Morgunblaðið - 21.01.1993, Blaðsíða 16

16
MORGUNBLAÐIÐ FIMMTUDAGUR 21. JANÚAR 1993
Qrkuútflutningur frá
Islandi um sæstreng
&RUMFflTfl

& Skeifunni 13 Auöbrekku3 Norðurtanga3 |fg
• 108 Reykjavík 200 kópavogi 600 Akureyri m
(91)68 74 99 (91)4 04 60 (96)2 66 62 9

Egill B. Hreinsson
„Raunar er háspennt
jafnstraumstækni
(HJT) eina færa leiðin
til orkuflutninga eftir
sæstrengjum.“
voru að þróast sem sífellt þéttriðn-
ara net á afmörkuðum landsvæðum.
Þegar verulegar samtengingar hóf-
ust milli ólíkra og fjarlægra kerfa,
til að auka öryggi og hagkvæmni,
komu takmarkanir riðstraums-
tækninnar í ljós. Ber þar hæst
ýmsar óæskilegar sveiflur í orku-
flæði kerfisins sem geta valdið
truflunum og óstöðugleika.
Á síðustu áratugum hafa menn
því snúið sér aftur að notkun jafn-
straums, sem er laus við ofangreind
vandamál og hentar vel til orku-
flutninga yfir langar vegalengdir,
bæði á landi og neðansjávar. Raun-
ar er háspennt jafnstraumstækni
(HJT) eina færa leiðin til orkuflutn-
inga eftir sæstrengjum. Notkun
hennar hefur vaxið mjög ört og
kemur þar ýmislegt til.
Raforkukerfí hafa stækkað og
fjarlægð orkuvera frá notkunar-
svæðum orkunnar hefur kallað á
sífellt meiri orkuflutninga. Dæmi
um þetta er nýting fallorku í fjar-
lægum vatnsaflsvirkjunum svo sem
við stærstu virkjun heims, Itaipu í
Suður-Ameríku, þar sem 6.300 MW
afl er flutt um 800 km og virkjanir
í fljótum norðarlega í Kanada, þar
sem orkan er seld suður til Banda-
ríkjanna. Landfræðilegar aðstæður
hafa kallað á orkuflutninga neðan-
sjávar og hefur jafnstraumstækn-
inni þá verið beitt.
Þróun jafnstraumstækni
Við notkun jafnstraums við orku-
flutninga innan riðstraumskerfa,
þarf endabúnað sem umbreytir rið-
straumi í jafnstraum. Eftir flutning
orkunnar sem jafnstraums þarf síð-
an að breyta henni aftur í riðstraum
í móttökuendanum. Slíkur enda-
búnaður sá þó fyrst dagsins ljós
skömmu eftir 1950.
Talið er að sænskir vísinda- og
tæknimenn eigi heiðurinn sem
frumkvöðlar nútíma jafnstraums-
tækni, en 1939 þróaði Dr. Uno
Lamm frá ASEA rafskaut sem uku
verulega spennu- og straumþol s.k.
ljósbogaafriðla.
Svíar urðu fyrstir til að koma
nothæfu jafnstraumssambandi í
reglulegan rekstur árið 1954, þ.e.96
km 20 MW neðansjávarsamband
milli eyjarinnar Gotlands og megin-
lands Svíþjóðar. Síðan hafa verið
byggð allmörg neðansjávarsam-
Eðli, takmarkanir og möguleikar tækninnar
Fyrri hluti
eftir Egil B.
Hreinsson
Á undanförnum árum hefur verið
fjallað í fjölmiðlum um beinan út-
flutning á raforku frá íslandi um
sæstreng. Umfjöllunin hefur þó
mikið verið um ýmis viðskiptaleg
og markaðsleg sjónarmið og oft
verið í tengslum við áhuga erlendra
aðila á þessum viðskiptum, en án
þess að skýrt væri frá eðli eða
möguleikum þeirrar tækni sem not-
uð er við slíka orkuflutninga. Ýms-
ar lauslegar athuganir hafa farið
fram á hagkvæmni slíks orkuút-
flutnings. Nú er hins vegar fyrir-
huguð umfangsmikil athugun í
samvinnu hollenskra aðila og
Reykjavíkurborgar, þar sem veru-
legu fé, eða yfir 100 Mkr., verður
varið til að frá svar við ýmsum
mikilvægum spumingum um þetta
verkefni. Því er tímabært að kynna
þessa orkuflutningstækni og er til-
gangur þessara greina að gefa les-
endum yfirlit yfir þróun hennar og
stöðu í dag innan raforkukerfa og
líklegum möguleikum í framtíðinni
til orkuútflutnings frá íslandi.
Söguleg þróun raforkukerfa
og raforkuflutninga
Raforkukerfið er eitt stærsta og
í sæstrengsverksmiðju.
flóknasta tæknikerfí nútímaþjóðfé-
lags. Það teygir anga sína nánast
til sérhvers þjóðfélagsþegns, er út-
breitt yfir heilu löndin og heimsálf-
ur og er innbyrðis samtengt þannig
að truflun á einum stað getur vald-
ið sveiflum og haft áhrif í fjarlæg-
um hlutum kerfísins.
Þótt raforkukerfí í dag byggi á
s.k. riðstraumi (rafstraumur sem
flýtur fram og aftur í rafleiðslu og
skiptir um stefnu 100 sinnum á
sek) byggði rafvæðing í árdaga
rafmagnsins, á jafnstraumi (raf-
straumur sem flýtur í rafleiðslu
stöðugt í sömu stefnu). Riðstraum-
skerfín leystu hins vegar jafn-
straumskerfín fljótlega af hólmi
m.a. vegna þess hve aflspennirinn
gerði á auðveldan hátt kleift að
umbreyta milli háspennu, til orku-
flutninga, og lágspennu við dreif-
ingu orkunnar.
Segja má að sigur riðstraums-
kerfanna yfír jafnstraumnum hafi
verið algjör um tíma meðan kerfin
bönd, á Norðurlöndunum og ann-
arsstaðar. (Dæmi: Ermarsund
1961, Nýja-Sjáland 1965, Konti-
Skan 1965, Sardinia-Ítalía 1967.)
Einnig hófst flutningur með loftlín-
um yfír lengri vegalengdir
(Volgograd-Donbass, 720 MW,
470km).
Ör þróun í hálfleiðaratækni, sem
hefur blómstrað í rafeinda- og
tölvutækni, varð hins vegar til þess
að um 1970 leysti s.k. þýristor ljós-
bogaafriðilinn af hólmi sem enda-
búnaður fyrir háspenntan jafn-
straum. Síðan 1972 hafa því jafn-
straumssambönd byggst á notkun
þýristors sem grunneiningar í enda-
búnaði. Það er athyglisvert að öll
jafnstraumssambönd byggjast á
flutningi frá einum stað til annars.
Unnið er þó að þróun jafnstraums-
rofa og munu þeir vafalaust gera
uppbyggingu möskvatengdra jafn-
straumskerfa í framtíðinni mögu-
lega.
Yfirlit yfir jafnstraumstækni
Jafnstraumssambönd eru í meg-
indráttum af tvennu tagi þ.e. ein-
póla sambönd og tvípóla sambönd.
Einpóla sambönd hafa aðeins eina
rafleiðslu (Streng, eða hápennulínu
á landi), en jörðin eða sjórinn leiðir
rafmagnið „til baka“. Tvípóla sam-
bönd hafa hins vegar 2 leiðara með
gagnstæðri stefnu straumsins. Ef
önnur leiðslan bilar, má samt nota
hina til bráðabirgða sem einpóla
samband og flytja þannig helming
afls við eðlilegar aðstæður.
Endabúnaður sem umbreytir
milli jafn- og riðstraums byggir eins
og áður segir á s.k. þýristorum.
Þýristorar eru 0,5-1,0 mm þykkar
hálfleiðaraflögur að flatarmáli
8-90 fsm, sem geta opnað og lokað
fyrir rafstraum samkvæmt stýri-
merki, sem „kveikir" eða „slekkur"
á þýristomum.
Nútíma jafnstraumssambönd
nota spennu af stærðargráðu
400.000-500.000 volt. Hver þýrist-
or getur lokað og opnað fyrir
spennu sem nemur um 1.000-5.000
volt (1-5 kV, þ.e. .kilóvolt eða þús-
und volt). Því verður að raðtengja
marga þýristora og mynda þýristor-
loka, er ræður við ofangreinda há-
spennu. Endastöð er mikið mann-
virki þegar allur búnaður (spennar,
þýristorlokar, hjálparbúnaður) er
kominn á sinn stað.
Stýrimerki til þýristorsins kemur
um ljósleiðara frá sameiginlegum
stjórnbúnaði, en ljósleiðari er
ónæmur fyrir háspenntum tmflun-
um. Tryggja verður að allir þýrist-
orar í röðinni kveiki samtímis og
við hveija þýristoreiningu er ljós-
merkjunum breytt í rafboð.
Helstu kostir
j afnstraumstækni
Af tækni-legum og hagrænum
ástæðum er jafnstraumur hentugri
en riðstraumur m.a. við eftirfarandi
að-stæður:
(a) Orkuflutningur á landi yfír
langar vegalengdir.
(b) Orkuflutningar með sæ-
strengjum.
(c) Samtenging ósamfasa raf-
orkukerfa eða kerfa með mismun-
andi tíðni.
Lítum stuttlega á ofangreinda
þætti:
(a) Þótt jafnstraumsloftlína sé
ódýrari í byggingu á hvern km held-
ur en riðstraumslína, veldur dýr
endabúnaður til af- og ásriðlunar
því að jafnstraumsflutningur er
ekki hagkvæmur við stutta vega-
lengd. Fyrir ofan vissa vegalengd
u.þ.b. 500-1.000 km eftir aðstæð-
um, verður slíkur flutningur hins
vegar hagkvæmari en riðstraums-
flutningur.
(b) Orkuflutningur með notkun
riðstraums eftir sæstrengjum er
tæknilega ógerlegur lengri vega-
lengd en nokkra tugi km. Þetta
stafar af rýmd, en riðstraumskerfið
þarf að hlaða leiðarann rafhleðslu
50 sinnum á sek og veldur það
óstöðugleika í rekstri strengjanna.
Slík takmörkun varðandi fjarlægð
er ekki á jafnstraumsflutningi eftir
strengjum.
(c) Tvö raforkukerfi með t.d.
ólíka tíðni eru oft tengd jafn-
straumstengingu til að gera orku-
viðskipti möguleg milli slikra kerfa.
Jafnstraumstæknin hefur fleiri