Jak się pisze jakąkolwiek literaturę, to czasami opisze się coś, na czym człowiek się w sumie nie zna. Ale może jest to zagadnienie, na którym mało kto się zna? Jeśli tak, to jest duże prawdopodobieństwo, że nikt nie zauważy, że się coś schrzaniło. Zresztą, jeśli zrobić to umiejętnie, to fragment będzie na tyle ogólny, aby pozostawić margines bezpieczeństwa. Wtedy, nawet jak przypadkiem wśród czytelników pojawi się specjalista z tematu, to się nie przyczepi. Zawieszenie niewiary i te sprawy.
Ale czasami to nie wychodzi.
I tak ja dziś się przyczepię. Ostatnio znowu trafiłam na ten cudowny motyw w fantastyce naukowej, o klimatycznej apokalipsie, który sprawia że zgrzytam zębami.
Przerwy w dostawie energii elektrycznej spowodowane wyłączaniem elektrowni systemowych w takich to a takich godzinach.
W tym przypadku wręcz było w tekście napisane, że ze względu na braki paliwa elektrownie będą pracowały o kwadrans krócej. Codziennie. Przeczytanie tego stwierdzenia sprawiło, że mój mózg najpierw się zatrzymał, a potem próbował uciec uchem. Byle dalej od tego, co widziały oczy. Finalnie jednak pozostał ze mną, spacyfikowany perspektywą wyjaśniania, dlaczego to nie do końca dobry pomysł. Ten wpis napisałam pod kątem ludzi nie siedzących głęboko w temacie, więc zawiera sporo uproszczeń.
Europejska sieć elektroenergetyczna
Wyłączenie na hurra wszystkich elektrowni w naszym kraju odbiłoby się czkawką na wszystkich innych krajach Europy. A to ponieważ nasze sieci elektroenergetyczne są połączone. Oznacza to, że jak my produkujemy mniej prądu niż zużywamy, to możemy pociągnąć prąd od sąsiadów. To kosztuje. Ale ponieważ żeby sieć była stabilna produkcja musi równać się zużyciu, to jest to rozwiązanie, które pomaga wszystkim jego uczestnikom. Im większy system tym stabilniejszy (jeśli w wyniku awarii stracimy nagle blok produkujący 500MWe w sieci, w której całkowita produkcja to 2000, to jest to zdecydowanie większy problem niż gdy jest to sieć w której produkcja to 20’000 – wartości z sufitu, chodzi o ideę).
Takie „wyłączamy nasze elektrownie” jest w tym układzie bez sensu. Jednak ponieważ rozważamy klimatyczne post-apo, załóżmy, że te połączenia zlikwidowano, bo tak. Zostały gołe słupy i jesteśmy wyspą niczym Wielka Brytania. Nasze elektrownie produkują prąd tylko dla nas i nikt inny nie może nam pomóc. A zatem, jeśli jak w tym tekście, który czytałam ostatnio, elektrownie pracują przez X godzin, potem są wyłączane, to możemy mieć dwa scenariusze:
— elektrownie pracują 7 – 15 i au revior
— elektrownie pracują te ileś godzin dziennie, ale robią to zmianowo, 7 – 15 Bełchatów, 15 – 23 PAK, 23 – 7 Opole-Turów-Dolna Odra. (Podaję nazwy zupełnie przypadkowo, przyznaję, nie sprawdziłam, czy możliwości produkcyjne we wszystkich grupach są równe. Pominęłam też całą masę innych elektrowni i elektrociepłowni, zwłaszcza tych drugich, które w tym kontekście byłyby może nawet bardziej użyteczne).
Przy czym zakładam, że elektrownie w czasie kiedy „nie pracują” naprawdę nie pracują. Wszystko stoi i nie ma nawet produkcji prądu na potrzeby własne elektrowni.
Blackout
Z punktu widzenia ponownego uruchamiania ten drugi scenariusz ma więcej sensu, bo pierwszy to klasyczny blackout na skalę krajową.
Do ponownego uruchomienia elektrowni potrzeba między innymi energii elektrycznej. I to nie tylko po to, żeby ekipa w nastawni mogła być otoczona pięknymi kolorowymi przełącznikami migającymi nerwowo. Żeby elektrownia ruszyła potrzebujemy systemów podających paliwo, pomp i generatora. Pierwsze jest bardzo rozbudowane dla elektrowni węglowych, bo to przenośniki, młyny, podajniki. Drugie to szeroki temat wody z której robimy parę oraz wody do chłodnic powietrza/wody/wodoru/oleju (który też musimy pompować). A ostatnie to wisienka na torcie. Generator w elektrowni potrzebuje prądu, żeby produkować prąd. Jeśli go nie ma, to tylko się głupio kręci. I teraz, jeśli cała twoja sieć leży, to po pierwsze musisz jednak skądś mieć to minimum prądu na potrzeby własne (może jakieś OZE…). Po drugie, stanowi to potężne wyzwanie strategiczne co w jakiej kolejności uruchamiać i jak, żeby parametry w sieci nie sprawiły, że zabezpieczenia odłączą ledwie co dołączone bloki.
Blackout to piękny temat, o którym Marta Potocka robiła ciekawe prelekcje kilka lat temu na Polconie i Śląskich Dniach Fantastyki; jeśli ktoś kiedyś przyuważy, że znowu ma taką prowadzić, to polecam się wybrać. Zwłaszcza, że zna się ona na sieciach przesyłowych o wiele lepiej niż ja. Moją domeną są jednak reaktory, generatory, turbiny.
Praca zmianowa
Praca zmianowa ma więcej sensu. Cały czas utrzymujesz produkcję na możliwym ekonomicznie poziomie, ale żonglujesz tym, kto akurat pracuje. W tym miesiącu ci, w kolejnym tamci. Oznacza to też, że prawdopodobnie produkujemy mniej energii elektrycznej niż zużywamy w danej chwili, a niestety żeby sieć działała dobrze aktualna produkcja i aktualne zużycie powinny być równe. Skoro potencjalne zużycie jest za wysokie, to kogoś trzeba odciąć. I tu na scenę wchodzą stopnie zasilania, które m.in. determinują kto w sytuacji, gdy produkcja nie nadąża za zapotrzebowaniem, zostaje odcięty jako pierwszy, a kto jako ostatni.
Takie sformalizowane raz, dwa, trzy, dzisiaj prądu nie masz ty.
I taka praca zmianowa nie byłaby w cyklu kilkunastogodzinnym, a dłuższym – po kilka dni, tygodni – bo wyłączenie elektrowni trwa. Naprawdę nikt nie chciałby na hurra zatrzymać rozgrzanego do ponad stu stopni kilkuset tonowego stalowego wału obracającego się z prędkością 3000 obrotów na minutę. A nagrzanie go potem też trwa. Zresztą jeśli o nagrzewaniu mowa: kocioł. Woda w kotle jest podgrzewana do temperatury kilkuset stopni, wszystkie grube stalowe elementy konstrukcji trzeba powoli nagrzać inaczej wykończy nas m.in. rozszerzalność cieplna materiałów. W ogóle jeśli naprawdę wygasimy go do zera, to jego ponowne rozpalenie wymaga dodatkowego paliwa, system musi być przedmuchany… Nie, naprawdę nie chcemy robić tego codziennie zwłaszcza w przypadku dużych jednostek.
Swoją drogą przez te kilka godzin nie schłodzilibyśmy go do końca, więc nie zaczynalibyśmy ze stanu zimnego – upraszczam.
A może jednak?
Jest jednak rodzaj elektrowni, który jak najbardziej z założenia pracuje w cyklu dobowym. Kilkanaście godzin trwa produkcja, potem jest przerywana i po kilku godzinach mamy kolejny rozruch. Acz są elektrownie bliżej 150MWe na jednostkę, niż 600 czy 1000MWe (nowe bloki** w Opolu mają koło 1000MWe każdy). Są to elektrownie solarne. I nie mam na myśli fotowoltaiki a tak zwane elektrownie CSP – Concentrated Solar Power – które pracują w sposób zbliżony do elektrowni konwencjonalnych. Czyli coś podgrzewa wodę, aby mieć parę wodną i ta para napędza turbinę, ta z kolei kręci generatorem. Czyli mamy coś innego w miejscu kotła, ale dalej to już klasyczny turbozespół.
Sęk w tym, że one fabularnie nie pasują do idei „elektrownie pracują krócej, bo nie ma paliwa”. Ich praca nie zależy od tego czy węgiel dojedzie na składowisko, a od tego, jaka jest pogoda… No chyba że w świecie przedstawionym ktoś kontroluje zachmurzenie, hymmm?
A na węglu?
A na węglu ustalasz kto będzie produkował jaką moc tak, żeby tego paliwa starczyło i nie wyłączasz elektrowni bez potrzeby. Odłączasz użytkowników. I przeciętny Kowalski, który jest bohaterem tekstu, prawdopodobnie będzie wtedy czołówce odbiorców do odcięcia – dzięki czemu fabuła zadziała, a ja nie zazgrzytam zębami.
TL;DR
Jeśli mówimy o dużych (powiedzmy >150MWe) elektrowniach wykorzystujących jako paliwo węgiel, gaz, atom, to ich wyłączenie i włączenie trwa. To nie jest tak, że klikamy przycisk i wszystko stoi, klikami drugi raz i rusza. Każde wyłączenie i rozruch trwa kilka/kilkanaście godzin*, każde uruchomienie ma wpływ na czas życia sprzętu. Wyłączenie dużej elektrowni każdego dnia i załączanie kolejnego z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia jest bez sensu. Poza tym jeśli wyłączymy na hurra wszystkie elektrownie, to ich uruchomienie będzie jeszcze większym problemem.
Istnieją lepsze sposoby, żeby bohaterowie musieli się borykać z przerwami w dostawie energii elektrycznej. Dosłownie: istnieją. Nazywa się to stopnie zasilania – produkcja jest za mała, więc regulujemy, kto ma dostęp do energii elektrycznej, a kto nie. I wtedy nasz główny bohater może być tym, kogo odłączą jako pierwszego i tyle. Fabularnie ma to sens, logicznie ma to sens, wilk jest syty i owca cała.
Przypisy
* znaczące obniżenie mocy w elektrowni jądrowej, a potem szybkie wejście na wyższą moc w elektrowni atomowej to w ogóle zagadnienie z cyklu: „pamiętacie jak w Czarnobylu zaczęli wyciągać pręty kontrolne i potem było tylko gorzej?”
O ile obecne reaktory RBMK mają współczynnik przestrzeni próżniowych na bezpiecznym poziomie, to problem z szybkim wejściem z powrotem na wyższą moc jest wspólny dla wszystkich reaktorów i nazywa się: zatrucie reaktora ksenonem i napiszę o tym innym razem, bo to za duża dygresja.
** blok energetyczny w elektrowni: zespół kocioł+turbina+generator
You must be logged in to post a comment.