Warum stellt die Energiewirtschaft auf "Optik" um?

Am 19. Juni gab Rusnano den Beginn des Verkaufs von 99,9% der Aktien des Portfoliounternehmens "Profotek" bekannt. Das Unternehmen produziert digitale Strom- und Spannungsmesser, die für Energieanlagen bestimmt sind. Sie sollen zu einem der Schlüsselelemente der digitalen Energie werden, analoge elektromagnetische Geräte ersetzen und die Genauigkeit der Messungen erhöhen. "Iswestija hat untersucht, wie eine neue Technologie geboren wurde, wie sie besser als herkömmliche Transformatoren ist und warum die Energetik in der ganzen Welt auf "Optik" umgestellt wird.

Von der Idee zum Serienprodukt.

Die weltweit führenden Unternehmen - ABB, Siemens, General Electric und Arteche - arbeiten an Lösungen für die digitale Elektrizitätsmessung. Letzteres hat über 100 Millionen Dollar für ihre Entwicklung ausgegeben, um das Produkt zur Marktreife zu bringen. Siemens ist immer noch auf dem Weg zu einem industriellen Design.

Die in den digitalen Transformatoren von Profoteka verwendete Technologie wurde von russischen Wissenschaftlern, Mitarbeitern des Fryazinsker Instituts für Funktechnik und Elektronik, entwickelt. Das Ergebnis ihrer Arbeit ist eine spezielle Faseroptik und ein Detektor, der es ermöglicht, den Drehwinkel zu messen und die Stromstärke zu bestimmen. Mit der Unterstützung von Rusnano wurden diese wissenschaftlichen Studien 2010 zum Endprodukt gebracht.

Jetzt besitzt Profotek die gesamte Produktionskette: von der Entwicklung der faseroptischen und einzigartigen Datenverarbeitungsalgorithmen bis hin zur Produktion von Seriengeräten. Die Erfahrung des Unternehmens auf dem Gebiet der Photonik, der Elektronikentwicklung und der Programmierung hat es ermöglicht, spezielle Messgeräte herzustellen. Sie stehen den Produkten ausländischer Konkurrenten in nichts nach und übertreffen diese sogar in einigen Parametern.

"Am Anfang der Reise war die Technologie nur in den Köpfen der Wissenschaftler", erklärt Oleg Rudakov, Generaldirektor von Profoteka. - Alle unsere ersten Muster wurden unter ihrer Beteiligung hergestellt. Natürlich ist es schön zu sehen, wie ein Professor oder Kandidat der technischen Wissenschaften Nüsse an Geräten oder Objekten dreht. Sie kamen gerne zu uns für den Probebetrieb, für Installationsarbeiten, als wir gerade die ersten Piloten machten. Wir haben uns die Aufgabe gestellt, die Technologie zu beschreiben, ihre Konstruktions- und Prozessdokumentation zu bringen, Betriebsanleitungen zu erstellen und zu entwickeln. Diese Arbeit war sehr wichtig, wir wussten, dass sie einen Markt für industrielle Zulieferungen eröffnen würde. Nachdem 2015 der kommerzielle Verkauf in großen Netzanlagen begann, ging "Profotec" in eine neue Phase".

Nach dem Gesetz von Faraday.

"Profotech" verwendet in seinen Transformatoren eine einzigartige Technologie, die auf magnetisch empfindlichen optischen Fasern basiert.

Konventionelle Transformatoren sind immer weniger geeignet für die Bedürfnisse der modernen Energie im digitalen Zeitalter und werden immer mehr veraltet. Sie haben viele Konstruktionsfehler. Zum Beispiel verlieren der Stahlkern und die Kupferwicklung konventioneller Geräte mit der Zeit ihre Eigenschaften, wenn sie ständig erhitzt werden - dies beeinträchtigt die Messgenauigkeit. Darüber hinaus können analoge Geräte durch Überspannung in Brand geraten oder explodieren, und Ausfälle in ihrer Arbeit können nicht immer sofort bemerkt werden.

"Konventionelle Stromwandler sind Effekten ausgesetzt, die zu hohen Messfehlern führen. Das heißt, sie geben dem Relais Schutz, der Automatisierung das falsche Signal, auf das sie falsch reagiert. In der Industrie gibt es Präzedenzfälle, in denen der Schutz der Automatik in großen Kraftwerken und Höchstspannungsnetz-Unterstationen aufgrund von Messgeräten gestört ist. Dies führte zu großen Stromausfällen und Einschränkungen bei der Stromversorgung der Endverbraucher", sagt Alexander Golovin, Technischer Direktor von Tekvel.

Die Digitaltransformatoren von Profoteka beseitigen diese Mängel. Sie sind sicher in Bezug auf Feuer, halten länger und gewährleisten einen unterbrechungsfreien Betrieb. Wie das? Das liegt an der Konstruktion.

Die Technologie nutzt den Faraday-Effekt. Im Inneren des Geräts befindet sich ein Leiter, um den ein Lichtleiter (Glasfaser) gewickelt ist. Wenn kein Strom im Leiter fließt, breiten sich die Lichtwellen mit gleicher Geschwindigkeit aus; wenn es einen Strom gibt, dreht sich die Ebene der Lichtverteilung. Der Drehwinkel ermöglicht eine genaue Messung des Stroms. Zu diesem Zweck befindet sich im Transformator ein spezieller Detektor.

Das Gerät altert fast nicht - die optische Faser behält ihre Eigenschaften für Jahrzehnte. Sie kann nur durch Wasser oder mechanische Einwirkungen beschädigt werden, aber mit einem zuverlässigen Schutz ist dies nicht möglich. Ein wichtiger Vorteil ist, dass der digitale Transformator seinen Zustand überwacht und Fehlerinformationen überträgt.

"Das integrierte Selbstdiagnosesystem ist in der Lage, jede Unregelmäßigkeit oder Verschlechterung der Ausrüstung zu signalisieren, die in Zukunft Probleme verursachen könnte. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen Geräten. Ein digitales Gerät kann zum Beispiel eine Verschlechterung der Messgenauigkeit feststellen", fährt Golovin fort.

Die Genauigkeit ist der Hauptvorteil der Profoteka-Transformatoren. Dies ermöglicht es Großverbrauchern, Elektrizität klarer zu erfassen und nicht für technische Verluste extra zu bezahlen, und der Energiewirtschaft - eine kohärente und unterbrechungsfreie Arbeit an der Stromversorgung zu gewährleisten. Schließlich können Ausfälle konventioneller Zähler die Energieanlagen beeinträchtigen, die unter anderem wichtige Elemente der industriellen und sozialen Infrastruktur versorgen.

Die Herausforderungen der Digitalisierung

Das Erscheinen der einheimischen optischen Transformatoren war eine Antwort auf die aktuellen Bedürfnisse der russischen Energieunternehmen und -betriebe. Das aktiv diskutierte Projekt der Digitalisierung des Staates "Rossetej" wird auf 1,3 Billionen Rubel bis 2030 geschätzt, zusätzlich zum grundlegenden Investitionsprogramm. Sein Schlüsselelement ist die Schaffung von digitalen Unterstationen, die optische Strom- und Spannungsmesser verwenden. Die Umsetzung dieser Pläne ohne inländische Wettbewerbslösungen scheint unter den Bedingungen der Tarifbeschränkungen schwierig zu sein. Daher zielt die Beschaffungspolitik der Federal Grid Company (FGC UES) auf die Importsubstitution von High-Tech-Ausrüstung ab. Das Unternehmen hat die "Profoteka"-Lösung bereits bei der ersten digitalen Hochspannungsunterstation "Tobol" (500 kV) umgesetzt.

Nach Angaben des Vertreters des Netzmonopols werden 85 % der Ausrüstungskäufe in Russland getätigt. Es ist geplant, dass diese Zahl bis 2030 95% erreichen wird. "Der Anteil der russischen Strom- und Spannungsmessgeräte erreicht 70 % bei der Anschaffung von REAs. Russische Produkte werden hauptsächlich bei Neu- und Umbauprojekten verwendet. Im Allgemeinen sind digitale Lösungen nicht isoliert, ihre Umsetzung erfolgt schrittweise während des Baus neuer Anlagen und der Neuausrüstung mit dem geplanten Austausch von Ausrüstung", - stellte der Pressedienst der FGC UES fest.

Jetzt werden die Digitaltransformatoren von Profoteka von führenden russischen Energieunternehmen eingesetzt. Die Lösungen des Unternehmens werden unter anderem in vielen Energieanlagen installiert: "Gazprom Energoholding - Messsysteme im Wolchowskaja-Wasserkraftwerk, CHPP-11, Transneft - Energieversorgung der Ölpipeline, UEC - Schutz von Kabel- und Luftleitungen, RusHydro - Digitales Umspannwerk-Projekt. Außerdem werden die Produkte von Profoteka erfolgreich für die Qualitätsstromversorgung energieintensiver Industrien wie Rusal, NorNickel, VSMPO AVISMA, Kasachisches Elektrolysewerk (ERG-Gruppe) eingesetzt.

Auf dem internationalen Markt sind die Partner von Profoteka das Schweizer Unternehmen Condis (ehemals Maxwell) und das portugiesische Unternehmen EFACEC. Die technologischen Lösungen von Profotec werden in Umspannwerken in der Schweiz (Gruppe E, SwissGrid), Italien (Terna), Frankreich (EDF) und Kanada (IREQ, HydroQuebec) erfolgreich eingesetzt. Der Anteil der internationalen Projekte an der Umsatzstruktur des Unternehmens liegt bei über 15% und nimmt ständig zu. Künftig will das Unternehmen auch in den chinesischen, indischen und amerikanischen Markt eintreten. Schließlich kann nach erfolgreichen ausländischen Piloten die Nachfrage lawinenartig steigen. Schon jetzt weiß Profotek, dass seine Produktionskapazität von 1.000 Quadratmetern bald erweitert werden muss.