Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 222

Podmořské kabely ve službách evropské energetiky

Dá se očekávat, že z nově otevíraných off‑shore (na moři) i on‑shore (na pobřeží) větrných parků v pobřežních oblastech Severního a Baltského moře bude proudit velmi nestabilní výkon. Kam s případnými přebytky v případě větrného počasí? Nizozemí, Německo, Dánsko a Velká Británie se pokoušejí propojit podmořskými vysokonapěťovými kabely s Norskem. Jeho energetika je totiž opřena z 95 % o vodní elektrárny, a to i přečerpávací, které dokážou akumulovat přebytečné výkony a vracet je jako nejcennější kilowatthodiny ve špičkách odběru.

Fotogalerie (6)
Nejdražší součástí konvertorových stanic jsou až 30 m vysoké věže s tyristory nebo IGBT, řízené impulzy optických kabelů

Jak jsou takové dálkové kabely konstruované? K propojení nadřazených národních sítí střídavého proudu se hodí výhradně stejnosměrné vysokonapětové přenosy s technologií HVDC (High Voltage Direct Current), na jejichž vývoji se podílejí zejména společnosti Siemens, ABB a Areva.

Přednosti stejnosměrného přenosu

Nadřazené trojfázové sítě střídavého proudu se propojují stejnosměrnými kabely nebo stejnosměrným vrchním vedením prostřednictvím tzv. konvertorových stanic vybavených transformátory, usměrňovači a střídači. Jedna z nich pracuje jako usměrňovač a protilehlá jako střídač, který pomocí tyristorové technologie a spínačů IGBT přizpůsobí parametry proudu druhé střídavé soustavě. Tento princip funguje nejen jednosměrně, ale při vzájemném vyrovnávání spotřeby v obou sítích i oboustranně. V mnoha případech ho energetika používá jako krátké stejnosměrné „energetické mosty“ a aktuálně tak řeší připojování off‑shore větrných parků k připojovacím bodům pozemní nadřazené sítě. Díky vysokému napětí, které u nejnovějších přenosů HVDC sahá od 900 kV do 3000 kV (3 milióny voltů!) však lze překlenout vzdálenosti tisíců kilometrů. Nad původně monopolárními (jednožilovými) kabely zvítězily těžší bipolární kabely, obvykle pro napětí 900 kV. Jde o oddělené vodiče o napětích +450 kV a – 450 kV!

Úspěšný pilotní projekt NorNed

Po slavnostním ceremoniálu uvedla 11. září 2008 nizozemská královna do provozu 580 km dlouhou kabelovou linku HVDC s napětími ± 450 kV, propojující nizozemskou konvertorovou stanici v Eemshavenu s pobřežní stanicí norské sítě Statnett u městečka Feda. Část bipolárního kabelu o délkové hmotnosti 85 kg/m rozvětveného v délce 300 km do souběžného páru monopolárních kabelů o hmotnosti jen 37 kg/m, ukládala loď v mělkých vodách do hloubky 50 m, dvě třetiny byly položeny do umělé 1 až 3 m hluboké rýhy v hloubce okolo 400 m. V současné době tato nejdelší bipolární kabelová podmořská linka na světě přenáší výkon až 700 MW a testování ukázalo, že přenos probíhá se ztrátou pouhých 3,7 %. Projekt je mimořádně úspěšný i ekonomicky: po čtyřech měsících od zahájení provozu se z investice 600 mil. eur vrátila jedna osmina.

NorGer hledá pozemní trasu

Povzbuzeno úspěchem NorNedu hodlá Norsko‑švýcarské konsorcium NorGer do roku 2015 propojit 600 km dlouhým podmořským kabelem ± 450 kV s kapacitou 1400 MW konvertorové stanice u Tonstadu na jižním cípu Norska s dolnosaskou nadřazenou sítí 380 kV v Moorriem u města Elsfleth. Trasa probíhá v pobřežních vodách severně okolo ostrova Langeoog a Wangerooge v hloubce až 410 m, dále ústím řeky Jade a zatím diskutovaným pozemním úsekem. Kabel o průměru 11 cm o hmotnosti 35 kg/m bude lodí ukládán do rýhy a zasypán výkopkem. Tam, kde by mohl být poškozen kotvami plavidel, bude chráněn betonovými deskami. Problematickou částí je pobřežní pozemní napojení v délce 47 km na saském pobřeží od výstupního bodu v Butjadingen. Bipolární kabel požaduje ochranné pásmo nejméně 16 m. Získat potřebná povolení úřadů, ochránců přírody i místních obyvatel, kteří se obávají zejména hluku konverzních stanic (až 90 dB), není jednoduché. Náklady během tříleté výstavby jsou odhadnuty na 1,4 miliard euro, přičemž se počítá s životností 40 let.

Sesterský projekt NORD.LINK

Společnost NORD.LINK prosazuje nejpozději do roku 2017 spojit nadřazenou síť Schleswig‑Holštýnska 530 km dlouhým podmořským bipolárním kabelem s Norskem. Z norské konverzní stanice Tonstad plánuje vést bipolární kabel od ABB s kapacitou až 1400 MW zatím do přesně neurčené stanice na německém pobřeží v okolí Brunsbüttelu. Projektu v hodnotě 1,4 miliard euro stojí zatím v cestě nejen potřeba souhlasu vlád obou zemí, ale zejména protesty „zelených“, neboť kabel povede mořem mimořádně chráněnou oblastí mělčin Wattermeere, a k pozemním stanicím pak zvlášť chráněným územím Evropské unie – Natura 2000.

O výhody spojení s norskou vodní energii se hlásí i Velká Británie. Do roku 2020 hodlá přemostit Severní moře stejnosměrným HVDC kabelem s kapacitou 1 200 MW, který propojí norský Suldal s nadřazenou sítí UK poblíže Durhamu.

Supersíť o délce 6000 km

Připojením uvedených projektů k NorNedu a k řadě již delší dobu fungujících starších podmořských energetických kabelů, spojujících v prostoru Severního a Baltského moře především Dánsko s Norskem (Skagerrak), Švédskem (Konti‑Skan), Německem (Baltic Cable) a Polskem (SwePol), se plánovaná podmořská „supersíť“ EU protáhne do délky okolo 6 000 km. Poté by měla spolehlivě vyrovnávat výrobu i spotřebu elektřiny v podmínkách přibývajícího výkonu větrných farem. Společnou platformou směřující k tomuto cíli se stává v Bruselu zrozená politická iniciativa „North Seas Countries Offshore Grid Initiative“.

Jan Tůma
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak se snažíme usnout

Spánek je základním předpokladem duševní a fyzické pohody. Statistiky Evropské společnosti pro výzkum spánku ale ukazují, že přibližně 10 % evropské populace postihují poruchy spánku.

Proč by se měli ochránci přírody opravdu zajímat o jadernou energii

Jaderný průmysl musí účinně jednat, aby ukončil mnoho desetiletí pochybností o formě energie, která je nejpřátelštější k životnímu prostředí a která je jedinou ...

Spojené království plánuje prototypovou fúzní elektrárnu

Britská vysoce kompaktní fúzní elektrárna s tokamakem STEP – Spherical Tokamak for Energy Production – by měla být postavena do roku 2040.

Zdroje uranu vystačí na 135 – 250 let

Takový je jeden ze závěrů zprávy uveřejněné 23. prosince 2020 v tzv. Červené knize (Red Book), kterou společně vypracovaly Nuclear Energy Agency (NEA) při OECD a Mezinárodní agentura pro atomovou energii ...

Začíná desetiletí hybridních elektráren?

Právě začínající třetí desetiletí 21. století přinese masivní rozvoj hybridních elektráren, které jsou kombinací slunečních a větrných zdrojů a bateriových úložišť.

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail