Тот же солнечный ветер, что раскрашивает небо в зеленые и пурпурные цвета во время полярного сияния, создает в земной коре невидимые и очень опасные индукционные токи. Норвежские исследователи решили выяснить, почему эти токи бьют по сетям непредсказуемо, как джокер в карточной игре, и разрабатывают «карту подземной космической погоды», чтобы спасти наши трансформаторы от выгорания.
Сейчас Солнце находится на пике своего 11-летнего цикла активности. Это значит, что выбросы корональной массы летят к Земле с завидной регулярностью. Сталкиваясь с магнитным полем нашей планеты, заряженные частицы вызывают сильные геомагнитные бури.
У этого явления есть две стороны: светлая и темная. Светлая — это красивые атмосферные свечения, которые мы называем полярными сияниями. «Темный близнец» сияния — это геомагнитно-индуцированные токи (ГИТ), которые растекаются под землей и проникают в наши линии электропередач.
Как именно космос ломает земную технику? Всё дело в конфликте форматов. Наши электросети спроектированы для передачи переменного тока (AC). Однако геомагнитная буря наводит в длинных проводниках (таких как высоковольтные ЛЭП или трубопроводы) низкочастотный постоянный ток (DC).
«Геомагнитные бури подобны природным басовым частотам. Они невидимы, но если ударяют в нужную точку, трансформатор начинает трещать — совсем как перегруженный динамик колонки», — объясняет Кристиан Солхейм Тинн (Kristian Solheim Thinn), научный сотрудник норвежского исследовательского института SINTEF Energy.
Когда такой геомагнитный постоянный ток проникает в трансформатор, стальной сердечник устройства перенасыщается. Трансформатор начинает стремительно нагреваться, потреблять избыточную реактивную мощность и издавать громкий высокочастотный шум. Если не вмешаться, либо сработает защитная автоматика (и целый регион останется без света), либо многотонный аппарат за миллионы долларов в прямом смысле сгорит от перегрева.
Главная проблема для энергетиков — непредсказуемость. Токи распространяются по земной коре неравномерно. Это настоящий джокер для инфраструктуры. То, как ток пойдет под землей, сильно зависит от геологических условий: проводимости пород, наличия водоносных горизонтов и даже строения континентального шельфа.
Из-за этого в зоне риска оказываются далеко не все подстанции. Например, в норвежских муниципалитетах Намсус и Саннес во время недавних солнечных бурь диспетчерам пришлось вручную отключать трансформаторы от сети в самом начале геомагнитного шторма, чтобы спасти оборудование.
Спенсер Хэтч (Spencer Hatch) из Бергенского университета, руководитель проекта по моделированию индуцированных токов, подчеркивает важную деталь: инфраструктуру убивает не абсолютная сила магнитного поля, а скорость его изменения.
Самый опасный момент наступает в фазе «внезапного начала бури» — это те самые минуты, когда облако солнечной плазмы на огромной скорости впервые врезается в магнитосферу Земли, вызывая ее резкое сжатие и мощнейший скачок напряжения под нашими ногами.
Остановить космическую погоду мы не можем, зато можем к ней подготовиться. Норвежские исследователи из SINTEF и Бергенского университета объединили геологические данные с картой электросетей страны. Теперь они интегрируют в эту схему данные с северных магнитометров в режиме реального времени.
Их цель — создать прогностическую модель, эдакую карту «подземной погоды», которая сможет симулировать последствия даже экстремальных солнечных штормов (уровня раз в 100 лет). Имея перед глазами такой прогноз, диспетчеры получат самое главное — время. Они будут знать, какие конкретно узлы в опасности, и смогут перераспределить нагрузку или аккуратно отключить самые уязвимые трансформаторы. Как справедливо отмечают ученые, гигантские промышленные трансформаторы — это не тот товар, который можно быстро купить в ближайшем хозяйственном магазине.
Ученые еще дорабатывают свою модель, а нам остается надеяться, что пик текущего солнечного цикла обойдется без глобальных технологических катастроф. Ну а если свет всё-таки погаснет, на неосвещенном городском небе будет хотя бы отлично видно полярное сияние.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Источник: Norwegian SciTech News / Phys.org: The northern lights’ dark twin is a wild card for the power grid
Читайте также: Таинственные радиационные пояса, обнаружены вокруг Земли после эпической солнечной бури
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.