Zalety vs wady przesyłu energii elektrycznej w systemie HVDC

Tesla czy Edison? Prąd przemienny czy stały? W XIX wieku rywalizację tę wygrał Tesla oraz jego metoda generowania i przesyłu energii. W świecie energetyki niepodzielnie zapanował prąd przemienny i króluje do dziś, jednak od pewnego czasu na atrakcyjności coraz bardziej zyskują linie wysokiego napięcia prądu stałego i technologia HVDC. Jakie plusy i minusy ma taki przesył prądu?

HVDC (High Voltage Direct Current) nie jest nowością. Technologia przesyłu prądu stałego rozwijana i udoskonalana jest od pierwszej połowy XX wieku, ale teraz – szczególnie w obliczu transformacji energetycznej – zyskuje na znaczeniu. W wielu sytuacjach stanowi ona bowiem optymalne rozwiązanie odpowiadające współczesnym potrzebom przesyłania dużej ilości energii na znaczne odległości, integracji OZE czy łączenia systemów elektroenergetycznych o różnych parametrach.

Atuty HVDC, czyli kiedy warto postawić na prąd stały w sieci wysokiego napięcia

Systemy HVDC znajdują zastosowanie na obszarach, gdzie przesył energii odbywa się na bardzo duże odległości lub ma służyć do wyprowadzenia mocy z morskich farm wiatrowych (Offshore). Główną zaletą HVDC jest rozwiązanie problemu poboru mocy biernej na potrzeby ładowania linii, co występuje szczególnie w przypadku linii kablowych HVAC. Do głównych zalet systemu HVDC zalicza się:

• łączenie systemów energetycznych – to jeden z ważniejszych powodów stosowana HVDC. Systemy HVDC łączą obszary kontynentalne z obszarami wyspiarskimi (jak np. Wielka Brytania z Europą), jak również dają możliwość połączenia różnych systemów elektroenergetycznych i obszarów które przedzielone są znacznym obszarem wodnym. Znajdują również zastosowanie w łączeniu systemów energetycznych gdzie występują różne częstotliwości lub problemy z jej utrzymaniem;
• mniejsze straty mocy przy przesyle energii elektrycznej na duże odległości – w systemie HVDC w liniach przesyłowych nie występuje problem z mocą bierną, która to w technologii HVAC ogranicza przepustowość przesyłu mocy. Można w sposób opłacalny przesłać większą moc na większe odległości w porównaniu do linii wysokiego napięcia opartej o prąd przemienny;
• budowa sieci energetycznych poprzez obszary morskie – obecnie jest to jedyny system stosowany do połączenia ze sobą krajów, które oddzielone są znacznym obszarem wodnym;
• wyprowadzanie mocy z rejonów wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych – to duży atut HVDC, gdzie ta technologia znajduje zastosowanie w obszarach farm morskich Offshore.

Ograniczenia HVDC, czyli dlaczego ciągle jest tak mało linii przesyłu prądu stałego

Niestety poza licznymi zaletami, technologia przesyłu prądu stałego ma też swoje ograniczenia:

• wysoki koszt – HVDC jest rozwiązaniem skomplikowanym, a co za tym idzie także drogim. Wydatki na budowę stacji HVDC są kilka razy wyższe niż wydatki na budowę stacji HVAC. Nie opłaca się więc wykorzystywać tej technologii do przesyłu energii na niewielkie odległości;
• złożoność procesu przekształcania energii elektrycznej i obsługi stacji HVDC – także jest pewnym ograniczeniem HVDC.

Stacja HVDC w Wilster (Niemcy), materiały: Eltel Networks Energetyka SA