Afrički energetski sektor dugo se bori s izazovima kao što su nestabilna opskrba električnom energijom, stalno visoki gubici u distribucijskoj mreži i zastarjela infrastruktura. Statistike pokazuju da ukupni gubici u distribucijskoj mreži premašuju 15% u mnogim zemljama-dosežući 20%–25% u nekim udaljenim ruralnim područjima-pri čemu gubici transformatorskog željeza i bakra čine 30%–40% ukupnog iznosa. Velik broj transformatora koji su trenutno u upotrebi radi više od desetljeća, a veliki udio čine zastarjeli modeli S7 i S9 s velikim -gubicima. Izrazita karakteristika afričkih elektroenergetskih mreža njihov je općenito nizak faktor opterećenja-obično u rasponu od 20% do 45%, a još niže u ruralnim područjima. Budući da transformatori ostaju pod naponom gotovo-cijelu godinu, oni nastavljaju trošiti energiju kroz-gubitke željeza bez opterećenja čak i kada opterećenje naglo padne noću; ovo je primarni uzrok rasipanja energije. Visoko-učinkoviti distribucijski transformatori od 11 kV, dizajnirani da zadovolje IEC 60076-20 standard energetske učinkovitosti, dobro su prilagođeni teškim radnim uvjetima u Africi, uključujući visoke temperature, prašnjava okruženja i značajne dnevne fluktuacije opterećenja. Kineski proizvođači kao nprXintailongveć su uspješno postavili transformatore serije S11 i S13 u afričke projekte. Osim izravnih ušteda energije, ove jedinice smanjuju porast radne temperature i smanjuju i neplanirane ispade i-zahtjeve održavanja na licu mjesta, čime balansiraju ekonomske koristi s pouzdanošću opskrbe.
Formula za izračun gubitka: godišnji gubitak energije=Ne-gubitak opterećenja × 8760 h + gubitak opterećenja × (faktor opterećenja)² × 8760 h
Tipični izračun za jednu jedinicu (11 kV, 1000 kVA, Dyn11)
Stariji model S9: gubitak opterećenja bez- 1700 W, gubitak opterećenja 10300 W
Model S11 visoke-učinkovitosti: bez-gubitka opterećenja 1150 W, gubitak opterećenja 9600 W
Prosječni faktor opterećenja od 35% pretpostavljen za mješovite urbane-ruralne distribucijske mreže u Africi
1) Godišnji gubitak za stariji model S9:Bez-opterećenja: 1,7 kW × 8,760=14,892 kWh; Opterećenje: 10,3 kW × 0,35² × 8,760=11,071 kWh; Ukupno ≈ 25.963 kWh/god
2) Godišnji gubitak za visoko-učinkoviti S11 model:Bez-opterećenja: 1,15 kW × 8,760=10,074 kWh; Opterećenje: 9,6 kW × 0,35² × 8,760=10,319 kWh; Ukupno ≈ 20.393 kWh/god
Ušteda energije po jedinici iznosi oko 5.570 kWh godišnje. Na temelju tipične industrijske/komercijalne tarife električne energije od 0,12 USD/kWh u Africi, godišnja ušteda troškova po jedinici je približno 668 USD; tijekom projektiranog životnog vijeka transformatora od 25- godina, kumulativne uštede energije mogu doseći 139 000 kWh. Nadogradnja na još{11}}energetski učinkovitiji S13 model-uz zadržavanje istog kapaciteta od 1000 kVA dodatno smanjuje gubitke željeza. To daje godišnju uštedu električne energije od 8.000 do 9.500 kWh po jedinici, čime se povećava ekonomska dobit.
Utjecaj varijacija opterećenja u različitim scenarijima na uštedu energije
1. Udaljene ruralne distribucijske mreže: faktor opterećenja 20%–25%
Kod niskih opterećenja, gubici-bez opterećenja čine značajno veći udio u ukupnim gubicima. Za jedinicu od 1000 kVA, gubici željeza čine gotovo 70% ukupnih gubitaka u starijoj opremi; zamjena ovih transformatorima visoke-učinkovitosti povećava-stopu uštede energije za dodatnih 15%–22% u usporedbi sa scenarijem opterećenja od 35%. Visoko{10}}učinkoviti transformatori nude najkraće razdoblje povrata u ovom scenariju.
2. Mješovite urbane/gradske distribucijske mreže: faktor opterećenja 35%–45%
Industrijska/komercijalna i stambena opterećenja postoje istovremeno, povećavajući udio gubitaka opterećenja. Dok se ušteda energije po jedinici malo smanjuje, veliki opseg primjene osigurava značajne ukupne povrate.
3. Urbane industrijske/komercijalne zone: faktor opterećenja 50%–60%
Gubici u opterećenju postaju dominantna komponenta, ističući prednosti gubitaka u bakru visoko-učinkovitih transformatora. Iako postotak ušteđene energije po jedinici pada, produljena razdoblja rada pod opterećenjem rezultiraju značajnim apsolutnim uštedama energije.
Scenarij-zamjene velikih razmjera
Razmotrite afričku regionalnu elektroprivredu koja zamjenjuje 100 zastarjelih transformatora S9-serije 1000 kVA/11 kV s visokoučinkovitim S11 modelima:
• Ukupna godišnja ušteda energije: ≈557.000 kWh
• Ukupna ušteda energije tijekom 25-godišnjeg životnog ciklusa: ≈13,9 milijuna kWh. Na temelju referentnih vrijednosti emisije toplinske energije, to smanjuje emisije CO₂ za približno 9.700 tona. Također pomaže komunalnom poduzeću ublažiti ograničenja proizvodnih kapaciteta i smanjuje potrebu za ulaganjem u nove proizvodne jedinice.
Praktična ograničenja i dodatne napomene
Gornje brojke temelje se na teoretskim izračunima; stvarna izvedba na-site-u može biti pod utjecajem raznih čimbenika. Čimbenici kao što su dugo-starenje opreme, fluktuacije mrežnog napona, harmonijske smetnje, dnevne varijacije opterećenja te kvaliteta rada i održavanja utječu na stvarne gubitke snage. U afričkim projektima transformatori su često predimenzionirani-što je praksa koja dodatno smanjuje stvarni faktor opterećenja i pogoršava-gubitke bez opterećenja; nasuprot tome, pravilno usklađen kapacitet povećava-potencijal uštede energije.
Za afrička elektroprivredna poduzeća, prednosti zamjene jedinica visoko-učinkovitim transformatorima proširuju se izvan puke uštede električne energije i smanjenih troškova. Niže radne temperature usporavaju starenje izolacije, čime se smanjuje učestalost pregorjevanja transformatora i prekida napajanja, kao i smanjenje troškova povezanih s nabavom rezervnih dijelova i hitnim popravcima. U mnogim afričkim zemljama suočenim sa značajnim nedostatkom električne energije, energija ušteđena smanjenjem gubitaka može se izravno isporučiti novim kupcima-čime se učinkovito povećava opskrbni kapacitet mreže i donose gospodarske i društvene koristi.
