Гибкий мыслитель: этот инженер-исследователь GE помогает модернизировать электрические сети

Выросший в Сенегале, Ибрагима Ндиайе проводил много времени, разбирая радиоприемники и ремонтируя телевизоры, а также изучая математику у своего отца, преподавателя местного колледжа. Он продолжил изучать электротехнику в Марокко, получил докторскую степень в Канаде и десять лет назад поступил в исследовательский центр GE в Нискаюне, штат Нью-Йорк.

Его первой задачей был поиск способов модернизации электрической сети, этих огромных энергетических сетей с миллионами ответвлений, которые простираются от электростанций до домов и предприятий и переправляют электроэнергию иногда через целые страны. Для Ндиайе вездесущий трансформатор стал хорошей отправной точкой. Есть несколько частей сети, более важных, чем трансформатор. Его основная функция — повышение напряжения на электростанции для эффективной передачи по высоковольтным проводам. На другом конце, иногда за сотни миль, другая серия трансформаторов снижает напряжение, чтобы оно могло безопасно подаваться в розетку.

Но вот в чем загвоздка: трансформатор, по сути, представляет собой живое ископаемое, появившееся на заре электричества, его конструкция практически такая же. Ндиайе хочет изменить это. Он возглавляет разработку нового типа «гибкого» трансформатора, который мог бы помочь защитить сеть от непредвиденных обстоятельств, таких как сбои в линиях электропередачи или экстремальные погодные условия, помочь предотвратить серьезные отключения электроэнергии и быстрее восстанавливать электроэнергию, когда они происходят, а также помочь операторам подключить больше возобновляемых источников энергии к сети. . В то же время это может также сделать современную энергосистему более дешевой в строительстве и обслуживании.

В прошлом году GE и Prolec GE, дочерняя компания совместного предприятия GE и частной компании Xignux с долевым участием 50 на 50, успешно опробовали первый в мире гибкий силовой трансформатор в Колумбии, штат Миссисипи, на площадке, управляемой Cooperate Energy. , местная утилита. Проект финансировался Управлением электроэнергетики Министерства энергетики США. Инженеры на объекте смогли провести устройство через ряд испытаний и полевых упражнений, чтобы успешно проверить его работоспособность. Эта технология является частью комплексного портфеля сетевых аппаратных и программных технологий, которые GE продвигает, чтобы помочь преобразовать сети и перенести их в 21 век. (Начиная с 2024 года Ндиай войдет в состав группы исследователей, работающих в новом передовом исследовательском центре планируемой компании GE Vernova, одной из трех ведущих в отрасли исследовательских лабораторий, которые будут созданы на базе GE Research, когда компания завершится.*)

«Гибкая конструкция трансформатора возникла из-за необходимости иметь более универсальное устройство», — говорит Ндиай. «Сегодня трансформаторы очень дорогие, а их закупка занимает много времени».

Балансировка сети

Трудно переоценить важность электросетей, когда речь идет о достижении целей по нулевым выбросам в ближайшие десятилетия. Страны переходят с угля на природный газ, строят хранилища гидроэлектроэнергии, возводят ветряные турбины и изучают ядерные реакторы следующего поколения. Одним из общих компонентов всех этих усилий является электрическая сеть. И несмотря на свои огромные размеры, они всегда должны поддерживать хрупкий баланс между спросом и предложением, чтобы не допустить краха системы.

Это балансирование было достаточно трудным, когда электроэнергия перемещалась в одну сторону от традиционных электростанций с предсказуемой мощностью к потребителям. Добавление энергоемких и сильно изменяющихся нагрузок, таких как электромобили, и зависящих от погоды источников энергии, таких как ветряные и солнечные электростанции, к двухтактной схеме, в том числе домовладельцев с панелями на крыше, которые теперь могут продавать электроэнергию обратно в сеть, повышает эту сложность до уровня новый уровень.

«Эта сеть — крупнейшая промышленная система, созданная человечеством», — говорит Вера Сильва, технический директор подразделения Grid Solutions компании GE Renewable Energy. Она говорит, что современная энергосистема должна «облегчать доступ» ко всем этим источникам, гарантируя при этом «что система работает как швейцарские часы».

Поддержание баланса и работы всего — в эпоху, когда непогода может внезапно поставить на колени части энергосистемы — впечатляет еще больше, если осознать, что большая часть технологий, образующих основу энергосистемы, была изобретена не просто так. столетие назад.