Ενεργειακή μετάβαση: Καινοτόμες τεχνολογίες για την βέλτιστη αναβάθμιση του δικτύου

Στο πλαίσιο αντιμετώπισης των προκλήσεων που παρουσιάζει η ενεργειακή μετάβαση για τη χώρα, συμπεριλαμβάνεται η ανάγκη ενίσχυσης της ευελιξίας του ενεργειακού συστήματος μέσω της απόκρισης στη ζήτηση, η ψηφιοποίηση του δικτύου και οι επενδύσεις στην αποθήκευση ενέργειας. Παράλληλα με τα παραπάνω, στον πυρήνα των δράσεών μας, βρίσκεται και η ποιοτική και ποσοτική αναβάθμιση των υποδομών του δικτύου. 

Αναγκαία η αναβάθμιση του συστήματος μεταφοράς 

Ο επικείμενος εξηλεκτρισμός σημαντικών τομέων στην Ελλάδα πρόκειται να αυξήσει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και κατ’ επέκταση την ευκαιρία ενσωμάτωσης περισσότερων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ). Για να ανταποκριθούμε ωστόσο σε αυτές τις αυξημένες απαιτήσεις, θα πρέπει να υπάρξει αναβάθμιση της μεταφορικής ικανότητας του συστήματος, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με ποικίλους τρόπους.

Η μία επιλογή είναι η επέκταση του Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΕΣΜΗΕ), μέσω νέων έργων υποδομής, η οποία όμως συνεπάγεται σημαντικό οικονομικό και περιβαλλοντικό κόστος και συχνά συνοδεύεται από αδειοδοτικές επιπλοκές και καθυστερήσεις, όπως πρόσφατα αποτυπώθηκε και στο έργο του Δυτικού Διαδρόμου του ΑΔΜΗΕ, για την αναβάθμιση των ενεργειακών υποδομών της Πελοποννήσου.  

Μια εναλλακτική λύση για την αναβάθμιση του συστήματος μεταφοράς, αποτελούν οι καινοτόμες τεχνολογίες δικτύου, που έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες και στοχεύουν στη βέλτιστη αξιοποίηση του υφιστάμενου δικτύου. 

Dynamic Line Rating 

Στην παρούσα φάση τα θερμικά όρια των γραμμών μεταφοράς υπολογίζονται από τους διαχειριστές με στατικό τρόπο με αποτέλεσμα να μην αξιοποιείται πλήρως η χωρητικότητά τους. Αντίθετα, η εφαρμογή της τεχνολογίας DLR (Dynamic Line Rating), επιτρέπει την παρακολούθηση κρίσιμων παραμέτρων που ορίζουν την στιγμιαία μεταφορική ικανότητα των γραμμών, όπως ο άνεμος, η θερμοκρασία, οι ροές ισχύος και οι λοιπές περιβαλλοντικές συνθήκες. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η αυξημένη φόρτισή τους κάτω από συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως απεικονίζεται στο παρακάτω γράφημα. 

Credits: Abdelrahman Abdelkader, Michigan State University

Αυτή η δυναμική προσαρμογή των θερμικών ορίων μπορεί να οδηγήσει σε μια πιο αποδοτική χρήση του συστήματος, επιτρέποντας την καλύτερη αξιοποίηση της μεταφορικής του ικανότητας. Παράλληλα περιορίζεται η συμφόρηση του δικτύου και μειώνεται η ανάγκη για περικοπές στην παραγωγή από ΑΠΕ. Ειδικά δε σε ό,τι αφορά τους αιολικούς σταθμούς, τονίζεται ότι η υψηλή αιολική παραγωγή συνδυάζεται με την επιθυμητή ψύξη λόγω ανέμου (cooling effect) και κατ’ επέκταση, τη δυνατότητα αυξημένης φόρτισης των γραμμών. 

Επισημαίνεται ότι η τεχνολογία DLR εφαρμόζεται με επιτυχία στο Βέλγιο από τον διαχειριστή Elia καθώς και στη Γαλλία από τον RTE, με τους τελευταίους να υπολογίζουν την αύξηση της χωρητικότητας των γραμμών μεταφοράς στο 30%. 

 Ένα ακόμα παράδειγμα αποτελεί η περίπτωση του Καναδού διαχειριστή AltaLink, όπου στο πλαίσιο μιας μελέτης διασύνδεσης αιολικού σταθμού στο δίκτυο, διαπιστώθηκε ότι, συνυπολογίζοντας το cooling effect, η μεταφορική ικανότητα των γραμμών αυξάνεται κατά 22% για το 76% του χρόνου, αποφεύγοντας έτσι την επέκταση του δικτύου.  

Grid Booster 

Μια μέθοδος που συχνά εφαρμόζουν οι διαχειριστές, για τη διασφάλιση της εύρυθμης λειτουργίας του συστήματος, είναι η φόρτιση των γραμμών μεταφοράς σε όρια σημαντικά χαμηλότερα από την πλήρη χωρητικότητά τους. Αυτό γίνεται ώστε όταν διακοπεί μια σημαντική γραμμή, η τροφοδότηση να επιτυγχάνεται μέσω μιας δεύτερης παράλληλης γραμμής, προκειμένου το σύστημα να συνεχίζει να λειτουργεί. Στη γλώσσα των διαχειριστών, το παραπάνω αναφέρεται και ως το κριτήριο «Ν-1». Η παραπάνω λειτουργία μπορεί ωστόσο να υποκατασταθεί σε μεγάλο βαθμό και από την τεχνολογία Grid Booster, χωρίς να δεσμεύεται η μεταφορική ικανότητα του δικτύου. 

Τα Grid Boosters αποτελούνται ουσιαστικά από συστήματα αποθήκευσης μεγάλης ισχύος, που τοποθετούνται σε κρίσιμους κόμβους του δικτύου και επεμβαίνουν όταν παρατηρείται η διακοπή μιας σύνδεσης. Απορροφούν ή εγχέουν ενέργεια ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος ώστε η ροή φορτίου να παραμένει εντός των ορίων ασφάλειας, παρέχοντας τον απαιτούμενο χρόνο για την αποκατάσταση της βλάβης. Με τον τρόπο αυτό αυξάνεται η μεταφορική ικανότητα του συστήματος καθώς πλέον δεν είναι υποχρεωτική για λόγους ασφαλείας η μειωμένη φόρτιση των γραμμών σε μόνιμη βάση, βελτιστοποιώντας έτσι τη χρήση των υποδομών. 

Στη Γερμανία, το έργο Netzbooster, ένα σύστημα αποθήκευσης ισχύος 250 MW που αναπτύχθηκε από τον διαχειριστή δικτύου TransnetBW, καθώς και το έργο Grid Booster συνολικής ισχύος 200 MW του διαχειριστή TenneT, αποτελούν παραδείγματα  εφαρμογής της τεχνολογίας σε μια ευρωπαϊκή χώρα με υψηλά ποσοστά ΑΠΕ στο ενεργειακό της μείγμα. Tα παραπάνω έργα αναμένεται να ενισχύσουν σημαντικά τη μεταφορική ικανότητα του δικτύου, τη στιγμή όπου ο Γερμανικός Ομοσπονδιακός Οργανισμός Δικτύων (BNetzA) αναφέρει ότι το κόστος συμφόρησης του ηλεκτρικού δικτύου στη Γερμανία έχει υπερτριπλασιαστεί από το 2020, φθάνοντας τα 4,3 δισ. ευρώ το 2022, με περίπου 8 TWh περικοπής της παραγωγής. 

Οι παραπάνω τεχνολογίες αποτελούν κάποιες ενδεικτικές λύσεις που εφαρμόζονται με επιτυχία παγκοσμίως για την αναβάθμιση των δικτύων με σκοπό την ενσωμάτωση περισσότερων ΑΠΕ. Αντίστοιχα αποτελέσματα μπορούν να προσφέρουν και άλλες καινοτόμες τεχνολογίες που ήδη εφαρμόζονται επιτυχώς σε πολλές χώρες όπως ενδεικτικά τα FACTSS και οι superconductors. Πρέπει ωστόσο να τονιστεί ότι οι αναβαθμίσεις αυτές θα απαιτήσουν έναν μακροπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα υλοποίησης, είναι συνεπώς απαραίτητο οι δράσεις μας προς αυτήν την κατεύθυνση να κινητοποιηθούν άμεσα. 

------------------

(Philipp Kunze, Μαριάννα Διαμαντά, Γιώργος Παπαδόπουλος)