Kde a proč dnes hraje stabilita napětí tak důležitou roli?
Stabilita napětí je důležitou součástí dodávek energie, protože zajišťuje, aby elektrické napětí dostupné různým spotřebitelům zůstalo konstantní v přesně stanovených mezích. To má velký význam jak pro přenosové sítě na úrovni velmi vysokého napětí, tak pro distribuční sítě na úrovni středního a nízkého napětí. Selhání stability napětí může mít fatální následky, protože přepětí vede ke zničení spotřebitelů a podpětí narušuje jejich funkci. Vysoká úroveň spolehlivosti stability napětí je proto klíčovým aspektem kvality dodávek elektrické energie.
Výzvy v oblasti stability napětí dnes a v budoucnu – zaměření na síť nízkého napětí
S rostoucím přívodem obnovitelných zdrojů energie na všech napěťových úrovních v rámci přechodu na energetiku je stabilita napětí na všech úrovních sítě stále složitější. Stabilita napětí v sítích nízkého napětí je jednou z největších výzev, kterým dnes dodavatelé energie a provozovatelé sítí čelí, a to z důvodu kolísavého charakteru dodávek a spotřeby z fotovoltaických systémů, elektromobilních/nabíjecích stanic a rostoucího počtu tepelných čerpadel v síti. V době nízkého zatížení mohou silné dodávky způsobit nárůst napětí v síti, zatímco v době zvýšeného zatížení může napětí v síti nebezpečně klesnout blízko tolerančních pásem definovaných v normě EN 50160. To vyžaduje řešení, která udržují stabilní napětí v síti nízkého napětí v rámci definovaných mezí.
Jaké jsou pokyny pro stabilitu napětí v síti nízkého napětí?
V Česku musí provozovatelé sítí přijmout opatření, aby zajistili, že napětí v síti splňuje určité toleranční meze. Podle normy EN 50160 musí být síťové napětí v síti nízkého napětí pro malé spotřebitele v rozmezí +/- 10 % – tj. mezi 207 V a 253 V – v 95 % případů a v rozmezí 85 % až 110 % – tj. mezi 195,5 V a 253 V – jmenovitého síťového napětí 230 V ve 100 % případů. Všechny spotřebiče musí být navrženy tak, aby v tomto rozsahu napětí správně fungovaly. Užší tolerance by byly pro některé spotřebitele ještě příznivější, ale masivně by zvýšily úsilí potřebné pro stabilitu napětí do té míry, že poměr nákladů a přínosů by již nebyl ideální.
Tyto pokyny pro stabilitu napětí se týkají dlouhodobějších odchylek efektivních hodnot napětí od jmenovitých hodnot (230 V, resp. 400 V v průmyslových aplikacích se silnoproudem). Krátkodobé jevy, jako jsou přechodné výkyvy napětí nebo odchylky od sinusového průběhu napětí (harmonické), které se měří/zjišťují mobilními/přenosnými nebo trvale instalovanými analyzátory sítě, nejsou zahrnuty do stability napětí. Regulace frekvence je rovněž samostatnou úlohou, která nespadá pod stabilitu napětí.
Metody pro zajištění stability napětí v síti nízkého napětí
Metody pro stabilitu napětí
Dodržení výše uvedených pokynů je již dnes často možné pouze za použití vhodných protiopatření a technologií. Potřeba transparentnosti a kontrolovatelnosti sítě nízkého napětí bude v budoucnu nadále narůstat v důsledku rychlého rozvoje obnovitelných zdrojů energie a elektromobility. Jen tak mohou provozovatelé sítí úspěšně čelit výzvám přechodu na novou energetiku, zejména stabilitě napětí, a zajistit stabilní a spolehlivé dodávky energie. Níže jsou ve stručném přehledu uvedena možná opatření pro stabilitu napětí.
Posílení sítě/prodloužení vedení: Rozšíření vedení je klasický/konzervativní přístup k řešení problémů se stabilitou napětí. Instalují se další vodiče nebo silnější kabely, aby se zvýšila kapacita a stabilita sítě, a tím se snížily poklesy napětí. To vyžaduje značné finanční investice, a to jak do materiálu, tak do práce. Realizace je časově náročná (často mnoho měsíců, někdy i let) a po instalaci vedení nabízí jen malou flexibilitu pro pozdější změny nebo úpravy sítě.
Snížení příkonu: Dočasné snížení příkonu v případě příliš vysokého napětí je rychlé a snadno proveditelné, ale ztrácí se při něm cenná „obnovitelná“ energie. Omezení je také pouze potenciální nápravou v případě zvýšení napětí, a nabízí tedy pouze zdánlivé řešení problémů se stabilitou napětí v síti nízkého napětí.
Akumulátory/skladování energie: Akumulační systémy, jako jsou akumulátory, by mohly ukládat výrobní špičky a později je uvolňovat, jsou však drahé a způsobují další ztráty energie vzhledem k úrovni účinnosti. Kromě toho jsou systémy skladování energie stále velmi drahé a zatím je nelze používat plošně, mimo jiné kvůli potřebným surovinám.
Dodávka jalového výkonu: Systémy kompenzace jalového výkonu (PFC), jako jsou tlumivky a kondenzátory, se používají k výrobě nebo absorpci jalového výkonu, a tím ke stabilizaci napětí v síti. Tyto systémy mohou být instalovány centrálně i decentralizovaně. To se stále častěji praktikuje také u střídačů pro fotovoltaické systémy. Výroba a dodávka jalového výkonu však může být technicky velmi složitá, vyžaduje pravidelnou údržbu a monitorování a je spojena s dodatečnou spotřebou energie, což snižuje celkovou energetickou účinnost distribuce elektřiny. Kromě toho systémy kompenzace jalového výkonu vytvářejí poruchy sítě, což má zase negativní dopad na kvalitu sítě.
“Regulační systém nízkého napětí LVRSys®” od společnosti A. Eberle s.r.o.:
Regulační systém nízkého napětí ‚LVRSys®‘ byl speciálně vyvinut pro řešení problémů se stabilitou napětí způsobených integrací elektromobility, fotovoltaiky a rostoucího počtu tepelných čerpadel do sítě nízkého napětí. Představuje ekonomickou, lokálně flexibilní a na údržbu nenáročnou alternativu k alternativním řešením, jako je prodlužování vedení, skladování energie a systémy dodávek/kompenzace jalového výkonu. Systém lze také efektivně a flexibilně používat jako řetězový regulátor nebo jako regulátor přímo v místní síťové stanici. Další informace o „Regulačním systému nízkého napětí LVRSys®“ naleznete také zde:
https://www.a-eberle.cz/produkty/nizkonapetova-regulace
S důvěrou se obracejte na:
Team A. Eberle s.r.o.,Czechia
Kontakt: 731 732 337
