Zavládne stejnosměrné napětí?

Nedávné výpadky elektrické energie, které postihly velkou část Severní Ameriky a Evropy, si v rozvodných sítích vy


Nedávné výpadky elektrické energie, které postihly velkou část Severní Ameriky
a Evropy, si v rozvodných sítích vyžádají významné změny včetně změny
používaných technologií.
Během letošních prázdnin postihla Evropu taková řada významných výpadků dodávky
elektrické energie, že již není možné nad tímto problémem přivírat oči. Šlo
například o dva výpadky v Londýně během jediného týdne, o výpadek v severských
zemích či o asi největší evropský výpadek v Itálii na konci září 2003.
Ačkoliv by se mohlo zdát, že celý problém je ryze technický, ukazuje se, že
politický zásah do problému bude nezbytný. V čem je problém?

Problémem je přenos
Podle vědců za výpadky stojí nejpravděpodobněji rozvodná síť (přenosová
soustava), která není v Evropě koncipována pro novou situaci, kterou je prodej
elektřiny přes hranice. Prostředí v Evropě (a ve velké míře i jinde) totiž
nahrává jednoduchému principu obchodu dodávat elektrickou energii z míst, kde
jí je přebytek, do míst, kde jí je naopak nedostatek. Přitom nemusí jít o jen
trvalý stav, může být i dočasný. Nedostatek se může projevit náhle v určité
lokalitě a dnešní dohody provozovatelů energetických tras již umožňují v
podstatě okamžitě na postižené místo převést část energetické kapacity z místa,
které výpadkem postiženo nebylo.
To však představuje vysoké nároky na transportní síť, která tomu není
přizpůsobena a při náhlé změně parametrů v síti není schopna nové transportní
podmínky zvládnout, protože na to nebyla v době svého vzniku vůbec
projektována. Výsledkem jsou různé stupně přetížení soustavy, ohrožení její
stability a bezpečnosti a v konečném důsledku i možný fatální výpadek celé
přenosové soustavy, respektive celého souboru přenosových soustav

Legislativa příkladem
Protože rozvodné podniky nejsou schopny se novým podmínkám samy přizpůsobit, je
potřeba, aby určitým způsobem zasáhl stát. Například ve Spojených státech
vznikla centrální administrativní jednotka pro dohled nad energetickými sítěmi,
která má za úkol předcházet tak rozsáhlým výpadkům, jaké postihly východní
pobřeží Severní Ameriky letos v letních měsících.
Ani Evropa nechce zůstat pozadu. Ta stanoví pravidla pro investice do přenosu a
distribuce energie za účelem zvýšení spolehlivosti tato pravidla by měla
přinést tolik kýžené peníze. Zvýšit by se také měla kapacita vzájemného
propojení soustav, která může zabránit větším výpadkům. Výměnná kapacita mezi
zeměmi EU bude podle předpokladů zvýšena z dnešních asi 10 % na 20 % v roce
2010, což má být i cílový stav. Například Evropská komise hodlá vydat do konce
tohoto roku směrnice týkající se bezpečnosti dodávek elektrické energie. Rovněž
stanoví seznam takzvaných prioritních projektů na vzájemné propojení evropských
rozvodů elektřiny a plynu. Jednotliví členové EU mají rovněž definovat role a
odpovědnosti pro různé subjekty působící na trhu a stanovit jejich závazky a
záložní kapacity.

Nutná změna technologie
Spolu s legislativní a politickou podporou je třeba inovovat i technologii
přenosových soustav. Otevření trhu s elektřinou totiž znamená, že elektřina je
transportována přes hranice, což bylo před několika lety ještě nemyslitelné a
projektanti s tím nepočítali. Kritické je zejména obchodování na dlouhé
vzdálenosti, což přináší nestabilitu hned do několika přenosových soustav.
Například Česká republika, která má podle odborníků přenosovou soustavu
postavenou na celkem vysoké úrovni, slouží nejen k přenosu přebytečné
elektrické energie do sousedních států, jako je Německo či Rakousko, ale slouží
i jako tranzitní přenosové médium pro prodej elektřiny z některých
východoevropských zemí do zemí západní Evropy. Při řešení transportu elektrické
energie je také třeba brát v úvahu stav rozvodné soustavy v cílové zemi není
například České republice nic platná kvalitní rozvodná síť, pokud odběratel
není schopen kvalitativní parametry soustavy dodržet i u sebe.
V současné době v rozvodných sítích výrazně převažuje technologie přenosu
elektrické energie prostřednictvím střídavého proudu. Při této konfiguraci
existují tři základní metody, jak výrazně zvýšit bezpečnost dodávky elektrické
energie:
Úprava existujících rozvodů tak, aby byly schopny přenášet větší kapacitu
elektrické energie.
Použít novou kabeláž, zejména tu, která vede pod zemí, a která tak může
nabídnout vyšší kapacitu přenosu.
Na dlouhé vzdálenosti použít elektronické systémy přenosu energie pomocí
stejnosměrného napětí HVDC (High Voltage Direct Current).
Právě do posledně jmenované metody vkládají své očekávání odborníci ze
společnosti ABB. Podle nich technologie HVDC nabízejí hned několik významných
výhod: mají kontrolu přetížení, vyšší spolehlivost a navíc, což je velmi
důležité, usnadňují obchod s energií napříč rozvodnými sítěmi.

Principy HVDC
Základním posláním technologie HVDC, jež spatřila světlo světa zhruba před 15
lety, je přenášet elektrickou energii na dlouhou vzdálenost (od 300 do 1 400
km) pomocí visutých transportních systémů anebo prostřednictvím podmořských
kabelů. Také se využívá pro propojení energetických systémů, kde to není
tradičním způsobem (střídavým proudem) možné, například kvůli rozdílné
frekvenci nebo napětí. Firma ABB vyvinula ještě odlehčenou verzi HVDC, tedy
HVDC Light, která slouží pro malé a středně velké přenosy elektrické energie.
Princip spočívá v tom, že energie je přebírána v jednom bodě třífázového
rozvodu, usměrněna v převodníkové stanici, přenesena přes kabelové rozvody do
převodníkové stanice příjemce, kde zpětně nabude trojfázové podoby a dostane se
do střídavé sítě odběratele. Standardně se pomocí HVDC přenáší od 100 MW,
nejčastěji je to však 1 000-3 000 MW (verze Light může pracovat od desítek do
333 MW).
Síť postavená na bázi HVDC může být dokonce jednokabelová po jediném kabelu je
přenášen elektrický proud, zatímco druhý vodič je nahrazen zemí. Tak ale lze
přenášet energii maximálně do hodnoty 1 500 MW. Bipolární systém předpokládá,
že energie je přenášena přes dva vodiče, z nichž jeden má kladnou úroveň
elektrického napětí, zatímco druhý zápornou.
V budoucnu zřejmě technologie HVDC nabídne ještě řadu vylepšení. Předpokládá
se, že spolehlivost bude zvýšena přechodem na vyšší napětí, a to okolo 800 kV.
Toto napětí však zatím příliš populární není, neboť řada odběratelů požaduje
napětí nižší než 500 až 600 kV. Většího užití se dočkají i DC filtry, které
eliminují nechtěný frekvenční šum.

Závěrem
Jak se tedy ukazuje, zřejmě nemusí být příliš daleko doba, kdy dálkové
přenosové trasy změní dosavadní střídavý proud na proud stejnosměrný. Kvůli
tomu by mohla vzniknout i nová kategorie firem, takzvaní Nezávislí
poskytovatelé přenosu energie (Independent Transmission Providers), kteří by za
úplatu mezi státy energii spolehlivě přenášeli. Pro ty by byla zkrácení doby
přenosu energie natolik závažné, že by byli ochotni investovat do vyspělých
stejnosměrných systémů.
Uvedená změna by asi přišla přece jen levněji než škody, které přinesou stále
častější výpadky elektrické energie v průmyslově vyspělých zemích.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.