоняются к ядерной энергетике как к более привлекательной для привлечения инвестиций, поскольку она более надежна и потенциально более рентабельна. Тем не менее, текущее направление движения может благоприятствовать возобновляемым источникам энергии.
В то время как в Великобритании есть крупные инвесторы в атомную энергетику, уход японских гигантов Toshiba и Hitachi из ядерных проектов в Уилфе и Олдбери побудил правительство пересмотреть свою позицию. Похоже, что стремление правительства Великобритании выдавать лицензии на расширение ядерной энергетики не всегда соответствует тем, которые необходимы для доведения этого до конца.
Однако мы можем быть уверены – если не в точном порядке его расположения по отношению к другим, – что ядерная энергия станет жизненно важным компонентом нашего будущего энергоснабжения. На этот вопрос будет влиять степень, в которой вывод из эксплуатации строительство существующих заводов может быть остановлено путем продления срока службы. Помимо безопасности, вывод из эксплуатации в значительной степени вызван отсутствием конкурентоспособности – часто в результате субсидий, предоставляемых для продвижения возобновляемых источников энергии.
Центральное место в производстве ядерной энергии занимает реактор: он окружен разнообразной сетью сосудов, камер, линий, насосов, стержней и турбин. Температура может достигать 1000°C, а вода является источником жизненной силы системы. Скорость, объем, давление и температура, при которых транспортируется вода, являются ключевыми.
Достигающий экономия энергии это почти всегда является высоким требованием для продления срока службы. Основные функции электрических систем на атомной станции заключаются в распределении энергии и защите компонентов, а также самого источника питания. Традиционная технология состоит в основном из двигателей, действующих асинхронно (выполняющих автономную функцию в рамках последовательности событий) для приведения насоса в действие для питания установки. Дополнительные насосы и система управления технологическим процессом изменяют скорость, с которой жидкость проходит через установку.
Когда требуется быстрое прохождение жидкости, например, когда для охлаждения активной зоны реактора требуется большое количество охлаждающего агента, нередко используются четыре больших рециркуляционных насоса мощностью 6 кВ и более 100 управляющих значений – процесс, на который приходится более 25% затрат энергии для запуска атомная электростанция. Частотно-регулируемые приводы (ЧРП) показали, что они экономят энергию, повышают производительность, упрощают систему и сокращают время простоя.
Замена старой моторной технологии на VFDs (в сочетании с AV motors) на атомной электростанции в долине Теннесси позволило повысить КПД с 70% до 95%, что является показателем, типичным для аналогичных модернизаций по всему миру. Это продемонстрировало, что фактическая экономия энергии, которую можно получить за счет регулирования скорости насосов, была огромной, потому что небольшое снижение скорости может привести к значительному снижению энергопотребления. Например, насос или вентилятор, работающие на половинной скорости, могут потреблять всего лишь одну восьмую энергии по сравнению с насосом, работающим на полной скорости.
Применение VFDS таким образом может сократите счета за электроэнергию на столько, 50 процентов, с дополнительным преимуществом в виде сокращение выбросов CO2. Они также могут устранить необходимость включения масла в механическую муфту между двигателем и генератором, тем самым устраняя необходимость в плановом осмотре и мерах защиты от возгорания масла.
Технология привода это также помогло защитить ядерное топливо и топливные стержни, которые уязвимы к турбулентности, обеспечивая плавное течение циркулирующей вокруг них воды без сбоев. В этом отношении действуют строгие правила, и при увеличении подачи электроэнергии ее увеличение должно быть размеренным и постепенным: точное управление частотно-регулируемыми преобразователями позволяет делать это в желаемых пределах.
Аналогично, Особенности VFD может автоматически обходить вышедший из строя элемент питания в случае сбоя системы управления; он переключится на дублирующую систему управления и соответствующим образом отрегулирует свою скорость, чтобы позволить установке продолжать свою работу. Это достигается путем вычисления величины сдвига фазы и регулировки напряжения.
То роль приводов в ядерном делении это так же касается политики, как и производительности. Будет ли продлен срок службы установки или она будет выведена из эксплуатации, в немалой степени зависит от способности инженеров по автоматизации предлагать решения, которые выдержат испытание временем.
Что EDF Energy планирует широкий спектр продление жизни это говорит о том, что инженеры находятся на вершине своей игры. Эти продления срока службы включают в среднем восемь лет для его реакторов; семь лет для Хинкли Пойнт и Хантерстон; и пять лет для Хартлпула. Компания также потратила 150 миллионов фунтов стерлингов на подготовку Dungeness к продлению лицензии на 10 лет, до 2028 года.
Не может быть никаких сомнений в том, что ловкая, инновационная механика VFDs буквально вдохнул новую жизнь в атомную энергетику в Великобритании и за ее пределами. У ядерной энергетики всегда будут свои недоброжелатели, и те, кто отдает предпочтение возобновляемым источникам энергии превыше всего остального, не перестанут предупреждать о ее потенциальных опасностях. Но было бы справедливо сказать, что технология привода внес значительный вклад в ослабление многих страхов: и в результате помог сохранить ядерную энергетику в качестве главной мировой силы для будущих поколений.