energia
elektryczna


To tylko awaria...


Ilość awarii, z którymi borykała się polska energetyka w pierwszym dniu intensywnych opadów śniegu i deszczu - nie budzi zaskoczenia.


     Szczególne warunki pogodowe są czynnikiem obiektywnym i można twierdzić, że w warunkach katastrofy żywiołowej, występowanie awarii jest usprawiedliwione siłą wyższą. Jednak skala i zasięg środowej (14 października b.r.) zapaści energetycznej nie może być tłumaczona tylko niesprzyjającą pogodą. Chociaż, gdyby sięgnąć do starych raportów...


...w sprawie Szczecina


      W kwietniu zeszłego roku, na skutek obfitych opadów marznącego deszczu i śniegu nastąpiła awaria linii przesyłowych, powodując black-out w Szczecinie i jego okolicach. Specjalna komisja, powołana do zbadania tego zdarzenia, uznała że: “utrata zasilania w lewobrzeżnej części miasta i jego okolicach spowodowana była wyłącznie warunkami atmosferycznymi, a w zaistniałej sytuacji nie można było ani im zapobiec, ani też ograniczyć ich skutków.”  Ekspertyzy w zakresie przyczyn awarii dokonał również Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, wskazując koincydencję niekorzystnych zjawisk atmosferycznych tj. silnych opadów deszczu i śniegu, wysokiej wilgotności powietrza i niskiej temperatury. Sprawa wydawała się przesądzona gdyby nie...


...scenariusz dr. Szweda


Własną hipotezę na temat pomorskiej awarii wyraził, w wywiadzie dla Gazety Szczecin, dr Paweł Szwed z Zakładu Elektroenergetyki Politechniki Szczecińskiej. Dr Szwed poddał pod wątpliwość główną przyczynę zerwania linii energetycznych, czyli obciążenie śniegiem i oblodzenie. Awaria, w jego opinii, była spowodowana
złym stanem technicznym linii, resztę spowodował efekt domina.

Jednym ze źrodeł takiej oceny zdarzenia były tabele rzeczywistej obciążalności, używane do obliczania możliwych do przyłączenia mocy. Wynikało z nich (a były tworzone przez właścicieli infrastruktury), że możliwości przesyłowe linii były mniejsze niż powinny, co wskazywało na ich wyeksploatowanie. Scenariusz całej katastrofy według dr Szweda mógł być więc następujący. Uszkodzenie zużytego izolatora, na którym doszło do zwarcia (temu rzeczywiście sprzyjały panujące warunki), spowodowało zerwanie przewodu fazowego na słupie, co z kolei zaburzyło statykę słupów sąsiednich (pod Szczecinem przewróciło się 17 slupów). Z powodu nagłego wyłączenia jednego przesyłu, wzrosło obciążenie pozostałych pracujących w systemie. Ich przeciążenie spowodowało dalsze awarie i wyłączenia. Na koniec brak odbioru spowodował wyłączenie elektrowni. Scenariusz dr Szweda nosi wszelkie cechy prawdopodobieństwa. Wyłączyć z niego należy uszkodzenia spowodowane przez zwalone drzewa, ale nad jego meritum, czyli rolą zużycia i degradacji eksploatowanych linii należy się zastanowić. Pomoże w tym wycieczka do...


...Muzeum Techniki


     W Krajowym Systemie Przesyłowym (KSP) pracuje 236 linii o łącznej dlugości 13 053 km. Są to głównie linie i urządzenia dzialające pod napięciem 220 kV. Spora część z nich została wyprodukowana 30 - 40 lat temu i jest poważnie wyeksploatowana. Aż 80% linii 220 kV ma więcej niż 30 lat, a następne 19% przekroczyło lat 20. Niektóre pochodzą nawet z pierwszej połowy lat pięćdziesiątych. Siłą rzeczy ich stan daleki jest od doskonałości, a rozwiązania techniczne nie spełniają współczesnych wymagań. Modernizacja istniejących linii jest konieczna, ale modernizacja to po prostu budowa nowej linii.

Według prognozy rozwoju sieci przesyłowej do roku 2025 zostanie wybudowane 3000 km linii 400 kV, natomiast długość linii 220 kV zmniejszy się o 1500 km, a ich zdolność przesyłowa zostanie podwyższona na odcinku 360 km. Czy to wystarczy dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego? Wątpliwości rodzą się w trakcie obserwacji historii inwestycji energetycznych. Przykładem koronnym może być Warszawski Węzeł Energetyczny. Tu realizacja wielkich zamierzeń utknęła beznadziejnie, szczególnie w strefie południowej. Kolejne koncepcje, jak na przyklad linia 400 kV Miłosna-Julianów-Piaseczno-Ołtarzew, poszły do kosza m.in. z powodu kolizji z istniejącą zabudową. Podczas VI Forum Energetycznego, które odbyło się 16 października w Warszawie, ponowiony został postulat, aby budowę linii niższych napięć prowadzić razem z inwestycjami drogowymi (np. autostradami). To rzeczywiście mogłoby usunąć problemy lokalizacyjne, tyle że jaka jest kondycja inwestycji w tym zakresie - każdy widzi. Tymczasem... 


...idzie nowe


Jest w tej sytuacji również akcent pozytywny. Jeśli już coś będzie zbudowane, to będzie nie tylko nowe, ale i lepsze jakościowo.

Obecnie linie energetyczne wykonywane są zgodnie z wymogami normy PN-EN-50341-1:2005. PSE informuje, że dla niektórych inwestycji przyjmuje się specjalne wymagania, podwyższone w stosunku do wymienionej normy. Zastosowano w nich dwukrotnie większą liczbę słupów tzw. mocnych. W konstrukcjach słupów o ponad 20% podwyższono odporność na ociążenia wiatrem i sadzią oraz, dzięki specjalnym rozwiązaniom, ograniczono ryzyko opadnięcia przewodów fazowych. Można przypuszczać, że gdyby takie słupy stały pod Szczecinem - awaria nie mogłaby mieć miejsca. I nie chodzi tu tylko o Szczecin...

KS 19/10/2009

 

SmartGrids - czyli intelgentna sieć (I)


          




Współcześnie istniejące systemy energetyczne z elementami wymiany transgranicznej, nastawione są na jednokierunkowy przepływ energii elektrycznej od wytwórcy do konsumenta. W procesie dostarczania energii finalnemu użytkownikowi biorą udział operatorzy sieci przesyłowych 220 kV/400 kV/700kV, sieci przesyłowo - rozdzielczych 110 kV, sieci rozdzielczych 15 kV oraz sieci odbiorczych niskiego napięcia (il.1).










Taka struktura dystrybucji nie sprzyja:

  1. -integracji źródeł rozproszonych z systemem, szczególnie zaś energetyki opartej na OZE,

  2. -właściwej regulacji systemu, dostosowującej podaż energii do potrzeb konsumentów,

  3. -włączeniu odbiorców finalnych w proces kształtowania zapotrzebowania na energię.

Ponadto systemy o jednokierunkowym przepływie posiadają znaczną bezwładność i są narażone na poważne awarie mogące wystąpić, jak uczy doświadczenie, w bardzo znacznej skali.

          

        









Idea Smart Grids (il.2) oparta jest na tworzeniu systemu z dwukierunkowym przepływem energii skorelowanym z systemem informacyjnym, łączącym wszystkie elementy procesów wytwarzania, dystrybucji i konsumpcji energii. Pozwoli to na znacznie łatwiejsze:

- włączanie do systemu rozproszonych źródeł energii na różnych jego poziomach,

- właściwy przepływ informacji wytwórca – dystrybutor – odbiorca,

  1. -wykorzystanie możliwości produkcji energii przez jej odbiorców w tym zwrócenia nadwyżek do systemu.    




        Jednym z narzędzi niezbędnych do realizacji projektu jest „smart metering” czyli wykorzystanie mierników i narzędzi informatycznych, a przede wszystkim połączeń internetowych, do dwukierunkowego  przepływu danych na temat zużycia energii i struktury jej generacji. Wymaga to wymiany istniejącego opomiarowania na inteligentne mierniki energii. Proces ten powinien zakończyć się w 2020 roku.  

Elementem wspierającym funkcjonowanie inteligentnych sieci są aktywne sieci dystrybucyjne z pełną integracją zapotrzebowania i zasobów energii rozproszonej (ADDRESS). Inteligentne sterowanie rozproszone np. lokalne zarządzanie energią zwiększy elastyczność systemu i uprości procesy jego regulacji.

17/03/10

 

Elektryczne pojazdy konstruowano już w pierwszej połowie XIX wieku


Koniec roku jak zawsze stwarza okazję do podsumowań, ale też do spojrzenia w czekającą nas przyszłość. Tym razem interesującym tematem wydaje się rynek samochodów elektrycznych, a właściwie ich pozycja bieżąca i prognozy rozwoju na nadchodzące dziesięciolecie. Bostońska firma konsultingowa (Boston Consulting Group) przedstawiła swojego czasu raport pod tytułem "Powrót samochodu elektrycznego?". Powrót?


Raport został wydany w roku 2009, a przecież już od szeregu lat otrzymujemy doniesienia o kolejnych typach napędu i modelach samochodów elektrycznych, o doskonaleniu technologii akumulatorów i wielkiej przyszłości tego typu pojazdów ze względu na aspekt ekologiczny, redukcję CO2, ekonomię eksploatacji, a także wymagane ograniczenie zużycia nieodnawialnych nośników energii. W poszczególnych typach pojazdów: energia elektryczna jest jedynym źródłem zasilania silnika (samochody  BEV - energia zmagazynowana w akumulatorach), zasilanie elektryczne wspomagane jest silnikiem spalinowym napędzającym generator (EREVs -pojazdy elektryczne o zwiększonym zasięgu) lub różne rodzaje napędów hybrydowych, w których występują kombinacje połączeń silnika elektrycznego i spalinowego.  


Specjaliści z BCG

opracowali trzy scenariusze rozwoju rynku motoryzacyjnego przyjmując jako główne parametry cenę ropy naftowej oraz intensywność wdrażania przepisów klimatycznych (ograniczanie emisji CO2). W scenariuszu "slowdown scenario" przyjęto, że cena baryłki ropy spadnie do 60$. Tu ważna uwaga: obecnie, w ostatnim dniu roku 2010 ropa kosztuje 90$ za baryłkę. W czasie gdy powstał raport BCG cena ropy wynosiła właśnie 60$ za baryłkę (po skoku do 150$ w połowie 2008 roku). Scenariusz "spowolnienia" przewiduje także zmniejszenie zainteresowania groźbą zmian klimatycznych oraz brak presji wobec branży samochodowej spowodowanej obawami przed globalnym ociepleniem. W drugim scenariuszu "stałego tempa" (steady pace scenario) cena baryłki ropy rośnie do 150$, obawy przed zmianami klimatu nasilają się, właściciele samochodów coraz bardziej interesują się ich emisją CO2, a rządy egzekwują przepisy klimatyczne i tworzą zachęty podatkowe do kupowania ekologicznych samochodów.  Wreszcie w scenariuszu przyspieszenia (acceleration scenario) cena ropy szybuje do 300$ za baryłkę, społeczeństwa i wszystkie instytucje i organizacje są przekonane o natychmiastowej redukcji emisji, rządy prowadzą restrykcyjną politykę klimatyczną, zaś posiadacze pojazdów z alternatywnym napędem uzyskują wysokie zwolnienia podatkowe.


W prognozie BCG

uwzględniono sześć podstawowych napędów pojazdów (benzyna, ropa, gaz, elektryczność z baterii akumulatorów, elektryczność wspomagana przez silnik spalinowy, napędy hybrydowe). W roku 2020, niezależnie od scenariusza dominować będą nieodnawialne źródła energii (np. benzyna i ropa od maksimum 88% do minimum 55%) do tych liczb należy dodać gaz (od 1% do 3%) oraz udział spalania węglowodorów w napędach hybrydowych i elektrycznych o zwiększonym zasięgu.

W 2020 roku na wymienionych wcześniej rynkach ilość sprzedanych samochodów w pełni elektrycznych zamknie się sumą 1,5 mln sztuk (2,7% rynku), identyczną sprzedaż osiągną samochody elektryczne o zwiększonym zasięgu, znacznie bardziej ekologiczne od samochodów hybrydowych. Te ostatnie uzyskają ok. 20% penetracji rynku. W preferowanym przez BCG scenariuszu "stałego tempa" na rynku pojawi się ok. 28% napędów "proekologicznych" (wliczając w to gaz wywołujący znacznie mniejszą emisję CO2 od benzyny i ropy), w scenariuszu "spowolnienia" 88% pojazdów będzie napędzane nadal wyłącznie ropą i benzyną. A gdzie samochody elektryczne? Elektryczność znajdzie zastosowanie właściwie tylko w hybrydach (11%). Dla samochodów zasilanych wyłącznie elektrycznością w “złym” scenariuszu powrotu nie będzie.



Źródło: THE COMEBACK OF THE ELECTRIC CAR? HOW REAL, HOW SOON AND WHAT MUST HAPPEN NEXT - BOSTON CONSULTING GROUP 2009

 
 

Plan Marshalla dla energetyki


W dniu 22 lutego tego roku odbyła się w Klubie Bankowca na Smolnej debata poświęcona kondycji krajowej infrastruktury energetycznej. Przybyli na spotkanie goście dowiedzieli się na wstępie, że użyty w tytule debaty ów „Plan Marshalla” to tylko hasło, bowiem takiego planu, jaki dał wsparcie gospodarkom zachodniej Europy po II Wojnie Światowej, nie ma i co gorsze nie będzie.


Według Społecznej Rady Narodowego Programu Redukcji Emisji, której przewodniczy prof. Krzysztof Żmijewski z Politechniki Warszawskiej, do rozwoju polskiego sektora energetycznego potrzebne jest 90 mld euro, czyli według cen bieżących równowartość ówczesnej pomocy gospodarczej zza oceanu.

Na takie wsparcie nie mamy co liczyć.  Tymczasem stan bloków energetycznych, sieci i reszty (lub resztek) towarzyszącej infrastruktury przypomina...


krajobraz po bitwie.


Malując grubą kreską ten energetyczny landszaft, prof. Krzysztof Żmijewski zwrócił uwagę przede wszystkim na fakty.

Po pierwsze: 40% nadal eksploatowanych bloków energetycznych liczy sobie 40 lat (i więcej), następne zaś 27% jest w wieku określanym obecnie jako „50+”.

Po drugie: dekapitalizacja techniczna bloków energetycznych obecnie dochodzi do prawie 80%, sieci przesyłowych do ponad 70%, a średnia dekapitalizacja sieci dystrybucyjnych osiągnęła 75%.

Po trzecie: planowane nowe inwestycje energetyczne w znacznej części pozostają tylko na papierze, swobodnie cyrkulując w przestrzeni medialnej.


W wirtualnym świecie planów i zamiarów funkcjonuje kilkadziesiąt różnych projektów, których realizacja przysporzyłaby Krajowemu Systemowi Energetycznemu (KSE) 3200 MW łącznej mocy. W tej materii poruszamy się w czasie przyszłym, w dodatku niedokonanym.

Rzeczywisty stan wymaga natychmiastowych działań, bowiem (podobnie jak w infrastrukturze drogowej) samo łatanie dziur nie posunie nas nawet o jeden krok do przodu, a planowanie na papierze nie spowoduje realnej poprawy.

 

Uczestnicy debaty przyjęli bez specjalnego poruszenia wymienione liczby, bowiem jako ludzie z branży, na ogół wiedzą „jaki koń jest”. Ci mniej wtajemniczeni mogli jednak wpaść w depresję.  Tym bardziej, że inni eksperci wieszczą, a mają do tego podstawy, kulminację zapaści KSE na lata 2015 – 2016, kiedy to deficyt energii elektrycznej zbliży się do 10%. Wtedy to będziemy musieli przypomnieć sobie słynne z czasów słusznie minionych „stopnie zasilania” i „planowe wyłączenia”. Żeby nie nastąpiła taka wątpliwej jakości powtórka z rozrywki, musimy budować nie tylko nowe moce, ale także modernizować i rozbudowywać infrastrukturę sieciową. Pozostaje więc tylko jedno pytanie: za co?


Krzysztof Sukiennik

9/03/11  

wkrótce zamieścimy dalszy ciąg artykułu