Operatorzy sieci przesyłowych stają przed istotnymi, a nawet sprzecznymi wyzwaniami. Duża zmienność dostaw energii ze źródeł odnawialnych i większy nacisk kładziony na efektywność energetyczną wymagają rozbudowy sieci, a przy tym istnieją spore opory przeciwko budowaniu nowych linii napowietrznych. Częścią rozwiązania tego problemu mogą być przewody z miedzi stopowej. Ich cenną właściwością jest efektywność energetyczna i odporność na chwilowe przeciążenia.
Odporność na przeciążenia wynika z większej odporności miedzi na pełzanie w wysokich temperaturach. Efektywność energetyczna przewodu miedzianego równoważy jego wyższy koszt początkowy. W wyniku tego koszt życia (LCC) przewodu z miedzi stopowej jest tego samego rzędu, lub niższy niż przewodu stalowo aluminiowego (ACSR). Wyliczenia te są wynikiem dwóch studiów wykonalności przeprowadzonych przez holenderską agencję konsultingową DNV KEMA: jedno dotyczące budowy nowych linii przesyłowych, drugie renowacji i modernizacji istniejących linii.
To drugie studium wykazało także, dlaczego przy większym ciężarze właściwym miedzi w porównaniu z aluminium, nie zachodzi potrzeba wzmacniania słupów linii napowietrznych. W istocie rzeczy większa wytrzymałość mechaniczna miedzi czyni stalowy rdzeń zbędnym, a mniejszy przekrój porzeczny w połączeniu z powłoką hydrofobową skutkuje mniejszym obciążeniem od wiatru i od oblodzenia. Z tych powodów przewody miedziane szczególnie nadają się stosowania w zimnym i wietrznym klimacie.
Wprowadzenie: wyzwania stojące przed operatorami systemów przesyłowych
Energetyka jest obecnie w stadium całkowitej transformacji. Zmieniające się struktury rynków w połączeniu z coraz bardziej rozproszoną, zmienną i nieprzewidywalną generacją energii elektrycznej różnego pochodzenia komplikują zarządzanie siecią elektroenergetyczną. Operatorzy sieci przesyłowych stają obecnie przed istotnymi, a nawet sprzecznymi wyzwaniami.
Elektrownie wykorzystujące odnawialne źródła energii są często budowane w odległych miejscach. Wymaga to budowy nowych linii w celu połączenia ich z główną siecią elektroenergetyczną i przesyłania wytworzonej energii do miejsc poboru.
Coraz większy udział energii odnawialnej w generacji energii elektrycznej jest powodem dużej zmienności dostawy energii. Sieć jest traktowana, jako istotny element rozwiązania problemu tej zmienności, ponieważ umożliwia wymianę energii elektrycznej między regionami, w których pojawia się jej nadmiar i regionami gdzie występują chwilowe szczyty zapotrzebowania. Sprostanie wymogom nowego typu wymiany energii wymaga rozbudowy sieci.
Jednakże nigdy dotąd opory przeciwko budowie nowych linii nie były tak silne. Budowa nowych linii w gęsto zaludnionych obszarach zawsze stanowiła wyzwanie. Obecnie niepewność, co do oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego oraz coraz bardziej restrykcyjne przepisy lokalne pogłębiają ten problem. W obszarach mniej zaludnionych proces uzyskania pozwolenia na nowe linie napowietrzne może być nawet bardziej skomplikowany z powodu ich wizualnego oddziaływania na krajobraz.
ZOBACZ TAKŻE: Miedź wyznacza normę przewodności
Z powodu zmiennego i nieprzewidywalnego profilu generacji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, operatorzy systemów przesyłowych są coraz częściej zmuszeni eksploatować linie elektroenergetyczne na granicy ich zdolności przesyłowej. Zadanie operatorów byłoby łatwiejsze gdyby dysponowali rezerwową mocą przesyłową, którą mogliby od czasu do czasu wykorzystywać. Jednak ograniczeniem dla nich jest maksymalna temperatura pracy przewodu, powyżej której przewód wykazuje nadmierną tendencję do pełzania i nie można dłużej gwarantować jego ciągłości mechanicznej.
Wzrastający nacisk na efektywność energetyczną linii przesyłowych czyni tę sytuację jeszcze trudniejszą. I rzeczywiście – po dokonaniu znacznych inwestycji dla poprawy sprawności energetycznej po stronie zasilania i po stronie poboru, przychodzi czas na skoncentrowanie się na energii traconej pomiędzy tymi ogniwami systemu.
Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) światowe zużycie energii elektrycznej wynosi ponad 20 000 TWh rocznie, z czego 7% (tj. 1 400 TWh/rok) jest tracone w przewodach doprowadzających tę energię. Udział wyczerpywalnych paliw kopalnych w strukturze źródeł energii wykorzystywanej do produkcji energii elektrycznej jest nadal wysoki.
CZYTAJ TAKŻE: Stan i potrzeby sieci elektroenergetycznych w procesie transformacji niskoemisyjnej w Polsce
Każda poprawa efektywności energetycznej zmniejsza nasze uzależnienie od tego rodzaju paliw i ogranicza związaną z ich użyciem emisję dwutlenku węgla. Zmniejszenie strat przesyłowych o jedną trzecią mogłoby zmniejszyć roczną emisję CO2 o 250 milionów ton (przyjmując średnią emisję 0,5 kg CO2 na 1 kWh wyprodukowanej energii elektrycznej), co jest równoważne wyeliminowaniu z ruchu 50 milionów samochodów. Taka poprawa efektywności energetycznej mogłaby również zastąpić zapotrzebowanie na budowę 60 000 MW nowych mocy wytwórczych, co oznacza pożądany czas na przejście do gospodarki opartej na odnawialnej energii, a także zwiększyć efektywność energetyczną i finansową całego systemu elektroenergetycznego. Z tych właśnie powodów organy regulacyjne [1] coraz więcej uwagi poświęcają efektywności linii napowietrznych i przenoszą swój główny cel z minimalizacji kosztów inwestycyjnych na minimalizowanie kosztu życia linii. To jednakże stawia przed operatorami systemów przesyłowych dodatkowe, istotne wyzwania.
Aby podołać wszystkim tym zadaniom jednocześnie, potrzebny jest przewód, którym można zastąpić stare przewody w ramach istniejących pasów terenu zajętych pod linie elektroenergetyczne i który przy tym zwiększy efektywność energetyczną, zdolność przesyłową i obciążalność linii. Odpowiedzią na wszystkie te potrzeby razem może być przewód z miedzi stopowej (CAC).
CAŁY RAPORT NA TEN TEMAT CZYTAJ TUTAJ: Przewody napowietrzne z miedzi stopowej Przewody napowietrzne z miedzi stopowej
ZOBACZ TAKŻE: Miedziane instalacje elektryczne. Zobacz, dlaczego warto postawić na miedź
