Elektroenergetyka

Świrski: polski system elektroenergetyczny zbyt mało elastyczny

W obliczu coraz większych wolumenów energii z wiatru (w niektóre dni) elastyczność pracy staje się najbardziej wymaganym parametrem elektrowni węglowych. Zdaniem prof. Konrada Świrskiego polski system elektroenergetyczny jest nieprzystosowany do funkcjonowania w takich realiach, co w przyszłości może skutkować licznymi awariami jednostek wytwórczych.

Kolejne moce energetyki odnawialnej – cały czas z pierwszeństwem w dostępie do sieci – będą zmuszały elektrownie do jeszcze większej regulacji, może nawet powodując więcej odstawień. Polski system nie posiada właściwie typowych mocy regulacyjnych (poza elektrowniami szczytowo-pompowymi w ograniczonym zakresie). Całość zmian muszą przyjąć na siebie elektrownie węglowe. Będą się ścigać na coraz bardziej kurczącym się rynku i chwytać kurczowo dodatkowych przychodów z regulacji, obniżać swoje minima techniczne i pracować coraz bardziej dynamicznie. Tymczasem, jak pokazała już historia kotłów węglowych na samym początku ich powstania, są one elastyczne i regulacyjne, ale nie aż tak, żeby uczynić z tego ich podstawowy reżim pracy. Elektrownie węglowe chciałyby produkować (o ile możliwe) na nominalnym poziomie obciążenia, a jeśli mają ciągle zmieniać swoją moc i ciągle się zatrzymywać i uruchamiać – na pewno będą musiały też pracować bardziej awaryjnie.

Żadna maszyna nie lubi nagłych zmian obciążenia, może jedynie znosić to lepiej lub gorzej. Bloki węglowe mają odpowiednią liczbę uruchomień (oraz przekroczeń parametrów dopuszczalnych, które zdarzają się w takich stanach) i wcześniej, czy później następują problemy materiałowe. Pojawiają się pęknięcia, a następnie awarie o mniejszym lub większym nasileniu. Paradoksalnie, starsze bloki są technologicznie bardziej przystosowane do zmian obciążenia, bo parametry pary nie są wygórowane. Niektóre z bloków są też praktycznie niezniszczalne, jak wyjątkowe w polskiej energetyce kotły w Elektrowni Połaniec dostarczone z syberyjskiej fabryki w Taganrogu, a więc projektowane z zapasem, większe i spalające wszystko co się tam wrzuci. Dla niektórych bloków wprowadzane są nawet kolejne rozwiązania umożliwiające zaniżanie mocy (dla popularnych 200-tek nawet zjazd do 90 MW, ale na węglu kamiennym).

Niestety, w większości bloki są już prawie doszczętnie wyeksploatowane. Ilość godzin pracy idzie w setki tysięcy, przekraczając powoli dozwolone resursy, a ich dzisiejsze funkcjonowanie oparte jest o wielokrotne modernizacje. Niestety zwykle nie jest znana dokładnie historia eksploatacji (przy takim okresie pracy, czasami nawet ponad 30-letnim, trudno to zrobić) wobec czego nieznany jest rzeczywisty stan urządzeń - choć na pewno jest kiepski. Coraz większe obecnie wymagania elastyczności na pewno nie pomogą w harmonijnym dojściu do zasłużonej emerytury. Można oczekiwać tylko większej ilości awarii i pogorszenia współczynników dyspozycyjności. Dokładnych wyliczeń dla całego systemu niestety nie ma. Każdy z koncernów (spółki wytwórcze) raportuje oczywiście wewnętrznie parametry niezawodnościowe i koszty remontowe, ale chyba sam dodatkowy koszt spowodowany dużymi zmianami obciążenia i większą liczna odstawień, umyka w zestawieniach. Tymczasem w następnych 5 latach można spodziewać się wzrostu tych kosztów i to niekoniecznie tylko liniowo.

Wydawałoby się, że problem rozwiążą nowobudowane, nowoczesne bloki, ale wcale tak nie jest. Postęp technologiczny doprowadził do znacznego podwyższenia parametrów pary (przejście na bloki nadkrytyczne) oraz dzięki lepszym technikom projektowania (komputery i obliczenia), zoptymalizował dostawy. Projektuje się więc i dostarcza bloki „szyte dokładnie na miarę”, mające znacznie mniejsze współczynniki bezpieczeństwa, niższe zapasy w grubościach ścianek, czy dopuszczalnych naprężeniach -  wszystko to będzie tylko szkodzić w przypadku pracy o zmiennych obciążeniach. Przykładowo, dzisiaj typowe, chińskie, duże, węglowe bloki pyłowe są skrojone na pracę w podstawie obciążenia i niechętnie zmieniają moc w krótkim czasie. Tak samo będzie prawdopodobnie w nowych, polskich konstrukcjach. Pewne wyniki mamy też z uruchomionych po 2010 instalacji – wszystkie nowe cierpią na stosunkowo dużą ilość awarii – niewątpliwe ma na to wpływ fakt, że są projektowane na nowe, dużo wyższe parametry, ale pewnie też dlatego, że nikt nie przewidywał, iż będą zmieniały swoją moc tak często i tak dynamicznie. Czarna seria dotkliwych awarii dotyka zarówno bloku fluidalnego, jak i największego, tj. pyłowego, na pewno w części dzięki tak dużym wymaganiom pracy w regulacji. Można więc prawie w ciemno założyć, że każdy nowy blok klasy 1000 MW będzie musiał często pracować bardzo nisko (na minimum technicznym) i będzie miał dużo więcej awarii niż się spodziewamy.

Dodatkowo – presja na węgiel nie pomaga. Dekarbonizacja wymusza nowe pomysły i nowe technologie, a to znowu ogranicza możliwości pracy na częściowych obciążeniach i gwałtowne zmiany mocy. Przykładowo – wzmiankowana w wypowiedziach Ministerstwa Energii, koncepcyjna technologia korzystania z gazu ze zgazowania węgla (IGCC) kompletnie nie nadaje się do dynamicznej pracy. Zarówno technologia chińska, jak i japońska, to bloki do pracy absolutnie w postawie na 100% obciążenia, mają jedynie możliwość krótkiego zejścia niżej, ale tylko po to żeby naprawić ewentualne, małe awarie. Nie widać tu żadnej możliwości, aby mogły działać tak jak tego wymaga nowy, polski system energetyczny – zmiennie i szybko. Paradoksalnie wprowadzanie nowego u nas nie pomaga, bo albo taki blok natychmiast będzie miał trudności eksploatacyjne, albo będzie musiał jechać na stałym obciążeniu (a więc dodatkowo wymusi większe wahania w innych blokach w systemie).

Patrząc na nowe trendy – może jednak warto wrócić do koncepcji dobrych, regulacyjnych jednostek, zaprojektowanych właśnie do tego celu? Praca szczytowa, szybkie uruchomienia, regulacyjność w szerokim zakresie i szybkie zmiany mocy – naturalnie preferuje to turbiny gazowe i technologie gazowe. Dodatkowo patrząc na explicite europejskie ograniczenia 550 gCO2/kWh, pokazywane w nowych propozycjach europejskiego rynku – powoli staje się to nieuniknione. Przedstawiona niedawno koncepcja prof. Mielczarskiego, aby nie budować już więcej wielkich bloków, a zwrócić uwagę na jednostki dedykowane do regulacji – wydaje się przewidywać nowe trendy. Może więc zamiast do końca w okopach bronić nowych, wielkich bloków energetycznych na węgiel, warto uczyć się na historii, a zwłaszcza historii techniki i energetyki. W końcu węgiel (kocioł pyłowy) nie przebił się do napędu lokomotyw i statków, bo wymagania ruchowe były zupełnie inne. Może więc warto wrócić do koncepcji zbudowania porządnych zasobów mocy szczytowej i regulacyjnej (nawet potencjalnie droższej w produkcji energii), aby nasze, nowe, węglowe jednostki doprowadzić do pracy w podstawie obciążenia, a nie pokrywać w przyszłości wielkie koszty remontowe?

prof. Konrad Świrski

Zobacz także: Rosyjska energia uzależnia jak gaz? Litewska ustawa kluczowa dla Polski

Zobacz także: To Rosjanie zaatakowali sieć elektroenergetyczną na Ukrainie

Komentarze