Mielczarski: Czekając na black out
KOMENTARZ
Prof. dr. hab. inż. Władysław Mielczarski
Instytut Elektroenergetyki Politechniki Łódzkiej
Mantrą elektroenergetyków na całym świecie zawsze było powiedzenie: „Lights always must be ON”. Okazuję się, że niekoniecznie tak musi być, przynajmniej nie dla wszystkich. Polityka energetyczna Unii Europejskiej, a w szczególności Niemiec znana, jako „Energiewende”, preferująca, praktycznie bez żadnych ograniczeń zmienne i niesterowalne w produkcji odnawialne źródła energii (OZE), może prowadzić do globalnej awarii systemów elektroenergetycznych w Centralnej Europie. Czyżby destrukcja wychodząca z tego obszaru nie była tylko zmorą, która wydawałoby się, że raz na zawsze odeszła do historii?
Coraz częściej w dyskusjach wśród ekspertów, szczególnie kuluarowych, bo poprawność polityczna jednak nadal obowiązuje, pojawia się nieuchronność globalnej awarii (Black-out) w niemieckim systemie elektroenergetycznym, która rozprzestrzeni się na kraje sąsiednie, w tym Polskę. Niektórzy widzą w tym nawet aspekty pozytywne, pod warunkiem, że awaria będzie miała ograniczony charakter i zdarzy się w okresie letnim. Być może wówczas nastąpiłoby otrzeźwienie polityków i części społeczeństw oraz uświadomienie sobie, że oprócz dyrektyw istnieją prawa fizyki, które nie podlegają politycznym manipulacjom.
Moc zainstalowana odnawialnych źródeł energii w Europie szybko rośnie. Na obszarze operatora systemu przesyłowego 50HzT, graniczącego z Polską od zachodu moc zainstalowana odnawialnych źródeł energii już obecnie przekroczyła o 50% maksymalne zapotrzebowanie – Rys., 1. Ponieważ, produkcja z tych źródeł musi być wprowadzona do sieci, jednak ze względu na olbrzymie ilości tej energii nie może być ona całkowicie zużytkowana na terenie Niemiec, energia z niemieckich OZE rozpływa się do krajów sąsiednich powodując tzw. przepływy kołowe, które destabilizują systemy w tych krajach oraz powodując dodatkowe koszty.
Już 10 lat temu Holendrzy i Belgowie, w celu ochrony swoich systemów elektroenergetycznych zainstalowali na granicy z Niemcami tzw. przesuwniki fazowe; transformatory, które pozwalają na przepływ tylko ściśle określonej wielkości energii. Polska takich przesuwników fazowych nie posiada na połączeniach z Niemcami, co powoduje, że niekontrolowane przepływy energii z systemu niemieckiego płyną przez Polską do Czech, a następnie do Węgier i Austrii. Są plany budowy przesuwników fazowych na granicy z Niemcami. Na połączniu południowym Polska-Niemcy (niedaleko Zgorzelca) polski operator systemu przesyłowego rozpoczął projekt budowy takich przesuwników. Jednak kluczowe dla przepływów kołowych jest połączenie północne Polski i Niemiec, gdzie niemiecki operator być może wybuduje przesuwniki po roku 2017 (?). Budowę przesuwników fazowych sygnalizuje też czeski operator systemu przesyłowego.
Przesuwniki fazowe to rodzaj umocnień granicznych mających na celu chronienie własnego obszaru przed negatywnym wpływem sąsiada. Niemiecki system elektroenergetyczny zaczyna coraz bardziej być otaczany takimi umocnieniem granicznymi. Tylko, czy w jednoczącej się Europie naprawdę o to chodzi?
Nie można odmówić niemieckim operatorom sieci przesyłowych profesjonalizmu oraz starań dla utrzymania stabilnej pracy systemów elektroenergetycznych. Jednak wielkość zainstalowanej mocy odnawialnych źródeł energii rośnie tak szybko, że niekontrolowana produkcja jest trudna do opanowania. Uwidoczniło to się w dniu 20 marca 2015 w czasie zaćmienia Słońca, kiedy produkcja z OZE w Niemczech spadła gwałtownie o prawie 12 000MW, a następnie szybko wzrosła o 19 000MW – Rys. 2. Tym razem udało się ustabilizować system. Pomogli operatorzy z sąsiednich krajów. Jednak następnym razem niekoniecznie i to nawet przy przejściu frontu atmosferycznego.
W polskim systemie elektroenergetycznym nie jest dużo lepiej. Zainstalowana moc elektrowni wiatrowych wynosi obecnie 4000MW. Już przy tej wielkości w wielu okresach nie można dotrzymać parametrów stabilnościowych pracy systemu. Wydano zezwolenia na przyłączenie ponad 18 000MW elektrowni wiatrowych i coraz szybciej rośnie produkcja z paneli PV, stymulowana przez subsydia programu Prosument. Kiedy moc elektrowni wiatrowych w Polsce osiągnie 6000MW, operatorzy sieciowi będą zmuszeni w niektórych okresach wyłączać źródła odnawialne, jednak wszystkich OZE nie będą w stanie wyłączyć. Małe instalacje budowane w ramach programu Prosument, które są zupełnie niesterowalne, mają osiągnąć 800MW. To tylko 800MW i aż 800MW, kiedy system zacznie być niestabilny.
I po raz kolejny okazuje się, że lepiej być bogatym niż biednym. Jeżeli kogoś stać na willę może on nie tylko zostać Prosumentem i zainstalować sobie źródła energii, do którego dopłacą znacznie biedniejsi mieszkańcy blokowisk i domów komunalnych, ale także w razie awarii mieć komfort własnego zasilania sfinansowanego przez tych których nie było stać na willę i zostali w blokowisku, gdzie w razie awarii będą siedzieć w ciemności, bo przecież niekoniecznie „Lights always must be ON”, a przynajmniej nie dla wszystkich.
Rys. 1 Moc zainstalowana w OZE i maksymalne zapotrzebowanie w obszarze 50HzT. Źródło: G. Schwarzbach, „Maintaining System Security in the Face of the German „Energiewende”, 50HzT, ENERDAY 2015, Dresden, 17.04.2015.
Rys. 2 Efekt zaćmienia Słońca w dniu 20 marca 2015 w niemieckim systemie elektroenergetycznym. Źródło: G. Schwarzbach, „Maintaining System Security in the Face of the German „Energiewende”, 50HzT, ENERDAY 2015, Dresden, 17.04.2015.
