Solární elektrárny mění Afriku
Rwanda v únoru tohoto roku slavnostně spustila první solární farmu u Agahozo, která je součástí rozsáhlé kampaně East Afria – Gigawatt Global. Organizace Gigawatt Global sdružuje donory a výrobce solárních řešení z celého světa, a zaštiťuje navenek realizaci výsledků v afrických regionech. 
Organizace si vytkla za cíl zprostředkování 1000 MW solárních instalací v Africe do roku 2020. Rwanda je jejich pilotním projektem.
Výstavba solární farmy u Agahozo je mimořádná hned v několika ohledech. Za zmínku určitě stojí rychlost, s jakou zde bylo 28 360 fotovoltaických panelů instalováno: od samotných přípravných prací v terénu až po spuštění celé elektrárny uběhlo necelých dvanáct měsíců.
Vlastní konstrukční činnost vytvořila 350 pracovních míst, a nyní již techniky proškolení zaměstnanci mají možnost zúčastnit se realizace dalších projektů, aniž by bylo zapotřebí shánět dělníky ze zahraničí.
Výkon solární farmy přesahuje 8,5 MW. Nezdá se to příliš mnoho, ale v podmínkách Rwandy to představuje přídavek 6 % čisté elektřiny v národním energetickém mixu. Je to zhruba tolik, kolik postačí k zásobování 15 000 zdejších domácností.
Projekt sám reprezentuje vůbec první takový počin, na jehož financování se podílely (pod hlavičkou kampaně Gigawatt Global) společnosti jako KPMG, Energy Global, Scatec Solar a Africký program financování čistých energií.
Nemalou roli při prosazování záměru sehrála i osobní iniciativa administrativa amerického prezidenta, Baracka Obamy. Právě na jeho pokyn se do kampaně zapojila i vládní organizace Zámořských soukromých investic (OPIC), která dohlíží a garantuje svou přítomností kvality investičního prostředí. Náklady na realizaci dosáhly částky 23,7 milionů dolarů.
Úspěšný rwandský projekt je první, ale rozhodně nemá být posledním. V Africe totiž žije 600milionů lidí bez přístupu k elektrické energii, což Gigawatt Global hodlá změnit.
„Rwanda ukázala, že financování našich projektů je životaschopné, a že budování velkokapacitních solárních elektráren v subsaharské Africe rozhodně má smysl,“ řekl při slavnostním ceremoniálu 5. 2. 2015 zakladatel organizace Gigawatt Global, Chaim Motzen. „Věříme, že jsme přispěli k tomu, aby se teď celá Afrika pustila cestou udržitelných a ekologických instalací.“
Tak už nám v energetice šlapou na paty i „křováci“
Můžeme se ptát díky komu se tak děje a všichni budeme znát odpověď.
Místo toho aby stát skrze ČEZ investoval do akumulačních kapacit, pořád se snaží o to mít monopol. Ale tak aby to nebylo zjevné.
Začínám mít také vážné pochybnosti o tom, že HVDC bude tím co umožní vznik světového trhu s energií a ekologizace energetiky. Ano má to jisté výhody, ale nezdá se mi že by se kdokoliv snažil překonat point-to-poin problém. Na rozdíl o toho je technologie na stř proudu poměrně zvládnutá a tímto problémem netrpí, navíc tok je oboustraný. napětí také není problém, snad nejvyšší napětí na přenosové lince je 1,15MV AC!
Problém je frekvence, čím vyšší, tím kratší vzdálenost je efektivní. Pokud je pro AC limit asi 2500km (mimochodem polovina vlnové délky při 60Hz), pokud je maximální vzdálenost vázána na polovinu vlnové délky, pak s klesající frekvencí se tato protáhne. při 25Hz je to asi 6000km a při použití „drážního“ proudu 16,7Hz, je to dokonce kolem 8800km, dostatek pro efektivní přenos ze severu na jih a opačně.
Postavit celý systém s maximem 1,15MV, @ 25Hz, nebo @ 16,7Hz, by bylo snad i levnější a lepší pro producenty, zejména menší, místo stavby spojů s náročnými velkými měnírnami by bylo možné využívat transformace a lokálních měníren, s tím že na kmitočet 50Hz by mohly existovat jak velké centrální měnírny u hydroelektráren, zejména přečerpávacích, nebo malé „účastnické“ které by umožňovaly odběr přímo z této sítě.
V Německu Švýcarsku a Rakousku dráhy síť 16,7Hz vybudovaly, v SRN je možno z ní proud odebárat a složka DB zabívající se výrobou proudu a provozem sítě jej nabízí jako běžný produkt.
HVDC je velmi výhodné pro velké hráče, ovšem pro všechny by byla lepší energetická superdálnice na principu střídavého proudu o nízké, nebo nižšší frekvenci, tím by bylo možné využít všech výhod střídavého proudu a zároveň i část výhod proudu stejnosměrného, problémy s kapacitou a indukčností by byly zmenšeny proti „plným“ frekvencím přenosových sítí.
Vyvstává obligátní otázka však kterou z frekvencí zvolit? 16,7Hz,která je lehce rozšířena v Evropě, nebo 25Hz s jistým malým rozšířením v USA. Vhodné by totiž bylo aby byl takovýto systém přijat jednotně na celém světě, aby mohly existovat přímé výměny bez zbytečných změn frekvence. I když by bylo asi problematické celý systém udržet synchronizovaný, pokud by byl roztažen po celé planetě.
Jestli si dobře vybavuji poslední novinky, tak přenos energie mezi kontinenty by měl být řešen pomocí DC o vysokém napětí, které by mělo být podle propočtů efektivnější.
Nyní krátce, více večer.
Problém je možná v tom jak a pro koho má být efektivnější. HVDC sice netrpí tolik reaktancí a akpacitancí, ani vzařováním, ale obávám se že HVDC nakonec povede jen k zabetonování monopolů a nepružnosti.
Pokud půjdeme s frekvencí nízko, na těch 25Hz, tak proti 50Hz je problém menší, protože obě hodnoty klesnou.
Nevím jestli vůbec o použití nižšších frekvencí uvažovali nebo ne. Myslím že nakonec se bude řešit v podstatě ten stejný problém jako v minulosti. Složitá a nákladná transformace.
Nevím ze kterých propočtů vycházeli, neznám je, micméně HVDC existuje také jen na pár stovkách kilometrů, často ani to ne a propojuje to nesynchronní střídavé soustavy, nebo střídavé soustavy různé frekvence. Nejdelší HVDC vedení má jen asi 2400km.
Nenašel jsem nikde, pokud existuje omlouvám se, HVDC systém ze kterého by byla v „poli“ odbočka, třeba na 110kV jsem těkových viděl několik. Navíc jsem četl a řešili jsme to zde i s energetikem byť u normálního DC, po střídavé síti spolu elektrárny díky frekvenčním odchylkám komunikují, u DC máme jen napětí.
HVDC vyžaduje obrovské měnírny, které jsou jaksi jednostrané, byť mohou být vybaveny pro obousměrný provoz, jedna vždy se chová jako elektrárna, druhá jako spotřebič, navíc díky tomu že vedení, zatím, nemají žádné další odbočky, není možné aby, zatím, mohly obě stanice dodávat energii do vedení současně, ta musí někam jít.
Díky jednosměrnosti stejnosměrného přenosu (zatím díky neexistenci odboček), hrozí zneužití elektrárenskými společnostmi. Představme si situaci že máme nějakou oblast – aglomeraci – kde je v síti nějaká rotační, třeba parní, elektrárna, pak mnoho FVE, průmyslové, domácí, něco na brownfieldech. Žádná tato nepatří, krom parní, elektrárenské společnosti. Ve špičce jsou schopny pokrýt všechnu spotřebu. Jenže elektrárenská společnost má kdesi 800km daleko velkou elektrárnu a o té chtějí aby vydělala. Díky jednostranému chodu DC linky do aglomerace je možné dodávat proud a protože po odlehčení parní elektrána zrychluje jsou aktivovány odpojovací signály, které odpojují lokální OZE. Pravý opak toho co by se mělo dít.
Případně i pokud by nebyly všechny elektrárny odpojeny, pak pokud dojdeme do stabu že síť budou ostrůvky AC propojené HVDC, pak by klidně mohly elektrárenské společnosti blokovat aby energie z oblasti odtékala a mohly tak být elektrárny v ní využity naplno, na rozdíl od AC, kdy by to bylo možné, by nebyl problém následně znovu, při poklesu výroby, oblast zase napojit k dálkovému vedení. U AC by k něčemu takovému dojít nemohlo, protože zpětné fázování k elektrické soustavě by bylo problematické. A navíc proud může přes transformátory oběma směry.
V případě AC přenostu se do regulací musí zapojit všechny elektrárny v síti, sice není také zaručeno že nedojde ke zneužití signálů, ale proud si v AC síti hledá cestu a teče tam kudy je to nejlepší pro něj, klidně na druhou stranu Evropy. Pokud by byla HVDC síť dostatečná, patrně by k něčemu takovému mohlo také dojít, pokud by se vyřešily některé problémy.
HVDC má však jeden velký problém, nemohou se na takový systém napojit všichni, tak jako tak bude zapotřebí nějaká sběrná síť pro měnírny, částečně to může bát síť současná. Stejně tak potřebuje pak síť pro rozvod přeneseného proudu. Napojení se bude znovu výhodnější pro velké společnosti se stovkami MW instalovaného výkonu.
To ale nemusí být to nejvhodnější pro lidi. Kdežto pokud by byl systém AC, nakonec se vždy objeví někdo kdo bude chtít proud odebírat, takže i vedení relativně nízkého napětí se objeví, a na takováto vedení se mnohem snáze připojí kdokoliv.
Ztráty u AC vedení jsou dány nejenom odporem drátů. ale i vytlačením elektronů k okraji vodiče – skin efekt – a vlastní kapacitou a indukčností vedení, všechny tyto věci závisí na frekvenci, ty jsou ovlivněny frekvencí, pokud neexistuje, tedy je proud stejnosměrný, pak tyto jevy také odpadají. Na jednu stranu je to výhoda, na druhou je to problém, protože pro změnu napětí musíme vyrobit proud střídavý a pak jej usměrnit.
Jelikož máme dnes výkonovou elektroniku na poměrně slušné úrovni, pokud by se stavěly takové měnírny, které by se chovaly v podstatě jako pouhé transformátory, tedy pokud by byly dokonale obousměrné, pak by problém mírně poklesl.
Pokračování:
Pokud by však existovaly takové dokonale automatické a obousměrné transformátory, pak by nebylo potřeba provozovat nějaké velké systémy na strídavém proudu a každá trafostanice by mohla dodávat přesnou frekvenci 50Hz, 60Hz, 25Hz, 16,7Hz, dokonce i kombinace, všechno z jedné linky.
Respektive požadavek na obousměrnost provozu je pouze mezi hladinami vysokého napětí. Pokud by se přijalo paradigma baterií u domacích FVE, pak by nebylo potřeba přetoků do vyšších hladin z haldiny 230/400V. U některých elektrárne by však mohl vyvstávat problém, pokud by měly jen transformátory pro dodávku a nikoliv odběr proudu.
Je však také možné že s postupem času bude i napěťový rozsah efektivní aplikace HVDC klesat.
Takže je možné že nakonec se dočkáme i přestavby sítě 22kV.
Problém je ale v tom že veškeré DC systémy potřebují pro svůj provoz elektronická zařízení, která jsou mnohem citlivější, než transformátory.
Bohužel v mědi při zachováním napětí nedojde k úspoře, to by muselo být napětí zvýšeno. Ovšem dojde k mírnému omezení potřebného koridoru.
Pokud však postavíme problém takto tak dnes není v podstatě rozdíl mezi tím jestli je VN a VVN v podobě AC, nebo DC, pokud je splněna podmínka toho že měnírny neblokují toky oběma směry.
Pokud chceme postavit síť tak aby od velkých „ložisek“ OZE vedly linky vysoké kapacity a ty byly ukončeny v bodech odkud je proud distribuován v regionu a počítáme-li že regiony budou spolu jen spojeny na HVDC a toto budeme opakovat na nížších úrovních až se dostaneme na rozhraní dnes 22kV, pak je to jedno.
Pokud bychom ale počítali s tím že má energie z nízkých hladin do vysokých, pak by možná stálo za zvážení AC na nízkých frekvencích, protože tam by stačily měniče na rozhraních elektráren a nějakých větších celků třeba oblastí o průměru 150km, v síti by pak pracovaly normální transformátory.
Tak ona zrovna Rwanda je ideální pro stavbu vesmírného katapultu… Má na to doslova ideální podmínky: pozice na rovníku, vysoké hory nezproblémové pozemky a dostupnou čistou energii.
No jo Čínská konkurence nutí USA investovat v Africe.