Głęboko pod ziemią, ale podobnie jak na lotnisku. Jak działa dyspozycja mocy i skąd się bierze prąd w gniazdku?

PGE, PSE, stacja rozdzielcza, elektrownia, system mocy - w tygodniu z problemami w energetyce pojawiło się wiele pojęć z dziedziny energetyki. Jak działa polski system elektroenergetyczny, czyli jak wygląda droga prądu od elektrowni do gniazdek w naszych domach?
Zobacz wideo Czy stać nas na trwanie przy węglu? „Od tego są zależne miliardy euro płynące z Unii"

Nie działała niemal cała Elektrownia Bełchatów należąca do spółki PGE, ale awaria wydarzyła się zupełnie gdzie indziej, w stacji rozdzielczej, którą zarządza PSE. Prądu nie zabrakło, mimo wyłączenia bloków zapewniających sporą część mocy. Jak to wszystko działa? 

Droga energii elektrycznej

Pierwsze pojęcie to krajowy system elektroenergetyczny (KSE). Składa się z trzech elementów, z których każdy ma inne działania:

1. Wytwarzanie energii elektrycznej - czyli jej produkcja. W ramach tego podsystemu do KSE zaliczają się elektrownie, elektrociepłownie i źródła rozproszone. Na tym poziomie mamy PGE i innych producentów energii. W naszym kraju to przede wszystkim elektrownie cieplne, w których energia powstaje w wyniku spalania węgla - kamiennego i brunatnego. Największe to: Elektrownia Bełchatów, Elektrownia Kozienice i Elektrownia Opole. Do tego dochodzą elektrociepłownie w dużych miastach (węglowe lub gazowe) oraz źródła odnawialne, których znaczenie rośnie. Pod koniec ubiegłego roku łączna moc osiągalna wszystkich polskich elektrowni przekroczyła 50 GW. Z tego 36 GW dotyczyły konwencjonalnych instalacji na węgiel.

2. Przesyłanie energii elektrycznej - tutaj pojawiają się Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE), jednoosobowa spółka Skarbu Państwa, która jest operatorem systemu przesyłowego. Tą drogą energia dociera do sieci dystrybucyjnych lub do wielkich odbiorców przemysłowych. A dokładnie "transport" energii w tym podsystemie zapewnia sieć przesyłowa najwyższych napięć (NN). Wartość napięcia zależy od odległości, na jaką energia ma być przesłana. W Polsce najwyższe napięcia to 750, 400 i 220 kV. 

Sieć przesyłowaSieć przesyłowa źródło: materiały prasowe PSE

3. Dystrybucja energii elektrycznej - odbywa się na poziomie regionalnym i lokalnym. Tutaj też mamy linie i stacje elektroenergetyczne wysokich, średnich i niskich napięć - odpowiednio 110, 6-10 oraz 230 i 440 kV. Tutaj już nie ma PSE, tym etapem zarządzają operatorzy systemów dystrybucyjnych. To często spółki zależne wielkich grup energetycznych. Pięć największych to: Tauron Dystrybucja, PGE Dystrybucja, Enea Operator, Energa - Operator, a także (w Warszawie) innogy Stoen Operator. To im Urząd Regulacji Energetyki zatwierdza taryfy za prąd. 

PGE zamierza być neutralna klimatycznie do 2050 rokuPięć projektów energetycznych, które w 2021 r. wydarzą się na pewno

Z sieci średniego napięcia korzysta przemysł i inni odbiorcy biznesowi, a z niskiego napięcia odbiorcy końcowi, w tym gospodarstwa domowe. 

Do systemu elektroenergetycznego wchodzą nie tylko linie, ale także stacje - rozdzielcze wysokiego napięcia i transformatorowe, na których poziom napięcia (średnie) zamieniany się w na taki, z którego korzystamy (230 lub 440 V).  

To, jak wygląda droga energii elektrycznej z elektrowni do gniazdka, pokazujemy na poniższym schemacie, przygotowanym w oparciu o materiały PSE:

embed

Dyspozytorzy mocy

Energii elektrycznej nie możemy magazynować (w każdym razie jeszcze nie, a na dużą skalę przez długi czas nie będzie to możliwe). Cały czas system musi być więc bilansowany - ilość energii, którą produkujemy, musi być taka sama, jak ta, którą zużywają odbiorcy. Można zmieniać nie tylko ilość, ale i kierunek energii. Umożliwiają to połączenia w systemie (między odbiorcami, stacjami i grupami odbiorców), a także współpraca z zagranicą. Energię w razie potrzeby importujemy lub eksportujemy do sąsiadów (Szwecji, Litwy, Ukrainy, Słowacji, Czech i Niemiec). 

Kto tym wszystkim steruje? "Czapką" nad całym systemem jest Krajowa Dyspozycja Mocy (KDM), która leży w gestii PSE. Za jej pomocą nadzorowana jest praca sieci przesyłowej wysokich napięć i zarządzana międzynarodowa wymiana energii. Fizycznie KDM znajduje się w siedzibie PSE, w podwarszawskim Konstancie-Jeziornej. To element tzw. infrastruktury krytycznej i miejsce ściśle strzeżone, położone głęboko pod ziemią.  

Krajowa Dyspozycja MocyKrajowa Dyspozycja Mocy Źródło: materiały prasowe PSE

To odpowiedzialne miejsce, bo błąd na tym poziomie systemu może spowodować zakłócenia dla dużych obszarów Polski i Europy. - Decyzje podejmowane są w czasie rzeczywistym, chociaż nie aż tak szybko, jak to jest wymagane od kontrolerów ruchu lotniczego - wyjaśnia Marek Kornicki, dyrektor Krajowej Dyspozycji Mocy w podkaście PSE. Odniesień do branży lotniczej jest więcej. Dyspozytorzy ćwiczą różne sytuacje krytyczne na symulatorze. Możliwe kryzysy ćwiczone, na modelach matematycznych obliczane są różne możliwości wydarzeń i działań im zapobiegających. Do tego oczywiście dyspozytorzy kontrolują system w czasie rzeczywistym. Stabilność systemu zależy od wielu zmiennych, w tym na przykład zjawisk pogodowych. 

Taką sytuacją krytyczną było to, co wydarzyło się w poniedziałek. Z powodu awarii na stacji elektroenergetycznej Rogowiec awaryjnie odłączonych zostało 10 bloków Elektrowni Bełchatów. Nagle zabrakło 3,6 GW mocy. Dyspozytorzy uruchomili więc dodatkowe jednostki, elektrownie szczytowo-pompowe. Zadziałał też import. 

Gminy w powiecie chełmińskim czekają kilkumilionowe rachunki za prąd. Wójtowie zapowiadają, że zabraknie pieniędzy na inwestycje, problem może być w zimę z odśnieżaniem drógPo awarii i wyłączeniu bloków w Elektrowni Bełchatów. "Błąd ludzki"

Międzynarodową wymianę energii można śledzić na stronie głównej PSE. Odświeżana jest tam nieustannie mapka, pokazująca przepływy mocy między Polską a jej zagranicznymi partnerami. Na przykład w sobotę 22 maja około godziny 9:30 rano zapotrzebowanie na moc wynosiło ponad 19 GW, z czego 17,5 GW zapewniał system krajowy, a 1,6 GW pochodziło z importu. 

Przepływy mocy. Dane na 22.05 2022 r., około godz. 9:30Przepływy mocy. Dane na 22.05 2022 r., około godz. 9:30 Źródło: PSE

Więcej o: