Elektrizační soustavy čekají masivní investice, jejich provozovatelé investují i do nových technologií

O potřebě výstavby nového elektrického vedení a miliardových investic do distribuční a přenosové sítě je dnes slyšet stále častěji. Jedná se o klíčové investice pro další rozvoj obnovitelných zdrojů nebo elektromobility. Výstavba nového vedení je ale drahá a časově náročná. Proto se neustále hledají cesty, jak efektivně modernizovat a navyšovat kapacitu stávající sítě. Podle listopadové zprávy organizace Eurelectric je velký potenciál schován například v technologiích pro monitoring a řízení a využití odolnějších vodičů.

Evropská energetika prochází rozsáhlou transformací, která klade stále větší nároky na spolehlivost a efektivitu přenosových a distribučních kapacit. Provozovatelé se proto pustili do masivních investic. Dle Evropské unie přesáhne finální částka 550 miliard eur do roku 2030.

Významnou položkou na účtu je i výstavba nového vedení. Výstavba je přitom náročná nejen na kapitálové náklady, ale především na administrativu a čas. Postavit vedení zcela od základů může kvůli zdlouhavým povolovacím procesům trvat až 10 let. Firmy proto v rámci optimalizace nákladů i kapacit hledají řešení, jak modernizovat stávající infrastrukturu a řídit ji efektivněji.

Podle listopadové zprávy asociace Eurelectric (Evropská asociace zastřešující subjekty v elektroenergetickém průmyslu) mohou k rychlejšímu řešení situace přispět tři faktory – rozsáhlá implementace monitorovacích technologií, adaptace flexibilního řízení a posilování sítě vůči extrémním výkyvům počasí.

„Při posilování našich sítí to musíme dělat tak, abychom udrželi systémové náklady pod kontrolou. Dnes spouštíme nové nástroje, které pomáhají politikům kontrolovat náklady a zároveň zvyšovat investice,“ uvedl generální sekretář Eurelectric Kristian Ruby

Proč je modernizace potřeba? Častější odpojování zdrojů i  extrémní počasí

Při pohledu na data o rostoucí spotřebě, instalovaném výkonu obnovitelných zdrojů nebo četnosti nabíječek pro elektromobily je celkem zřejmé, že investice do výstavby i modernizace budou potřeba stále více. Dopad chybějících technologií a flexibilnějšího řízení lze ilustrovat například na tržní situaci posledních let. V roce 2023 společnost ČEPS opět zaznamenala situace, kdy musela odpojovat zdroje od sítě.

Solární elektrárna. Zdroj: Unsplash

Vedle toho se zvyšuje i četnost extrémních meteorologických podmínek, jako jsou silné bouře nebo vlny veder. Například v roce 2022 došlo v Evropě k více než 80 velkým výpadkům elektrických sítí způsobeným počasím. To je o 25 % více než v roce 2021.

Dopad počasí přitom může být poměrně zásadní. Například během letních veder se kvůli zahřívání vodičů, zvýšení elektrického odporu materiálů nebo snížení schopnosti odvádět teplo snižuje přenosová kapacita vedení. Za běžných podmínek může kapacita klesnout i o 5–15 % při zvýšení okolní teploty o 10 °C nad standardní hodnoty. Teoreticky tak může docházet k situacím, kdy během letních dní solární elektrárny jedou na plno, ale objem přenosové kapacity se naopak snižuje.

Měření a řízení na základě dat jako základ efektivity

Mezi monitorovací a řídící technologie, které dle zprávy mohou výrazně přispět k lepšímu využití sítě, patří například přepínače odboček nebo dynamická klasifikace vedení. Obě technologie zajišťují sběr a vyhodnocení dat v reálném čase, čímž poskytují obrázek o aktuální zátěži a možnostech využití. Stejně jako například silniční dopravu i provoz v síti lze totiž řídit lépe, pokud existuje dostatek dat o tom, kde je v danou chvíli vyšší zatížení "dopravy" nebo jaká část infrastruktury je pod vlivem počasí méně či více efektivní.

Technologii přepínačů lze velmi zjednodušeně popsat jako "chytrý termostat" v elektrickém transformátoru. Ten neustále hlídá, jestli je napětí v síti správné a odpovídá aktuálním podmínkám. Podle odhadů společnosti Siemens, která tuto technologii v Evropě nasazuje ve velkém, zajišťují přepínače snížení výpadků a výkyvů napětí o více než 20 %.

Stejný cíl má i druhá technologie, která spočívá v řízení za pomocí dynamické klasifikace vedení. Řízení funguje tak, že na elektrických vedeních jsou instalovány speciální senzory. Ty následně v reálném čase sledují vnější podmínky jako teplotu, vítr a zatížení. Na základě změřených údajů poté systém vypočítá, kolik energie může vedení bezpečně přenášet v daný moment, místo aby se při řízení spoléhalo na pevně stanovené limity.

Senzory na kabelech. Zdroj: Lindsey-usa.com

Extrémní výkyvy v počasí přitom mají nemalý vliv na to, kolik elektřiny lze skrze kabely přenášet. Vodivost elektrického vedení, ať už nadzemního nebo podzemního, se totiž mění podle aktuálních povětrnostních podmínek, jako jsou teplota, sluneční záření nebo vítr.

Například za větrného dne, kdy je vedení lépe chlazeno, může technologie a vhodný přístup povolit přenést více energie, než by bylo možné za horkého, bezvětrného dne. Dle studií taková flexibilita umožňuje zvýšit kapacitu vedení až o 40 % oproti tradičním metodám. Maximálního potenciálu lze navíc dosáhnout při volbě odolnějších materiálů pro kabely.

Rozšíření technologií je v Evropě dnes běžné, ale…

Používání takových metod a přístupů řízení přitom není žádné sci-fi. Rozšíření zmíněných technologií je dnes relativně velké. Přepínače jsou standardem ve většině moderních rozvodných transformátorů v Evropě, Severní Americe a dalších rozvinutých regionech. Ve Spojených státech je například více než 60 % hlavních rozvodných transformátorů toutu technologií vybaveno.

Technologie dynamické klasifikace vodičů jsou méně běžné, ale jejich popularita roste. Podle dat ENTSO-E (Evropská síť provozovatelů přenosových soustav pro elektřinu) je v současnosti v Evropě implementováno více než 1000 projektů, přičemž jejich nasazení roste o 15 % ročně. Je tomu tak zejména v modernizacích stávajících sítí v hustě osídlených oblastech nebo tam, kde je potřeba přenést větší objem energie bez stavby dodatečného vedení.

Vzhledem k současné situaci se předpokládá stále větší penetrace obou technologií. Kromě vysokých nákladů existují ale i další překážky v podobě pokročilé digitalizace a zvýšené požadavky na kvalifikované pracovníky. Podle zprávy Evropské komise z roku 2023 je v EU potřeba více než 100 000 nových odborníků pro správu moderních energetických sítí, což podtrhuje urgentní potřebu vzdělávacích programů a zlepšení odborné připravenosti v tomto odvětví.