"Jestem umiarkowanym optymistą" - Rozmowa z prof. Andrzejem Wiszniewskim - Instytut Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej

W kwietniu miał miejsce blackout w Szczecinie. Czy tego typu awarie będą występować coraz częściej?

Blackouty zdarzały się w przeszłości, są realnym zagrożeniem obecnie i będą miały miejsce w przyszłości. Można nawet powiedzieć, że będzie ich coraz więcej. Na świecie, 40 lat wstecz, zdarzał się jeden, najwyżej dwa blackouty rocznie. Największy miał miejsce w Indonezji i spowodował brak dostępu do energii elektrycznej u około 100 mln użytkowników.

Obecnie na świecie zdarza się ich kilkanaście. Wszystko wskazuje na to, że w bieżącym roku na świecie zdarzy się około 20 blackoutów, z których każdy pozbawi energii elektrycznej na pewien czas co najmniej 100 tysięcy ludzi.

Czy można ich w jakiś sposób uniknąć?

Niestety blackouty są nieuniknione. Istnieje cały szereg powodów, które powodują, że awarie te będą coraz częściej występować. To co miało miejsce w Szczecinie, będzie się również powtarzać i w innych miejscach. Jednym z powodów występowania tego typu zdarzeń jest globalne ocieplanie się klimatu, które działa w dwóch kierunkach. Po pierwsze wyzwala klęski naturalne, typu huragany czy też powodzie. Ich częstotliwość prawdopodobnie będzie cały czas wzrastać.

Drugą stroną zmian klimatu są bardzo duże wahania temperatury, czyli wielkie mrozy lub też wielkie upały. Wzrost poziomu życia sprawia, że przy większych temperaturach ludzie korzystają z klimatyzatorów, które pobierają sporo energii biernej. Dlatego też współczynnik mocy tych urządzeń jest niestety bardzo niekorzystny. Okresy wzmożonego zużycia energii elektrycznej powodują, że sytuacja systemu elektrycznego będzie zwiększać prawdopodobieństwo do pojawiania się blackoutów.

Czy można było uniknąć blackoutu, który miał miejsce w Szczecinie?

Moim zdaniem nie mogliśmy uniknąć tego zdarzenia. W Polsce nie mamy systemu odmrażania przewodów. Na świecie istnieje taki system tylko w niektórych miejscach, np. w Kanadzie.

Natomiast można powiedzieć, że można było ograniczyć zakres tej awarii. Uważam, że mogliśmy mieć pewien wpływ na jej ograniczenie. Pracujemy nad tym, aby utrzymać energię elektryczną dla najważniejszych odbiorów i najważniejszych dzielnic danego miasta.

Czy są jeszcze inne czynniki, oprócz zmian klimatycznych, które mogą powodować awarie?

Inwestycje energetyczne nie są prowadzone tak szybko, jak wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną. W ciągu ostatniego dziesięciolecia, zapotrzebowanie na energię elektryczną na świecie wzrosło o 30%, natomiast poziom inwestycji energetycznych tylko o 18%.

W Polsce sytuacja jest podobna w tym zakresie lub nawet jeszcze trudniejsza. Przewiduje się bowiem wzrost szczytowego obciążenia rocznie aż o 5%, co oznacza, że czas zdwajania jest na poziomie około 14 lat. Nie mamy wątpliwości, że infrastruktura energetyczna nie ma szans podwoić się w ciągu 14 lat.

Jakie główne czynniki powodują spowolnienie inwestycji w energetyce?

Najróżniejsze: polityczne, środowiskowe i kapitałowe, by wymienić tylko trzy najważniejsze. Często spotykamy się również z trudnościami uzyskania prawa drogi dla linii energetycznych. Do tego można dołączyć jeszcze opór właścicieli gruntów, którzy nie chcą aby przez ich tereny przeprowadzane były linie energetyczne. Na skutek spowolnienia inwestycji zwiększa się maksymalnie obciążalność linii energetycznych.

Czy linie energetyczne są na to przygotowane?

Trzeba szczerze powiedzieć, że nie są na to przygotowane. Infrastruktura polska, ale również i na całym świecie w krajach rozwiniętych jest przestarzała i wymaga jeśli nie odnowy, to przynajmniej wymiany przewodów na dopuszczające wyższe temperatury. Na skutek zwiększonego obciążenia, poszczególne elementy systemu elektroenergetycznego pracują z minimalnym marginesem bezpieczeństwa. Co prawda istnieje warunek n-1, związany z tym, że awaria jednego elementu nie powinna wywołać blackoutu, ale nie zawsze jest on dotrzymany. Szczególnie w okresie letnim, kiedy planowane są w większości przypadków remonty.

W dzisiejszej sytuacji niekiedy jest potrzeba zastosowania warunku n-2, szczególnie w okresie nasilenia burzami. Można jednak powiedzieć, że warunek ten nie jest nigdzie lub prawie nigdzie dotrzymany, gdyż wiąże się z bardzo dużymi kosztami.

Co oznacza malejący margines bezpieczeństwa przesyłu energii elektrycznej?

Skutkuje to tym, że awaria może prowadzić do efektu lawinowego. Można podać kilka takich przykładów ze świata, a konkretnie np. z Włoch. Blackout ogarnął wówczas cały kraj. Uważam, że można było ograniczyć zakres tej awarii. W kraju tym istnieje ciekawy układ SCO wielostopniowy, który jednak wtedy nie zadziałał tak jak powinien.

Kolejny ciekawy przykład blackoutu, to awaria w listopadzie 2006 roku w Niemczech. Wszystko zaczęło się od hwyłączenia linii energetycznej przekraczającej Ren, w celu przepuszczenia statku przepływającego przez rzekę. W ślad za tym zaczęły się wyłączać kaskadowo i inne linie, gdyż były przeciążone. Im więcej było linii wyłączonych, tym bardziej były przeciążone pozostałe. Ten mechanizm niestety pojawia się coraz częściej.

Jak można uniknąć takiej sytuacji?

Powinniśmy nie dopuszczać do tego, by powstałe zakłócenie przekształciło się w lawinowo rozwijającą się awarię. To wymaga stosowania bardzo szybkich i selektywnych zabezpieczeń oraz skutecznych układów automatyki przeciwawaryjnej. Dziś coraz częściej stosujemy tzw. inteligentne układy automatyki, które okazują się bardzo skuteczne. Ale niekiedy ostatnią deską ratunku staje się wyłączenie części odbiorców.

Mam nadzieję, że w Polsce uda się operatorowi narzucić  podstawowe standardy w zakresie zabezpieczeń i automatyki oraz dokonać niezbędnych inwestycji zarówno w zakresie nowych linii, jak i układów kompensacji mocy biernej.

Kłopoty z eksploatacją systemu i zagrożeniem awariami wynikają niestety również z uchybień personelu. Poziom polskiej kadry w elektroenergetyce można uznać za bardzo wysoki. Polskie uczelnie techniczne na szczęście nie zarzuciły kształcenia w kierunku elektroenergetyki. Na zachodzie coraz mniej politechnik oferuje specjalizacje w tej dziedzinie, dlatego też poziom specjalistów jest coraz niższy. Niestety konsekwencje postaci błędów ludzkich przyczyniają się do występowania tego typu awarii.

Ile można się w tym roku spodziewać blacoutów?

Ciężko jest odpowiedzieć na to pytanie. Na świecie do tej pory było ich w tym roku około 13. Pewnie przekroczona zostanie liczba 20. Nie były to bardzo poważne wyłączenia. Awaria w Szczecinie jest odnotowana jako mała, gdyż dotknęła około 600 tys. mieszkańców. Niestety była bardzo bolesna.

W 2006 roku w Polsce otarliśmy się o wielki blackout, kiedy to była awaria zapoczątkowana w Elektrowni Ostrołęka. Centralna i północno-wschodnia część kraju musiała zrzucić sporo obciążenia a poziomy napięć spadły do stanu awaryjnego. Na szczęście rozmiar tego zdarzenia nie był aż tak wielki a to tylko dzięki temu, że nie wyłączyła się żadna linia przesyłowa. Gdyby się wyłączyła jedna z głównych linii przesyłowych 400 kV, to wówczas groziłby nam blackout prawie w całym kraju.

Jakie wyciągnęliśmy wtedy z tego wnioski i jakie działania powinny zostać podjęte, aby zminimalizować zakres awarii?

Po tego typu zdarzeniach możemy sobie uświadomić pewne zagrożenia, które występują w naszym systemie elektroenergetycznym. Automatyka naszego systemu była projektowana pod kątem wystąpienia nadmiernych napięć. Obecnie w naszym kraju mamy sytuację zgoła odwrotną. Mamy bowiem sytuację deficytu mocy biernej, co oznacza sytuację zaniżonych napięć. Te zaniżone napięcia wywołały właśnie awarię w Elektrowni Ostrołęka.

Sytuacja deficytu mocy biernej w systemie uświadomiła operatorowi, jak i spółkom dystrybucyjnym, że konieczne są wielkie inwestycje w kompensatory mocy biernej. Obecnie prowadzone są tego typu inwestycje. Szczegółowo analizuje się jaka to ma być kompensacja oraz gdzie powinna być zlokalizowana. Realizacja tego typu inwestycji jest jednak niełatwa.

W branży prowadzone są również inwestycje w nowe moce wytwórcze. Moim zdaniem, znacznie trudniejsze są jednak inwestycje związane z wyprowadzeniem mocy z elektrowni i doprowadzeniem jej do konkretnych odbiorców.

Sytuacja związana z inwestycjami sieciowymi w naszym kraju nie napawa optymizmem. Konieczna jest przygotowanie nowej ustawy, umożliwiającej wymuszenie zgody od właścicieli gruntów na poprowadzenie w tym miejscu linii energetycznych.

Potrzebna jest też przebudowa całego systemu przesyłowego. Wiele nadziei upatruję w ograniczeniu systemu 220 kV i zastępowaniu go liniami 400 kV.

Wrocław ma szansę stać się najbezpieczniejszym miastem pod względem dostaw energii elektrycznej w Polsce. Miasto ma zostać otoczone potężnym pierścieniem energetycznym. Proszę przybliżyć nam szczegóły dotyczące tego projektu

Na Dolnym Śląsku koniecznych jest kilka inwestycji energetycznych. Konieczne jest uruchomienie linii przesyłowej 400 kV z Ostrowa Wielkopolskiego do Pasiekurowic. Jest potrzeba budowy nowego GPZ 400 x 110 kV na południu Wrocławia i połączenia go ze Świebodzicami a następnie połączenia Pasiekurowic z tym nowym GPZ. Konieczne jest również poprowadzenie nowej linii przesyłowej do Opola, gdzie planowana jest budowa nowych boków. Po zrealizowaniu tych inwestycji Wrocław faktycznie mógłby być odpowiednio zasilany na poziomie 400 kV. Zależy nam na tym, aby szereg linii było dwunapięciowych, czyli aby linie 400 kV i 110 kV były zawieszone na tych samych słupach energetycznych. Linie 110 kV byłyby szkieletem systemu dystrybucyjnego zasilającego GPZ niższych napięć. Natomiast linie 400 kV traktowane by były jako element sieci przesyłowej. Może to złagodzić problem z uzyskiwaniem prawa drogi.

Czy realizacja tego projektu pozwoli uniknąć blackoutu we Wrocławiu?

Jestem umiarkowanym optymistą, jeśli chodzi o sytuację Wrocławia, ale i całej Polski. Jestem również pewien, że zagrożenia blackoutem nie jesteśmy w stanie uniknąć. W jakiej skali i gdzie on nastąpi, niestety nie jestem w stanie przewidzieć.

Uważam też, że narastającym zagrożeniem może być praca systemu przy bardzo małym marginesie stabilności napięciowej. Wiąże się to z potrzebą stworzenia inteligentnych systemów sterowania przełącznikami zaczepów transformatorów oraz odciążania podnapięciowego.

Pracujemy nad tym, aby nie dopuszczać do blackoutów a jeśli już wystąpią – aby ograniczać ich zasięg.  Niestety nie da się ich całkowicie uniknąć, bez względu na rodzaj i zakres prowadzonych inwestycji i prac badawczych w dziedzinie sterowania systemami elektroenergetycznymi.     

Rozmawiali: Dorota Kubek, Mariusz Marchwiak - Magazyn "Nowa Energia"