W ubiegłym roku odbyła się druga edycja konkursu na najlepsze prace dyplomowe i doktorskie pod patronatem ENEA S.A. Konkurs ten adresowany jest do autorów prac licencjackich, inżynierskich, magisterskich oraz rozpraw doktorskich, poruszających problematykę innowacyjnych i pro-cywilizacyjnych rozwiązań technologicznych oraz organizacyjnych w procesie wytwarzania, dystrybucji i użytkowania energii elektrycznej z zachowaniem odpowiedzialności za środowisko naturalne. Konkurs cieszył się dużym powodzeniem. W styczniu 2012 roku odbyła się uroczystość wręczenia nagród pieniężnych autorom zwycięskich prac. Kapituła, w skład której wchodzą wybitni przedstawiciele środowiska naukowego, nagrodziła:
– dr inż Szymona Pasko z Politechniki Śląskiej, w kategorii Najlepsza praca doktorska, za pracę pt. „Analiza wpływu konstrukcji na właściwości filtrów zaburzeń przewodzonych przekształtników energoelektronicznych” przygotowaną pod dydaktyczną opieką prof. dr hab. inż. Bogusława Grzesika.
– mgr inż. Dariusza Furmanowicza z Politechniki Poznańskiej, w kategorii Najlepsza praca magisterska, za pracę pt. „Współpraca układów generacji rozproszonej z siecią elektroenergetyczną. Problematyka zabezpieczeniowa”, przygotowaną pod dydaktyczną opieką prof. dr hab. inż. Kazimierza Musierowicza.
– inż. Michała Gatkowskiego z Politechniki Warszawskiej, w kategorii Najlepsza praca licencjacka/inżynierska, za pracę pt. „Ekologiczna energetyka w moim mieście – Elektrociepłownia Ostrowiec Św. oraz wykorzystanie energii odpadów miejskich”, przygotowaną pod dydaktyczną opieką prof. dr hab. inż. Józefa Portacha.
Ponadto, ze względu na wysoki poziom merytoryczny, Kapituła przyznała również wyróżnienia dla pięciu prac konkursowych w poszczególnych kategoriach.
Poniżej przedstawiamy tematykę jednej z nagrodzonych prac.
Problemy z instalowaniem w systemie energetycznym źródeł odnawialnych
Dariusz Furmanowicz
Na mocy dyrektyw unijnych w Polsce obowiązuje pakiet energetyczno-klimatyczny 3×20, zakładający redukcję zużycia paliw pierwotnych i redukcję emisji CO2. Skutkiem tego istnieje konieczność wypracowania w gospodarce określonego udziału źródeł energii odnawialnej w rynku energii końcowej, w skład którego wchodzi również rynek energii elektrycznej. Dostępna literatura przedmiotu, dotycząca problematyki zabezpieczeniowej, nie uwzględnia jednak podziału na zadania, jakie w zakresie automatyki zabezpieczeniowej realizowane są przez dostawcę urządzeń generacji rozproszonej oraz zadania stojące przed projektantem instalacji elektrycznych współpracującym z inwestorem. Specyfice zadań stojących przed projektantem takich instalacji poświęcony jest poniższy artykuł.
Źródła energii odnawialnej są bardzo często stosowane w układach generacji rozproszonej*. Najważniejszą cechą układów generacji rozproszonej jest przyłączanie do systemu elektroenergetycznego urządzeń wytwarzających energię elektryczną w miejscach, w których infrastruktura systemu nie była pierwotnie do tego przygotowana.
Dzięki polityce Unii Europejskiej i zachętom finansowym, coraz więcej przedsiębiorców decyduje się na zainstalowanie źródła energii odnawialnej przyłączonego do sieci elektroenergetycznej. W takich przypadkach jest to zwykle urządzenie o mocy nie przekraczającej kilku megawatów, wytwarzające równocześnie energię cieplną, która może być wykorzystana w procesach technologicznych lub do ogrzewania budynków.
Zainstalowanie takiego układu musi być poprzedzone uzyskaniem warunków przyłączenia wydanych przez zakład energetyczny. Niezbędna jest również dokumentacja techniczna uwzględniająca oczekiwania inwestora oraz uwarunkowania występujące w sieci elektroenergetycznej w miejscu planowanej inwestycji. Przygotowaniem takiej dokumentacji zajmuje się projektant instalacji elektrycznych, działający w porozumieniu z projektantem układu technologicznego i architektem.
Jednym z podstawowych warunków stawianym układom generacji rozproszonej jest zapewnienie możliwie szybkiego odłączenia od sieci w przypadku zakłóceń i awarii systemowych. W takich przypadkach pewne rodzaje źródeł mogą dalej zasilać lokalne odbiorniki w systemie „pracy wyspowej”, a inne źródła muszą zostać wyłączone z ruchu. Aby sprostać temu zadaniu, niezbędny jest dobrze zaprojektowany i sprawnie działający system zabezpieczeń elektroenergetycznych. Zadania projektanta polegają na doborze rodzajów zabezpieczeń, wyznaczeniu nastaw oraz koordynacji ich działania z urządzeniami istniejącymi w systemie elektroenergetycznym.
Ważną rzeczą, której nie uwzględnia dostępna na rynku literatura, jest podział na zadania, jakie w zakresie automatyki zabezpieczeniowej realizowane są przez dostawcę urządzeń generacji rozproszonej oraz zadania stojące przed projektantem instalacji elektrycznych, współpracującym z inwestorem.
Obecnie produkowane układy generacyjne są fabrycznie wyposażone w komplet zabezpieczeń podstawowych chroniących źródło wytwórcze oraz zabezpieczenia „odcinające”, chroniące sieć elektroenergetyczną przed niekorzystnym wpływem źródła w określonych stanach pracy systemu. Mając na względzie warunki umów gwarancyjnych zawieranych z dostawcami układów generacyjnych, nastawy fabrycznego zestawu zabezpieczeń są dobierane zgodnie z zaleceniami producenta. Zadania stawiane przed projektantem polegają więc głównie na zapewnieniu ochrony toru przesyłowego poprzez odpowiedni dobór i koordynację nastaw z zabezpieczeniami zainstalowanymi w systemie elektroenergetycznym.
Planując przedsięwzięcie związane z instalacją układu generacji rozproszonej, należy zadbać o skompletowanie dobrego zespołu projektowego. Wybierając projektantów trzeba się przede wszystkim kierować odpowiednim ich doświadczeniem w branży. Warto również zapoznać się z listą referencyjną zaprojektowanych układów generacji rozproszonej.
Niedostateczna analiza systemu zabezpieczeń dostarczanego łącznie z układem generacyjnym może spowodować zainstalowanie w torze wyprowadzenia mocy dublujących się urządzeń zabezpieczających. Właściwy dobór systemu automatyki zabezpieczeniowej ma decydujące znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania układu generacji rozproszonej, a także zapewnia redukcję kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych całego przedsięwzięcia.
—-
* Układy generacji rozproszonej to małe jednostki lub obiekty wytwórcze przyłączone bezpośrednio do sieci dystrybucyjnej. Są to zwykle urządzenia produkujące energię ze źródeł odnawialnych – małe wiatraki, panele słoneczne itp.)
Fot. archiwum