VEIR, założona przez MIT absolwent Tim Heidel opracował technologię, która może przenosić większą moc na duże odległości przy takim samym śladzie, jak tradycyjne liny.
Startup uruchomił przełomową linię elektroenergetyczną w Woburn w stanie Massachusetts, która może obsłużyć nawet dziesięciokrotnie większą moc niż tradycyjne linie bez dodatkowej infrastruktury. Rozwiązanie to ma ułatwić zwiększanie przepustowości sieci, co ma kluczowe znaczenie dla wspierania energii odnawialnej i zwiększania odporności sieci
Innowacyjne przenoszenie mocy
W ubiegłym roku w Woburn w stanie Massachusetts na odcinku o długości 30 stóp położono linię energetyczną. Przechodnie nie uznaliby tej instalacji za zbyt interesującą: linia była wsparta na standardowych słupach, takich jak większość z nas, przez które przejeżdżała miliony razy. Tak naprawdę znajomość wzroku jest kluczową częścią obietnicy tej technologii.
Linie są zaprojektowane do przesyłania od pięciu do dziesięciu razy większej mocy niż konwencjonalne linie przesyłowe, przy zasadniczo tej samej powierzchni i poziomie napięcia. Będzie to kluczem do pomocy im w przezwyciężeniu przeszkód regulacyjnych i sprzeciwu społeczności, które sprawiły, że zwiększenie zdolności przesyłowych na dużych obszarach globu jest prawie niemożliwe, szczególnie w Ameryce i Europie, gdzie nowe systemy dystrybucji energii odgrywają kluczową rolę w przejściu na energię odnawialną i odporność siatki.
Linie są owocem lat pracy startupu VEIR, którego współzałożycielami byli Tim Heidel ’05, MEng ’06, SM ’09, PhD ’10. Wykorzystują kable nadprzewodzące i autorski system chłodzenia, który umożliwi początkową moc przesyłową do 400 megawatów, a w przyszłych wersjach nawet do kilku gigawatów.
„Możemy wdrożyć znacznie wyższe poziomy mocy przy znacznie niższym napięciu, dzięki czemu możemy wdrożyć tę samą dużą moc, ale przy znacznie mniej inwazyjnych rozmiarach i efektach wizualnych, a zatem możemy przezwyciężyć duży sprzeciw opinii publicznej, a także lokalizację i dopuszczając bariery” – mówi Heidel.
Zaspokojenie zapotrzebowania energetycznego USA
Rozwiązanie firmy VEIR pojawia się w momencie, gdy ponad 10 tys projekty dotyczące energii odnawialnej na różnych etapach rozwoju starają się o pozwolenie na przyłączenie do sieci amerykańskich. Biały Dom ma powiedział Stany Zjednoczone muszą ponad dwukrotnie zwiększyć istniejące regionalne zdolności przesyłowe, aby osiągnąć cele w zakresie dekarbonizacji na rok 2035.
Wszystko to ma miejsce w obliczu gwałtownie rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną w związku z rosnącym wykorzystaniem centrów danych i sztucznej inteligencji oraz elektryfikacji wszystkiego, od pojazdów osobowych po systemy ogrzewania domów.
Wyzwania w infrastrukturze przesyłowej
Pomimo tych trendów budowa linii przesyłowych dużej mocy pozostaje nadal trudna.
„Budowa infrastruktury przesyłowej dużej mocy może zająć dekadę lub dłużej i było sporo przykładów projektów, które ludzie musieli porzucić, ponieważ zdali sobie sprawę, że istnieje zbyt duży sprzeciw lub jest zbyt skomplikowana, aby można było je zrealizować w sposób opłacalny – mówi Heidel. „Możemy obniżyć napięcie, ale przenosić tę samą moc, ponieważ możemy budować systemy, które działają przy znacznie wyższych poziomach prądu, dzięki czemu nasze linie są w stanie wtopić się w tło i uniknąć tego samego sprzeciwu”.
Heidel twierdzi, że VEIR pozyskał grupę zainteresowanych klientów, w tym zakłady użyteczności publicznej, operatorów centrów danych, firmy przemysłowe i deweloperów zajmujących się energią odnawialną. Celem VEIR jest ukończenie pierwszego pilotażowego projektu o dużej mocy na skalę komercyjną w 2026 r.
Podróż Heidela w energię
W ciągu ponad dziesięciu lat spędzonych na MIT Heidel przeszedł od poznawania podstaw elektrotechniki do studiowania sieci elektrycznej i szerzej sektora energetycznego. Podróż ta obejmowała zdobycie tytułu licencjata, magistra i doktora na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Informatyki MIT, a także tytułu magistra w programie technologii i polityki MIT, który uzyskał podczas pracy nad doktoratem.
„Mam bakcyla energii i na studiach podyplomowych zacząłem skupiać się wyłącznie na energii i klimacie” – mówi Heidel.
Przyszłość przesyłu energii
Po doktoracie Heidel został mianowany dyrektorem ds. badań w MIT Przyszłość badania sieci elektrycznychktóry został ukończony w 2011 roku.
„To była fantastyczna okazja na początku mojej kariery, aby przyjrzeć się całemu krajobrazowi i zrozumieć wyzwania stojące przed siecią energetyczną i sektorem energetycznym w szerszym ujęciu” – mówi Heidel. „Dało mi to dobrą podstawę do zrozumienia sieci, tego, jak ona działa, kto jest w nią zaangażowany, w jaki sposób podejmowane są decyzje i jak przebiega rozbudowa, a sytuacja wyglądała na następne 30 lat”.
Po opuszczeniu MIT Heidel pracował w Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych ds. Energii (ARPA-E) przy Departamencie Energii, a następnie w firmie inwestycyjnej Billa Gatesa Breakthrough Energy Ventures (BEV), gdzie kontynuował studia nad przesyłem.
„Prawie każdy scenariusz i badanie dekarbonizacji opublikowane w ciągu ostatnich dwóch dekad kończy się wnioskiem, że aby osiągnąć agresywną redukcję emisji gazów cieplarnianych, będziemy musieli podwoić lub potroić skalę sieci elektroenergetycznych na całym świecie” – mówi Heidel. „Ale kiedy przyjrzeliśmy się danym dotyczącym szybkości rozbudowy sieci, łatwości budowy linii przesyłowych i kosztów budowy nowych sieci przesyłowych, niemal każdy wskaźnik zmierzał w złym kierunku. Z biegiem czasu skrzynia biegów stawała się coraz droższa, a jej budowa trwała dłużej. Desperacko musimy znaleźć nowe rozwiązanie”.
Innowacyjny układ chłodzenia i przekładnia firmy VEIR
W przeciwieństwie do tradycyjnych linii przesyłowych wykonanych ze stali i aluminium, linie przesyłowe firmy VEIR wykorzystują dziesięciolecia postępu w rozwoju wysokotemperaturowych taśm nadprzewodzących i innych materiałów. Część tego postępu zawdzięcza przemysłowi syntezy jądrowej, który wykorzystuje materiały nadprzewodzące w niektórych projektach reaktorów jądrowych.
Jednak główną innowacją firmy VEIR jest układ chłodzenia. Współzałożyciel i doradca VEIR, Steve Ashworth, opracował ogólny pomysł na system chłodzenia ponad 15 lat temu w Los Alamos National Laboratory w ramach większego projektu badawczego finansowanego przez Departament Energii. Kiedy projekt został zamknięty, pomysł został w dużej mierze zapomniany.
Heidel i inne osoby z Breakthrough Energy Ventures dowiedzieli się o innowacji w 2019 r. podczas badań nad transmisją. Obecnie system VEIR jest chłodzony pasywnie azotem przepływającym przez izolowaną próżniowo rurę otaczającą kabel nadprzewodzący. W niektórych wieżach przesyłowych stosowane są również jednostki wymienników ciepła.
Heidel twierdzi, że linie przesyłowe zaprojektowane do przenoszenia tak dużej mocy są zazwyczaj znacznie większe niż projekt VEIR, a inne próby zmniejszenia zasięgu linii dużej mocy ograniczały się do krótkich odległości pod ziemią.
„Wysoka moc wymaga wysokiego napięcia, a wysokie napięcie wymaga wysokich wież i szerokich jezdni, a te wysokie wieże i szerokie jezdnie są głęboko niepopularne” – mówi Heidel. „To uniwersalna prawda, obowiązująca niemal na całym świecie”.
Globalny wpływ i plany na przyszłość
Pierwsza linia produktów napowietrznych prądu przemiennego (AC) firmy VEIR jest zdolna do przesyłu mocy do 400 megawatów i napięć do 69 kilowoltów, a firma planuje w przyszłości rozszerzyć zakres produktów na produkty o wyższym napięciu i większej mocy, w tym na prąd stały (DC). ) linie.
VEIR będzie sprzedawać swój sprzęt firmom instalującym linie przesyłowe, ze szczególnym naciskiem na rynek amerykański.
Heidel wierzy, że w dłuższej perspektywie technologia VEIR będzie potrzebna jak najszybciej, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną i sprostać nowym projektom w zakresie energii odnawialnej na całym świecie.
