Co dzieje się z siecią energetyczną, gdy temperatura przekracza 35°C? Co może się wydarzyć, kiedy kilkudniowe okresy utrzymujących się wysokich temperatur sprawiają, że wszystkie elementy infrastruktury energetycznej przez dłuższy czas pracują pod zwiększonym obciążeniem?
- Sieć energetyczna w temperaturze przekraczającej 35°C
- Energetyka musi zostać dostosowana do nowej rzeczywistości
- Skutek upałów - lokalne przeciążenia, awarie, czasowe zakłócenia w dostawach energii
- Odporność sieci energetycznej
Sieć energetyczna w temperaturze przekraczającej 35°C
Kolejne lata pokazują, że temperatury przekraczające 35°C przestają być w Polsce zjawiskiem wyjątkowym. Eksperci SPIE Energy Poland podkreślają, że jest to okres szczególnej próby także dla operatorów infrastruktury energetycznej, która musi zapewnić stabilne dostawy energii w warunkach znacznie odbiegających od tych, dla których była projektowana kilkadziesiąt lat temu.
Wysokie temperatury wpływają na funkcjonowanie całego systemu elektroenergetycznego – sieć musi pracować intensywniej dokładnie wtedy, gdy jej warunki pracy stają się mniej korzystne. W najgorętszych godzinach dnia zapotrzebowanie na energię elektryczną znacząco wzrasta, częściowo z powodu korzystania z klimatyzacji oraz innych systemów chłodzenia. Infrastruktura jest poddawana dodatkowym obciążeniom, co spotyka się z ograniczeniami wynikającymi z fizyki pracy urządzeń i sieci. W przypadku linii wysokiego napięcia wysokie temperatury mogą dodatkowo ograniczać zdolność przesyłową sieci, co oznacza, że w okresach największego poboru energii operatorzy dysponują mniejszym marginesem bezpieczeństwa niż podczas umiarkowanej pogody.
Największym wyzwaniem nie jest jednak pojedynczy gorący dzień. Znacznie większe znaczenie mają kilkudniowe okresy utrzymujących się wysokich temperatur, gdy wszystkie elementy infrastruktury energetycznej przez dłuższy czas pracują pod zwiększonym obciążeniem, a możliwości ich chłodzenia pozostają ograniczone. W tym czasie przewody linii elektroenergetycznych nagrzewają się, rozszerzają i zwiększają swój zwis. Jednocześnie urządzenia w stacjach elektroenergetycznych mają trudniejsze warunki do odprowadzania ciepła, które w naturalny sposób powstaje podczas przesyłu energii. – Energetyka funkcjonuje obecnie w warunkach, które jeszcze kilkadziesiąt lat temu były uznawane za sporadyczne. Coraz częściej obserwujemy sytuacje, w których wysokie temperatury utrzymują się przez wiele dni. To wymaga od operatorów nie tylko bieżącego zarządzania siecią, ale również konsekwentnego modernizowania infrastruktury i zwiększania jej odporności na ekstremalne zjawiska pogodowe – mówi Rafał Okoński, dyrektor ds. handlowych w SPIE Energy Poland.
Energetyka musi zostać dostosowana do nowej rzeczywistości
Znaczna część polskiej infrastruktury energetycznej powstawała w czasach, gdy fale upałów występowały rzadziej i trwały krócej. Oczywiście sieci budowano z odpowiednimi marginesami bezpieczeństwa, jednak warunki klimatyczne, które dziś stają się normą, nie były podstawowym punktem odniesienia dla projektantów. W efekcie polska energetyka stoi obecnie przed wyzwaniem dostosowania istniejącej infrastruktury do nowej rzeczywistości. Dotyczy to zarówno sieci przesyłowych i dystrybucyjnych, jak również stacji elektroenergetycznych, systemów sterowania czy rozwiązań wspierających monitorowanie pracy urządzeń.
– Wiele użytkowanych obecnie linii napowietrznych projektowano przy założeniu dopuszczalnej temperatury pracy przewodów na poziomie około 40-60°C. Współczesne rozwiązania są już przystosowywane do pracy przy temperaturach przewodów sięgających około 80°C, a modernizacja istniejącej infrastruktury obejmuje sukcesywną wymianę najbardziej obciążonych elementów sieci – wyjaśnia Rafał Okoński.
Wysoka temperatura otoczenia ogranicza możliwości odprowadzania ciepła, a jednocześnie zwiększone zapotrzebowanie na energię powoduje wzrost obciążenia urządzeń elektroenergetycznych. Szczególnie wrażliwe są transformatory, które podczas pracy generują znaczne ilości ciepła i wykorzystują układy chłodzenia bazujące m.in. na oleju transformatorowym. Podczas długotrwałych upałów efektywność wymiany ciepła spada, co zwiększa ryzyko przegrzewania i podnosi znaczenie bieżącego monitorowania parametrów pracy tych urządzeń.
Skutek upałów - lokalne przeciążenia, awarie, czasowe zakłócenia w dostawach energii
– Wbrew obiegowym opiniom najbardziej prawdopodobnym skutkiem upałów nie jest jednak ogólnokrajowa awaria systemu elektroenergetycznego. Znacznie częściej problemem mogą być lokalne przeciążenia, awarie pojedynczych elementów infrastruktury lub czasowe zakłócenia w dostawach energii. W sytuacjach szczególnie wysokiego obciążenia systemu możliwe jest również stosowanie mechanizmów ograniczających pobór energii przez największych odbiorców przemysłowych, co może oznaczać przestoje produkcyjne i wymierne straty dla biznesu – dodaje ekspert SPIE Energy Poland.
Ryzyko wzrasta dodatkowo wtedy, gdy po okresie upałów pojawiają się gwałtowne burze i silny wiatr. Dlatego coraz większe znaczenie mają inwestycje przedsiębiorstw energetycznych związane z cyfryzacją, automatyzacją i bieżącą diagnostyką infrastruktury. Dzięki nim operatorzy mogą szybciej identyfikować potencjalne problemy oraz skuteczniej zarządzać siecią w okresach zwiększonego obciążenia.
Odporność sieci energetycznej
Rosnąca częstotliwość ekstremalnych zjawisk pogodowych sprawia, że odporność infrastruktury staje się jednym z kluczowych kierunków rozwoju branży energetycznej. Obejmuje to zarówno modernizowanie istniejących elementów sieci, jak również wdrażanie nowych rozwiązań technicznych, pozwalających lepiej przewidywać zagrożenia i szybciej reagować na pojawiające się problemy.
– Największym wyzwaniem dla energetyki nie jest pojedynczy dzień z temperaturą przekraczającą 35°C, ale kilka takich dni z rzędu. W takich warunkach infrastruktura przez długi czas pracuje pod podwyższonym obciążeniem, a margines bezpieczeństwa stopniowo się zmniejsza. Dlatego tak duże znaczenie mają inwestycje zwiększające odporność sieci oraz działania pozwalające wcześniej identyfikować potencjalne czynniki ryzyka – podkreśla Rafał Okoński.
Zarówno krótkoterminowe, jak i długoterminowe prognozy meteorologów wskazują na to, że w najbliższym czasie polska energetyka w coraz większym stopniu będzie funkcjonować w warunkach klimatycznych, które jeszcze niedawno uznawano za wyjątkowe. To oznacza konieczność dalszego modernizowania infrastruktury oraz budowania systemów przygotowanych na coraz bardziej wymagające okresy letnie, zapewniających możliwość szybkiego reagowania na potencjalne zakłócenia.
Źródło: SPIE Central Europe