20 maja 2022 DNV zorganizowało seminarium techniczne na temat systemów elektrycznych dla offshore wind. Spotkanie odbyło się w Gdyni w formie hybrydowej. BalticWind.EU był partnerem medialnym wydarzenia. Temat seminarium jest kluczowy z punktu widzenia rozwoju morskiej energetyki wiatrowej, ponieważ systemy połączeń elektrycznych stanowią rdzeń w produkcji energii. Jednym z tematów omawianych podczas seminarium były wyzwania i możliwości w zakresie infrastruktury eksportowej dla morskich farm wiatrowych. BalticWind.EU poprosił moderatora seminarium Michała Gronerta, Starszego Inżyniera w DNV, o rozwinięcie aspektów infrastruktury eksportowej i systemów elektrycznych.

Dlaczego właściwie zaprojektowana infrastruktura eksportowa (przesyłowa) i systemy elektryczne są kluczowe dla morskich farm wiatrowych?

Po pierwsze, musimy powiedzieć, że system wyprowadzenia mocy jest podstawowym elementem systemów energetycznych, zarówno lądowych, jak i morskich. Morskie farmy wiatrowe i system przesyłu energii to elementy, które tworzą jedną całość. Energetyka nie istniałaby bez efektywnego systemu przesyłu wyprodukowanej energii do odbiorców. Infrastruktura eksportowa jest kluczowa dla morskich farm wiatrowych ze względu na kilka czynników. Dostępność infrastruktury eksportowej wpływa na to, jak efektywnie energia wytworzona na morzu może być transportowana do sieci. Istotne jest, aby kable eksportowe zapewniały wydajną i niezawodną pracę.

Mówiąc o projektowaniu infrastruktury eksportowej (przesyłowej) bierzemy pod uwagę nie tylko ogólną architekturę systemów elektrycznych. Musi ona zapewniać wystarczającą redundancję i niezawodność; powinna również umożliwiać bezproblemową konserwację i wreszcie musi spełniać wszystkie wymagania określone przez przepisy krajowe i kodeksy sieciowe. Oznacza to, że istnieje potrzeba, aby system zapewniał solidną kontrolę i ochronę infrastruktury elektrycznej, ale także monitorował wskaźniki jakości energii, takie jak moc bierna lub harmoniczne, w punkcie przyłączenia. Weryfikacja konfiguracji systemu przesyłowego, wybranych komponentów oraz ocena niezawodności dostarczania energii jest częścią misji DNV.

CAPEX związany z kablami eksportowymi nie stanowi znaczącej części całego CAPEX-u projektu. Jednak każda awaria systemu kabli eksportowych ma znaczący wpływ na funkcjonowanie projektu. Wszelkie naprawy kabli wiążą się nie tylko z kosztownym serwisem prowadzonym na morzu, ale także z ograniczeniami w pracy farmy wiatrowej, co prowadzi do utraty przychodów z tytułu niesprzedanych MWh.

Jaką rolę odgrywa DNV w tej dziedzinie?

Z punktu widzenia inżynierii projektu, infrastruktura eksportowa jest również krytycznym interfejsem pomiędzy deweloperem a bardzo ważnym interesariuszem dla morskich farm wiatrowych, którym jest OSP (Operator Systemu Przesyłowego).  Obie strony mają ten sam cel, czyli bezproblemową integrację z siecią, ale czasami spojrzenie na ten temat może być różne. My w DNV pomagamy obu stronom. Z jednej strony współpracujemy z OSP doradzając jak opracować wymagania techniczne dla integracji morskich farm wiatrowych z siecią oraz wymieniamy doświadczenia pomiędzy różnymi rynkami. Z drugiej strony, świadczymy również usługi inżynierskie w zakresie optymalizacji systemów elektrycznych. Mamy kompetencje i duże doświadczenie w dostarczaniu niezależnych analiz związanych z szacowaniem obciążalności prądowej kabli eksportowych, analizą przepływu mocy, analizą zwarć, modelowaniem systemu elektroenergetycznego i jego komponentów (turbina wiatrowa, stacje elektroenergetyczne, konwertery, itp.), stabilnością systemu elektroenergetycznego, oceną mocy biernej, transjentów łączeniowych i stabilności systemu, koordynacją przekaźników ochronnych, szacowaniem spadków napięcia i strat mocy, wreszcie analizą harmonicznych, filtrów i zjawisk rezonansowych. Rozumiemy krytyczny wpływ kabli na ekonomikę projektów i dysponujemy własnymi, najwyższej klasy kompetencjami związanymi z fizyką kabli oraz dzielimy się praktycznym doświadczeniem związanym z obciążeniem dynamicznym dla kabli offshore, podając to tylko jako przykład. Obszar biznesowy Energetyka w DNV to “one stop shop” dla inżynierii systemów elektrycznych. Dzielimy się naszymi perspektywami zdobytymi podczas prac inżynierskich w różnych projektach, z całego świata i o długim dziedzictwie, w tym KEMA, która obecnie jest częścią DNV.

Jakie są główne wnioski z debaty, poprowadzonej na seminarium DNV? Jakie możliwości stoją przed projektantami infrastruktury eksportowej dla morskich farm wiatrowych?

Debata, którą przeprowadziliśmy na seminarium była konstruktywną podróżą do przyszłości sieci offshore. Widzimy ogromne plany inwestycyjne w sieci przesyłowej. Jest to nie tylko szansa na znalezienie mocy dla nadchodzących projektów wiatrowych na morzu w Polsce, ale także na przeformułowanie i wzmocnienie sieci. Warto pamiętać, że plan inwestycyjny wydaje się być największym programem modernizacyjnym obserwowanym od dziesięcioleci. Zmienia on środek ciężkości krajowej sieci przesyłowej bardziej na północ Polski. Otwiera to również wiele pytań o to, jak transportować energię elektryczną przez Polskę do obszarów o największych ośrodkach konsumpcji. Jak usłyszeliśmy podczas seminarium, wydaje się, że to tylko wierzchołek góry lodowej nadchodzących inwestycji. Obserwujemy, że projekty flagowe ENTSO-E skupiają się na sieciach paneuropejskich. Zwiększyłoby to dostępność i niezawodność sieci w bardziej złożonej topologii.

W tym miejscu widzimy naszą rolę jako DNV, która polega na dostarczeniu niezależnego poglądu inżyniera na temat integralności technicznej w celu zapewnienia bezpiecznej pracy hybrydowych sieci AC i DC. Współistnienie tych dwóch technologii rodzi potrzebę wprowadzenia nowych standardów integrujących wielu dostawców technologii HVDC i HVAC. Jest to wyzwanie nie tylko dla projektantów, ale także dla organizacji takich jak ENTSO-E i różnych OSP, aby pracować nad wspólnymi standardami interfejsów i współistnienia różnych komponentów w tych hybrydowych systemach. To obniżyłoby koszty rozwoju sieci, usunęło niepewność i zmieniło podejście do projektowania na zamówienie na bardziej powtarzalną praktykę.

Jak przygotować się do przyłączenia tak wielu (i tak dużych) morskich farm wiatrowych? Na co powinni zwrócić uwagę projektanci systemów eksportowych w regionie Morza Bałtyckiego?

Musimy zrozumieć, że przyłączenie tak wielu GW pochodzących z niezależnych projektów to nie tylko istotna zmiana sieci w Polsce, ale także w innych krajach bałtyckich. Wymaga to modernizacji i rekonfiguracji całego systemu i to jest powód, dla którego DNV widzi tak złożone wymagania w istniejących w Polsce przepisach dotyczących analizy infrastruktury eksportowej. Istnieje potrzeba znormalizowanej i niezależnej analizy projektu infrastruktury eksportowej, aby włączenie pewnej liczby GW do systemu było tak płynne, jak to tylko możliwe. To, co powinno być brane pod uwagę przez projektantów, to wykorzystanie najnowszej praktyki istniejącej na świecie, wspartej oceną projektu na podstawie ryzyka. Projektanci muszą być otwarci na nowe technologie, gotowi do stosowania bardziej zaawansowanych narzędzi inżynieryjno-naukowych i podejścia do projektowania oraz gotowi do oceny i udokumentowania wykonalności proponowanych rozwiązań.

Pozwoli to nam uczyć się na błędach popełnionych przez innych i uwzględnić specyfikę zmian w środowisku sieciowym. Wyłączna odpowiedzialność OSP za system przesyłowy w Polsce mogłaby skorzystać ze ścisłej współpracy z organizacjami takimi jak DNV w celu ustanowienia standardów dla przyszłych solidnych systemów elektroenergetycznych. System może pomieścić już zaplanowaną moc, ale także może być elastyczny w połączeniu z nowymi źródłami energii, w tym magazynami, elektrowniami napędzanymi wodorem.

Źródło: BalticWind.EU