Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Hraniční opevnění

Publikováno: Vesmír 95, 640, 2016/11

Po osmdesáti letech Česko opět buduje hraniční opevnění. Tentokrát není důvodem strach z vojáků, ale z lesa severoněmeckých větrných elektráren, které naplno útočí vždy, když se do jejich šedobílých listů opře vítr.

Síla je to nezanedbatelná. Ke konci roku 2015 měli Němci ve větrných elektrárnách instalovaný výkon odpovídající více než 21 Temelínům (celkem 44,9 gigawattu instalovaného výkonu, z něhož 41,7 gigawattu připadá na pevninské elektrárny a 3,3 gigawattu na elektrárny šelfového moře).1) Dalších 39,6 gigawattu byli západní sousedé schopni vyrobit ve zhruba milionu solárních zařízení,2) jejichž instalovaný výkon odpovídá téměř 19 Temelínům.

Když se sítě rozvlní

Zmíněné množství energie vzniká v době přebytku náhle, což je značný problém. V místě výroby totiž nemá náš západní soused pro energii dostatečný odbyt a musí ji dopravit do průmyslových oblastí na jihu a do Rakouska, s nímž má o odběru dohodu. V cestě je však 800 km vedení s nedostatečnou kapacitou, jež vzniklý přebytek není schopno efektivně přenést. Elektřina pak hledá únik místem, kde jí přenosová soustava klade nejmenší odpor. Chová se tak vlastně jako voda nalitá do děravé nádoby; opouští hranice Německa a do cílových oblastí v Rakousku a na jihu Německa putuje oklikou přes polské, české, někdy i slovenské a maďarské území.

Za normálních okolností takové „přelití“ není problémem. Přenosové soustavy jsou na situace stavěny a personál vyškolen. Potíž začíná tehdy, když je přeliv tak velký, že regulátor již vyčerpá všechny rezervy a soustava jede na hranicích možností. Při následné souhře několika okolností může dojít až ke zhroucení – blackoutu – při němž zůstanou statisíce lidí bez proudu. Podle dostupných zdrojů jsme mu nejblíže byli v listopadu 2011, kdy k nám severoněmecké větrníky najednou tlačily 3,5 gigawattu elektřiny, tedy více než trojnásobek běžných hodnot. Obdobná situace přišla o tři roky později, kdy na přelomu prosince 2014 a ledna 2015 dosahoval tranzitní tok z Německa do Rakouska přes českou přenosovou soustavu hodnoty až 3,49 gigawattu.3)

Co hrozí

Za normálních okolností má každá přenosová soustava rezervu pro případ nenadálé události. Musí splňovat takzvané kritérium N-1. Jde o základní kritérium spolehlivosti provozu elektrizační soustavy. Jeho plnění zaručuje, že je v síti dostatečná kapacita na přijetí mimořádného přítoku elektřiny. Kupříkladu přerušení drátů vysokého napětí vyřadí dané vedení z činnosti, avšak elektřina si okamžitě – v souladu s fyzikálními zákony – najde cestu jinými vedeními a v síti se doslova „rozteče“. V elektrické síti je to podobná situace, jako když v kanalizačním potrubí teče voda jen u dna a přijde průtrž mračen; dobře dimenzovaná kanalizace vodu pojme.

Zjednodušeně řečeno: pokud v krizové situaci platí N-1, spotřebitelé si ničeho nevšimnou. Jakmile ale při mimořádném souběhu několika nepříznivých okolností již síť jede „na doraz“, nenadálý přítok může způsobit přetížení dalšího síťového prvku. Pak ochranné zařízení takový prvek vyřadí z provozu a přetížení se šíří k dalším uzlům. V takové situaci může dojít až k dominovému efektu, jako se stalo dne 4. listopadu 2006, kdy na vyřazení 30 přenosových linek v 8 státech Evropy stačilo pouhých 19 sekund. Bez proudu zůstalo na několik hodin 15 milionů Západoevropanů.

Česku se tato událost vyhnula, ale na přelomu let 2014 a 2015 přetok elektřiny z Německa způsobil, že bezpečnostní kritérium N-1 na česko-německém a česko-rakouském profilu sedm dnů neplatilo. Dispečeři provozovatele české elektroenergetické přenosové soustavy – ČEPS – taková nebezpečí odvracejí za cenu zvýšených nákladů. Jen pro představu uveďme, že mezi 9. prosincem 2014 a 10. lednem 2015 si taková opatření vyžádala přibližně 60 milionů korun. Za pouhý jeden měsíc to bylo zhruba 2,5krát víc než náklady na taková opatření za roky 2012 a 2013 dohromady. Podle vyjádření ČEPS mimořádných situací, vzniklých kvůli přetokům energie z Německa, spíše přibývá.

Virtuální transformátor

Na návrhy Česka a dalších států Visegrádské čtyřky, jak situaci řešit, ale Německo ani Rakousko nijak zásadně nereagovaly. Severojižní německá tranzitní síť zatím není posílena. Jednou z dalších možností, jak do budoucna zabránit opakování takových situací, byla mezistátní dohoda, která by německým a českým dispečerům umožňovala společně přijmout určitá mimořádná opatření. Mohli by kupř. měnit rozložení energetických toků v soustavě, vypínat některá vedení, snižovat výkon určitých elektráren ap. Dohoda však podle dostupných informací ztroskotala na neochotě Němců platit vícenáklady spojené s regulací mimořádné situace.

Vzhledem k tomu, že stejný problém řeší i Poláci, německý provozovatel přenosové soustavy – 50Hertz – se alespoň dohodl s polským provozovatelem sítě – PSE Operator – na spuštění pilotního projektu, který měl funkčnost přeshraniční regulace ověřit. Systém měl fungovat jako „virtuální transformátor PST“ (Phase Shifting Transformers – transformátory s regulací fáze), skončil však nezdarem, neboť byl neúčinný. Jedním z důvodů mohl být fakt, že nezahrnoval finanční zpětnou vazbu na původce událostí. Poláci i my jsme se tedy rozhodli jít jinou cestou: tok elektřiny účinně regulovat prostřednictvím reálných transformátorů PST.

Obří stavidlo

Tři transformátory PST již jsou v rozvodně v Hradci u Kadaně, kde je tým techniků připravuje ke spuštění. Na hranicích s Německem budou sloužit jako jakési stavidlo, které dispečeři v situaci vymezené konkrétními podmínkami použijí k odvrácení nebezpečí. Klíčem k úspěchu je schopnost transformátoru PST měnit fázový úhel napětí na koncích vedení, a tím fakticky i směr průtoku činného výkonu. Transformátor PST je tedy schopen nejen pouštět k nám určité množství energie z Německa, ale zcela tok zastavit anebo případně obrátit a energii z Česka vpouštět do německé přenosové soustavy.

Podle zastánců řešení, které pro českou stranu představuje náklady více než dvě miliardy korun, jde v současnosti o jediný dostupný technický prostředek, schopný uchránit naši přenosovou soustavu před účinky přebytků energie z německých obnovitelných zdrojů.

Kritikové řešení naopak tvrdí, že nebezpečí, proti němuž se výstavbou transformátorů chráníme, není tak veliké. Energetický analytik ENA Jiří Gavor hovoří maximálně o dvou či třech dnech ročně, kdy jsou kvůli přetokům porušeny bezpečnostní limity soustav. Většinou se při tom nic nestane.

Budoucnost v mlhách

Výstavba transformátorů na hranicích je jen krátkodobým opatřením, účinným nanejvýš několik let, nežli Němci dobudují své energetické vedení v severojižním směru. Navzdory ambicím se výstavba tohoto díla stále protahuje a komplikuje. Konstruktéři by totiž rádi infrastrukturu vedli pod zemí, což se nelíbí majitelům dotčených pozemků, kteří se nechtějí smířit s existencí obslužné komunikace kabelu, vedoucí v celé jeho délce po povrchu, a se souvisejícím omezením vlastnických práv k půdě. Kdy se podaří páteřní síť dobudovat, zatím není známo.

Mezi jistoty lze prozatím počítat zaprvé to, že transformátorové „obranné“ zařízení už je ze tří čtvrtin na našem území. Chybí zatím čtvrtý, poslední transformátor, na němž se při předávací zkoušce u italského výrobce projevila závada, která dodávku této poslední části objednávky zpozdila. Zadruhé Evropa stále zvyšuje energetickou soběstačnost využíváním energie slunce a větru. Rozvoj zdrojů je však mnohem rychlejší než modernizace infrastruktury. To je hlavní důvod problémů, které v tuto chvíli spojujeme s Německem jen proto, že je v budování těchto zdrojů v Evropě bezkonkurenčně nejdále (viz mapu). Proto také Česko není jediným státem, který po transformátorech PST sáhl. A do třetice: Není pravděpodobné, že by se Německo vzdalo svého cíle zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energie na celkové výrobě elektřiny ze současných asi 30 % na 80 % v roce 2050. Rozkolísanost sítě tedy spíš poroste, což Němci řeší odvážně novátorskými systémovými změnami v celé přenosové soustavě. Že budou muset nějak zajistit stabilitu své soustavy, aby tím neohrožovali vlastní ani evropskou síť a své vnitřní problémy neexportovali k sousedům, to je nutný předpoklad.

Zatím letí Němci tempem světových lídrů v zavádění obnovitelných zdrojů. Vydrží-li jim to a dosáhnou-li svého vytčeného cíle, zrodí se energetický systém nepodobný tomu, jak jej známe dnes. Bude-li navíc stabilní, morální stáří budovaného „hraničního opevnění“ může přijít dříve, než skončí deklarovaná životnost transformátorů PST. Pak se může rozvodna v Hradci u Kadaně stát symbolem dvojího pojetí energetické bezpečnosti (i soběstačnosti) státu. Možná ale také, že naplní-li se představa o větším propojení kontinentálních energetických sítí formou Energetické Unie,4) už tato pohraniční historická epizoda nebude nikoho zajímat.

Poznámky

1) Údaje Evropské asociace větrné energie (EWEA) za rok 2015.

2) Údaje Federal Network Agency za rok 2015.

3) On-line: Mimořádná situace.

4) www.e-highway2050.eu.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201611_640-641.pdf (539 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky