V energetice se často používají odborné pojmy „frekvence“ a „setrvačnost“ sítě. Víte, co znamenají?
Stabilní frekvence je stěžejní pro hladký tok proudu v elektrické síti. V Evropě se frekvence elektrické energie pohybuje kolem 50 herzů (Hz) a elektrická zařízení jsou navržena tak, aby na této frekvenci fungovala. I poměrně malé výkyvy mohou způsobit poškození těchto zařízení, či v horším případě vést dokonce ke zničení klíčových komponent v přenosu elektřiny a k výpadkům proudu.
Frekvence v síti je přímo propojena s rovnováhou mezi výrobou a spotřebou elektřiny. Pokud je výroba vyšší než spotřeba, frekvence roste. Pokud je spotřeba vyšší než výroba, frekvence klesá. Stabilní frekvence kolem 50 Hz proto znamená, že výroba a spotřeba jsou v rovnováze, což je klíčové pro plynulý a spolehlivý provoz sítě.
S rostoucím podílem solárních a větrných zdrojů energie, které jsou závislé na přírodních podmínkách, je udržení stabilní frekvence čím dál složitější, protože dochází k propadům výroby či naopak nadprodukci. Pro operátory přenosové soustavy to znamená náročnější řízení systému, včetně domlouvání se se soukromými společnostmi na přizpůsobování výkonu uhelných a paroplynových elektráren, čemuž se říká služby výkonové rovnováhy. Firmy pak za vyhovění požadavkům dostávají zaplaceno.
Energetický expert James Macnaghten vysvětlil pro laiky frekvenci slovy, kterým dokáže každý snadno porozumět. Na svém profilu na Linkedin připodobnil frekvenci sítě k hladině jezera, přičemž generátory (výrobny) přidávají vodu a spotřebitelé ji odebírají. „Stabilita závisí na udržování této hladiny v bezpečných mezích,“ podotýká a dodává: „Vy chcete, aby hladina jezera zůstala zhruba stejná, a pokud klesne příliš nízko, je to špatné.“
To, jak rychle hladina v jezeře klesá, určuje druhý energetický koncept – setrvačnost. Setrvačnost sítě je schopnost elektrické sítě odolávat rychlým změnám v frekvenci, např. při výpadku nebo náhlé změně výroby nebo spotřeby elektrické energie. Tato vlastnost pomáhá udržovat stabilitu sítě a zabraňuje prudkým výkyvům frekvence.
Setrvačnost sítě tradičně zajišťují velké rotující stroje jako generátory, elektrické motory a transformátory, které jsou součástí klasické elektrické výroby. Tato zařízení mají rotační hmotnost, která ukládá kinetickou energii. Když se spotřeba nebo výroba energie náhle změní, například při poruše nebo změně výroby z obnovitelných zdrojů, setrvačnost pomáhá „vyrovnat“ změnu tím, že tyto rotující zařízení dodají nebo naopak absorbují energii, což zmírňuje pokles nebo vzestup frekvence.
Macnaghten poznamenal, že setrvačnost vlastně určuje, kolik času mají operátoři, než se hladina jezera (frekvence) dostane za některý z limitů. Čím větší je síť (jezero), a čím víc je v ní velkých strojů, tím větší je i její setrvačnost. Čím víc je naopak v síti obnovitelných zdrojů, tím je setrvačnost nižší (plocha jezera se zmenšuje) a operátorům se zkracuje čas z desítek vteřin na vteřiny, aby mohli zareagovat na změny v síti.
Řešením problematiky obnovitelných zdrojů mohou být podle odborníků například bateriová úložiště, moderní systémy řízení poptávky, kruhové setrvační generátory, elektronické kompenzátory jalového výkonu, speciální invertory simulující setrvačnost a záložní systémy v podobě parních a plynových generátorů.
Macnaghten hovoří o jednom řešení, které je jednoduché a účinné – ponechat generátor elektrárny připojený k síti, aniž by elektrárna vyráběla proud. Bude tak sloužit jako synchronní kompenzátor jalového výkonu, který setrvačnost svým otáčením bude do soustavy neustále přenášet. „Není to těžké ani drahé, pokud je to implementováno při první výstavbě elektrárny. Pokud by to bylo implementováno ve všech elektrárnách, systémová setrvačnost by byla zajištěna po celý čas, i při 100% výrobě z obnovitelných zdrojů,“ uvedl expert.
