Hiki i nā Transformers ke lilo i ʻōmaʻomaʻo maoli? He Nānā i nā ʻenehana e hoʻololi hou ana i ka Grid

Hoʻolauna

Ua hōʻea ka hoʻoikaika honua no ka decarbonization i nā kihi āpau o ka ʻoihana uila—me ka mea hoʻololi haʻahaʻa. No nā makahiki he ʻumi, ua noho paʻa ka ʻenehana mea hoʻololi: ka ʻaila mineral no ka insulation, ke kila i hoʻonohonoho ʻia i ka palaoa no nā cores, a me nā pae pono i hoʻomaikaʻi iki wale ʻia.

I kēia lā, ke loli wikiwiki nei kēlā ʻano. Me ka pohō o nā mea hoʻololi uila e helu ana ma kahi o 2 a 3 pakeneka o ka hana uila honua, nui ka hiki ke hōʻemi i nā hoʻokuʻu ʻana ma o ka hoʻolālā i hoʻomaikaʻi ʻia. I kēia manawa, ʻo ka ulu ʻana o nā lula kaiapuni a me nā pahuhopu hoʻomau o nā ʻoihana e koi ana i nā mea hana a me nā pono hana e noʻonoʻo hou i kēlā me kēia ʻano o ka hoʻolālā ʻana o nā mea hoʻololi uila—mai nā wai i loko o lākou a hiki i nā mea i kūkulu ʻia ai lākou.

Ke nānā nei kēia ʻatikala i nā ala ʻenehana koʻikoʻi ʻelua i nā mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo: nā wai hoʻokaʻawale ester kūlohelohe a me nā ʻiole metala amorphous. I ka hui pū ʻana, ke wehewehe hou nei kēia mau hana hou i ke ʻano o ka mea hoʻololi he "ʻōmaʻomaʻo."

Māhele ʻEkahi: Ke Wehewehe ʻana i ka Mea Hoʻololi ʻŌmaʻomaʻo

He aha ka mea e "ʻōmaʻomaʻo" ai ka mea hoʻololi? ʻOi aku ka pane ma mua o nā ana hana maʻalahi.

Noʻonoʻo kahi mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo maoli i ka hopena o ke kaiapuni ma o kona ola holoʻokoʻa—mai ka unuhi ʻana i nā mea maka a hiki i ka hana ʻana, ka hana, a me ka hoʻolei ʻana a i ʻole ka hana hou ʻana. ʻO nā ʻano koʻikoʻi:

• Ua hoʻemi ʻia nā pohō hana, e hoʻemi ana i ka hoʻonele ikehu i nā makahiki he ʻumi o ka lawelawe ʻana
• Nā wai hoʻokaʻawale biodegradable, e hoʻopau ana i nā pōʻino kaiapuni lōʻihi mai nā leaka
• Ka pilikia ahi haʻahaʻa, e hoʻoikaika ana i ka palekana no nā kaiāulu a puni
• Hoʻemi ʻia ka ikaika o nā mea, mālama i nā kumuwaiwai i ka wā o ka hana ʻana
• Hiki ke hana hou ʻia, e hōʻoiaʻiʻo ana e hiki ke hoʻihoʻi ʻia nā ʻāpana o ka hopena o ke ola

Ke ulu mau nei ka mākeke no ia mau lako. Wahi a ka noiʻi ʻoihana, ʻo ka mākeke honua no ka ʻōmaʻomaʻo pono-nui Nā Mea Hoʻololi Mana ua waiwai ʻia ma kahi o $10.9 biliona i ka makahiki 2024 a ua manaʻo ʻia e hōʻea i $14.1 biliona ma ka makahiki 2030. Ua kau kekahi noiʻi i ka mākeke honua 2025 no nā mea hoʻololi aloha kaiapuni ma kahi o $13.13 biliona, me ka nui o ka ulu makahiki o 6.5 pakeneka a hiki i ka makahiki 2032.

Hoʻoulu ʻia kēia ulu ʻana e nā kumu he nui: ka hoʻonui ʻana i ka ikehu hou, nā papahana hoʻomaikaʻi ʻana o ka pūnaewele, nā kūlana hana koʻikoʻi, a me ka ʻike e ulu ana i nā pilikia kaiapuni e pili ana me ka ʻenehana transformer maʻamau.

Māhele ʻElua: Ka Hoʻokahuli Wai—Nā Esters Kūlohelohe

No nā kenekulia a ʻoi aku, ʻo ka ʻaila mineral ke ʻano maʻamau o ka insulating a me ka hoʻoluʻu ʻana no nā mea hoʻololi wai. He kūpono ia, maopopo maikaʻi, a hoʻokele waiwai hoʻi—akā he mau hemahema kūlohelohe ia. Hiki ke palaho mālie ka ʻaila mineral i ka maikaʻi loa, hiki ke hoʻopilikia i ke ahi me kona wahi flash haʻahaʻa (maʻamau 160-180°C), a hiki ke hana i ka pōʻino kaiapuni lōʻihi inā e leaka.

ʻO nā wai ester kūlohelohe—i loaʻa mai nā aila mea kanu e like me ka soybean a i ʻole ka rapeseed—hāʻawi i kahi koho ʻē aʻe hoihoi.

Ka Hoʻohālikelike ʻana o ke Kaiapuni.He maʻalahi ka palaho ʻana o nā esters kūlohelohe, e hiki ai ke hoʻokō i nā helu hōʻino o 95 pakeneka a ʻoi aku paha i loko o nā pule ma lalo o nā kūlana hoʻāʻo maʻamau. ʻO kēia ka mea e kūpono loa ai lākou no nā wahi koʻikoʻi o ke kaiapuni—kokoke i nā kahawai, ma nā wahi kūlohelohe i pale ʻia, a i ʻole i loko o nā wahi kūlanakauhale kahi i kaupalena ʻia ai nā ʻōnaehana hoʻopaʻa. I ka hanana o ka leaka, ua emi nui ka hopena o ke kaiapuni i hoʻohālikelike ʻia me ka ʻaila mineral.

Palekana Ahi.Ua like ka nui o nā pono palekana o nā esters kūlohelohe. Me nā kiko uila e ʻoi aku ana ma mua o 300°C—pinepine e hiki i ka 350°C a ʻoi aku paha—ua hōʻemi nui kēia mau wai i ka pilikia ahi. Hōʻike kekahi mau ʻano hana i nā waiwai kinai ponoʻī, e hāʻawi ana i kahi papa pale hou aʻe. No nā hoʻonohonoho ʻana i loko a i ʻole nā ​​​​wahi i noho nui ʻia, hiki i kēia ʻano ke hoʻāpono i ke koho ʻana o nā mea hoʻololi i hoʻopiha ʻia me ka ester kūlohelohe.

Hana ʻenehana.Ma waho aʻe o nā pono palekana a me ke kaiapuni, hāʻawi nā esters kūlohelohe i nā pono loea. ʻO ke ahonui kiʻekiʻe o ka wai o ka wai e kōkua i ka hoʻolōʻihi ʻana i ke ola insulation, ʻoiai ʻo ka pepa cellulose i hoʻopiha ʻia me ka ester kūlohelohe e hoʻohaʻahaʻa mālie ʻia ma mua o ka ʻaila mineral ma lalo o nā kūlana like. Hōʻike pū nā esters kūlohelohe i ka paʻa oxidation maikaʻi loa ke hoʻonohonoho pono ʻia, e ʻae ana i nā manawa lawelawe lōʻihi.

Ka Hōʻoia ʻana o ke Ao Maoli.ʻAʻole hoʻokolohua hou ka ʻenehana. Wahi a nā palapala ʻoihana, ʻoi aku ma mua o ʻelua miliona mau mea hoʻololi ester kūlohelohe e hana nei ma ka honua holoʻokoʻa. Ua piʻi mau nā pae voltage i ka ulu ʻana o ka hilinaʻi—ua loaʻa iā Hitachi Energy ka palapala hōʻoia loea no kahi mea hoʻololi ester kūlohelohe 765 kV, 250 MVA, ka ʻāpana voltage kiʻekiʻe loa o kona ʻano. Ma Asia, ua hoʻokuʻu aku nā mea hana i nā mea hoʻololi metala amorphous i hoʻopiha ʻia me ka ester kūlohelohe i Iapana, kahi e hana nei lākou i kēia manawa ma ka grid.

Māhele ʻEkolu: Ka Hoʻomaka ʻana o ke Kumu—Metala Amorphous

ʻOiai ke kamaʻilio nei nā esters kūlohelohe i nā ʻano kaiapuni a me ka palekana o ka hana transformer, ke hoʻoponopono nei nā ʻiwi metala amorphous i ka pilikia nui o ka pono o ka ikehu.

ʻO ka ʻEpekema Mea.Hana ʻia nā ʻiwi hoʻololi maʻamau mai ke kila silicon i kuhikuhi ʻia i ka palaoa, kahi mea crystalline me ke ʻano atomika i hoʻonohonoho ʻia. Hana ʻia ka metala amorphous ma ka hoʻomaʻalili ʻana i ka metala hoʻoheheʻe me ka wikiwiki loa—ma nā wikiwiki e kokoke ana i hoʻokahi miliona degere i kekona—ʻaʻole hiki mai ka crystallization. Mālama ka mea paʻa i ka hoʻonohonoho atomika maʻamau o ka pae wai.

He hopena koʻikoʻi kēia ʻano hana ʻole no ke ʻano magnetic. I loko o nā mea crystalline, pono nā kikowaena magnetic e kūlike me nā kuhikuhi crystallographic kikoʻī, e koi ana i ka hoʻokomo ikehu me kēlā me kēia pōʻaiapuni o kēia au. I loko o ka metala amorphous, ʻo ka nele o ke kauoha crystalline e hiki ai i nā kikowaena ke pane manuahi i nā kahua magnetic e loli nei. ʻO ka hopena he emi nui ʻana o ka nalowale hysteresis—ka ikehu i hoʻopau ʻia i kēlā me kēia manawa i magnetized a demagnetized ʻia ke kumu.

Nā Loaʻa i Hiki ke Helu ʻia.He nui ka hoʻomaikaʻi ʻana o ka hana. Hoʻemi nā ʻiʻo metala amorphous i nā pohō ukana ʻole ma kahi o 70 a 80 pakeneka i hoʻohālikelike ʻia me ke kila maʻamau i kuhikuhi ʻia i ka palaoa. No kahi 1,000 kVA maʻamau Mea Hoʻololi Hoʻolaha, unuhi ʻia kēia i ka mālama ikehu makahiki e ʻoi aku ana ma mua o 6,000 kWh. Ma luna o ke ola lawelawe 30 mau makahiki, hiki i ka hōʻemi hōʻuluʻulu ʻia o nā hoʻokuʻu CO₂ ke hiki i kahi 4,400 tons no kēlā me kēia mea hoʻololi.

Nā Manaʻo Noi.ʻAʻole nele nā ​​​​​​mea hoʻololi metala amorphous i nā pānaʻi. ʻOi aku ke kumukūʻai o ka mea ma mua o ke kila maʻamau, a koi kona mau waiwai magnetic i nā hoʻolālā kumu like ʻole. Hiki i nā mea hoʻololi ke nui a kaumaha no kahi helu i hāʻawi ʻia, hiki ke hana i nā pilikia hoʻonohonoho ma nā wahi i kaupalena ʻia i ka hakahaka. Eia nō naʻe, no nā noi kahi e nui ai nā pohō ukana ʻole—e like me nā mea hoʻololi hoʻolaha i hoʻouka māmā ʻia i ka hapa nui o ka manawa—ua maopopo ka pono o ke kumukūʻai ola.

Ua hōʻoia nā loiloi hoʻokele waiwai ʻoiai ke kiʻekiʻe o ke kumukūʻai mua, hāʻawi nā mea hoʻololi metala amorphous i ka huina kumukūʻai haʻahaʻa o ka loaʻa ʻana ke loiloi pono ʻia nā pohō. He ʻoiaʻiʻo loa kēia ma nā mākeke me nā kumukūʻai uila kiʻekiʻe a i ʻole nā ​​​​kūlana hana hoʻoikaika.

Māhele ʻEhā: Ke ʻAno Hoʻohuihui—Sinergy ma ka Hoʻolālā

Hoʻohui nā mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo holomua loa i nā hana hou ʻelua: ka insulation ester kūlohelohe a me nā ʻiole metala amorphous. Hoʻoponopono kēia ala pālua i ka hopena o ke kaiapuni mai kēlā me kēia kihi.

He Laʻana Maoli.Ua hōʻike ʻia kahi prototype green distribution transformer i hoʻolālā ʻia me nā ʻiole metala amorphous a me ka ʻaila ester kūlohelohe i ka emi nui ʻana o nā pohō me ka hoʻokō ʻana i nā kūlana loea āpau. Ua hōʻoia ka hui pū ʻana he kūpono ia i ka ʻenehana a he hoihoi hoʻokele waiwai i ka wā i loiloi ʻia ai ma ke kumu kūʻai holoʻokoʻa o ka mea nona.

Ma ʻō aku o ke Koʻokoʻo a me ke Wai.Hoʻokō nā hana hou ʻē aʻe i kēia mau ʻenehana mua. Hāʻawi ke kila silicon ultra-thin-oriented grain-oriented—a hiki i ka 0.20 mm ka mānoanoa—i ka hana i hoʻomaikaʻi ʻia me ka mālama ʻana i nā kaʻina hana maʻamau. No nā noi kahi i kūpono ʻole ai ka insulation wai, Mea Hoʻololi ʻAno MaloʻoHāʻawi nā wili me nā wili epoxy-encapsulated i ka hana palekana ahi, ʻaʻohe leaka. A no nā pae voltage kiʻekiʻe loa, ke hoʻomau nei ka noiʻi ʻana i nā ʻōnaehana insulation e kūlike me ka ester e hoʻokuke i nā palena o ka mea hiki.

Nā Koho ʻē aʻe e kū mai ana.No nā noi kūikawā, hāʻawi nā mea hoʻololi kinoea i hoʻopili ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā hui C₄F₇N/CO₂ i kahi ala ʻē aʻe e hōʻemi ai i ka hopena o ke kaiapuni, e hoʻohui ana i ka non-flammability me ka haʻahaʻa o ka hiki ke hoʻomehana honua ma mua o nā ʻāpana SF₆-insulated kuʻuna.

Māhele ʻElima: Nānā Mākeke a me nā Mea Hoʻokele Hoʻohana

Ke wikiwiki nei ka hoʻololi ʻana i nā mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo, i hoʻokele ʻia e nā mana he nui.

Kaomi Hoʻoponopono.Ke lilo nei nā kūlana hana pono ma ka honua holoʻokoʻa i mea paʻa loa. ʻO ke kūlana GB 20052-2020 o Kina, nā lula Ecodesign o EU, a me nā ʻōnaehana like ma nā mākeke ʻē aʻe e koi pono ana i nā pae hana pono kiʻekiʻe e makemake ana i ka metala amorphous a me nā mea koʻikoʻi holomua ʻē aʻe. Hoʻopaʻa nui nā code palekana ahi i nā hoʻonohonoho ʻaila mineral ma nā wahi i noho nui ʻia, e hoʻonui ana i ke koi no nā koho ester kūlohelohe.

Nā Pahuhopu Hoʻomau ʻOihana.Ke piʻi nei ke kaomi o nā mea hoʻohana pono a me nā mea kūʻai aku ʻoihana nui e hōʻemi i ko lākou mau kapuaʻi kalapona. Hāʻawi nā mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo i kahi ala hiki ke hōʻike i ke kūpaʻa i ke kaiapuni me ka hōʻemi ʻana i nā kumukūʻai hana. Pono kekahi poʻe kūʻai i kēia manawa i nā Hōʻike Huahana Kaiapuni a i ʻole nā ​​palapala hōʻoia kapuaʻi kalapona ma ke ʻano he ʻāpana o nā kikoʻī kūʻai.

Hoʻokūkū Kumukūʻai.I ka piʻi ʻana o ka nui o ka hana ʻana a me ka hōʻiliʻili ʻana o ka ʻike hana ʻana, ke emi nei ke kumukūʻai no nā mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo. No nā noi he nui, makemake ka pono o ke kumukūʻai o ke ola i nā koho ʻōmaʻomaʻo me ka noʻonoʻo ʻole i nā pono o ke kaiapuni.

Hopena: He Ala Māmā i mua

ʻO ka nīnau "Hiki i nā mea hoʻololi ke lilo i ʻōmaʻomaʻo maoli?" he pane maopopo: ua lilo lākou, a ke hoʻomau nei ka ʻenehana i ka hoʻomaikaʻi.

Hoʻopau nā wai ester kūlohelohe i nā hopohopo e pili ana i ke kaiapuni a me ke ahi e pili ana me ka ʻaila mineral me ka hāʻawi ʻana i ka hana loea like a ʻoi aku paha. Hoʻemi nā ʻiole metala amorphous i nā pohō ukana ʻole ma 70 a 80 pakeneka, e hāʻawi ana i ka mālama ikehu nui i nā makahiki he ʻumi o ka hana. I ka hui pū ʻia, wehewehe kēia mau ʻenehana i kahi hanauna hou o nā mea hoʻololi i ʻoi aku ka palekana, ka maʻemaʻe, a me ka ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o nā mea i hiki mai ma mua.

No nā poʻe loea kūʻai a me nā mea hoʻomohala papahana, ua maʻalahi nā hopena. ʻAʻole nā ​​​​​​mea hoʻololi ʻōmaʻomaʻo he huahana niche a i ʻole nā ​​​​​​prototypes hoʻokolohua. Loaʻa lākou i ke kālepa, ua hōʻoia ʻia e ka ʻenehana, a ke hoʻokūkū nui nei. ʻO ka wehewehe ʻana iā lākou i kēia lā ʻo ia hoʻi ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i nā kumukūʻai hana, ka hoʻemi ʻana i ka pilikia o ke kaiapuni, a me ke kūlike me ka hoʻoikaika honua i kahi wā e hiki mai ana o ka ikehu hoʻomau.

Ua kapa ʻia ka mea hoʻololi uila ʻo ia ka lio hana o ka pūnaewele uila. Me kēia mau hana hou, ke lilo nei ia i mea hou aku: he mea kōkua nui i ka hoʻololi ikehu maʻemaʻe ponoʻī.