Elektrická sieť Čo dokáže, ako to funguje Elektromobilita je v praxi vysvetlená - BACKBONE
Žiť a pracovať bez elektriny? Ťažko predstaviteľné. Elektrická sieť dlhá viac ako 1,7 milióna kilometrov spája elektrárne s domácnosťami a spoločnosťami v Nemecku. V globálnom porovnaní to funguje obzvlášť spoľahlivo. Hovoríme, ako to funguje.
Elektrina je život. Všimneme si to, keď sa má uskutočniť dôležitý telefónny hovor, ale batéria smartfónu je vybitá. Keď skrat ochromí elektroniku v dome. Alebo dopravné zápchy na kilometroch cestou do práce, pretože zlyhali semafory na dôležitej križovatke z dôvodu výpadku prúdu. Komunikácia, obchod a doprava závisia od bezpečného napájania. Výrazne k tomu prispieva elektrická sieť.
Spoľahlivé napájanie je cenným prínosom
„Nemecká elektrická sieť je jednou z najspoľahlivejších na svete,“ hovorí Dr.-Ing. Ulrich Groß, výkonný riaditeľ Rheinische NETZ-Gesellschaft. Ich linky prepravujú elektrickú energiu pre približne 1,1 milióna zákazníkov v Kolíne a okolí. Groß je tiež zapojený do fóra pre prevádzku sietí/sieťové technológie vo VDE (VDE | FNN). Skúmali sa výpadky v nemeckej elektrickej sieti. Nemecký zákazník musel v roku 2016 v priemere vydržať bez elektriny iba zhruba dvanásť minút. V USA boli podľa amerického energetického informačného úradu EIA štyri hodiny výpadku na zákazníka. Spoločnosti ako Rheinische NETZGesellschaft, ktorá je členom VDE | FNN, zabezpečujú najvyššiu úroveň kvality sietí v Nemecku. Technici a inžinieri prevádzkovateľa siete zabezpečujú údržbu alebo obnovu systémov a vedení. Ak dôjde k poruche, zabezpečia, aby boli zákazníci čo najskôr napájaní elektrinou. Za týmto účelom je elektrická sieť monitorovaná nepretržite z riadiaceho centra 365 dní v roku. „Spoľahlivé napájanie je cenným prínosom,“ hovorí Groß, „a tiež veľmi dôležitou polohovou výhodou pre ekonomiku.“
1,7 milióna kilometrov do zásuvky
Elektrina preteká vedeniami elektrickej siete ako voda potrubím. A rovnako ako sa voda stláča do vodovodného potrubia pomocou čerpadla, napríklad veterná turbína alebo plynová elektráreň generuje napätie, ktoré umožňuje prúdenie elektriny cez sieť. Presnejšie povedané, elektróny, drobné elektricky nabité častice, sa pohybujú cez čiary. Vaša cesta k zásuvke vás prevedie na rôznych stupňoch cez viac ako 1,7 milióna kilometrov dlhú elektrickú sieť. Skladá sa z nadregionálnej prenosovej siete, ako aj regionálnych a miestnych distribučných sietí. Systémy rozvodní spájajú tieto úrovne siete navzájom.
Od prenosovej siete po distribučnú sieť
Prenosová sieť sa dá porovnať s diaľnicami: spája navzájom regióny v Európe a Nemecku, odoberá veľké množstvo elektrickej energie z veľkých výrobných závodov a prepravuje ju na veľké vzdialenosti. Prepravná sieť je prevádzkovaná s napätím 220 alebo 380 kilovoltov - takzvané maximálne napätie. Distribučné siete sú podobné cestnej sieti štátnych a okresných ciest. Okrem iného čerpajú elektrickú energiu z prenosovej siete a pôvodne ju distribuujú s napätím 110 kilovoltov - takzvané vysoké napätie - do komunálnych služieb a väčších priemyselných spoločností. Na účely prepravy elektriny do miest a spoločností v regióne sa potom jeho napätie opäť zníži - na 1 až 60 kilovoltov, takzvané stredné napätie. Posledná etapa je pokrytá elektrinou v sieťach nízkeho napätia s napätím 400 voltov.
Tam potom elektrina umožňuje nabíjanie smartfónu, poskytuje ľahké a chladné jedlo. V budúcnosti sa bude v domácnostiach nabíjať čoraz viac batérií pre elektromobily. Federálna sieťová agentúra pre budúce plánovanie sietí pripravuje niekoľko scenárov s rôznym počtom elektronických automobilov. Pri strednom inovatívnom tempe energetickej transformácie očakáva v Nemecku do roku 2030 šesť miliónov elektronických automobilov. Energetická sieť sa potom stane ešte dôležitejšou: Ak chcete pohodlne a spoľahlivo dobíjať batérie, potrebujete silnú sieť, hovorí Heike Kerber, výkonný riaditeľ VDE | FNN. „Elektrická sieť je k dispozícii ako chrbtová kosť pre pohodlnú a spoľahlivú nabíjaciu infraštruktúru.“
80 percent elektriny pochádza z obnoviteľných zdrojov energie
Prechod na energetiku predstavuje sieť s novými výzvami. Doteraz musela prepravovať elektrinu z veľkých centrálnych elektrární, ktoré sú pripojené k prenosovej sieti, k spotrebiteľovi - na čo sa sieť budovala za posledných 120 rokov. V budúcnosti by elektrinu mali vyrábať predovšetkým systémy s obnoviteľnou energiou, ako sú veterné a solárne systémy: do roku 2050 by malo 80 percent elektrickej energie pochádzať z obnoviteľných zdrojov energie. Veterná energia a solárne systémy sa inštalujú hlavne tam, kde fúka najviac vetra a najviac svieti slnko. Viac ako 90 percent týchto systémov dodáva svoje obnoviteľné energie do sietí stredného a nízkeho napätia decentralizovaným spôsobom. „Príspevok distribučných sietí k spoľahlivému napájaniu je preto čoraz dôležitejší,“ hovorí Groß. Rozšírenie elektrickej siete, najmä energetických diaľnic zo severu do južného Nemecka, by malo pomôcť pri distribúcii elektriny z obnoviteľných zdrojov energie.
Ďalšia výzva: Veterná energia a solárne systémy dodávajú energiu v závislosti od počasia - na rozdiel od veľkých elektrární, ktoré vyrábajú elektrinu presne podľa požiadaviek zákazníka. Toto sťažuje prevádzkovateľom sietí neustále udržiavanie rovnováhy medzi výrobou a spotrebou v elektrickej sieti. „Táto rovnováha je nevyhnutná,“ hovorí Groß. V opačnom prípade sieťová frekvencia kolíše a odchyľuje sa od svojej nominálnej hodnoty o 50 Hz. Ak frekvencia v sieti klesne alebo sa príliš zvýši, ovplyvní to funkciu mnohých elektrických zariadení - v najhoršom prípade hrozí kolaps siete.
Inteligentné siete
To však nie je všetko: na druhej strane rovnice výroby a spotreby budú v budúcnosti musieť byť elektrickou energiou zásobované milióny nových elektromobilov. Vďaka tomu sa dynamika a rozmanitosť sieťových podmienok neustále zvyšuje. Prevádzkovatelia sietí chcú okrem iného čeliť tejto výzve pomocou riadiacej technológie. „Siete sa musia rozvíjať inteligentnejšie a smerom k inteligentným sieťam,“ hovorí Groß. Úsilie je obrovské: Spoločnosť Rheinische NETZ-Gesellschaft vybaví v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov iba z viac ako 4 000 staníc miestnej siete inteligentnými komponentmi v kolínskej sieti vysokého napätia.
Okrem toho sú dôležité elektrické vedenia a systémy v elektrickej sieti plánované z dlhodobého hľadiska - a potom by mali trvať desaťročia. O to dôležitejšie je preto ďalej rozvíjať elektrickú sieť s predvídavosťou. To je záležitosť VDE | FNN a jej členov. „Rozvoj elektromobility pre nás hrá dôležitú úlohu,“ vysvetľuje Dr.-Ing. Ulrich Gross. „Predovšetkým to s veľkou dynamikou zmení distribučné siete v mestách a metropolitných oblastiach.“