В аккумуляторном хранилище мощностью 50 мегаватт потери в меди — это не просто строка в отчете об эффективности — это тепло. А тепло означает кондиционирование воздуха. А кондиционирование воздуха означает увеличение паразитной нагрузки на трансформатор собственных нужд станции. Для операторов, выполняющих два ежедневных цикла зарядки-разрядки, каждый миллиом сопротивления кабеля означает измеримые потери дохода из-за джоулевого нагрева, особенно в периоды пиковой разрядки, когда ток возрастает до 1500 ампер и более.
Швейцарская компания по проектированию кабеля подсчитала последствия этой скрытой неэффективности. Их недавно разработанные В кабеле для хранения энергии используется проводник из бескислородной меди высокой чистоты, площадь поперечного сечения которого на один калибр больше, чем у эквивалентных кабелей из ПВХ, а также запатентованная схема скрутки, которая снижает скин-эффект при частоте 50 Гц. Лабораторные измерения показывают, что сопротивление постоянному току при 20°C на 15 % ниже, чем у сопоставимых стандартных кабелей, что приводит к снижению потерь I²R на 20,2 % при полной нагрузке. С практической точки зрения, 200-метровая линия шины постоянного тока, которая раньше теряла 4,2 кВт в час во время разрядки, теперь теряет 3,35 кВт — разница, которая накапливается примерно в 4200 кВтч, сэкономленных ежегодно на мегаватт установленной мощности.
Поучительно сравнение с обычными силовыми кабелями среднего и низкого напряжения. Кабели среднего и низкого напряжения являются «рабочими лошадками» для распределительных сетей, но они оптимизированы для постоянного падения напряжения, а не для циклических скачков тока. Их изоляция из ПВХ, хотя и дешевая и прочная, имеет относительно высокий тангенс диэлектрических потерь, а скрутка проводников обычно концентрическая, что подходит для устойчивых нагрузок, но неэффективно для профилей быстрого нарастания, типичных для батарей с сеткой. В новом энергетическом кабеле ПВХ заменен изоляцией из сшитого полиэтилена, которая имеет меньшую емкость и более высокую термическую стабильность, что позволяет проводнику охлаждаться при той же плотности тока.
Для операторов ветряных электростанций последствия выходят за рамки самого контейнера для хранения. Во многих проектах гибридной ветроэнергетики и аккумулирования энергии используется специальный кабель ветровой энергии для длинных коллекторных трасс от оснований башни до подстанции. Эти кабели оптимизированы по напряжению, а не по току, имеют прочную броню и влагозащиту, которые добавляют механическую прочность, но повышают сопротивление. Когда тот же кабель перепрофилируется для подключения аккумулятора к инвертору (распространенный способ экономии средств), дополнительное сопротивление может снизить эффективность обратного хода на 1–2 процентных пункта. Новый кабель для систем хранения, напротив, достаточно гибкий, чтобы выдерживать крутые изгибы внутри контейнерных корпусов, сохраняя при этом профиль с низким сопротивлением.
Один из первых пользователей — австралийский оператор BESS с мощностью 200 МВт на четырех объектах — уже заменил все внутренние силовые кабели на новый продукт. Их технический руководитель отметил, что сокращение потерь на 20% снижает паразитную нагрузку станции настолько, что позволяет сократить расходы на охлаждение и вспомогательное электроснабжение на 18 000 долларов в год на каждую площадку. «Раньше мы воспринимали эти потери как неизбежные», - сказал он. «Теперь мы понимаем, что это был дизайнерский выбор». Поскольку маржа аккумуляторов уменьшается, а арбитражные спреды ужесточаются, этот кабель с низким сопротивлением может оказаться самым дешевым доступным увеличением мощности — никаких новых инверторов, никаких дополнительных контейнеров, только медь, которая мешается сама по себе.
