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2019-06-20 07:52

Perché l'industria dell'energia passa all'"ottica"?

Il 19 giugno Rusnano ha annunciato l'inizio delle vendite del 99,9% delle azioni della società in portafoglio "Profotek". La società produce contatori digitali di corrente e tensione progettati per impianti energetici. Essi diventeranno uno degli elementi chiave dell'energia digitale, sostituendo i dispositivi elettromagnetici analogici e aumentando la precisione delle misurazioni. "Izvestia ha studiato come è nata una nuova tecnologia, come è migliore dei trasformatori convenzionali e perché l'energia in tutto il mondo sta passando all'"ottica".

Dall'idea al prodotto seriale.

Le aziende leader mondiali - ABB, Siemens, General Electric e Arteche - lavorano su soluzioni di misurazione digitale dell'elettricità. Quest'ultima ha speso oltre 100 milioni di dollari per il loro sviluppo per portare il prodotto sulla scena del mercato. Siemens è ancora sulla strada del design industriale.

La tecnologia utilizzata nei trasformatori digitali Profoteka è stata creata da scienziati russi, dipendenti dell'Istituto di Ingegneria Radio ed Elettronica di Fryazinsk. Il risultato del loro lavoro è una speciale fibra ottica e un rilevatore, che permette di misurare l'angolo di rotazione e di determinare la resistenza della corrente. Con il supporto di Rusnano nel 2010, questi studi scientifici sono stati portati al prodotto finale.

Ora Profotek possiede l'intera catena di produzione: dalla creazione di algoritmi di elaborazione dati in fibra ottica e unici algoritmi di elaborazione dati alla produzione di dispositivi seriali. L'esperienza dell'azienda nel campo della fotonica, dello sviluppo nell'elettronica e della programmazione ha reso possibile la produzione di strumenti di misura speciali. Essi non sono inferiori ai prodotti della concorrenza straniera e addirittura li superano in alcuni parametri.

"All'inizio del viaggio la tecnologia era solo nella mente degli scienziati", spiega Oleg Rudakov, direttore generale di Profoteka. - Tutti i nostri primi campioni sono stati prodotti con la loro partecipazione. Naturalmente, è bello vedere un professore o un candidato di scienze tecniche che torce dadi su dispositivi o oggetti. Sono stati felici di venire da noi per le operazioni di prova, i lavori di installazione, quando stavamo facendo solo i primi piloti. Ci siamo posti il compito di descrivere la tecnologia, di portare la sua progettazione e la documentazione del processo, di formare e sviluppare le istruzioni per l'uso. Questo lavoro era molto importante, sapevamo che avrebbe aperto un mercato per le forniture industriali. Dopo il 2015 sono iniziate le vendite commerciali presso i grandi impianti della rete, "Profotec" è passata a una nuova fase".

Secondo la legge di Faraday.

"Profotech utilizza nei suoi trasformatori una tecnologia unica basata su fibra ottica sensibile al magnetismo.

I trasformatori convenzionali sono sempre meno adatti alle esigenze dell'energia moderna nell'era digitale e stanno diventando obsoleti. Hanno molti difetti di progettazione. Ad esempio, il nucleo di acciaio e l'avvolgimento di rame dei dispositivi convenzionali perdono le loro proprietà nel tempo quando vengono costantemente riscaldati - ciò compromette la precisione di misura. Inoltre, i dispositivi analogici possono prendere fuoco o esplodere a causa della sovratensione, e non sempre i guasti nel loro lavoro possono essere notati immediatamente.

"I trasformatori di corrente convenzionali sono soggetti ad effetti che causano loro elevati errori di misura. Ovvero, essi forniscono ai relè di protezione, all'automazione il segnale sbagliato, al quale reagisce in modo errato. Ci sono stati precedenti nel settore in cui la protezione dell'automazione nelle grandi centrali elettriche e nelle sottostazioni di rete ad altissima tensione ha subito malfunzionamenti a causa dei dispositivi di misura. Ciò ha portato a gravi interruzioni di corrente e a restrizioni dell'alimentazione elettrica agli utenti finali", afferma Alexander Golovin, Direttore Tecnico di Tekvel.

I trasformatori digitali di Profoteka eliminano queste carenze. Sono sicuri in termini di sicurezza antincendio, durano più a lungo e garantiscono un funzionamento ininterrotto. In che modo? È il design.

La tecnologia utilizza l'effetto Faraday. All'interno del dispositivo c'è un conduttore attorno al quale è avvolta una guida di luce (fibra ottica). Se non c'è corrente nel conduttore, le onde luminose si propagano alla stessa velocità; se c'è, il piano di distribuzione della luce ruota. L'angolo di rotazione permette una misurazione accurata della corrente. A questo scopo nel trasformatore è presente uno speciale rivelatore.

Il dispositivo non invecchia quasi per niente - la fibra ottica mantiene le sue proprietà per decenni. Può essere danneggiata solo dall'acqua o dall'impatto meccanico, ma con una protezione affidabile ciò non è possibile. Un importante vantaggio è che il trasformatore digitale controlla il suo stato e trasmette le informazioni di guasto.

"Il sistema di autodiagnosi integrato è in grado di segnalare qualsiasi stranezza o degrado dell'apparecchiatura che possa causare problemi in futuro. Questa è una differenza significativa rispetto ai dispositivi tradizionali. Ad esempio, un dispositivo digitale può notare un deterioramento della precisione di misurazione", continua Golovin.

La precisione è il principale vantaggio dei trasformatori Profoteka. Questo permette ai grandi consumatori di registrare l'elettricità in modo più chiaro, di non pagare extra per le perdite tecniche, e all'industria elettrica - per garantire un lavoro coerente e ininterrotto sulla fornitura di elettricità. Dopo tutto, i guasti dei contatori convenzionali possono influire sugli impianti energetici, che, tra l'altro, forniscono importanti elementi di infrastrutture industriali e sociali.

Le sfide della digitalizzazione

La comparsa di trasformatori ottici domestici è stata una risposta alle attuali esigenze delle aziende elettriche e delle imprese russe. Il progetto attivamente discusso di digitalizzazione dello stato "Rossetey" è stimato a 1,3 trilioni di rubli entro il 2030, oltre al programma di investimento di base. Il suo elemento chiave è la creazione di sottostazioni digitali, che utilizzano contatori ottici di corrente e di tensione. L'attuazione di questi piani senza soluzioni competitive interne sembra difficile in condizioni di restrizioni tariffarie. Pertanto, la politica di approvvigionamento della Federal Grid Company (FGC UES) è finalizzata alla sostituzione delle importazioni di apparecchiature ad alta tecnologia. La società ha già implementato la soluzione "Profoteka" presso la prima sottostazione digitale ad alta tensione "Tobol" (500 kV).

Secondo il rappresentante del monopolio della rete, l'85% degli acquisti di apparecchiature viene effettuato in Russia. Si prevede che entro il 2030 questa cifra raggiungerà il 95%. "La quota dei contatori di corrente e tensione russi raggiunge il 70% negli acquisti di FGC. I prodotti russi sono utilizzati principalmente in progetti di nuova costruzione e ricostruzione. In generale, le soluzioni digitali non sono isolate, la loro implementazione viene effettuata gradualmente durante la costruzione di nuovi impianti e riattrezzaggi con la prevista sostituzione delle apparecchiature", - ha osservato il servizio stampa di FGC UES.

Ora i trasformatori digitali Profoteka sono utilizzati dalle principali aziende energetiche russe. Le soluzioni dell'azienda sono installate in molti impianti di energia, tra questi: "Gazprom Energoholding - sistemi di misura della Volkhovskaya Hydroelectric Power Station, CHPP-11, Transneft - fornitura di energia all'oleodotto, UEC - protezione di cavi e linee aeree, RusHydro - progetto di sottostazione digitale. Inoltre, i prodotti Profoteka sono utilizzati con successo per l'alimentazione di qualità delle industrie ad alta intensità energetica come Rusal, NorNickel, VSMPO AVISMA, Kazakhstan Electrolysis Plant (Gruppo ERG).

Nel mercato internazionale, i partner di Profoteka sono la Condis (ex Maxwell), una società svizzera, e l'EFACEC, una società portoghese. Le soluzioni tecnologiche di Profotec sono applicate con successo nelle sottostazioni in Svizzera (Group-E, SwissGrid), Italia (Terna), Francia (EDF) e Canada (IREQ, HydroQuebec). La quota di progetti internazionali nella struttura dei ricavi dell'azienda supera il 15% ed è in costante aumento. In futuro la società intende entrare anche nel mercato cinese, indiano e americano. Dopotutto, dopo i piloti stranieri di successo, la domanda potrebbe crescere come una valanga. Già ora Profotek è consapevole del fatto che la sua capacità produttiva di 1.000 metri quadrati dovrà presto essere ampliata.

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