Podmořské kabely ve službách evropské energetiky
Dá se očekávat, že z nově otevíraných off‑shore (na moři) i on‑shore (na pobřeží) větrných parků v pobřežních oblastech Severního a Baltského moře bude proudit velmi nestabilní výkon. Kam s případnými přebytky v případě větrného počasí? Nizozemí, Německo, Dánsko a Velká Británie se pokoušejí propojit podmořskými vysokonapěťovými kabely s Norskem. Jeho energetika je totiž opřena z 95 % o vodní elektrárny, a to i přečerpávací, které dokážou akumulovat přebytečné výkony a vracet je jako nejcennější kilowatthodiny ve špičkách odběru.
Jak jsou takové dálkové kabely konstruované? K propojení nadřazených národních sítí střídavého proudu se hodí výhradně stejnosměrné vysokonapětové přenosy s technologií HVDC (High Voltage Direct Current), na jejichž vývoji se podílejí zejména společnosti Siemens, ABB a Areva.
Přednosti stejnosměrného přenosu
Nadřazené trojfázové sítě střídavého proudu se propojují stejnosměrnými kabely nebo stejnosměrným vrchním vedením prostřednictvím tzv. konvertorových stanic vybavených transformátory, usměrňovači a střídači. Jedna z nich pracuje jako usměrňovač a protilehlá jako střídač, který pomocí tyristorové technologie a spínačů IGBT přizpůsobí parametry proudu druhé střídavé soustavě. Tento princip funguje nejen jednosměrně, ale při vzájemném vyrovnávání spotřeby v obou sítích i oboustranně. V mnoha případech ho energetika používá jako krátké stejnosměrné „energetické mosty“ a aktuálně tak řeší připojování off‑shore větrných parků k připojovacím bodům pozemní nadřazené sítě. Díky vysokému napětí, které u nejnovějších přenosů HVDC sahá od 900 kV do 3000 kV (3 milióny voltů!) však lze překlenout vzdálenosti tisíců kilometrů. Nad původně monopolárními (jednožilovými) kabely zvítězily těžší bipolární kabely, obvykle pro napětí 900 kV. Jde o oddělené vodiče o napětích +450 kV a – 450 kV!
Úspěšný pilotní projekt NorNed
Po slavnostním ceremoniálu uvedla 11. září 2008 nizozemská královna do provozu 580 km dlouhou kabelovou linku HVDC s napětími ± 450 kV, propojující nizozemskou konvertorovou stanici v Eemshavenu s pobřežní stanicí norské sítě Statnett u městečka Feda. Část bipolárního kabelu o délkové hmotnosti 85 kg/m rozvětveného v délce 300 km do souběžného páru monopolárních kabelů o hmotnosti jen 37 kg/m, ukládala loď v mělkých vodách do hloubky 50 m, dvě třetiny byly položeny do umělé 1 až 3 m hluboké rýhy v hloubce okolo 400 m. V současné době tato nejdelší bipolární kabelová podmořská linka na světě přenáší výkon až 700 MW a testování ukázalo, že přenos probíhá se ztrátou pouhých 3,7 %. Projekt je mimořádně úspěšný i ekonomicky: po čtyřech měsících od zahájení provozu se z investice 600 mil. eur vrátila jedna osmina.
NorGer hledá pozemní trasu
Povzbuzeno úspěchem NorNedu hodlá Norsko‑švýcarské konsorcium NorGer do roku 2015 propojit 600 km dlouhým podmořským kabelem ± 450 kV s kapacitou 1400 MW konvertorové stanice u Tonstadu na jižním cípu Norska s dolnosaskou nadřazenou sítí 380 kV v Moorriem u města Elsfleth. Trasa probíhá v pobřežních vodách severně okolo ostrova Langeoog a Wangerooge v hloubce až 410 m, dále ústím řeky Jade a zatím diskutovaným pozemním úsekem. Kabel o průměru 11 cm o hmotnosti 35 kg/m bude lodí ukládán do rýhy a zasypán výkopkem. Tam, kde by mohl být poškozen kotvami plavidel, bude chráněn betonovými deskami. Problematickou částí je pobřežní pozemní napojení v délce 47 km na saském pobřeží od výstupního bodu v Butjadingen. Bipolární kabel požaduje ochranné pásmo nejméně 16 m. Získat potřebná povolení úřadů, ochránců přírody i místních obyvatel, kteří se obávají zejména hluku konverzních stanic (až 90 dB), není jednoduché. Náklady během tříleté výstavby jsou odhadnuty na 1,4 miliard euro, přičemž se počítá s životností 40 let.
Sesterský projekt NORD.LINK
Společnost NORD.LINK prosazuje nejpozději do roku 2017 spojit nadřazenou síť Schleswig‑Holštýnska 530 km dlouhým podmořským bipolárním kabelem s Norskem. Z norské konverzní stanice Tonstad plánuje vést bipolární kabel od ABB s kapacitou až 1400 MW zatím do přesně neurčené stanice na německém pobřeží v okolí Brunsbüttelu. Projektu v hodnotě 1,4 miliard euro stojí zatím v cestě nejen potřeba souhlasu vlád obou zemí, ale zejména protesty „zelených“, neboť kabel povede mořem mimořádně chráněnou oblastí mělčin Wattermeere, a k pozemním stanicím pak zvlášť chráněným územím Evropské unie – Natura 2000.
O výhody spojení s norskou vodní energii se hlásí i Velká Británie. Do roku 2020 hodlá přemostit Severní moře stejnosměrným HVDC kabelem s kapacitou 1 200 MW, který propojí norský Suldal s nadřazenou sítí UK poblíže Durhamu.
Supersíť o délce 6000 km
Připojením uvedených projektů k NorNedu a k řadě již delší dobu fungujících starších podmořských energetických kabelů, spojujících v prostoru Severního a Baltského moře především Dánsko s Norskem (Skagerrak), Švédskem (Konti‑Skan), Německem (Baltic Cable) a Polskem (SwePol), se plánovaná podmořská „supersíť“ EU protáhne do délky okolo 6 000 km. Poté by měla spolehlivě vyrovnávat výrobu i spotřebu elektřiny v podmínkách přibývajícího výkonu větrných farem. Společnou platformou směřující k tomuto cíli se stává v Bruselu zrozená politická iniciativa „North Seas Countries Offshore Grid Initiative“.
Přednosti stejnosměrného přenosu
Nadřazené trojfázové sítě střídavého proudu se propojují stejnosměrnými kabely nebo stejnosměrným vrchním vedením prostřednictvím tzv. konvertorových stanic vybavených transformátory, usměrňovači a střídači. Jedna z nich pracuje jako usměrňovač a protilehlá jako střídač, který pomocí tyristorové technologie a spínačů IGBT přizpůsobí parametry proudu druhé střídavé soustavě. Tento princip funguje nejen jednosměrně, ale při vzájemném vyrovnávání spotřeby v obou sítích i oboustranně. V mnoha případech ho energetika používá jako krátké stejnosměrné „energetické mosty“ a aktuálně tak řeší připojování off‑shore větrných parků k připojovacím bodům pozemní nadřazené sítě. Díky vysokému napětí, které u nejnovějších přenosů HVDC sahá od 900 kV do 3000 kV (3 milióny voltů!) však lze překlenout vzdálenosti tisíců kilometrů. Nad původně monopolárními (jednožilovými) kabely zvítězily těžší bipolární kabely, obvykle pro napětí 900 kV. Jde o oddělené vodiče o napětích +450 kV a – 450 kV!
Úspěšný pilotní projekt NorNed
Po slavnostním ceremoniálu uvedla 11. září 2008 nizozemská královna do provozu 580 km dlouhou kabelovou linku HVDC s napětími ± 450 kV, propojující nizozemskou konvertorovou stanici v Eemshavenu s pobřežní stanicí norské sítě Statnett u městečka Feda. Část bipolárního kabelu o délkové hmotnosti 85 kg/m rozvětveného v délce 300 km do souběžného páru monopolárních kabelů o hmotnosti jen 37 kg/m, ukládala loď v mělkých vodách do hloubky 50 m, dvě třetiny byly položeny do umělé 1 až 3 m hluboké rýhy v hloubce okolo 400 m. V současné době tato nejdelší bipolární kabelová podmořská linka na světě přenáší výkon až 700 MW a testování ukázalo, že přenos probíhá se ztrátou pouhých 3,7 %. Projekt je mimořádně úspěšný i ekonomicky: po čtyřech měsících od zahájení provozu se z investice 600 mil. eur vrátila jedna osmina.
NorGer hledá pozemní trasu
Povzbuzeno úspěchem NorNedu hodlá Norsko‑švýcarské konsorcium NorGer do roku 2015 propojit 600 km dlouhým podmořským kabelem ± 450 kV s kapacitou 1400 MW konvertorové stanice u Tonstadu na jižním cípu Norska s dolnosaskou nadřazenou sítí 380 kV v Moorriem u města Elsfleth. Trasa probíhá v pobřežních vodách severně okolo ostrova Langeoog a Wangerooge v hloubce až 410 m, dále ústím řeky Jade a zatím diskutovaným pozemním úsekem. Kabel o průměru 11 cm o hmotnosti 35 kg/m bude lodí ukládán do rýhy a zasypán výkopkem. Tam, kde by mohl být poškozen kotvami plavidel, bude chráněn betonovými deskami. Problematickou částí je pobřežní pozemní napojení v délce 47 km na saském pobřeží od výstupního bodu v Butjadingen. Bipolární kabel požaduje ochranné pásmo nejméně 16 m. Získat potřebná povolení úřadů, ochránců přírody i místních obyvatel, kteří se obávají zejména hluku konverzních stanic (až 90 dB), není jednoduché. Náklady během tříleté výstavby jsou odhadnuty na 1,4 miliard euro, přičemž se počítá s životností 40 let.
Sesterský projekt NORD.LINK
Společnost NORD.LINK prosazuje nejpozději do roku 2017 spojit nadřazenou síť Schleswig‑Holštýnska 530 km dlouhým podmořským bipolárním kabelem s Norskem. Z norské konverzní stanice Tonstad plánuje vést bipolární kabel od ABB s kapacitou až 1400 MW zatím do přesně neurčené stanice na německém pobřeží v okolí Brunsbüttelu. Projektu v hodnotě 1,4 miliard euro stojí zatím v cestě nejen potřeba souhlasu vlád obou zemí, ale zejména protesty „zelených“, neboť kabel povede mořem mimořádně chráněnou oblastí mělčin Wattermeere, a k pozemním stanicím pak zvlášť chráněným územím Evropské unie – Natura 2000.
O výhody spojení s norskou vodní energii se hlásí i Velká Británie. Do roku 2020 hodlá přemostit Severní moře stejnosměrným HVDC kabelem s kapacitou 1 200 MW, který propojí norský Suldal s nadřazenou sítí UK poblíže Durhamu.
Supersíť o délce 6000 km
Připojením uvedených projektů k NorNedu a k řadě již delší dobu fungujících starších podmořských energetických kabelů, spojujících v prostoru Severního a Baltského moře především Dánsko s Norskem (Skagerrak), Švédskem (Konti‑Skan), Německem (Baltic Cable) a Polskem (SwePol), se plánovaná podmořská „supersíť“ EU protáhne do délky okolo 6 000 km. Poté by měla spolehlivě vyrovnávat výrobu i spotřebu elektřiny v podmínkách přibývajícího výkonu větrných farem. Společnou platformou směřující k tomuto cíli se stává v Bruselu zrozená politická iniciativa „North Seas Countries Offshore Grid Initiative“.
Kabel NorNed vychází z konvertorové stanice Feda na jižním cípu Norska
Bipolární kabel NorNed odvíjela loď ze 150 km dlouhé smyčky vážící 7000 tun
Horní nádrž přečerpávací norské elektrárny v roli operativního skladu přebytečné elektřiny z německých větrných farem
Zdvojený ochranný plášť z ocelových drátů a 12 izolačních vrstev chrání pár měděných vodičů o průměru 35 mm bipolárního podmořského kabelu NorNed
Plán 6 000 km dlouhé podmořské „supersítě“ propojující plánované větrné farmy do roku 2040 se sítěmi Skandinávie, Německa, Nizozemí, Dánska, Anglie a Irska
Nejdražší součástí konvertorových stanic jsou až 30 m vysoké věže s tyristory nebo IGBT, řízené impulzy optických kabelů
Pošli odkaz na článek
