HVDC, eller ”High Voltage Direct Current” (Sv. Högspänd Likström), är inte en speciellt ny uppfinning. Det som trots allt är intressant är kanske hur få människor som känner till begreppet – än mindre vet vad det innebär. HVDC handlar om att överföra likström över långa avstånd samtidigt som man undviker de förluster som uppstår genom traditionell växelström. Även om tekniken funnits länge (kommersiellt sedan 1954) så är det först på senare år som det tagit vind i seglen… bokstavligt. HVDC har blivit en teknologi som framhäver dem förnyelsebara energikällorna och möjliggör förflyttning av energi från avlägsna vattenfall till storstadens centrum. Under The Skin, HVDC simplified, är mitt försök att göra HVDC mer förståeligt.

________________________________________________________________________________________

HVDC är en teknologi som är relativt ny men som trots det har gjort stora framsteg. Hjärtat av HVDC är ventilen. Det är ventilen som tillåter möjligheten att bilda likström av växelström (och vice versa). Genom HVDC:s historia har funnits tre olika typer av ventiler som haft sina olika fysikaliska och elektriska egenskaper.

Mercury Arc Valve, Image @ atomicmpc.com.au

(1) Jonventilen var den första typen av ventil som användes inom HVDC. Den hade tidigare använts till mycket annat, bl.a. inom järnvägen (eng. länk). Jonventilen uppfanns 1902 av Peter Cooper Hewitt, den första ”statiska” jonventilen kom att användas inom högspänd likström först 1954 då länken ABB Gotland togs i drift. Mer information återfinns på en.wikipedia.org (eng. länk). Redan innan jonventilen fanns det en alternativ AC/DC-konversering möjlig genom tunga roterande motorer, således ingav jonventilen en nästan vördnadsbjudande åsyn att vara mindre, tystare, vibrationsfri, tillförlitlig och effektiv (eng. källa). Jonventilen tillverkas inte längre, till stor del pga det mycket giftiga kvicksilver som var kärnan i ventilen. Den allra största HVDC-stationen som byggdes med jonventiler var Nelson River Bipole (eng. länk) med en totaleffekt på 1GW. De sista jonventilerna i Nelson River byttes ut så sent som 2004.

Thyristor Valve, Image @ en.wikipedia.org

(2) Tyristorventilen togs fram under 1970-talet och kom att ersätta jonventilen inom HVDC. Tyristorventilen är en statisk halvledare som i dagsläget är en del av världens största HVDC-överföring i Kina på +/- 800 kV DC. Det som gör tyristorn så användbar är det faktum att den kan ”tändas” när som helst över en positiv halvperiod och den släcks sedan automatiskt när den negativa halvperioden tar vid. Detta gör att man med stor tillförlitlighet kan skapa en likström och styra storleken på effektöverföringen. En ensam tyristor har en spänningstålighet på omkring 9 kV. I HVDC-applikationer seriekopplas flertalet tyristorer tillsammans för att öka kapaciteten. Idag används tyristorer inom HVDC huvudsakligen till så kallade ”bulk transmissions”, stabila, stora överföringar så som vattenkraft och mycket höga effektnivåer.

IGBT Valve Stacks, Image @ it-material.de

(3) IGBT-ventilen är den senaste i raden av komponenter att bygga upp HVDC. IGBT:n kom att användas inom HVDC under slutet av 1990-talet i samband med att ABB introducerade sin ”HVDC Light”-teknologi. Till skillnad från tyristorn kan IGBT:n även stängas av och inte bara tändas. Således skapar det möjligheten till snabbare och mer finjusterad tillförsel av elkraft. Huvudsakligen har HVDC Light marknadsförts för att stabilisera svaga nät och för att stabilisera tillförseln av vindkraft på elnätet. IGBT-ventilen har inte lika hög kapacitet som tyristorn och således används både tyristorn och IGBT:n i dagens tillämpningar för att tillgodose ett stort område.