Internet Monitor, 15.6.2009.

Umreženo-obnovljiva energija

Piše: Radoslav Dejanović

U uvodu stoji: „Od Islanda na dalekom sjeveru, sve dolje do afričke pustinje, preko cijele Europe protezat će se mreža obnovljivih izvora energije - sunca, vjetra i vode - koja će biti tako dizajnirana da omogući neprekidno napajanje energijom svih sudionika.“ I dalje, u tekstu: „Tako velika mreža može to i ostvariti, zahvaljujući diverzifikaciji izvora - kada nema sunčeve energije (noću, zamislite!), na raspolaganju su i dalje energija vjetra i vode.“

Komentar M.K.:

Nemoguće je ostvariti mrežu koja bi neprekidno napajala energijom sve korisnike samo pretvorbom nestalne obnovljive Sunčeve energije, energije vjetra i vode u električni oblik. Nedostaje obnovljiva energija koja se dade uskladištiti, jer:

-Sunčeva zračenja nema noću, treba rezerva

-vjetar znade - primjerice, na velikom njemačkom prostranstvu - posve izostati; tamo je ukupna minimalna istodobno angažirana snaga tijekom godine samo 0,5% ukupne instalirane snage vjetroelektrana (!), treba rezerva

-hidroenergija je isto vrlo varijabilna, opet treba rezerva - primjerice u nas HE proizvedu u vlažnoj godini 7,2 TWh (1996) električne energije a u suhoj samo 3,7 TWh (1990). Portugalske HE još su s većom višegodišnjom varijacijom: u vlažnoj godini njima je proizvedeno preko 14 TWh (2003), u suhoj samo oko 4 TWh (2005).

Jedini obnovljivi izvori koji se dadu uskladištiti i služiti kao univerzalna rezerva su biomasa, bioplin i otpad; te trebaju imati značajni udio u diversificiranoj opskrbi električnom energijom iz obnovljivih izvora energije. U današnjoj Europi, biomasa predstavlja oblik obnovljive energije za proizvodnju električne energije na drugome mjestu, odmah iza hidroelektrana! Prosječni godišnji rast proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije u razdoblju 1997-2005. godine u Italiji ostvaren je: krute biomase (35%/god), otpada (31%) i bioplina (17%). U Njemačkoj korištenje je krute biomase raslo jednako brzo kao i korištenje vjetroelektranama (32%), a u Danskoj je korištenje elektrana na bioplin prosječno jednako brzo raslo kao i korištenje vjetroelektranama na kopnu (14%), opet u razdoblju 1997-2005.   

Dalje stoji: „Iako je Tesla pobjedio Edisona svojom izmjeničnom strujom, nova mreža mogla bi (barem za međunarodno umrežavanje) ipak koristiti istosmjernu umjesto izmjenične struje. Visokonaponska istosmjerna struja generira manje gubitke na velikim udaljenostima (što je upravo suprotno onome što su nastavnici fizike u školi učili mene, vjerojatno i vas).“

Komentar M.K.:

Teslina trofazna izmjenična struja danas osigurava u svijetu milijune i milijune masovno prozvedenih asinkronih (apsolutno najjednostavnijih, ne daju se zamisliti jednostavniji, pouzdaniji i dugotrajniji) motora, zahvaljujući okretnom magnetskom polju svojstvenom trofaznoj (ili čak jednofaznoj) izmjeničnoj struji. Istosmjerna struja nikad tu neće postati takmac.

Pri prijenosu električne energije na vrlo velike udaljenosti (reda 1000 kilometara) dolazi prijenos istosmjernom strujom kao ekonomičnije rješenje, jer:

-ne traži uzdužnu kompenzaciju induktiviteta nadzemnog voda

-bez utjecaja je poprečni kapacitet voda, radi li se o kabelu

-nema dielektričnih gubitaka u izolaciji voda (ali nije presudno: to je 3% ukupnih gubitaka na 1000 km nadzemnog voda!)

-traži 29% manje izolacije za isti efektivni napon prema zemlji od voda izmjenične struje

-traži dva vodiča (moguće samo jedan, ako se za povratni vod koristi zemlja), namjesto tri vodiča za trofazni vod

-omogućuje povezivanje dvaju izmjeničnih sustava različitih nazivnih frekvencija

-ali: traži skupocjena pretvaračka postrojenja AC/DC na početku i DC/AC kraju voda (tri do četiri puta skuplje od transformatorske stanice AC/AC iste snage), koje je bilo moguće realizirati tek razvojem tiristora velikih snaga, od sedamdesetih godina prošlog stoljeća na ovamo.

Inače, gubici djelatne snage su na vodiču istosmjerne i jednakom vodiču izmjenične struje jednaki, ukoliko njima teče struja iste efektivne vrijednosti pri ma kojem naponu! U oba slučaja su gubici snage jednaki kvadratu struje puta otpor vodiča.

Dakle, nisu Vas i nas netočno učili nastavnici fizike! Oni su - uvjeren sam da je bilo tako - isticali nedvojbenu i istinitu prednost izmjenične struje: da se može transformirati na po volji visok napon i time ostvariti prijenos po volji velike snage na velike udaljenosti uz nepretjerano veliku struju pa - time - i uz nepretjerano velike gubitke pri tome. Ta istina ostaje i dalje, jedino je danas (od sedamdesetih godina na ovamo) moguće tu izmjeničnu struju visokog napona pretvoriti u istosmjernu struju - i koristiti je za prijenos na vrlo velike udaljenosti, uz prednosti nabrojane naprijed. Za prijenos na manjim udaljenostima, te prednosti ne mogu pokriti visoka ulaganja u pretvaračke stanice na početku i kraju voda.

Za distribuciju i korištenje električne energije i dalje ostaje izmjenični napon kao jedino rješenje (transformacija na povoljno nizak izmjenični napon i korištenje za elektromotore, pa onda i rasvjetu, toplinu i bezbrojno mnogo suvremenih korištenja).

U Rovinju, 15.lipnja 2009.       Marijan Kalea