Pensatore flessibile: questo ingegnere ricercatore di GE sta contribuendo a modernizzare la rete elettrica

Cresciuto in Senegal, Ibrahima Ndiaye ha trascorso molto tempo smontando radio, riparando televisori e imparando la matematica da suo padre, un insegnante in un college locale. Ha continuato a studiare ingegneria elettrica in Marocco, ha conseguito il dottorato in Canada e dieci anni fa è approdato a GE Research, a Niskayuna, New York.

Il suo primo compito è stato quello di cercare modi per modernizzare la rete elettrica, quelle enormi reti elettriche con milioni di diramazioni che si estendono dalle centrali elettriche alle case e alle aziende e trasportano l’elettricità a volte attraverso interi paesi. Per Ndiaye, l’onnipresente trasformatore era un buon punto di partenza. Ci sono poche parti della rete più importanti del trasformatore. La sua funzione di base è aumentare la tensione nella centrale elettrica per una trasmissione efficiente su cavi ad alta tensione. All'altra estremità, a volte a centinaia di chilometri di distanza, un'altra serie di trasformatori abbassa la tensione in modo che possa entrare in sicurezza nella presa a muro.

Ma ecco il problema: il trasformatore è essenzialmente un fossile vivente risalente agli albori dell'elettricità, il suo design è sostanzialmente lo stesso. Ndiaye vuole cambiare la situazione. È alla guida dello sviluppo di un nuovo tipo di trasformatore “flessibile” che potrebbe aiutare a proteggere la rete da imprevisti come guasti alla linea elettrica o condizioni meteorologiche estreme, aiutare a prevenire gravi interruzioni e ripristinare l’energia più velocemente quando si verificano, e aiutare gli operatori a mettere in linea più energie rinnovabili. . Allo stesso tempo, potrebbe anche rendere la costruzione e la manutenzione della rete moderna più economiche.

L'anno scorso, GE e Prolec GE, una filiale di una joint venture 50-50 tra GE e la società privata Xignux, hanno sperimentato con successo quello che si ritiene essere il primo trasformatore di potenza flessibile al mondo a Columbia, Mississippi, in un sito gestito da Cooperate Energy. , un'utilità locale. L'Ufficio per l'Elettricità del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha finanziato il progetto. Gli ingegneri sul posto sono stati in grado di sottoporre il dispositivo a una serie di test ed esercitazioni sul campo per convalidarne con successo le prestazioni. Questa tecnologia fa parte di un portafoglio completo di tecnologie hardware e software per la rete che GE sta sviluppando per contribuire a trasformare la rete e portarla nel 21° secolo. (A partire dal 2024, Ndiaye farà parte di un gruppo di ricercatori allineati al nuovo centro di ricerca avanzata per la futura società GE Vernova, uno dei tre laboratori di ricerca leader del settore che verranno creati da GE Research una volta completati i giri dell'azienda.*)

"Il design flessibile del trasformatore è nato dall'esigenza di disporre di un dispositivo un po' più versatile", afferma Ndiaye. “Oggi i trasformatori sono molto costosi e il loro approvvigionamento richiede molto tempo”.

Bilanciamento della griglia

È difficile sopravvalutare l’importanza della rete elettrica quando si tratta di raggiungere gli obiettivi di emissioni nette zero nei prossimi decenni. I paesi stanno passando dal carbone al gas naturale, aggiungendo lo stoccaggio dell’energia idroelettrica, costruendo turbine eoliche e studiando la prossima generazione di reattori nucleari. Una componente comune a tutti questi sforzi è la rete elettrica. E nonostante le loro enormi dimensioni, devono sempre mantenere un delicato equilibrio tra domanda e offerta per evitare che il sistema crolli.

Questo atto di bilanciamento è stato già abbastanza difficile quando l’energia si è spostata in un modo dalle centrali elettriche convenzionali con produzione prevedibile ai consumatori. L’aggiunta di carichi assetati di energia e altamente variabili come i veicoli elettrici e le fonti di energia dipendenti dalle condizioni meteorologiche come i parchi eolici e solari al push-and-pull, compresi i proprietari di case con pannelli sul tetto che ora possono rivendere l’energia alla rete, porta questa complessità a un livello ancora più grande. nuovo livello.

"La rete è il più grande sistema industriale costruito dall'umanità", afferma Vera Silva, responsabile della tecnologia presso l'unità Grid Solutions di GE Renewable Energy. Secondo lei la rete moderna deve “facilitare l’accesso” a tutte queste fonti garantendo allo stesso tempo “che il sistema funzioni come un orologio svizzero”.

Mantenere tutto in equilibrio e funzionante, in un’era in cui eventi meteorologici anomali possono improvvisamente mettere in ginocchio parti del sistema energetico, è ancora più impressionante se si considera che gran parte della tecnologia che costituisce la spina dorsale della rete è stata inventata più di un semplice progetto. secolo fa.