تيار الجهد العالي المستمر

نظام نقل تيار الجهد العالي المستمر(بالإنجليزية:high-voltage, direct current)‏ أو (HVDC) يستخدمالتيار المستمرلنقل القدرات العالية، مقارنة بأنظمة النقل الشائعة التي تستخدمالتيار المتردد.تعتبر طريقة النقل بواسطة HVDC أكثر فعالية من النقل بواسطة HVAC وذلك عند المسافات البعيدة نسبيا بينما يكون العكس هو الأنسب في المسافات القصيرة ويعود ذلك إلى المقارنة بين تكاليفالمحولاتوبين تكاليفالعاكسات.
طُور النموذج الحديث من تكنولوجيا النقل خلال الاعوام 1930 - 1940 فيالسويد. وظهرت منها إصدارات في الاتحاد السوفيتي عام 1951 بين موسكو وكاشيرا، نظام اخر في غوتلاند في السويد عام 1954. تعتبر انغا- شابا هي أطول وصلة نقل (طولها حوالي 1700 كم) بقدرة 600 ميغاوات وتصل بين انغا وشابا.
يستخدم الجهد العالي لنقل الكهرباء وذلك لتقليل الفقد الكهربائي متمثلة فيالمقاومة الكهربائية وممانعةالكابلات. من المعلوم أن الفقد يتناسب طرديا مع مربع التيار المار في الكبلات، الأمر الذي يدعو لتخفيض التيار مقابل رفع الجهد للحفاظ على نفس القدرة (القدرة هي حاصل جداء الجهد في التيار).أي إذا كان الجهد U وتقاسالفولطوشدة التيارI ويقاسأمبيرفتكون القدرة = U.I وتقاسفولط.أمبير. وطالما نحافظ على ثبات القدرة (أي من دون فاقد) يقل التيار بنفس نسبة زيادة الجهد، والعكس بالعكس.
ولأن هذا الجهد العالي يمثل خطرا كبيرا على الكائنات يتم نصب خطوط نقل الكهرباء عالية على أبراج في أماكن خالية من السكان وبعيدة عن التجمعات السكنية بقدر كاف.
في الطرف الآخر لدى المستهلك يتم تخفيض الجهد العالي مرة أخرى ليصبح ملائما للاستخدام. في الحقيقة عملية التخفيض معقدة في تلك الحالة لأنالمحولاتلا تعمل مع التيار المستمر وبالتالي وقد أصبح من الممكن تصميم عاكسات لتحويل التيار المستمر إلى متردد في الجهد العالي باستخدام اشباه موصلات قادرة على ذلك.
في مطلع القرن العشرين حينما اكتشف استغلال الكهرباء على نطاق واسع، فضل بعض العلماء أن يكون نقل التيار بواسطةتيار مترددوآخرين احتضنوا طريقة نقل الطاقة الكهربائيةبتيار مستمر.فكان شجار واختلاف كبير في الآراء، وسميت تلك المعركة الهندسيةحرب التيارات، وحسم التعارك آنداك لصالح نقل التيار المتردد، الذي هو من سمات عصر الكهرباء الذي نعيشه حتى الآن. والآن نعود إلى نفس المشكلة ويريد بعض التقنيون إعادة تطبيق طريقة نقل الكهرباء بواسطة التيار المستمر. فليس بعيدا أننا سنتعامل في المستقبل مع النوعين من نقل الطاقة في نفس الوقت، نظرا لأن لكل منهما ميزاته ومساوئه بالنسبة للتطبيقات فيالإلكترونياتالتي تزايد استخدامها في أيامنا الحالية.
تنتج الطاقة الكهربائية عادة بواسطةمولدات كهربائيةمتزامنة في هيئة تيار متردد ذو ثلاثة أطوار، بتردد 50هيرتزأو 60 هيرتز. ويتم نقل القدرات الكهربائية الكبيرة، أكبر من نحو 1000ميجاواتأو أكثر من ذلك عبر مسافات طويلة قد تصل إلى عدة 100 الكيلومترات، فتحتاج إلى تقنية عالية مع تكلفة مناسبة. يضطر ذلك إلى العمل بضغط عالي فوق 400 كيلوفولط والمحافظة على انخفاضالتيار المستمربحيث لا يتعدى 5و2كيلوأمبير.
والطريقة المعتادة هي توليد جهد عالي ذو تيار متردد في محطة القوى الكهربائية حيث تعمل مولدات كهربائية عالية القدرةوبكفاءةعالية. وفي نهاية الخط تقوممحولات كهربائيةبتخفيض الجهد إلى 110 كيلوفولط أو إلى 30 كيلوفولط (30.000 فولط).
ومن أساسيات النقل الاقتصادي للتيار المتردد أن تكونالسعة الكهربائيةللكابل الحامل للتيار وبينالأرضيصغيرة لتقليل الفقد في الكهرباء. ويمكن تنفيذ ذلك على أبراج حمل الكبلات بجعل مسافة كافية بين كبل الكهرباء وكبل الأرضي. أما بالنسبة لكبل بحري يمتد عبر عشرات الكيلومترات فتكون سعته كبيرة بحيث تزداد تلكفة نقل التيار المتردد، نظرا لتضخم الفاقد. في تلك الحالة يكون نقل التيار المستمر أوفر اقتصاديا، حيث لا يحدث فاقد.
في أوروبا تتشابك شبكات الطاقة بين بعض الدول عابرة البحار، بحيث تدعم بعضها البعض من ناحية كما تستخدم في توريد الطاقة الكهربائية المنتجة في أماكن تزداد فيها المساقط المائية مثلالسويدوالنرويجإلى أماكن استخدامها تستورد الطاقة. ويتم نقل الطاقة الكهربائية بواسطة تقنية التيار المستمر عن طريق كابلات قوية معزولة تحت البحر. الخريطة الملحقة لأوروبا تبين تطور تلك الشبكة العظيمة ومراحل تنفيذها.
ويتزايد في ايامنا هذه أيضا إنتاج الكهرباء بواسطةالرياح. وتقوم عدة دول ببناء حقول في عرض البحر تحتوي علي مئات أو آلاف من تلك المراوح لإنتاج الطاقة الكهربائية. من ضمن تلك الدولألمانياالتي لها مجهودات ضخمة على هذا السبيل. ويبدو أن نقل الطاقة الناتجة منها عبر كابل بحري «معزول» هو أنسب طريقة لنقلها وأن يتم النقل في هيئةتيار مستمر. يقوم التقنيون حاليا بتصميم وتنفيذ محطات قوية على الشاطيء ثم القيام بتحويله إلى التيار المتردد الذي تعود الناس عليه وتوزيعه.