Domanda:
È praticamente possibile trasferire l'energia elettrica in tutto il mondo tramite cavi?
hkBattousai
2013-01-14 12:28:05 UTC
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Supponiamo di aver installato molte celle solari in tutti i continenti; principalmente in Asia, Africa e America. Possiamo trasferire l'energia elettrica raccolta da loro in tutto il mondo tramite cavi? In modo che il continente (i) durante il giorno alimenterà quello (i) durante la notte.

Supponiamo che utilizziamo una tecnologia superiore a quella che usiamo oggi nella pratica. Ad esempio, utilizzeremo tecnologie di isolamento più elevato per trasferire con tensioni più elevate per ridurre le perdite di rame.

I limiti pratici rendono questo schema fattibile?

Quattro risposte:
DrFriedParts
2013-01-14 13:49:38 UTC
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No.

È completamente impraticabile. Mi spingerei addirittura a dire che non sarà mai pratico dato che il costo della costruzione del sistema di trasmissione non supererà mai quello della generazione locale.

Le tabelle della capacità del rame sono qui e potrei fare un po 'di matematica per te, ma è inutile.

La generazione di elettricità è una cosa relativamente facile da fare. Ci sono così tante strategie diverse: carbone, eolica, idroelettrica, solare, nucleare, metano, combustibili misti, biocarburanti, ecc. c. anno Domini. infin. Almeno uno sarà pratico in un dato luogo, almeno di più di quanto lo sarebbe la corsa per più di 20.000 km di cavo. Non sono nemmeno sicuro che sia assolutamente possibile poiché le enormi tensioni di cui avresti bisogno per superare le perdite sconcertanti potrebbero rendere i requisiti di isolamento oltre la portata dei materiali odierni.

Linee elettriche effettive

La linea elettrica più lunga del pianeta si trova in Cina e percorre solo 2.059 km utilizzando una speciale configurazione CC ad altissima tensione (evita problema di sincronizzazione di fase). Non scorre attraverso l'oceano in quanto ciò aumenterebbe notevolmente le perdite. Non è conveniente (leggi: pratico), motivo per cui la Cina è l'unico paese con questi tipi di linee in uso obbligatorio.

Come caso di studio, è costato 3,5 miliardi di dollari per inserire e trasportare 7.2e6 kw. Per prospettiva, si consideri che 3,5 miliardi sono il costo di costruzione di un impianto locale in grado di generare quasi la metà di quella quantità di energia (e fornirla). Nel caso cinese, tutto ciò che hanno ottenuto per i loro soldi è stata la consegna: devono ancora finanziare la generazione.

Le linee AC convenzionali più lunghe negli Stati Uniti sono ~ 240 km. Semplicemente non è pratico andare su scala planetaria con le linee di trasmissione.

Anche lo Spazio è più pratico

È ancora molto più efficiente e pratico trasmettere energia dallo spazio utilizzando la tecnologia Wireless Power Transmission (WPT) (~ 160 km), piuttosto che spostarla a terra dall'altra parte del mondo (~ 20.000 km). È anche politicamente più appetibile poiché non attraversi nessun altro territorio straniero e la "sicurezza energetica" è un argomento delicato.

Google "Solar Power Satellites Wireless Power Transmission" e troverai un'ampia base di letteratura su questa idea. Ecco alcuni riferimenti ai documenti per iniziare: 1 2 3

Sembra che stia guadagnando terreno. Il Giappone e altri stanno seriamente valutando la possibilità di implementare un'architettura energetica di questo tipo.

Quindi, vorrei sapere qual è la distanza massima praticamente (economicamente) utile per il trasferimento di energia utilizzando la tecnologia corrente (filo). Come 200 km, 1000 km, 10000 km? Ad esempio, la Germania è nota per avere molte sorgenti eoliche a nord e vuole trasferire l'energia a sud. Questo piano è razionale?
Che cosa è il metano nella tua risposta?
@Dean - Gas naturale compresso (a volte chiamato LNG - Gas naturale liquefatto)
@Al - Aggiunti alcuni riferimenti empirici sui limiti pratici
L'OP ha detto di ipotizzare una tecnologia superiore a quella disponibile oggi. La tua risposta si basa sulla tecnologia attuale, per la quale è corretta, ma non sai cosa potrebbero portare i progressi futuri. La tua risposta catagorica di "No" è quindi un po 'irresponsabile e di pensiero chiuso.
@Olin - Niente affatto. Spiego perché non sarà mai pratico. O (1) la generazione locale non sarà superata o (2) architetture futuristiche alternative come il potere spaziale, la sostituiranno sempre. Se presumi un futuro di possibilità illimitate, qualsiasi risposta è banale e priva di significato. Né la tecnologia, l'economia o la fisica suggeriscono che questa sarà mai una cosa "pratica" da fare.
Ma questo è il punto. Non puoi "spiegare perché non sarà mai pratico". Anche nei termini odierni, cosa succederebbe se, ad esempio, i cavi del futuro potessero essere realizzati con fibre di nanotubi di carbonio con una resistenza inferiore, una capacità più attuale e un costo molto inferiore rispetto al rame? * Oggi * i nanotubi di carbonio sono costosi, ma il materiale di base è economico e la tecnologia di produzione del futuro potrebbe renderli abbondanti ed economici senza stendere troppo l'immaginazione. Sono d'accordo che l'idea dell'OP è irrealizzabile ora e per il medio futuro, ma dire mai è semplicemente irresponsabile e qualcosa che non puoi sapere.
"Non puoi spiegare perché non sarà mai pratico" - Posso e l'ho fatto ;-)
Olin Lathrop
2013-01-14 20:37:03 UTC
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No, non è pratico con la tecnologia odierna o con ciò che possiamo ragionevolmente prevedere bene oggi.

Tuttavia, ciò che chiedi è teoricamente possibile in quanto nessuna legge della fisica viene violata. Pertanto è impossibile dire se potrebbe diventare pratico in futuro. Dire in modo catagorico oggi che sarà sempre poco pratico è semplicemente sbagliato. Pensa a ciò che sarebbe sembrato del tutto impraticabile non molto tempo fa. Subito dopo il primo volo del fratello Wright, quanti avrebbero pensato che qualcosa di simile a un grande aereo di linea commerciale sarebbe mai stato pratico, figuriamoci in pochi dieci anni? Che ne dici di un uomo sulla luna solo mezzo secolo dopo? La lista potrebbe continuare.

Per rendere pratica questa trasmissione a lunga distanza dovrebbe diventare molto più economica rispetto alla produzione di energia rispetto a oggi. Non riesco davvero a vedere come questo possa accadere con i conduttori in rame di oggi, ma il futuro potrebbe non essere limitato a questo. Chi può dire quali progressi saranno stati fatti nei prossimi 100 anni nei superconduttori, o nelle fibre di nanotubi di carbonio, o in qualcos'altro di cui non abbiamo ancora sentito parlare? Il costo di generazione potrebbe anche aumentare in futuro rispetto alla media dell'economia. Questo è abbastanza probabile anche dal punto di vista di oggi per qualsiasi generazione che fa affidamento sui combustibili fossili.

Quindi, sicuramente non oggi, quasi certamente non per i prossimi 10 anni, ma nell'intervallo di 100 anni o più, così tanto È possibile che un progresso tecnologico insormontabile sarebbe irresponsabile dire che sarebbe poco pratico. Pensa a quanto relativamente poco indietro nel tempo hai bisogno per andare dove i cavi per le comunicazioni transoceaniche e i satelliti per le comunicazioni sembravano completamente impraticabili.

hdhondt
2013-01-15 10:57:39 UTC
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Diventerà pratico solo quando avremo cavi superconduttori a prezzi ragionevoli. In questo modo le perdite sarebbero eliminate. Idealmente si utilizzerebbero superconduttori a temperatura ambiente, che purtroppo non sono attualmente disponibili e potrebbero non essere possibili nella pratica.

Tuttavia, abbiamo già materiali superconduttori a temperature di idrogeno liquido. Una proposta è la Supergrid, che posiziona il cavo superconduttore all'interno di una tubazione di idrogeno liquido. Ciò manterrebbe il cavo fresco e allo stesso tempo ci consentirebbe di utilizzare l'idrogeno come carburante per i veicoli.

La praticità del sistema è però una questione diversa. Per cominciare, si presume che avremo un modo efficiente e sicuro per pompare idrogeno liquido nelle normali stazioni di benzina (gas). L'idrogeno non è un liquido sicuro! Inoltre trascura l'energia necessaria per mantenere l'idrogeno liquido. Su lunghe distanze diventerebbe proibitivo. Questo sito ha una discussione sul sistema.

* Solo * possibile con superconduttori !? Sai per certo da sempre che non ci sarà mai altra tecnologia per rendere i cavi a lunga distanza convenienti !? Inoltre, ci sono già superconduttori di azoto liquido, che è una temperatura molto più alta dell'idrogeno liquido (alle solite pressioni utilizzate per queste cose). L'azoto liquido è * molto * più economico e più facile da maneggiare rispetto all'idrogeno liquido.
@Olin La ragione per l'utilizzo di idrogeno liquido è che è quindi utile come un oleodotto di carburante così come una linea elettrica. Ciò compenserà in una certa misura il costo del sistema di raffreddamento. L'azoto liquido è solo un refrigerante, quindi solo un costo di esercizio.
Chetan Bhargava
2013-01-14 12:58:45 UTC
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Yes! it is possible to transfer electrical power around the world by wires. Over that, it all depends on the price paid by the consumer continent/country.

Cost+benefit analysis is to be done before establishing wires / transmission capabilities across continents / countries.

On a global scale it will be all about price, not about the efficiency in power transmission.

-1 La domanda chiede se è pratico. Potreste fornire uno scenario in cui i numeri per la vostra analisi costi-benefici suggeriscono che la costruzione di un tale sistema di trasmissione è appropriata? Non vi è alcun prezzo attualmente pagato da alcun consumatore in tutto il mondo dove ciò è vero.
Discuto la praticità nella mia risposta, sì, è possibile. Praticità significa anche quanto si vuole pagare per quel KWH.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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