Електрична мережа Що вона може робити, як це працює Електромобільність пояснюється на практиці - BACKBONE
Жити і працювати без електрики? Навряд чи можна уявити. Електрична мережа довжиною понад 1,7 мільйона кілометрів з'єднує електростанції з домашніми господарствами та компаніями в Німеччині. У глобальному порівнянні це працює особливо надійно. Ми розповідаємо, як це працює.
Електрика - це життя. Ми помічаємо це, коли важливий телефонний дзвінок, але акумулятор смартфона порожній. Коли коротке замикання паралізує електроніку в будинку. Або пробки на кілометри по дорозі на роботу, оскільки світлофори на важливому перехресті вийшли з ладу через перебої в електромережі. Зв'язок, торгівля та транспорт залежать від надійного електропостачання. Значно цьому сприяє електромережа.
Надійне живлення є цінним активом
"Німецька енергосистема є однією з найнадійніших у світі", - говорить доктор-інг. Ульріх Грос, керуючий директор Rheinische NETZ-Gesellschaft. Їх лінії транспортують електроенергію близько 1,1 мільйона споживачів у Кельні та навколо нього. Грос також бере участь у форумі з питань роботи мережі/мережевих технологій у VDE (VDE | FNN). Він вивчав простої у німецькій електромережі. В середньому німецький споживач мав залишатися без електроенергії близько дванадцяти хвилин у 2016 році. За даними американського органу енергетичної інформації EIA, в США на кожного замовника припадали чотири години простою. Такі компанії, як Rheinische NETZGesellschaft, яка є членом VDE | FNN, забезпечують найвищий рівень якості мережі в Німеччині. Техніки та інженери мережевого оператора забезпечують підтримку або оновлення систем та ліній. У разі виникнення несправності вони гарантують, що споживачі будуть якнайшвидше знову забезпечені електроенергією. З цією метою за енергосистемою здійснюється цілодобовий контроль з центру управління 365 днів на рік. "Надійне енергопостачання є цінним активом, - каже Грос, - а також дуже важливою перевагами для місцевого господарства".
1,7 мільйона кілометрів до розетки
Електрика тече по лініях електромережі, як вода через трубу. І подібно до того, як вода натискається у водопровід за допомогою насоса, вітрогенератор або газова електростанція, наприклад, генерує напругу, що дозволяє електриці протікати через мережу. Точніше, електрони, крихітні електрично заряджені частинки, рухаються по лініях. Ваш шлях до розетки веде вас по різних етапах через електромережу довжиною понад 1,7 мільйона кілометрів. Він складається з надрегіональної мережі передачі, а також регіональних та місцевих розподільчих мереж. Системи підстанцій з'єднують ці рівні мережі між собою.
Від мережі передачі до мережі розподілу
Мережу передач можна порівняти з автомагістралями: вона з’єднує регіони Європи та Німеччини між собою, забирає велику кількість електричної енергії від великих електростанцій і транспортує її на великі відстані. Мережа передачі працює з напругою 220 або 380 кіловольт - так звана максимальна напруга. Розподільні мережі подібні до дорожньої мережі, що складається з державних та районних доріг. Серед іншого вони витягують електричну енергію з електромережі та спочатку розподіляють її напругою 110 кіловольт - так звану високу напругу - до комунальних підприємств та великих промислових компаній. Для того, щоб транспортувати електроенергію до міст та компаній регіону, її напруга знову знижується - до 1 до 60 кіловольт, так званої середньої напруги. Останній етап покривається електрикою в низьковольтних мережах напругою 400 вольт.
Там електроенергія дозволяє заряджати смартфон, а також забезпечує легку та охолоджену їжу. У майбутньому в домашніх господарствах заряджатиметься все більше акумуляторів на електромобілях. Для майбутнього мережевого планування Федеральне мережеве агентство проходить кілька сценаріїв з різною кількістю електронних автомобілів. При середньому рівні інновацій в енергетичному переході вона очікує до 2030 року в Німеччині шість мільйонів електронних автомобілів. Тоді електромережа стане ще важливішою: якщо ви хочете зарядити свої батареї комфортно та надійно, вам потрібна потужна мережа, - каже Хайке Кербер, керуючий директор VDE | FNN. "Електрична мережа доступна як магістраль для зручної та надійної інфраструктури зарядки".
80 відсотків електроенергії надходить з відновлюваних джерел енергії
Енергетичний перехід ставить перед мережею нові виклики. До цього часу їй доводилося транспортувати електроенергію від великих центральних електростанцій, які підключені до електромережі, до споживача - саме це мережа будувалася протягом останніх 120 років. У майбутньому переважно відновлювані енергетичні системи, такі як вітроенергетика та сонячні системи, повинні виробляти електроенергію: до 2050 року 80 відсотків електроенергії має надходити з відновлюваних джерел енергії. Енергія вітру та сонячні системи в основному встановлюються там, де дме найбільше вітру і світить найбільше сонця. Понад 90 відсотків цих систем децентралізовано подають свої відновлювані джерела енергії в мережі середньої та низької напруги. "Тому внесок розподільчих мереж у надійне електропостачання стає все більш важливим", - говорить Грос. Розширення електричної мережі, особливо електричних магістралей з півночі на південь Німеччини, має допомогти розподілити електроенергію з відновлюваних джерел енергії.
Ще одна проблема: енергія вітру та сонячні системи живлять енергію залежно від погоди - на відміну від великих електростанцій, які виробляють електроенергію точно відповідно до потреб замовника. Це ускладнює операторам мережі постійно підтримувати баланс між виробництвом та споживанням в електромережі. "Цей баланс є дуже важливим", - говорить Грос. В іншому випадку частота мережі коливається і відхиляється від її номінального значення на 50 Герц. Якщо частота в мережі падає або збільшується занадто сильно, це впливає на роботу численних електричних приладів - у гіршому випадку існує ризик розвалу мережі.
Інтелектуальні мережі
Але це ще не все: з іншого боку рівняння виробництва та споживання, мільйони нових електричних автомобілів повинні будуть отримувати електроенергію в майбутньому. В результаті динаміка та різноманітність мережевих умов продовжують зростати. Оператори мережі хочуть вирішити цю проблему, серед іншого, завдяки технологіям управління. "Мережі повинні розвиватися більш інтелектуально та в напрямку розумних мереж", - говорить Грос. Зусилля величезні: Rheinische NETZ-Gesellschaft забезпечить багато з понад 4000 станцій локальної мережі інтелектуальними компонентами лише в кельнській мережі середньої напруги протягом найближчих кількох років.
Крім того, важливі лінії електропередач та системи в електромережі плануються на довгострокову перспективу - а потім повинні тривати десятки років. Тому тим важливішим є подальший розвиток енергетичної мережі з передбаченням. Це проблема VDE | FNN та її членів. "Розвиток електромобільності відіграє важливу роль для нас", - пояснює доктор-інж. Ульріх Гросс. "Перш за все, це змінить розподільчі мережі у містах та мегаполісах із великим динамізмом".