Sieci elektroenergetyczne – przyszłość i teraźniejszość

Sieci elektroenergetyczne – przyszłość i teraźniejszość

Print Friendly, PDF & Email

Większość odbiorców, zarówno indywidualnych, jak i przemysłowych, nie wytwarza własnej energii. Oznacza to, że musi ona zostać do nich dostarczona. W tym celu wykorzystywane są sieci przesyłowe oraz dystrybucyjne. Różne elementy systemu elektroenergetycznego mijamy na co dzień w drodze do pracy czy szkoły. Przez lata wkomponowały się one w otaczającą nas rzeczywistość, ale czy zdajemy sobie sprawę z tego, jak są one ważne?

Do zdefiniowania pojęcia sieci możemy posłużyć się art. 3 pkt 11 Ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo Energetyczne (Dz. U. z 2022 r. poz. 1385, 1723, 2127, 2243, 2370, 2687, z 2023 r. poz. 295), który wskazuje, że sieci to instalacje połączone i współpracujące ze sobą, służące do przesyłania lub dystrybucji paliw lub energii, należące do przedsiębiorstwa energetycznego [1]. Oznacza to, że oprócz linii elektroenergetycznych mamy do czynienia z innymi elementami, z których większość zlokalizowana jest w stacjach transformatorowych lub rozdzielczych. Głównym zadaniem sieci elektroenergetycznych jest dostarczenie energii od punktów wytwarzania do punktów odbiorczych, zachowując przy tym odpowiednie parametry prądu i napięcia, jednak aby było to możliwe, każdy element sieci musi niezawodnie spełniać swoje zadania.

Podstawowe elementy sieci elektroenergetycznej:

  • linie energetyczne – ich zadaniem jest dostarczenie energii pomiędzy dwoma puntami w sposób bezpieczny, jednocześnie ograniczając straty energii;
  • transformatory – niezbędne są do zmiany parametrów napięcia oraz prądu;
  • rozdzielnice – umożliwiają rozdział energii pomiędzy poszczególne elementy systemu np. do poszczególnych linii;
  • automatyka zabezpieczeniowa – chroni ona elementy systemu elektroenergetycznego przed skutkami zjawisk niepożądanych takich jak zwarcia czy zmiany parametrów prądu czy napięcia.

Droga jaką przebywa energia elektryczna często nie jest krótka, a działania na wszystkich etapach dostarczania muszą być zsynchronizowane. Poniżej przedstawiono schemat dostarczania energii do odbiorcy:

Gdzie:

NN – najwyższe napięcia (220, 400, 750 kV);

WN – wysokie napięcia (110 kV);

SN – średnie napięcia (10, 15, 20, 30 kV);

nN – niskie napięcie (230/400 V).

Najwięksi operatorzy systemów energetycznych w naszym kraju są odpowiedzialni za koordynację i rozwój tysięcy kilometrów sieci i tysięcy transformatorów. Poniżej przedstawiono zestawienie podstawowych danych [3]:

W ostatnich latach możemy zaobserwować znaczące zmiany w systemie energetycznym. Na koniec 2022 r. prosumenci posiadali 1 200 755 instalacji (oznacza to wzrost o około 41% rok do roku), z których wprowadzili do sieci około 5,6 TWh energii (co stanowi wzrost o około 109% rok do roku) [4]. Należy również zaznaczyć, że część energii jest bezpośrednio wykorzystywana przez danego odbiorcę w momencie jej wytworzenia. Oznacza to, że znaczna część energii wykorzystywana jest lokalnie, z wykorzystaniem elementów sieci niskich i średnich napięć. Oznacza to odwrócenie paradygmatu, ponieważ dotychczas w elementach tych energia była przesyłana tylko w jednym kierunku (z elektrowni do odbiorcy), a w ostatnich latach energia niekiedy płynie w kierunku odwrotnym.

Pociąga to za sobą szereg zmian związanych z rozbudową oraz szeregiem modernizacji istniejących systemów dystrybucyjnych. Jednym z elementów tej transformacji będą inteligentne liczniki energii elektrycznej. Umożliwiają one bowiem pomiary energii w obu kierunkach, pomiary jakości energii elektrycznej czy gromadzenie oraz przesyłanie danych pomiarowych. Dzięki temu możemy między innymi lepiej zaplanować wykorzystanie energii w gospodarstwie domowym lub przedsiębiorstwie, a Operator Systemu Dystrybucyjnego będzie miał więcej narzędzi, by w sposób bezawaryjny zarządzać siecią.

Szereg zmian w systemie energetycznym, wzrost liczby prosumentów, a nawet sytuacja geopolityczna wymagają stałego monitorowania jakości sieci przesyłowych i dystrybucyjnych oraz ich rozbudowy. Jest to niezbędne, aby utrzymać równowagę pomiędzy popytem i podażą na energię elektryczną. Modernizacja sieci przyczyni się także do na poprawę bezpieczeństwa energetycznego naszego kraju, a także wpłynie pozytywnie na uniezależnienie się od importu surowców, poprzez zwiększenie możliwości przyłączania małych, lokalnych źródeł. Ważne jest więc, aby spółki energetyczne wraz z Rządem RP podejmowały takie działania, zarówno legislacyjne jak i techniczne, które wpłyną na poprawę jakości naszych sieci, które w obecnym stanie wymagają znacznych nakładów finansowych.

[1] Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo Energetyczne (Dz. U. z 2022 r. poz. 1385, 1723, 2127, 2243, 2370, 2687, z 2023 r. poz. 295)

[2] Polskie Sieci Elektroenergetyczne: https://pomorzedajemoc.pse.pl/krajowy-system-elektroenergetyczny/

[3] PTPiREE: Dystrybucja i przesył energii elektrycznej, czerwiec 2022 r.

[4] Urząd Regulacji Energetyki: Raport – wytwarzanie energii elektrycznej w mikroinstalacji w 2022 r.