Повітря розсікає блискавка. За мить спалахує яскраве світло, яке змінюється тривожним шипінням: розряд влучив у лінію електропередач. У звичайній ситуації ви б поспішили сховатися в будинку та зателефонували постачальнику електроенергії. Однак над вашою головою замість хмарної завіси, що затьмарює літнє небо, височіє біла стеля. Вона аркою нависає над 60-футовими опорами, оточеними сяючими металевими кільцями; циліндр, що майже сягає крокв, увінчаний сферичною сіткою з металевих дисків, нагадуючи диско-кулю в інтерпретації Стенлі Кубрика.

Це одна з випробувальних лабораторій Дослідницького центру високовольтних технологій компанії GE Vernova у Віллербанні (Франція) — світового лідера у сфері обладнання для високовольтних (ВВ) мереж. Далі по коридору команда інженерів і науковців проектує компоненти підстанцій нового покоління, після чого готові вироби проходять суворі випробування в лабораторії. Тут можна побачити автоматичний вимикач у глибокій заморозці, вкритий крижаними шипами, або ж працюючий у камері, нагрітій до 60 градусів Цельсія (140 °F), щоб переконатися, що він витримає суворі погодні умови.

Оскільки зміна клімату породжує потужніші шторми та інтенсивні хвилі спеки, наша енергетична інфраструктура зазнаватиме таких ударів частіше. Намагаючись уповільнити глобальне потепління, Міжнародне енергетичне агентство рекомендує швидке впровадження технологій сталої енергетики. Тим часом попит на електроенергію продовжує стрімко зростати: у світі він збільшився на 15% у період з 2013 по 2023 рік і, за прогнозами, майже подвоїться до 2050 року.

Існує два шляхи задоволення цього попиту: прокладання нових ліній електропередач або збільшення потужності, що передається наявними лініями. Обидва варіанти потребують модернізації обладнання. Існуючі системи потребуватимуть більшої здатності до комутації струму, щоб пом’якшити зростання коротких замикань, спричинене підвищенням сили струму, тоді як нові лінії мають бути оснащені комутаційним обладнанням, здатним працювати з вищими напругами, що забезпечують ефективніше транспортування енергії.

Щоб допомогти вирішити завдання декарбонізації мережі та прискорити електрифікацію світу, Дослідницький центр сформував чотири команди для роботи над новими технологіями та дизайном продуктів. Одна з них — команда екодизайну, яка співпрацює з відділом досліджень і розробок (R&D), щоб зменшити вплив високовольтного обладнання на довкілля без втрати надійності чи економічної ефективності. Команди співпрацюють над проектами, діапазон яких охоплює від мікроампер до сотень кілоампер. Їхні інновації лежать в основі портфоліо рішень для декарбонізації GRiDEA від GE Vernova, спрямованих на зниження викидів мережі та використання сировини.

«Ми постійно досліджуємо нові матеріали та технології, щоб зменшити вплив на довкілля», — каже Яннік Кіффель, технічний директор напрямку передачі електроенергії в GE Vernova та колишній керівник команди екодизайну. «Розробляючи технології майбутнього, ми намагаємося ставити інтереси планети на перше місце».

Ширший погляд на розробку продуктів

Місія команди екодизайну полягає в тому, щоб зробити високовольтне обладнання таким же сталим, як і енергія, яку воно передає. Першим кроком у процесі проектування кожного проекту у Віллербанні є оцінка життєвого циклу. Щоб сформувати цілісне розуміння загального впливу продукту на довкілля, вони моделюють вплив кожної фази його існування, включаючи виробництво, доставку, введення в експлуатацію та утилізацію після завершення терміну служби.

«Ми розглядаємо продукт від початку до кінця його життєвого циклу, щоб при вдосконаленні одного обладнання ми не переносили негативний вплив на довкілля в інше місце», — пояснює Кіффель.

Оцінки життєвого циклу слугують компасом для підходу команди до екодизайну, гарантуючи, що їхні рішення базуються на вимірюваних результатах. Їхня мета — досягати більшого з меншими ресурсами, створюючи компактні та ефективні продукти й використовуючи рецикліровані компоненти там, де це можливо, щоб мінімізувати видобуток первинної сировини.

Команда застосовує ці принципи під час розробки силових трансформаторів, досліджуючи переваги використання рециклірованої міді в обмотках, застосування регенерованої мінеральної олії для ізоляції та подовження терміну служби продукту завдяки покращеному моніторингу та своєчасному обслуговуванню.

Окрім підтримки декарбонізації мережі, Дослідницький центр допомагає прискорити електрифікацію. Наприклад, інженери R&D працюють над продуктами для північноамериканського ринку з підвищеною продуктивністю, що вимагає розробки методів тестування та пристроїв, які відповідають американським стандартам. Команда також прагне виробляти економічно ефективні продукти за конкурентоспроможними цінами.

Оскільки цифровізація може допомогти продовжити термін служби систем, що працюють у реальних умовах, вона є важливою частиною цього підходу. Цифрові комутаційні пристрої містять менше механічних частин, схильних до зношування, що робить їх більш надійними. Крім того, інтелектуальні модернізації з датчиками дозволяють здійснювати постійний моніторинг стану обладнання та попереджати бригади технічного обслуговування про ранні ознаки пошкоджень до того, як вони погіршаться.

Минулого серпня на конференції Міжнародної ради з великих енергетичних систем (CIGRE) 2024 року стаття команди Дослідницького центру про аспекти екодизайну для силових трансформаторів і комутаційного обладнання була визнана однією з найкращих серед 1100 поданих робіт. Для Кіффеля та його команди це стало моментом гордості та додатковою мотивацією для подальшого прогресу.

«Декарбонізація для нас не просто модне слово», — каже Кіффель. «Це наша справа, і в цьому є глибокий сенс. Ми точно знаємо, заради чого приходимо в офіс щодня».

Ця стаття містить прогнозні твердження, які надають поточні очікування, засновані на певних припущеннях. Якщо інше не вимагається законом, ми знімаємо з себе будь-які зобов’язання щодо оновлення цих тверджень.

Джерело