Oscylacje międzyobszarowe w sieci, od odbiorcy po elektrownie, są szczególnie problematyczne w momentach wzmożonego poboru energii, ponieważ zagrażają stabilności. Im większa moc jest pobierana przez użytkowników, tym amplituda tych oscylacji jest większa. Dotychczasowo jedyną metodą ich unikania było zmniejszenie ilości prądu „wpuszczanego”.

Dzięki wykorzystaniu inteligentnej sieci przesyłowej (smart-grid) udało się to jednak zmienić. Naukowcy z Sandia National Laboratories oraz Montana Tech University opracowali specjalny system kontroli sieci energetycznej, oznaczony R&D 100, który jest w stanie wygładzić oscylację. System ten uzyskał wiele nagród na światowych wystawach i teraz wykorzystywany jest w zachodniej części Stanów Zjednoczonych do stabilizacji sieci energetycznej.

„Tego rodzaju oscylacje zawsze występują w sieci, ale dopóki nie są zbyt duże, to nie stanowią problemu”, mówi David Schoenwald z Sandia National Laboratories i dodaje: „Jednakże w momencie, gdy zwiększa się pobór energii elektrycznej w sieci, na przykład w gorący dzień latem, oscylacje zaczynają przybierać na sile i są problemem dla stabilności działania sieci energetycznej”.

Na przykład w sierpniu 1996 roku oscylacje te były tak silne, że wymusiły całkowite rozłączenie południowej i północnej części sieci energetycznej na zachodzie USA. To sprawiło, że miliony osób w Arizonie, Kalifornii, Kolorado, Idaho, Oregonie, Newadzie, Nowym Meksyku i stanie Waszyngton pozostały bez dostępu do energii elektrycznej. „Koszty ekonomiczne tego zdarzenia, jak i konieczność implementacji nowej polityki wymuszonej tym zdarzeniem, kosztowały operatorów sieci energetycznej w czasie ostatnich 21 lat kilka miliardów dolarów”, mówi Schoenwald.

Obecnie oscylacje te udaje się utrzymać na akceptowalnym poziomie, ograniczając dopuszczalną moc w sieci. Oznacza to jednak, że część maksymalnej mocy instalacji przesyłowych jest po prostu niewykorzystana. Sam ten fakt powoduje, że operatorzy tracą pieniądze, a ich klienci płacą wyższe rachunki.

Dzięki wykorzystaniu technologii smart-grid udało się rozwiązać niemalże 40-letni problem oscylacji. Naukowcy stworzyli specjalny system, który mierzy je w czasie rzeczywistym i odpowiednio tłumi, aby nie osiągnęły one niebezpiecznego poziomu.

Wykorzystanie systemów smart-grid do tego celu ma wiele zalet. Można na przykład zwiększyć przenoszoną przez sieć moc i to niewielkim nakładem środków. Chcąc budować nowe sieci przesyłowe, by zwiększyć transferowaną ilość prądu, należy liczyć się z kosztami na poziomie ośmiu milionów dolarów za kilometr i czasem budowy do 10 lat.

Urządzenie tłumiące oscylacje zbudowane zostało w ramach grantu ufundowanego przez Departament Energii (Biuro Przesyłu Energii i Niezawodności Sieci w DoE).

„Nasz system mierzy oscylacje i gdy zaczynają one narastać aktywnie je tłumi”, mówi Schoenwald. Udaje się to poprzez dyskretne modulowanie napięcia w linii przesyłowej prądu DC, która łączy poszczególne rejony zachodniego wybrzeża USA na odległości prawie 1300 kilometrów.

Sensory wbudowane w inteligentną sieć przesyłową cały czas mierzą oscylacje w częstotliwości i automatycznie dostosowują się do pracy, zmieniając przepływ prądu w linii DC o plus lub minus 125 MW. „Kluczowym elementem systemu są sensory, które automatycznie i w czasie rzeczywistym monitorują sieć”, podkreśla Schoenwald.

Instalacja systemu sfinansowana została przez Departament Energii. Pierwsze trzy próby ma on już za sobą – odbyły się one w sierpniu 2016 roku i maju oraz czerwcu 2017 roku. W czasie tych prac operatorzy w kontrolowany sposób zwiększali oscylacje międzyobszarowe i obserwowali, jak inteligentny system przesyłowy automatycznie je tłumi.

„To pierwszy taki sukces, który pokazuje, że tłumienie tych oscylacji w dużej sieci jest możliwe”, mówi Ray Byrne, menedżer projektu w Sandia National Laboratory. „Włożono w te prace wiele wysiłku, ale było warto zobaczyć, jak system działa na sieć”, dodaje Brian Perre, jeden z inżynierów.

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.