The High-Wire Act of Unlocking Clean Energy | Jason Huang | TED

Übersetzung: Andrea Hielscher Lektorat: FAE Weiden

One of the greatest inventions of all time

Eine der größten Erfindungen aller Zeiten

is our transmission and distribution grid.

ist unser Übertragungs- und Verteilnetz.

It connects electricity generation to electricity consumption,

Es verbindet Stromerzeugung und Stromverbrauch,

safely, reliably resilient against extreme weather conditions,

hält extremen Wetterbedingungen sicher und zuverlässig stand

und sorgt dafür, dass die Lichter an bleiben.

and keeps our lights on.

But if we were to facilitate the electrification of everything ...

Aber wenn wir die Elektrifizierung aller Dinge fördern würden,

this most sophisticated and largest machine on Earth

wäre diese fortschrittlichste und größte Maschine der Welt nicht groß genug,

is not quite large enough to take on all the renewable generation

um die gesamte erneuerbare Energieerzeugung

von dort, wo die Sonne scheint und der Wind weht,

from where the Sun shines and the wind blows

bis dorthin, wo die Menschen leben, zu übernehmen.

to where people actually live.

It does not have the capacity to handle the two-thirds energy

Sie ist nicht fähig, die zwei Drittel der Energie zu verarbeiten,

that we consume not yet in the form of electricity.

die wir noch nicht in Form von Elektrizität verbrauchen.

Without transmission, we have no transition.

Ohne Übertragung kein Übergang.

The real bottleneck in our power grid is actually the conductors.

Der eigentliche Engpass im Stromnetz sind die Stromleiter.

Those wires that are carrying electrons

Diese Drähte, die Elektronen transportieren,

are based on outdated technology invented in 1908.

basieren auf einer veralteten Technologie, die 1908 erfunden wurde.

It has limited capacity and also poor efficiency.

Sie hat begrenzte Kapazität und einen schlechten Wirkungsgrad.

The next generation of advanced conductors exists.

Es gibt bereits eine nächste Generation fortschrittlicher Leiter.

It has been invented leveraging

Sie wurde mit Hilfe der besten

the best materials science today has to offer,

heute zur Verfügung stehenden Materialien erfunden,

to build the best conductors.

um die besten Leiter zu bauen.

This is what the company I cofounded, TS Conductor, is working on.

Daran arbeitet das Unternehmen TS Conductor, das ich mitbegründet habe.

Es kann die Leitungskapazität verdreifachen

It can triple line capacity,

and, at the same time, reduce line loss by 50 percent.

und dabei den Leitungsverlust um 50 Prozent reduzieren.

The best part is it comes with a green discount,

Das Beste ist, dass es einen Umweltrabatt gibt

saving the utility and their customers money from day one.

und Versorgungsunternehmer sowie Kunden vom ersten Tag an Geld sparen.

There aren't many things in our lives that are over 100 years old.

Es gibt wenige Dinge in unserem Leben, die älter als 100 Jahre sind.

So why are we still using and relying on those old-fashioned power lines?

Warum nutzen wir also immer noch diese altmodischen Stromleitungen?

This is because our utility companies are regulated monopolies

Das liegt daran, dass unsere Versorgungsunternehmen

regulierte Monopole mit einer sehr konservativen Kultur sind.

with a very conservative culture.

To understand today's advanced conductors, let's take a look at yesterday's wires.

Um die modernen Leiter zu verstehen,

sollten wir einen Blick auf die Drähte von gestern werfen,

The original century-old technology, the ACSR conductor,

auf die ursprüngliche hundertjährige Technologie, den ACSR-Leiter,

which is still dominant today in our power grid.

der auch heute noch in unserem Stromnetz dominiert.

It has steel wire as a core for structural support

Er besteht aus Stahldraht als Kern für die strukturelle Unterstützung

and layers of aluminum for electrical conductivity.

und Schichten aus Aluminium für die elektrische Leitfähigkeit.

The steel wire at the time, 100 years ago, wasn't strong enough,

Damals, vor 100 Jahren, war der Stahldraht nicht stark genug,

so we had to use hard aluminum for strength contribution.

also mussten wir Hartaluminium verwenden, um die Festigkeit zu erhöhen.

The problem is hard aluminum cannot handle high temperature.

Doch Hartaluminium hält hohen Temperaturen nicht stand.

This limits capacity.

Das begrenzt die Kapazität.

In the 1970s, our steel industry was able to deliver stronger steel,

In den 1970ern konnte die Stahlindustrie stärkeren Stahl liefern,

which then can be combined with annealed aluminum.

der sich dann mit geglühtem Aluminium kombinieren ließ.

That forms the ACSS conductor,

So entsteht der ACSS-Leiter,

der für den Betrieb bei hohen Temperaturen

which is capable of high-temperature operation for high ampacity.

und hoher Strombelastbarkeit geeignet ist.

The problem is steel expands when hot.

Allerdings dehnt sich Stahl bei Hitze aus.

This causes excessive sagging.

Das führt zu übermäßigem Durchhang.

You probably have noticed that our power lines

Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass unsere Stromleitungen

an heißen Sommertagen durchhängen –

droop on a hot summer day,

and that is why.

nun, das ist der Grund.

This sag caused its own set of challenges.

Dieser Durchhang bedeutet eine Reihe Herausforderungen.

In the 1990s, advanced conductors emerged.

In den 1990er Jahren kamen moderne Leiter auf den Markt.

Instead of the steel core in the traditional conductors,

Anstelle des Stahlkerns in den herkömmlichen Leitern

werden Verbundwerkstoffe mit geringerer Wärmeausdehnung verwendet

composite materials with lower thermal expansion,

such as a ceramic fiber composite or a glass carbon fiber composite,

wie z. B. Keramikfaser- oder Glas-Kohlefaser-Verbunde,

are used to replace steel and reduce sag.

um Stahl zu ersetzen und den Durchhang zu verringern.

Unfortunately, our utility industry experience

Leider haben wir in der Versorgungsbranche

mit dieser Gruppe fortschrittlicher Leiter der ersten Generation

with this group of first-generation advanced conductors

keine guten Erfahrungen gemacht.

hasn't been positive.

They are known to be delicate, difficult to work with,

Sie sind in der Regel empfindlich, schwer zu handhaben,

leicht brechbar, haben Probleme mit der Langlebigkeit,

easy to break, with longevity concerns,

and they are also very expensive,

sie sind außerdem sehr teuer

used for niche applications at best.

und werden bestenfalls für Nischenanwendungen genutzt.

By 2016, TS technology was developed and commercially deployed.

Bis 2016 wurde die TS-Technologie entwickelt und kommerziell eingesetzt.

We solved all the problems

Wir haben alle Probleme

associated with the first-generation advanced conductors,

im Zusammenhang mit den neuartigen Leitern der ersten Generation

at [their] source.

von Grund auf gelöst.

We designed in safety, reliability, longevity,

Wir achteten von Anfang an auf Sicherheit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit,

easy installation and maintenance from the start,

einfache Installation und Wartung

durch wirksamen Schutz des vorgespannten Kohlenstoffkerns

by leveraging effective protection for the pre-tensioned carbon core

with a continuous, seamless, thick aluminum sleeve

mit einer durchgehenden, nahtlosen, dicken,

dazu vollständig leitfähigen Aluminiumhülle.

that is also fully conductive.

This technology shifted three conductor paradigms.

Diese Technologie veränderte drei Paradigmen des Leiters.

We can run this conductor at high temperatures

Wir können diesen Leiter bei hohen Temperaturen

for very high ampacity,

mit sehr hoher Strombelastbarkeit betreiben,

without the conductor sagging problem,

ohne dass der Leiter durchhängt,

because the carbon core has virtually no thermal expansion.

da der Kohlenstoffkern praktisch keine Wärmeausdehnung hat.

We also maximized the aluminum content in the conductor

Wir maximierten auch den Aluminiumgehalt im Leiter,

um eine optimale Strombelastbarkeit zu erreichen,

for optimal ampacity ...

without the weight penalty in the conductor.

ohne dass der Leiter an Gewicht verliert.

This is because the carbon composite core

Denn der Kern aus Kohlefaserverbundwerkstoff

was able to eliminate 80 percent of the weight of steel.

konnte 80 Prozent des Gewichts von Stahl einsparen.

And we can also incorporate the annealed aluminum

Außerdem können wir das geglühte Aluminium

für beste Leitfähigkeit in den Leiter einbauen,

for best conductivity in the conductor

without compromising on conductor strength,

ohne Kompromisse bei der Festigkeit des Leiters zu machen,

because the carbon core is twice the strength of steel.

da der Kohlenstoffkern doppelt so fest ist wie Stahl.

And furthermore, this solution is also corrosion-proof.

Darüber hinaus ist diese Lösung auch korrosionsbeständig.

The heat-tolerant, sag-proof feature in this solution

Die Tatsache, dass der Leiter hitzebeständig und durchhangsicher ist,

makes it much better in terms of surviving wildfires

macht ihn im Vergleich mit herkömmlichen Leitern

wesentlich widerstandsfähiger gegen Waldbrände.

compared to traditional conductors.

The strong and compact design also makes it more resilient

Das starke und kompakte Design macht ihn auch widerstandsfähiger

against extreme wind or ice storms due to climate change.

gegen extreme Wind- oder Eisstürme aufgrund des Klimawandels.

Doing this, we can triple the line capacity

So können wir die Leitungskapazität

mit denselben Strukturen in den Stromleitungskorridoren verdreifachen.

with the same structures in the power-line corridors.

At the same time, we can reduce line loss by 50 percent,

Gleichzeitig können wir den Leitungsverlust um 50 Prozent reduzieren

while essentially eliminating thermal sag.

und dabei den thermischen Durchhang weitgehend eliminieren.

And the best part is this technology comes with a green discount,

Und das Beste: Diese Technologie ist zusätzlich zur grünen Dividende

aufgrund der Reduzierung der Leitungsverluste

in addition to the green dividend

that's associated with line-loss reduction.

mit einem Umwelt-Rabatt ausgestattet.

This saves the grid operators and their customers money from day one,

Das spart Netzbetreibern und Kunden vom ersten Tag an Geld,

even though this advanced conductor has a modest premium

obwohl dieser fortschrittliche Leiter im Vergleich zu herkömmlichen Leitern

compared to traditional conductors.

nur einen geringen Aufpreis kostet.

Here's how.

So geht's.

When you build new transmission lines,

Beim Bau neuer Übertragungsleitungen

the cost of conductors in the overall project is very minor,

sind die Kosten für die Leiter im Gesamtprojekt sehr gering,

about a few percentage points,

etwa ein paar Prozentpunkte,

but the cost associated with structure can be as much as 30 percent.

aber die mit der Struktur verbundenen Kosten

können bis zu 30 Prozent betragen.

With the strong, less-sag TS conductor,

Mit dem starken, durchhangarmen TS-Leiter

you can build these new lines with fewer and shorter structures,

lassen sich diese neuen Leitungen mit weniger und kürzeren Strukturen bauen.

Das führt zu erheblichen Einsparungen bei den Investitionskosten,

creating substantial CapEx savings

that more than offset the modest premium associated with conductors.

die den bescheidenen Aufpreis für die Leiter mehr als ausgleichen.

There are numerous new transmission lines deploying TS technology

Es gibt zahlreiche neue Übertragungsleitungen mit TS-Technologie,

that can prove this point.

die das belegen können.

In reconductoring, we replace the wire but reuse the towers.

Bei der Neuverkabelung ersetzen wir den Draht,

verwenden aber die Masten wieder.

There's even better economics in that situation.

In dieser Situation ist die Wirtschaftlichkeit noch besser.

We can triple the line capacity without retrofitting any structures ...

Wir können die Leitungskapazität verdreifachen,

ohne irgendwelche Strukturen nachzurüsten,

for the lowest project cost.

und das zu niedrigsten Projektkosten.

If you were to use traditional conductors for reconductoring,

Würden Sie herkömmliche Leiter für die Neuverkabelung verwenden,

the required upgrade to the structure can be substantial.

könnte die erforderliche Modernisierung der Struktur erheblich sein.

Let me give you a real-world example.

Ich gebe Ihnen ein Beispiel aus der Praxis.

In March 2021,

Im März 2021 haben wir in North Dakota

we reconductored an 11-mile, 230-kV transmission line in North Dakota.

eine 230-kV-Übertragungsleitung von knapp 18 Kilometern neu verkabelt.

Das Versorgungsunternehmen musste die Leitungskapazität erhöhen,

The utility needed to increase line capacity

to accommodate wind farms in the area.

um die Windparks in der Region aufzunehmen.

Traditional conductors, ACSS, [were] initially used,

Ursprünglich wurden herkömmliche ACSS-Leiter verwendet,

which required an expensive and time-consuming structural retrofit

die eine teure und zeitaufwändige strukturelle Nachrüstung

to 90 percent of the structures

von 90 Prozent der Strukturen erforderten,

because of excessive sagging.

da sie zu stark durchhingen.

When they later switched to the TS solution,

Als man später auf die TS-Lösung umstieg,

they were able to save 40 percent in total project CapEx,

ließen sich 40 Prozent der gesamten Projektkosten einsparen,

because we avoided all the structural retrofit.

da wir die strukturelle Nachrüstung vermieden.

The project was completed 12 months ahead of schedule,

Das Projekt endete 12 Monate früher als geplant

und man sparte Investitionskosten von 1,8 Millionen Dollar.

with 1.8 million dollars' CapEx savings.

Let's imagine what is possible if we thus upgraded our power grid

Stellen wir uns vor, was möglich wäre, wenn wir so unser Stromnetz

und seine Kapazität weltweit verbessern würden.

and its capacity around the world.

We could connect the renewable generation instantly,

Wir könnten die erneuerbaren Energien sofort anschließen,

versus the years-long wait that we're experiencing today.

anstatt wie heute jahrelang warten zu müssen.

No more bottlenecks holding back wind or solar projects.

Keine Engpässe mehr, die Wind- oder Solarprojekte behindern.

We can electrify everything and meet the growing power demand

Wir können alles elektrifizieren und den wachsenden Strombedarf

for electric vehicles, heat pumps,

für Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen,

industrial processes and data centers,

Industrieprozesse und Rechenzentren decken,

without grid reliability or transmission congestion constraints.

ohne dass es zu Engpässen

bei Netzzuverlässigkeit oder Übertragung kommt.

Here's a big one.

Und hier noch etwas Tolles.

We can dramatically reduce greenhouse gas emissions

Allein durch die Einsparung von Leitungsverlusten

just with the reduced line-loss saving alone.

lassen sich die Treibhausgasemissionen drastisch reduzieren.

We can avoid as much as 500 million tons of greenhouse gas each year,

Wir können jährlich bis zu 500 Millionen Tonnen Treibhausgase vermeiden,

because we do not have to do as much compensatory generation.

weil wir nicht so viel Ausgleichsstrom erzeugen müssen.

Add to that the multigigaton opportunity,

Hinzu kommt die Möglichkeit, mehrere Gigatonnen einzusparen,

if we are able to connect so much more solar and wind to the world's power grid.

wenn sich so viel mehr Solar- und Windanlagen

an das weltweite Stromnetz anschließen lassen.

You can make it happen.

Sie können das möglich machen.

Sie können beispielsweise Gesetze,

For example, you can support legislation, policy-making and regulations

politische Entscheidungen und Vorschriften unterstützen,

die unsere Versorgungsunternehmen verpflichten,

that require our utility companies to consider advanced conductors

bei der Planung von Übertragung, Zuverlässigkeit,

in transmission, reliability, decarbonization

Dekarbonisierung oder Netzmodernisierung fortschrittliche Leiter zu berücksichtigen

or grid-modernization planning,

while at the same time providing performance or other incentives

und gleichzeitig Leistungs- oder andere Anreize zu bieten,

that are enabled by new technology like TS

die durch neue Technologien wie TS ermöglicht werden,

um die Netzleistung

so that they can improve grid performance by investing in this technology.

durch Investition in diese Technologie zu verbessern.

Conductors have a design life of 50 to 70 years.

Die Leiter haben eine Lebensdauer von 50 bis 70 Jahren.

Let's upgrade our power grid,

Lassen Sie uns das Stromnetz modernisieren

build it better for a clean energy future,

und es für eine saubere Energiezukunft verbessern

today.

und zwar sofort.

We cannot afford to have another 50 to 70 years locked up

Wir können es uns nicht leisten, uns weitere 50 bis 70 Jahre

mit hundertjähriger Technologie im Stromnetz zu blockieren.

with century-old technology in our power grid.

I believe firmly that our power grid

Ich bin der festen Überzeugung, dass unser Stromnetz

can and should be the enabler for energy transition.

der Motor der Energiewende sein kann und sollte.

We have an opportunity to write that legacy.

Wir haben die Chance, dieses Vermächtnis zu schaffen.

We went from dial-up internet to 5G in a couple of decades.

Wir sind innerhalb weniger Jahrzehnte vom DFÜ-Internet zu 5G umgestiegen.

We can do the same for our power grid.

Das Gleiche können wir für das Stromnetz tun.

We just need to start now,

Wir müssen nur jetzt damit anfangen,

with the right conductor technology available today.

und zwar mit der richtigen, heute verfügbaren Leitertechnologie.

Together, we can make a difference for humanity and for climate change.

Gemeinsam können wir etwas

für die Menschheit und den Klimawandel bewirken.

Thank you.

Danke.

(Applause)

(Applaus)