Tworzenie nowego, europejskiego „kręgosłupa” energetycznego

Tworzenie nowego, europejskiego „kręgosłupa” energetycznego

W ostatnich dziesięcioleciach sytuacja energetyczna w Europie uległa drastycznej zmianie. Coraz większa ilość energii elektrycznej pochodzi z odnawialnych źródeł, takich jak energia słoneczna i wiatrowa. Niemcy wykorzystując OZE potrafią już zasilić cały kraj. Póki co tylko przez parę godzin, ale trwająca rewolucja energetyczna „Energiewende" ma sprawić, że nasi zachodni sąsiedzi zamkną wszystkie elektrownie jądrowe do 2022 roku.

Zmiany te wymagają nowej i wydajnej infrastruktury energetycznej obejmującej cały kontynent.

Szkielet będzie składał się z wysokonapięciowych przewodów transmisji bezpośredniej (HVDC) podłączonych do dużej liczby przetworników źródła napięcia (VSC). Będą one połączone z liniami przesyłowymi prądu przemiennego (AC), które są częścią lokalnych systemów dystrybucyjnych. Elektrownie, farmy słoneczne i farmy wiatrowe, a także magazyny energii będą również wpięte w sieć HVDC.

"HVDC jest kluczową technologią do przesyłania dużej ilości energii na bardzo długie odległości i umożliwia dekarbonizację systemu energetycznego. Cele w zakresie zmian klimatu zostaną osiągnięte tylko wtedy, gdy będziemy w stanie dostarczyć energię z czystych źródeł do miejsc, w których jest ona rzeczywiście potrzebna", mówi Vicente Gonzáles López, z Red Eléctricita de Espana, firmy, która niedawno wykonała 65 km połączenia dalekiego zasięgu (DC) między Francją i Hiszpanią.

W tym kontekście europejski projekt Best Paths bada nowe technologie sieciowe, które umożliwiłyby lepszą integrację dostaw energii w Europie. Pięć dużych programów demonstracyjnych pokazuje, w jaki sposób można zoptymalizować nową europejską sieć w celu zapewnienia efektywnej dystrybucji energii od dostawcy energii do indywidualnego użytkownika. Kluczem do nowej infrastruktury dystrybucyjnej będzie wykorzystanie prądu stałego dla transportu energii na dużych odległościach.

Prądy zmienne przepływają głównie na powierzchni przewodu, przy mniejszym natężeniu prądu w środku. Znane jako efekt skóry zjawisko znacznie zwiększa straty spowodowane oporem drutu. Z prądem stałym nie ma efektu skóry, a więc cały przekrój przewodu jest używany przez prąd. Może to zmniejszyć straty o 30 do 40% w porównaniu do linii AC.

Inną zaletą jest to, że moc może być przesyłana przez dwa przewody, podczas gdy linie AC wymagają trzech przewodów do przenoszenia trzech różnych faz prądu przemiennego. Ponadto opracowywane są plany nadprzewodników wysokonapięciowych, które jeszcze bardziej zmniejszają straty mocy.

Projekt Demo 2 obejmie nowe technologie, które towarzyszyć będą zmianom i ich interoperacyjności. "Mamy trzech głównych producentów konwerterów napięcia - ABB, Alstom i Siemens – muszą oni wspólnie przygotować program do symulacji, oparty na przetwornicach DC. To staje się obecnie kluczowym zagadnieniem ", mówi Stephen Finney z University of Strathclyde w Glasgow w Szkocji.

W sieciach tych funkcja transformatorów znanych z AC zostanie przejęta przez konwertery źródeł napięcia w stanie stałym. W rzeczywistości te konwertery są porównywalne z małymi zasilaczami, które łączą laptop z siecią, wyjaśnia Finney.

"Są to tylko większe wersje, oparte dokładnie na tym samym rodzaju zasady konwersji mocy, z wyjątkiem tego, że są przeznaczone do bardzo dużych napięć i prądów".

To wszystko zajmie trochę czasu - mówi Gonzáles López: "My, w Best Paths, wiemy, że nie rozwiążemy wszystkich kwestii związanych z interoperacyjnością, ale jesteśmy na dobrej drodze do dostarczenia pewnych rozwiązań i, co może być ważniejsze, zdobędziemy wiele doświadczeń w tej dziedzinie "Poza opracowaną nową technologią, projekt dostarczy zestaw nowych wytycznych dotyczących eksploatacji sieci HVDC-VSC, standaryzacji stacji VSC i lepszej integracji odnawialnej energii wiatrowej, aby ograniczać działalność turbin, gdy ich moc nie jest potrzebna".

(KB)