Hitachi a construit un nou tip de staţie electrică pentru a rezolva problema salturilor de voltaj în reţea din cauza regenerabilelor

Hitachi Energy anunţă că a proiectat şi construit un nou tip de staţie electrică în Marea Britanie, la comanda operatorului SP Energy, scopul căreia e să rezolve problema variaţiilor de tensiune în reţea din cauza regenerabilelor. Astfel, anunţând această nouă creaţie a sa, Hitachi Energy deschide parantezele despre una din problemele puţin discutate pe care le generează uneori sursele de energie regenerabilă în reţelele electrice, mai ales în reţelele mai vechi.

Iar această problemă e reprezentată de salturile de voltaj, care pot fi mai bruşte şi mai mari decât erau obişnuite reţelele electrice anterior. Într-o reţea electrică regională sau naţională, întotdeauna există problema echilibrării energiei produse în reţea cu cea solicitată. Operatorii au la dispoziţie mai multe instrumente pentru a asigura acest echilibru, începând cu urmărirea frecvenţei exacte din reţea faţă de cea dorită, de 50 Hz în cazul regiunii noastre, iar cea mai mică variaţie a acesteia poate indica încotro înclină balanţa, spre supraproducţie sau spre supraconsum şi producţie insuficienţă. Apoi la diferite puncte şi nivele de reţea se pot face ajustările necesare pentru a menţine acest echilibru, începând de la transformatoare la nivel local până la staţiile intermediare din liniile de transmisie şi, desigur, pornirea în reţea a unor surse de absorbţie, stocare sau consum a energiei când e prea multă energie sau dimpotrivă, creşterea puterii unor surse variabile, cum ar fi centralele termice de echilibrare pe bază de motoare cu ardere internă sau centralele de baterii mai nou, care pot fi ajustate mai uşor.

Această problemă apare din cauza variaţiilor imprevizibile în producţia unor tipuri de energie regenerabilă. Spre exemplu, pot veni rafale de scurtă durată de vânt pe uscat, care cresc foarte repede şi pe scurt timp puterea unui parc eolian, iar această creştere poate fi de câteva zeci de MW sau chiar sute de MW de la parcuri mari. E un dezechilibru important, care, dacă nu e menajat, duce în cele din urmă la creşterea pe termen scurt e tensiunii, spre exemplu de la 230 volţi la 260 volţi, ceea ce e prea mult şi poate determina declanşarea unor măsuri de siguranţă. Exact aşa se poate întâmpla şi cu panourile solare, mai ales într-o zi cu înnorări variabile. Acum soarele a ascuns de nori şi producţia e la 20% din puterea instalată, iar în clipa următoare soarele e descoperit şi producţia poate creşte brusc la 95%. Chiar şi la reţeaua electrică a unei străzi, în care există 5-6 prosumatori a câte 10 kW fiecare, cei vreo 38-40 kW livraţi brusc în plus pot creşte voltajul local. Desigur, există un transformator local care trebuie să reacţioneze, doar că multe dintre aceste transformatoare locale au tehnologii foarte vechi, care au nevoie de multe minute pentru a putea schimba intensitatea transformării de la o treaptă la alta, pentru a echilibra din nou voltajul. Cândva, singura problemă venită din reţea de după transformator spre punctele de consum, era un salt prea mare a consumului, nu o apariţie prea mare a unei surse de livrare inversă a energiei în reţea. Iar transformatoarele vechi nu pot reacţiona suficient de repede, şi atunci pot apărea dezechilibre nedorite.

Cei de la Hitachi spun, totuşi, că aproape toate proiectele mari de energie regenerabilă construite în ultimii ani sunt proiectate să atenueze aceste şocuri local, la staţia de transformare care iese din acel parc fotovoltaic sau eolian. Acum câteva luni scriam că Hitachi e şi inventatorul unor soluţii foarte eficiente, cu pierderi minime, de transformare a curentului continuu de înalt voltaj, transmis de la parcurile eoliene maritime spre uscat, în cel alternativ. Iar o parte din meritul pierderilor minime vine inclusiv datorită tehnologiei de echilibrare a curentului care vine în acea staţie, iar odată echilibrat, transformarea lui are loc cu mai puţine pierderi.

Foto: Aşa arată în interior o staţie de transformare de curent continuu Hitachi Energy, instalată la recepţia pe ţărm a energie dintr-un parc eoian maritim

Ei bine, ceea ce a aplicat acum Hitachi în Marea Britanie sunt două tehnologii pe care le foloseşte la asemenea staţii de curent continuu de înalt voltaj din surse regenerabile, doar că le-a aplicat la staţie terestră mare din reţea, dintr-o regiune cu infrastructură veche. Una din tehnologii are numele de Statcom SVC Light şi prespune folosirea unor condensatoare de mare putere şi a unor semiconductori de tip IGBT (tranzistori bipolari izolaţi) şi IGCT (tiristori integraţi comutaţi). Datorită acestei combinaţii, tehnologia poate analiza în timp real parametrii reţelei şi poate dirija în orice clipă necesitatea transmiterii surplusurilor spre condensatorii de mare capacitate, sau descărcarea lor înapoi în reţea pentru descărcare. Aceşti condensatori au o viteză instantanee de reacţii, la fel ca şi semiconductorii menţionaţi mai sus, ceea ce face ca echilibrarea reţelei să fie făcută „cu viteza luminii”, după cum spun cei de la Hitachi Energy.

Ce-a dea doua tehnologie încorporată în aceeaşi realizare din Marea Britanie e MACH, ceea ce reprezintă efectiv un sistem computerizat de control al staţiilor, reţelelor şi subreţeţelor electrice, bazat pe senzori, microcontrollere, şi computere performante, sistemul putând reacţiona suplimentar în ajustări, graţie datelor precise acumulate din reţea, în jurul staţiei, şi a procesării lor în timp real. Acest sistem de echilibrare activă e conceput să reziste 30 de ani într-o asemenea staţie electrică.

Toată această tehnologie la Hitachi vine din staţii de curent continuu, după cum spuneam, dar a fost adaptată şi aplicată acum în Marea Britanie pe staţii intermediare de curent alternativ, conectate la linii aeriene terestre.

Şi doar datorită acestei inovaţii aplicare de Hitachi acum la o singură staţie, liniile aferente ei pot asigura o putere de transmisie cu 280 MW mai mare, pentru că au fost excluse salturile şi variaţiile nedorite, iar astfel energia regenerabilă din regiune poate fi echilibrată mult mai bine.

Deci, anume aşa are loc modernizarea reţelelor electrice, ca acestea să poate face faţă şi milioanelor de maşini electrice pe de o parte, dar şi sutelor de MW, ba chiar zecilor de GW în unele ţări, de surse noi de energie regenerabilă. E extrem de curioasă această incursiune în problemele acestor sisteme, oferită de Hitachi, dar esenţialul e că soluţiile există, ele trebuie doar aplicate şi în unele zone reţeaua electrică trebuie regândită din aceste noi perspective, pentru a-i oferi instrumente de echilibrare mult mai prompte, de care înainte pur şi simplu nu era nevoie.