Jeden prosty trik może uchronić świat przed potężnymi emisjami

Potrzebę dekarbonizacji przemysłu elektroenergetycznego potęguje fakt, że w skali globalnej następuje wyraźne zwiększenie elektryfikacji. Przewiduje się na przykład, że do 2040 r. auta elektryczne będą stanowić 50 proc. sprzedaży nowych pojazdów osobowych. Ogólnie rzecz biorąc do 2050 r. spodziewany jest wzrost całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną o 62 proc. By nie obciążać ekosystemu planety, źródła energii muszą być odnawialne. To jednak pociąga za sobą szereg wyzwań dla sieci energetycznych.

OZE i wyzwania dekarbonizacji

Integracja odnawialnych źródeł energii i innych rodzajów rozproszonych zasobów energetycznych (DER) z sieciami energetycznymi wymaga zastosowania rozdzielnic elektrycznych. Funkcjonowanie tychże bazuje zaś na zastosowaniu gazu SF6, czyli heksafluorku siarki. Ma on świetne właściwości izolacyjne, jednak jest najsilniejszym znanym dotychczas gazem cieplarnianym. To swoisty paradoks, bo rozwój OZE może się wiązać z ryzykiem negatywnego oddziaływania na atmosferę.

Szacuje się, że w UE 10 milionów rozdzielnic wykorzystuje SF6. Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology podaje, że w Europie urządzenia te zawierają łącznie 8,6 tys. ton gazu SF6. Gdyby został on uwolniony do atmosfery, jego ekwiwalent CO2 wyniósłby 196 milionów ton. Każdy scenariusz na przyszłość wskazuje zaś na konieczność zwiększenia liczby rozdzielnic SN ze względu na powstawanie kolejnych źródeł energii. Na przykład model przedstawiony przez Instytut Fraunhofera zakłada wzrost liczby rozdzielnic o 42 proc. Stąd, jeśli standardowe rozdzielnice SN, oparte na SF6, pozostaną w użyciu, neutralność węglowa sieci energetycznych będzie nieosiągalna.

Nowy model działania sieci

Zmiany sposobów wytwarzania energii wiążą się także z istotnymi wyzwaniami technicznymi. Przyłączenie DER komplikuje działanie sieci energetycznych. Źródła tego typu są ze swej natury zmienne, przez co mogą negatywnie wpływać na niezawodność całego systemu. Stąd, chcąc właściwie zarządzać zwiększoną złożonością, która pojawia się wraz z większą liczbą DER, systemy elektroenergetyczne wymagają znacznie bardziej zaawansowanych mechanizmów planowania i eksploatacji, co mogą umożliwić jedynie połączone technologie cyfrowe. To właśnie one, w tym urządzenia niezawierające SF6, stanowią punkt wyjścia do osiągnięcia lepszej wydajności sieci i dekarbonizacji wytwarzania, dystrybucji i zużycia energii elektrycznej.

Chcąc umożliwić odejście od SF6 i wyjście z impasu, Schneider Electric połączył możliwości izolacyjne powietrza oraz zdolność technologii próżniowej do przerywania łuku elektrycznego, tworząc gamę rozdzielnic średniego napięcia (SN) o nazwie SM AirSeT. Wykorzystując technologię powietrzną i próżniową, zachowują one funkcjonalność oraz możliwości poprzedniej generacji rozdzielnic.

– Rozdzielnice SM AirSeT są łatwe w instalacji i uruchomieniu, gdyż posiadają gabaryty, posadowienie, połączenia i obsługę znane z oferty rozdzielnic SM6 Schneider Electric, a także mogą być łączone z już działającymi rozdzielnicami starszej generacji. Co najważniejsze, SM AirSeT zamiast gazu SF6 wykorzystują zwykłe powietrze, które nie posiada współczynnika ocieplenia globalnego (GWP), nie ma określonego dostawcy i jest z natury ekologiczne. Technologia ta jest niezawodna i przyszłościowa. Co więcej, jej wykorzystanie nie podlega regulacjom prawnym, jak ma to miejsce w przypadku gazu SF6 – wyjaśnia Przemysław Sękowski, MV Product Manager w Schneider Electric.

Zastosowanie innowacyjnej technologii bocznikowego przerywacza prądu w próżni (ang. Shunt Vacuum Interruption – SVI) do przerywania łuku elektrycznego, nie wymaga stosowania żadnych alternatywnych gazów izolacyjnych w przestrzeni styków roboczych rozłącznika. Wobec powstających licznie farm wiatrowych czy solarnych jest to najwłaściwsze rozwiązanie, gdyż gwarantuje całkowity brak emisji gazów cieplarnianych i nie niweczy pozytywnych skutków korzystania z OZE.

Dla nowych wyzwań

Monitorowanie urządzeń SN w starszych podstacjach jest kosztowne, ponieważ wymaga zastosowania złożonych, inwazyjnych metod. Dlatego też możliwość uzyskania dokładnych pomiarów parametrów eksploatacyjnych w czasie rzeczywistym wymaga wdrożenia nowych rozwiązań i czujników. Nowe rozdzielnice od Schneider Electric wykorzystują technologie cyfrowe. Gromadzone i przekazywane przez nie informacje otwierają drzwi do wielu korzyści technicznych, operacyjnych, środowiskowych i ekonomicznych.

– Kondycję urządzenia można monitorować za pomocą bezprzewodowych czujników współpracujących z narzędziami cyfrowymi oraz innowacyjnych funkcji nowej gamy przekaźników zabezpieczeniowych. Konserwacja rozdzielnicy dzięki wskazaniom aktualnych warunków pracy urządzenia może odbywać się w odpowiednim do tego czasie, co oznacza redukcję kosztów i mniejsze ryzyko przestojów. Zebrane dane mogą być przesyłane bezpośrednio do użytkownika lub do systemu nadzoru – mówi Przemysław Sękowski ze Schneider Electric.

Łącząc izolację przy wykorzystaniu czystego powietrza z funkcjami cyfrowymi, nowa rozdzielnica SM AirSeT poprawia bezpieczeństwo jej użytkowania. Jako urządzenie cyfrowe i skomunikowane umożliwia zdalną obsługę zarówno z systemu nadzoru, jak i urządzenia mobilnego w pobliżu rozdzielnicy. Pozwala to użytkownikom na zdalne sterowanie i monitoring. Dodatkowa funkcja wykrywania zwarć łukowych redukuje ryzyko uszkodzenia urządzenia i zwiększa bezpieczeństwo personelu w obiekcie.

Nowy mechanizm napędowy (CompoDrive) zwiększa wydajność mechaniczną rozłącznika, zapewniając do 10 tys. operacji łączeniowych. Umożliwia to wykonanie większej liczby łączeń w aplikacjach związanych z przerywaną generacją z rozproszonych źródeł energii. Mechanizm, oprócz oszczędności czasu i kosztów eksploatacji, gwarantuje zwiększoną odporność na trudne warunki środowiskowe. Co więcej, można go doposażyć w napęd silnikowy (plug & play), co pozwala radykalnie skrócić czas montażu i przerw w zasilaniu podczas instalacji. Rozdzielnice SM AirSeT to urządzenia w pełni odpowiadające wyzwaniom, jakie niesie z sobą rozwój rozproszonych źródeł energii. Nie niweczą pozytywnego efektu, jaki na drodze do zeroemisyjności gospodarki ma powstawanie wciąż nowych OZE. Nie nastręczają kłopotów w instalacji czy eksploatacji, gdyż stanowią naturalną kontynuację dotychczas stosowanych rozwiązań, z którymi są w pełni kompatybilne. Wykorzystują zaś technologie cyfrowe, dzięki którym można je sprawnie monitorować „na odległość" i zarządzać ich pracą w oparciu o szereg danych, które generują dzięki zastosowaniu licznych czujników oraz algorytmów w nowoczesnych przekaźnikach zabezpieczeniowych. Stanowią tym samym odpowiedź na potrzeby zarówno inwestorów i właścicieli DER, jak i operatorów sieci energetycznych, pozwalając im wykonać milowy krok w stronę gospodarki o zerowej emisji.

(Artykuł sponsorowany)