Seminar poświęcony zielonej energii, oszczędzaniu energii oraz transformatorom wysokiego obciążenia odbył się pomyślnie w Szanghaju

Seminarium pt. „Zielone, oszczędzające energię transformatory o wysokim obciążeniu w 2025 r.: wyzwania projektowe, innowacyjne rozwiązania oraz trendy przyszłości”, współorganizowane przez Międzynarodową Asocjację Miedzi i Grupę Changtai, odbyło się pomyślnie w hotelu Shanghai Jinjiang. Wydarzenie, które miało miejsce 12 grudnia 2025 r., skupiło się na najnowszych osiągnięciach technologicznych w dziedzinie transformatorów.

Konferencję zorganizowała Międzynarodowa Asocjacja Miedzi i zgromadziła ekspertów z biur zaopatrzenia energetycznego, stowarzyszeń branżowych, renomowanych uczelni, instytutów projektowych oraz przedsiębiorstw związanych z branżą. Dyskusje dotyczyły kilku kluczowych obszarów, w tym tła politycznego inicjatyw z zakresu zrównoważonego rozwoju i niskich emisji CO₂, możliwości technicznej zastosowania zielonych (o wysokim przeciążeniu) transformatorów, scenariuszy ich zastosowania oraz korzyści społeczno-gospodarczych, a także opracowania odpowiednich norm i standardów.

1. Kontekst polityczny

Plan działania Rady Państwa pt. „Plan działań na rzecz zielonego i niskoemisyjnego rozwoju przemysłu wydobywczego i przetwórczego (2025–2027)” podkreśla konieczność przyspieszenia innowacji technologicznych w zakresie ochrony środowiska oraz promowania zaawansowanych, przyjaznych dla środowiska technologii. W Raporcie o pracy rządu z marca 2023 roku wprowadzono system zarządzania śladem węglowym, natomiast Mechanizm Zielonej Zamówieniowości Sieci Energetycznej (2023) określa wyraźnie kryteria doboru sprzętu zgodne z koncepcjami zrównoważonego rozwoju, niskiej emisji dwutlenku węgla oraz ochrony środowiska. Polityki te stwarzają bezprecedensowe możliwości i wyzwania dla rozwoju zielonych transformatorów. Jako główny materiał izolacyjny w otwartych suchych transformatorach typu suchego polimerowe kompozyty poliimidowe charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami: odpornością na wysokie i niskie temperatury, odpornością na korozję, odpornością na mgłę solną, odpornością na promieniowanie, doskonałą samozgaszalnością oraz wysoką klasą izolacji (powyżej klasy H). Materiał ten stanowi przykład zastosowania zasad zrównoważonego i niskoemisyjnego rozwoju. Zamiast zachęcać do długotrwałej pracy w stanie przeciążenia, pozwala on na ulepszenie konstrukcji transformatora tak, aby mógł on wytrzymać krótkotrwałe, cykliczne lub awaryjne szczyty obciążenia, umożliwiając użytkownikom wybór tańszych mocy znamionowych w fazie początkowych inwestycji. Takie podejście redukuje koszty zakupu sprzętu przez użytkowników, minimalizuje nadmiarowe inwestycje w infrastrukturę sieciową oraz poprawia ogólną efektywność wykorzystania zasobów.

2. Możliwość techniczna zastosowania transformatorów ekologicznych (o wysokim obciążeniu)

Aby osiągnąć bezpieczną i niezawodną zdolność do pracy przy wysokim obciążeniu, przełom techniczny dokonywany jest głównie wzdłuż trzech ścieżek, z których każda produkty charakteryzuje się własnymi cechami.
Ścieżka 1: Optymalizacja konstrukcji rdzenia transformatora. Zastąpienie płaskich rdzeni laminowanych rdzeniami trójwymiarowo nawiniętymi – takie rozwiązanie znacznie zmniejsza straty jałowe dzięki zoptymalizowanemu obwodowi magnetycznemu oraz mniejszej masie rdzenia, zapewniając istotne oszczędności energii.
Ścieżka 2: Innowacje w zakresie materiałów izolacyjnych. Obecnie transformatory suchego typu otwartego wykorzystują kompozyty poliimidowe zamiast tradycyjnej izolacji na bazie żywicy epoksydowej. Wysoka odporność materiału na temperaturę oraz konfiguracja cewek w kształcie dysku znacznie zwiększają zdolność do pracy w przekładzie, umożliwiając całoroczne funkcjonowanie przy obciążeniu wynoszącym 130% bez konieczności włączania wentylatorów. Ponadto transformatory suchego typu z odlewaniem w silikonowym gumie, stosujące zaawansowane materiały elastyczne – takie jak guma silikonowa – jako główną izolację, charakteryzują się doskonałą wytrzymałością na krótkotrwałe przeciążenia oraz długotrwałą bezpieczeństwem eksploatacyjnym dzięki wyjątkowej odporności na ciepło, samozgaszalności oraz przyjaznej dla środowiska możliwości recyklingu.
Ścieżka 3: Innowacje w oleju transformatorowym. Transformatory wykorzystujące estry naturalne (oleje roślinne) jako alternatywę dla tradycyjnych olejów mineralnych mogą działać bezpiecznie przy wyższych wzrostach temperatury dzięki wyższemu punktowi zapłonu oraz lepszej zgodności z materiałami izolacyjnymi, co wydłuża dopuszczalny czas pracy w stanie przeciążenia.

3. Zastosowania i korzyści społeczno-gospodarcze

Seminarium szczegółowo przeanalizowało potencjał zastosowania transformatorów zielonych (o wysokim obciążeniu) w wielu sektorach.
Sektor przemysłowy: Weźmy jako przykład systemy zasilania w huty stali. Gdy jeden transformator ulega awarii, inny musi natychmiast przejąć całe obciążenie.
Sektor miejski: Oczyszczalnie ścieków i oczyszczalnie wód często doświadczają krótkotrwałych szczytowych obciążeń podczas samorozruchu silników, pełnego obciążenia w okresie deszczowym lub przy zasilaniu jednopunktowym.
Sektor budowy statków i dużych morskich systemów zasilania brzegowego: Zarówno w budowie statków, jak i w dużych systemach zasilania brzegowego występują częste wahania obciążenia oraz trudności związane z dopasowaniem mocy. Wszystkie te scenariusze wymagają transformatorów posiadających zdolność krótkotrwałego przeciążenia.
Sektor budownictwa cywilnego: Wiele budynków komercyjnych funkcjonuje obecnie przy niskim obciążeniu transformatorów, co prowadzi do sytuacji „przepięcia mocy”. Podczas modernizacji zastosowanie ekologicznych (o wysokim obciążeniu) transformatorów umożliwia rozbudowę mocy bez konieczności powiększania pomieszczeń rozdzielczych ani wymiany szyn zbiorczych, skutecznie radząc sobie z nagłymi wzrostami obciążenia lub szczytami mocy wywołanymi ekstremalnymi warunkami pogodowymi.
W ramach dwuczęściowego taryfowania energii elektrycznej dla sektora przemysłowego i komercyjnego korzyści ekonomiczne są znaczne. Przy użyciu powszechnie stosowanej metody obliczania redukcji mocy zapotrzebowania, przy założeniu redukcji mocy o 2500 kVA na poziomie napięcia 35 kV miesięczna oszczędność kosztów energii elektrycznej wyniesie 36 500 juanów.

4. Ustanowienie odpowiednich standardów

Zrozumiano, że chiński standard techniczny „Transformator o wysokiej zdolności obciążenia”, opracowany przez przemysł energetyczny Chin, został po raz pierwszy wprowadzony w życie 10 stycznia 2018 r. oraz zaktualizowany 6 stycznia 2021 r. Standard ten określa kluczowe wskaźniki, takie jak odporność na zwarcia, wydajność przy przeciążeniu oraz ograniczenia wzrostu temperatury dla trójfazowych transformatorów olejowych o mocach od 10 kV do 500 kVA, uzupełniając lukę w krajowych standardach technicznych. W 2023 r. Gansu Electrical Engineering Society wydało uzupełniający standard grupowy T/GES 001-2024, który szczegółowo określa definicje produktów, metody badań oraz wymagania dotyczące transportu i przechowywania; standard ten wszedł w życie 26 października 2023 r. Żaden z powyższych dwóch standardów nie określa jednoznacznie warunków wysokiego obciążenia dla transformatorów suchych lub olejowych o wyższych napięciach ani dla transformatorów wykorzystujących nowe media izolacyjne, co prowadzi do niejasnych definicji wydajności produktów dostępnych na rynku oraz braku podstawy standardowej dla projektowania i doboru tych urządzeń, stając się głównym utrudnieniem hamującym standaryzację rozwoju branży. Ekspertowie uczestniczący w spotkaniu jednogłośnie uzgodnili, że pilne jest uwzględnienie cech wysokiego przeciążenia w szerszym zakresie standardów transformatorów ekologicznych, co wymaga wspólnych działań wszystkich stron w celu opracowania odpowiednich standardów grupowych lub branżowych oraz – w odpowiednim czasie – standardów krajowych, dzięki czemu można będzie usunąć przeszkody występujące przy projektowaniu i doborze.

5. wniosek

Ten seminar przemawia za zmianą paradygmatu w tradycyjnych praktykach. W obliczu powszechnego marnotrawstwa energii spowodowanego projektowaniem transformatorów o nadmiernie dużej mocy oraz niskimi współczynnikami obciążenia, apeluje o przyjęcie zielonych, niskoemisyjnych i ekologicznych zasad oraz koncepcji wysokiego przeciążenia. Stowarzyszenia branżowe powinny objąć liderstwo w podejmowaniu wspólnych działań mających na celu opracowanie standardów oraz uruchomienie programów pilotażowych w strefach przemysłowych, budynkach komercyjnych i elektrowniach wykorzystujących odnawialne źródła energii. Regularne wymiany techniczne zwiększą świadomość branżową, a pogłębianie współpracy między przemysłem, uczelniami i środowiskiem naukowym będzie napędzać innowacje technologiczne oraz modernizację sektora.
Gdy standardy, technologia, rynek i polityka stworzą wspólne działające siły, ta innowacja technologiczna ukryta w stacja przemieniaca uwolni ogromne korzyści gospodarcze i społeczne oraz wprowadzi zieloną energię do rozwoju wysokiej jakości.