154
Zainspirowany dzidą:
dzida elektryczna
Postanowiłem przygotować odpowiedź zawartą w dwóch lub więcej częściach przydługiej dzidy elektrycznej na temat Polskiego Systemu Energoelektrycznego, dlaczego jednak powinniśmy budować, skoro sąsiad ma, oraz dlaczego będziemy w dupie, jeśli tego nie zrobimy. Opowiem o absurdach decyzji politycznych, odnawialnych źródłach energii, systemie ETS oraz przyszłości energetycznej Polski.
dzida elektryczna
Wszystkie informacje, których się tutaj dowiecie pochodzą z wywiadów, których udzielił Dr.Inż Mirosław Gajer, adiunkt w katedrze informatyki stosowanej AGH w Krakowie, ekspert do spraw energetyki, autor książki „Wojna o prąd”  w której zwraca uwagę na istotne zagrożenia związane z postępującą obecnie transformacją energetyczną.
dzida elektryczna
Postaram się pisać i tłumaczyć różne zagadnienia „na chłopski rozum”, kto będzie chciał to znajdzie w Internecie szczegółowe opisy zjawisk, zawarte w tej dzidce. Jeśli wyłapiesz błędy, masz lepsze dane – pisz w komentarzu.
Zainteresowany? Zatem otwieraj kuflowe mocne i lecimy:
dzida elektryczna
co to jest ten system elektroenergetyczny? No bo od tego trzeba zacząć, bo bez zrozumienia kluczowych spraw, czym jest system elektroenergetyczny, jak to działa,jakie zjawiska fizyczne tam zachodzą i w związku z tym jakim podlega on ograniczeniom, to dalsza dzida po prostu nie ma sensu.

Krajowy System Elektryczny jest to jeden z najbardziej złożonych i najbardziej terytorialnie rozległych systemów technicznych.
Obejmuje terytorium całego kraju.
Składa się z trzech takich zasadniczych komponentów:
To są różnego typu źródła wytwarzające energię elektryczną, następnie sieci przesyłowe pracujące pod różnymi napięciami, które tę energię przesyłają.
No i wreszcie urządzenia odbiorcze.
Tych odbiorców energii to są miliony. Poza tym ten system elektroenergetyczny posiada też połączenia z analogicznymi systemami w sąsiednich państwach.To co jest najważniejsze, taki system
elektroenergetyczny zawsze musi znajdować się w stanie równowagi mocy.
To znaczy moc generowana przez źródła musi być równa mocy zapotrzebowanej. To wynika po prostu z bardzo prostej
zasady zachowania energii. Energia nie powstaje nam z niczego, no i też energia nie może zniknąć bez śladu. No więc jeżeli zapotrzebowanie jest powiedzmy 20 GW mocy, no to te 20 GW trzeba generować. Ani mniej, ani więcej.
dzida elektryczna
możemy sobie to wyobrazić w postaci takiej podpartej na środku belki. Właśnie tam dwie siły działają na jej końce. Z jednej strony moc generowana, z drugiej moc zapotrzebowana. To trzeba utrzymać w równowadze. Więc w praktyce jest to taki stan równowagi chwiejnej, no bo to zapotrzebowanie zmienia się nieustannie.
Jeżeli włączamy jakiekolwiek urządzenie elektryczne, to powiększamy to zapotrzebowanie mocy i za tymi zmianami musi nadążać generacja.
dzida elektryczna
Tak wygląda praca systemu elektromagnetycznego, akurat nie polskiego, tylko sąsiedniego, czeskiego.
Oni prezentują na swojej stronie internetowej tego typu dane.

No i widać, że ten system cały czas balansuje wokół tego stanu równowagi, czyli tej mocy generowanej jest albo troszkę za dużo, albo troszkę za mało. Zadaniem operatora tego systemu jest utrzymać tę odchyłkę systemową w takich sztywnych ryzach, czyli 280MW.
dzida elektryczna
Tutaj mamy pokazane na tym wykresie, jak zmienia się zapotrzebowanie mocy w polskim krajowym systemie elektroenergetycznym. Ono zmienia się w takim charakterystycznym cyklu dobowym:

Najpierw mamy tam tak zwaną nocną dolinę obciążenia, wtedy zapotrzebowanie mocy jest relatywnie najmniejsze. Później w godzinach porannych ono bardzo szybko wzrasta, pojawia się tam tak zwany gradient mocy, czyli tempo wzrostu zapotrzebowania na moc jest bardzo wysokie. Później się to stabilizuje. No i znowu przychodzi tak zwany szczyt wieczorny.
Wtedy są bite rekordy zapotrzebowania na moc. Po tym szczycie wieczornym znowu to zapotrzebowanie spada. No i znowu mamy kolejny dzień.

Na ten cykl dobowy nakłada się większy cykl tygodniowy. Istotne w nim jest to, że w soboty, niedzielę
to zapotrzebowanie na moc jest troszkę mniejsze.
Największy cykl to jest cykl roczny.  Tutaj istotna jest sezonowość zużycia, czyli w okresie jesienno-zimowym to zużycie jest relatywnie największe, a w wiosennym mniejsze.
dzida elektryczna
No i teraz wyobraźmy sobie,
że nastąpiło odchylenie od tego stanu równowagi, to znaczy suma mocy generowanych jest mniejsza od mocy zapotrzebowanej. No więc operator systemu coś z tym musi zrobić, widzi, że częstotliwość zaczyna spadać poniżej 50Hz, czyli generatory zaczynają się kręcić coraz to wolniej, oraz pojawiają się większe przepływy na połączeniach trans granicznych, tzn system próbuje zasysać energię elektryczną od systemów sąsiednich.
Operator ma dwie opcje: zwiększyć generację mocy, tzn na szybko uruchomić
jakieś elektrownie wodne, elektrownie szczytowo-pompowe,albo
nakazać podniesienie mocy bloków cieplnych. No ale jeżeli tego już nie może zrobić, nie ma już żadnych wolnych rezerw, no to jedyną rzeczą, którą może zrobić to ograniczyć pobór mocy przez odbiorców.
dzida elektryczna
Ale zaraz, zaraz. Miało być łopatologicznie, a tu już jakieś generatory, Herce (Hz) i kim jest do cholery „operator”?
dzida elektryczna
Mówiąc operator mam na myśli ludzi, którzy pracują w takim oto miejscu, czyli Krajowej Dystrubucji mocy, nijako w mózgu całego Krajowego Systemu Energetycznego.
To jest najważniejsze miejsce dystrybucyjne kraju, ludzie tam pracują codziennie, przez 24h monitorują stan sieci, reagują na awarie, utrzymują na stałym poziomie zapotrzebowanie mocy, oraz prognozują najbliższe wydarzenia. Często decyzje muszą podejmować w kilka minut, a błąd operatora w krytycznej sytuacji może skutkować „blackautem”, czyli rozsypaniem się całego systemu, jaki np. miał miejsce w 2025r w Hiszpanii. Wtedy to m.in. zawiodło planowanie. Warto dodać, że żeby postawić system na nogi i przywrócić zasilanie w całym kraju potrzeba kilku godzin, albo nawet kilku dni.
Podsumowując, operator musi reagować i planować z wyprzedzeniem na zmiany które następują i będą występować w ciągu cyklu dobowego, bo każdej godzinie zapotrzebowanie energii jest inne o czym już wspominałem na początku.
Teraz coś o generatorach i Herzach:
dzida elektryczna
Jasno i prosto — generator, a konkretniej turbogenerator w elektrowni to w praktyce „maszyna, która zamienia ruch na prąd”. W elektrowni cieplnej takie paliwo jak węgiel / gaz / biomasa jest spalane w kotle i podgrzewa wodę. Powstaje para wodna pod bardzo wysokim ciśnieniem i temperaturą. Ta gorąca para uderza w łopatki turbiny, a ta zaczyna się obracać. Turbina jest połączona wałem z generatorem, a generator to takie duże dynamo jak te z rowera (gimby nie znajo).
Jednym zdaniem Turbogenerator to:„ogromny wirnik napędzany parą, który kręci generatorem produkującym prąd”
 Jak duży?
dzida elektryczna
Tutaj np widzimy taki potężny turbogenerator, turbinę wraz z generatorem.

W tym konkretnym przypadku należy sobie wyobrazić, że to coś waży 60ton i obraca się wokół własnej osi z prędkością 50 razy na sekundę.
Energia kinetyczna takiego potwora jest ogromna i nie można sobie jej zatrzymać od tak.
Oczywiście nie oznacza to, że wszystkie kręcą się z jednakową prędkością, gdyż różne generatory mają różną konstrukcję i wielkość, jedne krecą się wolniej, inne szybciej, ale bardzo ważne dla zachowania stabilności sieci energetycznej jest, aby ich częstotliwość wynosiła 50Hz.
dzida elektryczna
A co to są te Herce? (Hz) Herce to nic innego jak częstotliwość, konkretniej  częstotliwość powtarzania się zjawiska.
1 Hz = 1 powtórzenie na sekundę, czyli np. wachadło wychyla się tam i z powrotem 1 raz na sekundę.

Europejski system energetyczny pracuje w częstotliwości 50 Hz. Dlaczego taki? Tu zachęcam do szukania odpowiedzi w sieci, a na potrzeby tej dzidy, bo tak i już. :)
Każda elektrownia cieplna, a w zasadzie każdy blok cieplny ma swój turbogenerator.  Należy podkreślić, że generatory są ze sobą synchronizowane i wszystkie muszą pracować na tej samej częstotliwości. W całej Europie.

Spadek częstotliwości do 49Hz to sygnał ostrzegawczy, że generatory nie nadążają z cyklem, kręcą się zbyt wolno, sieć jest przeciążona, to znak, że zużywamy więcej prądu niż elektrownie produkują. Z tej sytuacji można jeszcze się wybronić np. automatycznie zwiększyć moc w w elektrowni, albo odłączanie mniej ważnych odbiorców (np. przemysł)
48Hz to sytuacja krytyczna i z automatu część sieci zostaje wyłączona, grozi uszkodzeniem generatorów i kaskadowym blackoutem, generalnie lipa.

Czy w sieci może być 51Hz? Może, oznacza to, że za dużo energii produkujemy, niż zużywamy. W tej sytuacji należy zwolnić prędkość pracy turbin, ograniczając prace w elektrowniach.

W praktyce odchylenie wynosi 49.9 do 50.1 Hz i jest monitorowane bardzo dokładnie w każdym centrum zarządzania energetycznego kraju.
Tak z ciekawostek na każdym urządzeniu elektrycznym znajdziemy informacje ile pobiera mocy, oraz w jakim napięciu, oraz częstotliwości pracuje i jest to w Europie 50Hz.
dzida elektryczna
Skoro już to wiemy, to musimy zdać sobie sprawę jak ważne dla stabilności całego naszego systemu energetycznego są elektrownie cieplne, które działają 24\h dobę niezależnie od pogody przez cały rok. Im posiadamy więcej takich źródeł energii, wirujących turbin tym bardziej jesteśmy odporni na blackout. Możemy się bronić przed spadkiem częstotliwości w sieci poprzez utrzymywanie w ruchu turbin i w odpowiednim momencie załączenie generatorów, tak żeby operator nie musiał się zastanawiać skąd ma wziąć energię, jeśli jest pochmurny listopad, a sąsiad (złodziej) nie chce, albo sam nie ma żeby pożyczyć, bo jak już wiemy cała Europa jest połączona w jeden wielki system energoelektryczny.
dzida elektryczna
Jeżeli jeszcze tu jesteś, to sprawdźmy zatem jakimi dysponujemy blokami energetycznymi i dlaczego to nie są optymistyczne informacje, albo przynajmniej powinny być alarmujące:
Na razie jesteśmy jeszcze w miarę w miarę bezpieczni, bo mamy elektrownie węglowe, które głównie wybudował nam
Edward Gierek. W czasie swojej całej dekady lat 70 zdołał zainstalować ponad 10 GW w blokach węglowych.
Budowano wtedy takie bloki o mocy 200 MW. To był wtedy powszechny standard, a pierwszy taki blok 200 MW powstał w 62 roku  w elektrowni w elektrowni Turów. W sumie tych bloków tak zwanych dwusetek wybudowano w Polsce ponad 50. Po dzień dzisiejszy pracuje ich jeszcze około 40 i one wszystkie w najbliższym czasie mają zostać zlikwidowane, no
żąda od nas Unia Europejska. Nie spełniają one już tam jakiś norm środowiskowych. Otrzymały tak zwaną derogację
do końca 2028 roku. A gdzie takie bloki się znajdują?
To jest elektrownia Dolna Odra, Rybnik,Jaworzno, Połaniec, Kozienice, Pątnów i Ostrołęka.
Mamy bloki, które pracują ponad pół pół wieku, one już naprawdę powinny zostać dawno dawno wyłączone. To
jest zresztą istny cud techniki, że one jeszcze pracują, gdyż pracują znacznie dłużej niż pierwotnie zakładano.
To dlaczego nie budujemy kolejnych?
dzida elektryczna
Otóż gdzieś po 2010 roku sprawy zaczęły iść we właściwym kierunku, bo w 2011 roku oddano do użytku pierwszy tak zwany blok nadkrytyczny w elektrowni Bełchatów. Co to znaczy blok nadkrytyczny?
Więc obecnie są dostępne technologie materiałowe,które pozwalają budować kotły, rurociągi, turbiny właśnie na te
parametry nadkrytyczne. Dawniej to ciśnienie pary, temperatura była znacznie mniejsza. Nie było takich materiałów, które by taką temperaturę ciśnienie były w stanie wytrzymać.
Zwiększenie ciśnienia i temperatury pary powoduje zwiększenie sprawności przetwarzania energii chemicznej paliwa,
czyli węgla w energię elektryczną.
Bloki które były budowane w epoce Edwarda Gierka, miały sprawność netto,
czyli już po odliczeniu tak zwanych potrzeb własnych elektrowni na poziomie 32%,
Obecnie w przypadku tych bloków nadkrytycznych ta sprawność przekracza nawet netto 46%.
To oznacza, że z tej samej ilości węgla w takim bloku nadkrytycznym jesteśmy w stanie otrzymać półtora razy więcej
energii elektrycznej, niż miało to miejsce w przypadku właśnie tych starych bloków budowanych w okresie Gierka czy jeszcze Gomółki.
Po roku 2010 te bloki nadkrytyczne zaczęły powstawać. Powstały dwa takie bloki. Każde o mocy 900 MW elektrowni Opole.
Powstał taki blok w elektrowni Kozienice o mocy 1075 MW i 910 MW w Jaworznie.
Identyczny blok jak w Kozienicach miał być budowany w elektrowni Ostrołęka.
Niestety w 2021 zapadła decyzja polityczna, że przerywamy budowę Ostrołęki.
dzida elektryczna
Utopiono dosłownie w błocie półtora miliarda złotych, bo zdołano już wybudować dwa pylony wysokie na 138 m
pod kocioł. Zdołano wybudować fundamenty chłodni kominowe, po czym to wszystko wyburzono, czyli trzeba
było zapłacić jeszcze za wyburzenie. Teraz na tym miejscu ma być stawiany blok gazowy.

Zapadła decyzja, że z węgla z polskiej elektroenergetyki mamy się pozbyć.
W roku 2035 już tego węgla w zasadzi ma nie być. Czyli do 28 roku mają zniknąć te wszystkie stare bloki 200 megawatowe, ale później rusza od 2030 roku jeszcze likwidacja elektrowni w Bełchatowie, największej polskiej elektrowni.

Kazano nam odejść od węgla, a nie powiedziano, czym mamy ten węgiel zastąpić.
dzida elektryczna
Ale zaraz zaraz, przecież mamy fotowoltaikę i wiatraki! Jesteśmy uratowani? Prawda?

To tyle w części 1, jeśli będzie zainteresowanie tematem wjeżdżam z danymi o tym ile tak naprawdę udziału w mixie energetycznym kraju mają odnawialne źródła energii, oraz dlaczego dalsze inwestowanie w OZE nie ma sensu.
0.067054986953735