Temperatury powyżej 35ºC coraz mocniej obciążają polską sieć energetyczną – wynika z analizy SPIE Energy Poland. Problem narasta wtedy, gdy gorące dni utrzymują się przez dłuższy czas. Sieć energetyczna musi wtedy przesyłać więcej energii, choć część urządzeń pracuje w gorszych warunkach niż zwykle. Dla odbiorców oznacza to większe ryzyko lokalnych awarii, przeciążeń i zakłóceń w dostawach prądu.
Najgorętsze dni lata to moment, w którym energetyka dostaje podwójne obciążenie. Z jednej strony rośnie zużycie energii, między innymi z powodu tego, że mieszkańcy, biura, sklepy i zakłady pracy korzystają z klimatyzacji oraz systemów chłodzenia. Z drugiej strony sama infrastruktura ma wtedy trudniejsze warunki pracy, bo wysoka temperatura ogranicza zdolność sieci do bezpiecznego przesyłania energii.Im dłużej trwa fala upałów, tym mniejszy staje się margines bezpieczeństwa operatorów.
Energetyka pracuje ciężej dokładnie wtedy, gdy ma trudniej
Pojedynczy dzień z wysoką temperaturą jest wyzwaniem, ale nie musi jeszcze oznaczać poważnych problemów. Znacznie trudniejsze są kilkudniowe fale upałów. Wtedy przewody, urządzenia i stacje elektroenergetyczne przez wiele godzin pracują pod większym obciążeniem, a noc nie zawsze daje im wystarczająco dużo czasu na schłodzenie.
W przewodach linii elektroenergetycznych działa prosta fizyka. Metal nagrzewa się, rozszerza i zaczyna mocniej zwisać. Jeśli przewód zbliży się zbyt mocno do ziemi, drzew albo innych obiektów, rośnie ryzyko zagrożenia i ograniczeń w pracy sieci.
Problem dotyczy też urządzeń w stacjach elektroenergetycznych. Podczas przesyłu energii powstaje ciepło, które trzeba odprowadzić. Gdy temperatura powietrza jest wysoka, chłodzenie działa słabiej.
– 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.
Infrastruktura była projektowana dla innego lata
Część polskiej infrastruktury energetycznej powstawała w czasach, gdy fale upałów były rzadsze i krótsze. Sieci budowano z marginesami bezpieczeństwa, ale projektanci nie zakładali, że temperatury powyżej 35 stopni będą pojawiać się tak często.
Dziś energetyka musi dostosować starsze elementy systemu do nowych warunków. Chodzi o sieci przesyłowe i dystrybucyjne, stacje elektroenergetyczne, systemy sterowania oraz narzędzia do monitorowania 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.
To pokazuje skalę zmiany. Sieć nie mierzy się wyłącznie z wyższym zapotrzebowaniem na prąd, lecz także z temperaturami, które podnoszą ryzyko przeciążenia urządzeń.
Transformatory są szczególnie wrażliwe
Podczas upałów pod lupę trafiają transformatory. To urządzenia, które zmieniają napięcie energii elektrycznej, aby prąd mógł być przesyłany na duże odległości, a potem bezpiecznie trafiał do domów, firm i fabryk. Transformatory same wytwarzają ciepło podczas pracy. Do chłodzenia wykorzystują m.in. olej transformatorowy, który pomaga odprowadzać temperaturę z wnętrza urządzenia. Gdy powietrze wokół jest gorące przez kilka dni z rzędu, cały proces staje się mniej efektywny.
W takich warunkach rośnie znaczenie bieżącego monitorowania parametrów pracy. Operatorzy muszą szybciej widzieć, gdzie pojawia się przeciążenie i które urządzenia zbliżają się do granic bezpiecznej pracy.
A ryzyko rośnie jeszcze bardziej, gdy po fali upałów przychodzą gwałtowne burze i silny wiatr. Rozgrzana i obciążona infrastruktura musi wtedy poradzić sobie z kolejnym uderzeniem pogody.
Bardziej prawdopodobne są lokalne awarie niż blackout
Eksperci SPIE Energy Poland studzą najbardziej alarmistyczne scenariusze. Upały nie muszą oznaczać awarii systemu elektroenergetycznego w całej Polsce w jednym czasie. Bardziej prawdopodobne są problemy lokalne.
– 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.
Blackout, czyli rozległa awaria zasilania obejmująca duży obszar, jest więc mniej prawdopodobnym scenariuszem niż punktowe problemy. Dla mieszkańców może to oznaczać przerwy w dostawach prądu w konkretnych miejscowościach albo dzielnicach. Dla firm – ograniczenia poboru energii w momentach najwyższego napięcia w systemie.
Takie ograniczenia szczególnie mocno uderzają w przemysł. Zakład produkcyjny, który musi czasowo zmniejszyć zużycie energii, może ograniczyć pracę maszyn, przesunąć część procesów albo liczyć straty wynikające z przestoju.
Cyfryzacja ma pomóc operatorom szybciej reagować
Im bardziej pogoda obciąża sieć, tym większe znaczenie mają cyfryzacja, automatyzacja i diagnostyka. Operatorzy potrzebują danych, które pozwolą wcześniej wykrywać przeciążenia i szybciej reagować, zanim lokalny problem zamieni się w awarię.
Nowoczesne systemy mogą monitorować temperaturę urządzeń, obciążenie linii, parametry transformatorów i zachowanie całych odcinków sieci. Dzięki temu operator widzi, które elementy infrastruktury pracują na granicy możliwości. To ważne także przy planowaniu modernizacji. Jeśli dane pokazują, że konkretna linia albo stacja regularnie pracuje pod dużym obciążeniem, można szybciej wskazać ją jako element wymagający wymiany lub wzmocnienia.
Odporność sieci staje się jednym z głównych tematów bezpieczeństwa energetycznego, bo od niej zależy stabilność dostaw prądu w coraz trudniejszych warunkach pogodowych.
Największy problem?
SPIE Energy Poland zwraca uwagę, że operatorzy muszą przygotowywać system nie na pojedyncze rekordy temperatury, lecz na dłuższe okresy ekstremalnej pogody. Kilka dni upału z rzędu stopniowo obniża margines bezpieczeństwa, bo infrastruktura nie ma czasu wrócić do normalnych warunków pracy.
– 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 – komentuje Rafał Okoński.
To wyzwanie będzie narastać wraz ze zmianą warunków klimatycznych. Lata z temperaturami, które kiedyś uchodziły za wyjątkowe, coraz mocniej wpisują się w codzienną pracę energetyki.
Polska sieć musi więc przejść modernizację nie tylko dlatego, że rośnie zapotrzebowanie na energię. Musi też działać w pogodzie, dla której wiele jej elementów nie było pierwotnie projektowanych. W czasie spokojnej aury ten problem może być niewidoczny. Podczas fali upałów zaczyna się test, którego wynik odczuwają gospodarstwa domowe, firmy i przemysł.
Polecamy także:
- Upały, susza i 124 mld zł strat rocznie. Naukowcy chcą debaty w Sejmie na temat zmiany klimatu
- Koszty energii i regulacje duszą europejski przemysł chemiczny. Stawką jest niezależność UE
- Chińskie marki rozpychają się w ofertach. Konkurencja na rynku przyspiesza
