του Δημήτρη Ζάρρα, στο περιοδικό Ecotec
Η μεγαλύτερη διαχρονική πρόκληση και ανάγκη στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) είναι η ακριβής κάλυψη του φορτίου, ήτοι η συνεχής διατήρηση του ισοζυγίου παραγωγής και κατανάλωσης. Με την ήδη στοχαστική φύση του συνεχώς μεταβαλλόμενου φορτίου σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο, τα φαινόμενα ανισορροπίας στο ισοζύγιο παραγωγής-ζήτησης ενισχύονται, φυσικά, από τη στοχαστικότητα και της ηλεκτρικής ισχύος εξόδου που παράγουν οι ΑΠΕ, καθώς αυτή είναι ανάλογη της στοχαστικής μηχανικής ισχύος εισόδου που προσφέρεται σε αυτές (π.χ. η αιολική ισχύς στην περίπτωση των Α/Γ).
Τα παραδοσιακά ΣΗΕ διέπονταν από ένα βασικό χαρακτηριστικό: την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από μεγάλες σύγχρονες γεννήτριες. Οι μονάδες αυτές προσδίδουν αδράνεια στο δίκτυο, λόγω της στιβαρής τους φύσης και των ογκωδών μαζών που χαρακτηρίζουν τους κινούμενούς τους άξονες. Πρόκειται, δηλαδή, για αδράνεια εκ μηχανικής φύσεως. Με τον τρόπο αυτό, οι γεννήτριες συνεισφέρουν σε αυξομειώσεις φορτίου μέσω μεταβολών στην “αποθηκευόμενη” κινητική ενέργεια στις στρεφόμενες μάζες τους. Η δυνατότητα αυτή ονομάζεται Σύγχρονη Αδρανειακή Απόκριση (SynchronousInertialResponse,SIR) [1].
Ένα διασυνδεδεμένο σύστημα θεωρείται πολύ «στιβαρό», λόγω του μεγάλου πλήθους σύγχρονων μαζών που το στηρίζουν σε απότομες μεταβολές, καθώς και λόγω των εξωτερικών διασυνδέσεων, οι οποίες επίσης συμβάλλουν καταλυτικά στην ανθεκτικότητά του ως προς την ευστάθεια. Αντιθέτως, μη διασυνδεδεμένα συστήματα αποτελούν δίκτυα πολύ πιο επιρρεπή σε μεταβολές, καθώς διαθέτουν πολύ μικρότερη συνολική αδράνεια. Τέτοια συστήματα συναντώνται ευρέως στον Ελλαδικό χώρο και πιο συγκεκριμένα, στα Ελληνικά νησιά κυρίως του Αιγαίου, γνωστά και ως αυτόνομα νησιωτικά συστήματα ή Μη Διασυνδεδεμένα Νησιά (ΜΔΝ). Παρακάτω απεικονίζεται το πλάνο του Ανεξάρτητου Διαχειριστή Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΑΔΜΗΕ) για τη διασύνδεση μεγάλου μέρους των Ελληνικών ΜΔΝ εντός των επόμενων ετών [2]:
Οι διασυνδέσεις ΜΔΝ στοχεύουν στην ισχυροποίηση της ευστάθειας των δικτύων των νησιών αυτών. Ωστόσο, αποτελούν επενδύσεις μεγάλης εντάσεως κεφαλαίου, αφού απαιτούν την κατασκευή υποβρύχιων διασυνδέσεων πολλών χιλιομέτρων και για το λόγο αυτό, αναζητούνται διεθνώς και εναλλακτικοί τρόποι τοπικής ισχυροποίησης απομονωμένων ηλεκτρικών συστημάτων.
Πέρα από τη στοχαστικότητα που εισάγουν οι ΑΠΕ στην παραγόμενη ισχύ ενός δικτύου, αρνητικό τους στοιχείο αποτελεί και η συμβολή τους στη μείωση της αδράνειας του Συστήματος αυτού. Λόγος αυτού του σημαντικού αρνητικού παράγοντα είναι η σύνδεση των περισσότερων μορφών ΑΠΕ στο δίκτυο με ασύγχρονα μέσα (Ηλεκτρονικά Ισχύος). Τα Ηλεκτρονικά Ισχύος αποζευγνύουν το μηχανικό άξονα των Α/Γ από το ηλεκτρικό δίκτυο, ενώ στην περίπτωση των Φ/Β δεν τίθεται θέμα αξόνων, αφού δεν υπάρχουν στρεφόμενα μέρη και άρα, η αδράνεια είναι εκ φύσεως απούσα. Μειωμένη αδράνεια σημαίνει εντονότερες διακυμάνσεις στα πλάτη συχνότητας και τάσης.
Προκύπτουν, λοιπόν, ανάγκες υιοθέτησης μεθόδων σχεδιασμού στον έλεγχο νέων εισαγόμενων μονάδων -ΑΠΕ ή αποθήκευσης-, ώστε να προσομοιώνεται κάποια μορφή Εικονικής Αδρανειακής Απόκρισης (Virtual Inertial Response, VIR). Πράγματι, τέτοιες τακτικές ακολουθούνται ολοένα και περισσότερο και συχνά επιβάλλονται στον έλεγχο ΑΠΕ και μονάδων αποθήκευσης, ώστε να παρέχεται/απορροφάται ισχύς κατά τα μεταβατικά φαινόμενα, προσομοιώνοντας τη λειτουργία των σύγχρονων γεννητριών. Με τον τρόπο αυτό, οι εντασσόμενες μονάδες των μοντέρνων ΣΗΕ συμμετέχουν και αυτές στη ρύθμιση της συχνότητας μέσω αδρανειακής απόκρισης και ενισχύεται τεχνητά η αδράνεια του Συστήματος, άρα και η στιβαρότητα αυτού.
[1] D. C. Fessler, “The energy disruption triangle: Three sectors that will change how we generate, use and store energy”, Wiley, Dec. 2018.
[2]ΗΚαθημερινή, «Η πανδημία δεν ανακόπτει το σχέδιο μετάβασης στην πράσινη ενέργεια», [Ηλεκτρονικό], https://www.kathimerini.gr/1074501/article/oikonomia/ellhnikh-oikonomia/h-pandhmia-den-anakoptei-to-sxedio-metavashs-sthn-prasinh-energeia, Απρ. 2020.