Μια νέα κινεζική μελέτη, που ήρθε στο φως, ρίχνει φως στις επιπτώσεις που μπορεί να έχει η ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στα ηλεκτρικά δίκτυα, ειδικά στους μετασχηματιστές. Οι ερευνητές, από το Πανεπιστήμιο Ταχυδρομίας και Τηλεπικοινωνιών Chongqing και την Εταιρεία Ηλεκτρικής Ενέργειας State Grid Chongqing, διαπίστωσαν ότι η αυξημένη διείσδυση αιολικής και ηλιακής ενέργειας επιταχύνει τη φθορά αυτών των ζωτικής σημασίας εξαρτημάτων.
Το πρόβλημα έγκειται στην αύξηση της αμφίδρομης ροής ενέργειας – δηλαδή την κίνηση του ηλεκτρισμού προς δύο κατευθύνσεις – που προκαλείται από τις ανανεώσιμες πηγές. Αυτή η αμφίδρομη ροή ασκεί επιπλέον καταπονήσεις στους μετασχηματιστές, οι οποίες δεν προβλέπονται από τα τρέχοντα πρότυπα. Σύμφωνα με την έρευνά τους, που δημοσιεύθηκε στο κινεζικό περιοδικό Power System Technology στις 16 Ιανουαρίου, η αμφίδρομη ροή μπορεί να κάνει τους μετασχηματιστές να γερνούν έως και 23% ταχύτερα σε σχέση με ό,τι υπολογίζεται με βάση τα υφιστάμενα πρότυπα.
Αυτό το εύρημα έρχεται σε μια εποχή που ο κόσμος αντιμετωπίζει ήδη ελλείψεις σε μετασχηματιστές, ενώ η ζήτηση για ενέργεια αυξάνεται ραγδαία λόγω της ηλεκτροκίνησης και της επέκτασης των κέντρων δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης. Η νέα μελέτη υποδεικνύει ότι οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορεί να επιβαρύνουν ακόμη περισσότερο τα ήδη παλαιωμένα δίκτυα, όπως αυτά που υπάρχουν στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν επίσης ένα “πλαίσιο υπολογισμού συσσώρευσης απώλειας μακροχρόνιας διάρκειας ζωής”, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της κατάστασης των μετασχηματιστών και την καθοδήγηση των διαδικασιών λειτουργίας και συντήρησης.
Υπενθυμίζεται ότι ο πρώην Πρόεδρος των ΗΠΑ, Donald Trump, έχει εκφράσει επανειλημμένα αρνητική άποψη για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τον Σεπτέμβριο, μιλώντας στην Γενική Συνέλευση του ΟΗΕ, χαρακτήρισε τις ανανεώσιμες πηγές “αστείο” και τους ανεμογεννήτριες “παθολογικές και κακές”, τονίζοντας το υψηλό κόστος λειτουργίας τους. Στο Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ στο Νταβός τον Ιανουάριο, δήλωσε ότι η Κίνα κατασκευάζει σχεδόν όλες τις ανεμογεννήτριες, τις πωλεί σε “αστρονομικές τιμές” σε “ανόητους αγοραστές”.
Παραδοσιακά, τα ενεργειακά δίκτυα λειτουργούσαν με συγκεντρωτική, μονοκατευθυντική ροή ενέργειας από τους παραγωγούς προς τους καταναλωτές. Η τάση, όμως, αλλάζει προς ένα διμερές σύστημα, όπου ο ηλεκτρισμός μπορεί να ρέει και από πηγές όπως ηλιακά, αιολικά και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας προς το δίκτυο.
Οι μετασχηματιστές είναι βασικά και κρίσιμα στοιχεία των ηλεκτρικών δικτύων, υπεύθυνα για τη ρύθμιση της τάσης του ηλεκτρισμού, ώστε να μπορεί να ταξιδεύει αποτελεσματικά. Μπορούν είτε να “ανεβάσουν” την τάση για να μεταφερθεί ο ηλεκτρισμός σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς απώλειες, είτε να την “κατεβάσουν” για ασφαλή χρήση από τις συσκευές.
Καθώς οι μετασχηματιστές γερνούν, τα εξαρτήματά τους φθείρονται, οδηγώντας σε αυξημένες ανάγκες συντήρησης, μειωμένη απόδοση και αξιοπιστία, και αυξημένο κίνδυνο σοβαρών διακοπών λειτουργίας. Ο μέσος όρος ηλικίας των μετασχηματιστών παγκοσμίως είναι περίπου 40 χρόνια. Στις ΗΠΑ και την Ευρώπη, όπου βρίσκονται τα παλαιότερα δίκτυα, κάποιοι μετασχηματιστές είναι ακόμη παλαιότεροι. Στις ΗΠΑ, σχεδόν το 70% των μετασχηματιστών είναι άνω των 25 ετών, ενώ σύμφωνα με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, το 55% των μετασχηματιστών διανομής που είναι σε χρήση είναι άνω των 33 ετών και πλησιάζουν στο τέλος της ζωής τους.
Η επέκταση και αντικατάσταση της υποδομής μετασχηματιστών είναι δαπανηρή και, βραχυπρόθεσμα, ενδέχεται να είναι δύσκολη λόγω των μεγάλων χρόνων παράδοσης και της παγκόσμιας έλλειψης. Οι μέσοι χρόνοι παράδοσης για μεγάλους μετασχηματιστές έχουν σχεδόν διπλασιαστεί από το 2021, με την εξασφάλισή τους να απαιτεί έως και τέσσερα χρόνια.
Η παραγωγή μετασχηματιστών είναι τεχνικά σύνθετη. Η Κίνα, η Νότια Κορέα, η Τουρκία και η Ιταλία κάλυψαν το 50% του παγκόσμιου εμπορίου μετασχηματιστών το 2023, με την Κίνα να αγγίζει το ήμισυ αυτού του μεριδίου. Τόσο οι ΗΠΑ όσο και η Ευρώπη έχουν υπερδιπλασιάσει την αξία εισαγωγών τους σε μετασχηματιστές από το 2018. Οι ΗΠΑ προμηθεύονται κυρίως από το Μεξικό, την Ευρώπη και τη Νότια Κορέα, ενώ η Κίνα καλύπτει πλέον πάνω από το 60% των εισαγωγών της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Στις ΗΠΑ, οι εισαγωγές αντιπροσωπεύουν περίπου το 80% της προσφοράς μετασχηματιστών ισχύος και το 50% της προσφοράς μετασχηματιστών διανομής. Η έλλειψη μετασχηματιστών ισχύος στις ΗΠΑ εκτιμάται ότι έφτασε το 30% το 2025, ενώ για τους μετασχηματιστές διανομής στο 10%.
