Електрическата мрежа: какво може да направи, как работи

Да живеете и работите без ток? Едва ли може да си представим. Електрическа мрежа с дължина над 1,7 милиона километра свързва електроцентралите с домакинствата и компаниите в Германия. В глобално сравнение тя работи особено надеждно. Разказваме как работи.

Електричеството е живот. Забелязваме това, когато се дължи важно телефонно обаждане, но батерията на смартфона е празна. Когато късо съединение парализира електрониката в къщата. Или задръствания за километри по пътя за работа, защото светофарите на важно кръстовище са отказали поради прекъсване на електрозахранването. Комуникацията, търговията и транспорта зависят от сигурно захранване. Електрическата мрежа допринася значително за това.

Надеждното захранване е ценен актив

„Германската електрическа мрежа е една от най-надеждните в света“, казва д-р инж. Улрих Грос, управляващ директор на Rheinische NETZ-Gesellschaft. Техните линии транспортират електричество до около 1,1 милиона клиенти в и около Кьолн. Groß също участва във форума за мрежова работа/мрежови технологии във VDE (VDE | FNN). Той изследва престоя в германската електропреносна мрежа. Средно през 2016 г. германски клиент трябваше да остане без електричество за около дванадесет минути. Според данни на американския орган за енергийна информация EIA в САЩ имало четири часа престой на клиент. Компании като Rheinische NETZGesellschaft, която е член на VDE | FNN, осигуряват най-високото ниво на качество на мрежата в Германия. Техниците и инженерите на мрежовия оператор гарантират, че системите и линиите се поддържат или обновяват. Ако възникне неизправност, те гарантират, че клиентите се снабдяват с електричество възможно най-бързо. За тази цел електрическата мрежа се наблюдава денонощно от контролния център 365 дни в годината. „Надеждното захранване е ценен актив - казва Грос, - а също и много важно локално предимство за икономиката.“

1,7 милиона километра до гнездото

Електричеството тече през линиите на електропреносната мрежа като вода през тръба. И точно както водата се притиска във водопровод с помпа, вятърна турбина или газова електроцентрала например генерира напрежение, което позволява на електричеството да тече през мрежата. По-точно, електроните, малки електрически заредени частици, се движат през линиите. Пътят ви до контакта ви отвежда на различни етапи през повече от 1,7 милиона километра електрическа мрежа. Състои се от надрегионална преносна мрежа, както и от регионални и местни разпределителни мрежи. Подстанционните системи свързват тези мрежови нива помежду си.

От преносната мрежа към разпределителната мрежа

Преносната мрежа може да се сравни с магистралите: тя свързва регионите в Европа и Германия помежду си, поема големи количества електрическа енергия от големи производствени централи и я транспортира на дълги разстояния. Преносната мрежа работи с напрежение 220 или 380 киловолта - т. Нар. Максимално напрежение. Разпределителните мрежи са подобни на пътната мрежа на държавни и областни пътища. Наред с други неща, те черпят електрическа енергия от преносната мрежа и първоначално я разпределят с напрежение от 110 киловолта - така нареченото високо напрежение - на общински комунални услуги и по-големи индустриални компании. За да транспортира електричеството до градове и компании в даден регион, напрежението му отново се намалява - до 1 до 60 киловолта, така нареченото средно напрежение. Последният етап се покрива от електричеството в мрежите с ниско напрежение с напрежение 400 волта.

Там електричеството позволява на смартфона да се зарежда и осигурява лека и охладена храна. В бъдеще все повече батерии за електрически автомобили ще се зареждат в домакинствата. За бъдещо мрежово планиране Федералната агенция за мрежи провежда няколко сценария с различен брой електронни автомобили. Със средните иновационни темпове на енергийния преход, тя очаква шест милиона електронни коли в Германия до 2030 г. Тогава електрическата мрежа ще стане още по-важна: Ако искате да презаредите батериите си удобно и надеждно, имате нужда от здрава мрежа, казва Хайке Кербер, управляващ директор на VDE | FNN. „Електрическата мрежа е на разположение като гръбнак за удобна и надеждна инфраструктура за зареждане.“

80 процента от електричеството идва от възобновяеми енергийни източници

Енергийният преход поставя мрежата пред нови предизвикателства. Досега тя трябваше да транспортира електричество от големи централни електроцентрали, които са свързани към преносната мрежа, до потребителя - това е, което мрежата беше изградена през последните 120 години. В бъдеще системите за възобновяема енергия, като вятърна енергия и слънчеви системи, трябва да генерират електричество: до 2050 г. 80 процента от електричеството трябва да идва от възобновяеми енергии. Вятърната енергия и слънчевите системи се инсталират основно там, където духа най-много вятър и грее най-много слънце. Над 90 процента от тези системи подават своите възобновяеми енергии в мрежите за средно и ниско напрежение по децентрализиран начин. „Поради това приносът на разпределителните мрежи за надеждно електрозахранване става все по-важен“, казва Грос. Разширяването на електроенергийната мрежа, по-специално на магистралите от север на юг на Германия, би трябвало да помогне за разпределението на електроенергия от възобновяеми енергийни източници.

Друго предизвикателство: Вятърната енергия и слънчевите системи захранват енергия в зависимост от времето - за разлика от големите електроцентрали, които генерират електричество точно според изискванията на клиента. Това още повече затруднява мрежовите оператори да поддържат баланс между производството и потреблението в електрическата мрежа по всяко време. „Този баланс е от съществено значение“, казва Грос. В противен случай честотата на мрежата се колебае и се отклонява от нейната номинална стойност с 50 херца. Ако честотата в мрежата падне или се увеличи твърде много, това се отразява на функцията на многобройни електрически устройства - в най-лошия случай съществува риск от срив на мрежата.

Интелигентни мрежи

Но това не е всичко: от другата страна на уравнението за производство и потребление, милиони нови електрически автомобили ще трябва да се снабдяват с електричество в бъдеще. В резултат на това динамиката и разнообразието на мрежовите състояния продължават да се увеличават. Мрежовите оператори искат да отговорят на това предизвикателство, наред с други неща, с технология за управление. „Мрежите трябва да се развиват по-интелигентно и към интелигентни мрежи“, казва Грос. Усилията са огромни: Rheinische NETZ-Gesellschaft ще оборудва много от над 4000 локални мрежови станции с интелигентни компоненти само в мрежата за средно напрежение в Кьолн през следващите няколко години.

Освен това важните електропроводи и системи в електропреносната мрежа се планират в дългосрочен план - а след това трябва да продължат десетилетия. Следователно е още по-важно да се развие допълнително енергийната мрежа с предвидливост. Това е грижата на VDE | FNN и нейните членове. „Развитието на електромобилността играе важна роля за нас“, обяснява д-р инж. Улрих Грос. "Преди всичко това ще промени дистрибуторските мрежи в градовете и метрополисите с голяма динамика."