Đurišić: Podzemna elektrodistributivna mreža unaprediće elektrodistributivni sistem u izazovima klimatskih promena

Klimatske promene su sve izraženije i ispoljavaju se kroz pojavu ekstremnih meteoroloških uslova, kao što su: visoke temperature tokom leta, česti požari, olujna nevremena, jaka atmosferska pražnjenja, poplave, ekstremne snežne padavine i zaleđivanja. One su inertan i dugoročan proces i moramo se privikavati i prilagođavati promenama koje nas očekuju u bližoj i daljoj budućnosti, piše za Energiju Balkana dr Željko Đurišić, redovni profesor, šef Odseka za energetiku Elektrotehničkog fakulteta u Beogradu.

- U novonastupajućim uslovima moramo strateški planirati unapređenje elektroenergetskog sistema, kako bi, u dovoljno prihvatljivoj meri, bio žilav, odnosno otporan na ekstremne metorološke uslove, koji nas očekuju u perspektivi - navodi.

Pouzdan rad elektroenergetskog sistema u ovakvim klimatskim uslovima je preduslov za održivost svih privrednih grana. Zbog toga, strateško planiranje elektroenergetskog sistema mora biti prioritet u strateškom planiranju borbe protiv klimatskih promena, kako bi se njene posledice na privredu predupredile i svele na minimum.

- Najizloženiji element elektroenergetskog sistema jeste elektrodistributivna mreža (naponskog nivoa 0,4, 10, 20 i 35 kV). Građena je dugi niz decenija i predstavlja dominantan element elektroenergetskog sistema. Prenosna mreža, koju čine visokonaponski dalekovodi (110, 220 i 400 kV) značajno je žilavija od elektrodistributivne, jer je izgrađena sa značajnim stepenom sigurnosti, kako u mehaničkom pogledu, tako i u pogledu mogućnosti rezerviranja, tako da se u slučaju kvara na jednom visokonaponskom dalekovodu on automatski izoluje, a njegovu ulogu u potpunosti preuzima ostatak mreže - koja je petljaste topologije. Sa druge strane, elektrodistributivna mreža je radijalna, pa kvarovi na njenim vodovima, po pravilu, dovode do dugotrajnih prekida u napajanju potrošača - navodi autor.

Dodaje da nadzemni elektrodistributivni vodovi imaju relativno nizak prenosni kapacitet, uz značajne gubitke i padove napona, što smanjuje njihovu efikasnost i pouzdanost, ali i limitira integraciju distribuiranih izvora električne energije – kao što su fotonaponske elektrane.

Osim svojih lošijih tehničkih karakteristika, nadzemni vodovi su najranjivi dio elektrodistributivnog sistema u uslovima pogoršanih meteoroloških uslova. Njihovo projektovanje se oslanja na praksu i pravilnike koji su utemeljeni na statističkim podacima o pojavi meteoroloških ekstrema iz pređašnjeg vremena.

Ali, ovakav pristup projektovanju ne može biti primenljiv u slučaju očekivanih budućih meteoroloških uslova, piše Đuriši. Ekstremne meteorološke pojave i njihove posledice (olujni vjetar, pojačani intenzitet atmosferskih pražnjenja, obilne padavine, poplave itd.) koje su nekada imale procenjeni povratni period od 50 godina (dešavale su se u proseku jednom u pedeset godina) danas se javljaju u značajno kraćem povratnom periodu, a u budućnosti će to biti još kraće, možda i pet godina.

- Za ovakvu statistiku ekstremnih pojava elektrodistributivni nadzemni vodovi nisu projektovani da ih izdrže, tako da će ono što je do sada podvođeno pod termin "viša sila" u bliskoj budućnosti postati česta pojava - navodi.

Pri takvim perspektivnim meteorološkim uslovima, teški kvarovi na nadzemnoj elektrodistributivnoj mreži (poput rušenja delova mreže i pojave kratkih spojeva) će biti sve izraženiji. Usled pojave dodatnih ekstremno velikih sila koje se javljaju u uslovima izazvanih dodatnim opterećenjima od prejakog vetra i/ili leda, kao i rušenja okolnih objekata (pre svega drveća), nadzemni vodovi će biti sve više ugroženi.

Osim mehaničkih naprezanja, nadzemni vodovi su izloženi atmosferskim pražnjenjima, koja izazivaju pojavu prenapona, a koji za posledicu imaju nastanak havarija i požara, kako na samoj elektrodistributivnoj mreži tako i na objektima konzumnog područja.

- Nije redak slučaj da je elektrodistributivna mreža dotrajala, pa je ugrožena i pri slabijim vremenskim nepogodama, što dovodi do čestih kvarova i dugotrajnih prekida napajanja potrošača u seskim područjima, praktično pri svakom nevremenu - kaže Željko Đurišić.

Povećanja učestalosti teških kvarova na nadzemnoj elektrodistributivnoj mreži, koje možemo očekivati kao posledicu klimatskih promena i dotrajalosti mreže, imaće za posledicu niz vrlo ozbiljnih negativnih posledica. Neke od najvažnijih su: ugrožavanje bezbednosti ljudi i životinja usled povećanog rizika od strujnog udara, smanjenje pouzdanosti snabdevanja električnom energijom potrošača i loše pokazatelje kvaliteta električne energije, velike ekonomske troškove zbog neisporučene električne energije industrijskim i komercijalnim potrošačima, kao i zbog materijalne štete na potrošačima u domaćinstvima i industriji, povećanje broja požara u prirodi i u objektima.

Najugroženija su seoska naselja, jer je kod njih mreža nadzemna i najčešće dotrajala, te će domaćinstva u takvim krajevima ostajati sve češće i sve duže bez električne energije. U mnogim seoskim područijima u Srbiji, ali i celom regionu, stanovnici znaju da je prognoza lošeg vremena ujedno i najava o problimama sa isporukom električne energije. Na područijima sa višom nadmorskom visinom veoma čest je slučaj da zimi po nekoliko dana nema isporuke električne energije, upravo onda kada je domaćinstvima i najpotrebnija.

- Ovakve pojave će biti sve izraženije u budućnosti i uticaće u još većoj meri na održivost i kvalitet života na selu - ističe autor.

Da bi se predupredili ovakvi scenariji potrebno je da elektrodistributivni sistem postane žilav, odnosno imun na pogoršane uslove eksploatacije. Da bi se žilavost elektrodistributivnog sistema podigla, na nivo koji bi obezbedio prihvatljivu otpornosti od posledica klimatskih promena, potrebno je strateški sagledati opravdanost potpunog prevođenja nadzemne elektrodistributivne mreže u podzemnu kablovsku mrežu.

- Realizacija ove strategije je skopčana sa velikim finansijskim troškovima, ali i sa velikim benefitima, koji mogu u budućnosti višestruko biti opravdani - navodi Đurišić.

Ukoliko bi se pravilno planirale trase kablovske mreže i izbegavali tereni na kojima se javljaju klizišta, kablovska distributivna mreža bi bila praktično potpuno imuna na pojavu ekstremnih meteoroloških uslova i ostalih posledica klimatskih promena, jer bi se nalazila na propisanoj dubini u zemlji gde su ambijentalni uslovi praktično homogeni.

Takva elektrodistributivna mreža bi imala ogroman stepen žilavosti i doprinela bi mnogim pozitivnim efektima:

- Povećala bi se bezbednost ljudi i životinja i drastično smanjio broj smrtnih slučajeva ljudi i životinja i povreda izazvanih strujnim udarima usled kontakta sa neizolovanim provodnicima distributivne mreže pod naponom;

- Bitno bi se smanjio broj kvarova u mreži, pa bi pouzdanost snabdevanja i kvalitet napona kod kranjih korisnika bio višestruko unapređen i praktično nezavisan od meteoroloških uslova. Ovaj koncept bi doprineo da i potrošači na selima uživaju kvalitet električne energije kao i potrošači u velikim gradovima;

- Višestruko bi se smanjili troškovi održavanja distributive mreže. Ne bi bilo potrebno krčenje šuma u zoni koridora dalekovoda, a smanjeni broj kvarova bi smanjio česte intervencije ekipa na slabo pristupačnim terenima, naročito u zimskim uslovima sa velikim snegovima, kada su kvarovi na nadzemnoj mreži najčešći. Takođe, mreža ne bi bila ugrožena od šumskih požara, koji postaju sve češći u prirodi;

- Smanjio bi se uticaj distributivne mreže na životnu sredinu. Bilo bi potpuno oslobođeno na desetine hiljada hektara koje zauzimaju koridori nadzemnih vodova i stubovi koji ometaju poljoprivrednu proizvodnju i druge aktivnosti. Vizeulno bi se bitno unapredila sredina, a urbanistički oslobodile površine i ograničenja koja su nametale nadzemne instalacije. Smanjila bi se seča šuma, koja sada postoji zbog održavanja koridora na trasama nadzemnih distributivnih vodova, koji prolaze kroz pošumljene predjele. Smanjila bi se smrtnost ptica. Smanjilo bi se, takođe, elektromagnetsko zagađenje sredine;

- Smanjio bi se broj požara u prirodi i na objektima, jer bi se izgradnjom kablovskih vodova praktično u potpunosti isključila mogućnost uzrokovanja požara u prirodi (koji su kod nadzemnih vodova u velikom procentu inicirani pojavom kratkih spojeva i zemljospojeva, obično u sušnom dijelu godine i udaljenim pošumljenim predjelima, gdje se požari kasno uočavaju). Smanjio bi se broj požara na objektima iz razloga što su često uzrokovani prenaponima, koji se javljaju u distributivnoj nadzemnoj mreži usled udara groma ili kvarova, a koje nadzemni vodovi unose u instalacije objekta.

Izgradnjom kablovske distributivne mreže ovakvi prenaponi, a samim tim i rizici od nastanka požara bi bili drastično smanjeni, što bi, pored smanjenja tragičnih ishoda, obezbijedilo i velike finansijske uštede državi, osiguravajućim društvima i elektroprivrednim preduzećima.

Uporedo sa izgradnjom kablovske distributivne mreže bi se, istovremeno, omogućilo postavljanje telekomunikacione optičke mreže, odnosno optičkih kablova, koji bi bili postavljani u iste kablovske kanale sa energetskim kablovima. Na ovaj način bi se na vrlo pristupačan i jeftin način formirala moćna telekomunikaciona infrastruktura, koja bi obezbijedila implementaciju modernih digitalnih tehnologija (brzi internet, digitalna televizija, telefonija itd.) svakom objektu i u najudaljenijim selima.

Dodatno, ovakva mreža bi omogućila i operatoru distributivnog sistema da razvija napredne funkcije, kao što su upravljanje potrošnjom, kontrolu distribuiranih izvora električne energije, mjerenja i očitavanja brojila na daljinu, monitoring i dijagnostike elektroenergetske opreme u realnom vremenu, tj. razvoj digitalnih distributivnih mreža (smart grid).

Trase kablovske mreže bi mogle biti optimizovane, a poprečni preseci provodnika unificirani, što bi doprinelo smanjenju gubitaka, odnosno povećanju energetske efikasnosti u distribuciji električne energije, što sa sobom nosi ogromne energetske i finansijske uštede.

Bitno bi se povećao kapacitet za izgradnju distribuiranih izvora energije (hosting capacity), što bi omogućilo značajno povećanje prihvatljive instalisane snage distribuiranih obnovljivih izvora energije, prije svega u ruralnim područjima.

Elektrodistirbutivna mreža Srbije je tokom elektrifikacije, sa početka prošlog veka, razvijana kao nadzemna. Ta tradicija se zadržala do danas, pa je elektrodistributivna mreža Srbije dominantno nadzemna i nju čini oko 114.000 km niskonaponskih vodova (0,4 kV) i oko 52.000 km srednjenaponskih vodova (10, 20 i 35 kV). Oko 85% niskonaponske i oko 70% srednjenaponske distributivne mreže realizovano je nadzemnim vodovima, dok je ostatak izveden kablovima, podzemno, pretežno u gradskim sredinama.

Tradicionalni pristup u razvoju nadzemne elektrodistributivne mreže je bio opravdan tokom prošlog veka, jer tehnologije za izradu i polaganje kablova nisu bile razvijene, pa su kablovski vodovi dugo vremena bili za red veličine skuplji nego nadzemni. Razvoj novih tehnologija energetskih kablova i konkurencija na tržištu su rezultovali da kablovi danas postanu cjenovno potupno konkurentni nadzemnim vodovima.

- Zamena celokupne srednjenaponske nadzemne mreže sa kablovskom mrežom bi koštala oko 2 mlrd EUR, dok bi otprilike isto toliko koštala i zamena celokupne niskonaponske nadzemne mreže u Srbiji. Realizacija predložene strategije bi bila postepena i mogla bi se realizovati u narednih 25 godina, tako da bi do 2050. godine mogla celokupna elektrodistributivna srednjenaponska i niskonaponksa mreža biti podzemna - piše autor.

Ovo bi zahtevalo da svake godine država ulaže oko 160 mil EUR u rekonstrukciju elektrodistributivne mreže, pri čemu bi se te investicije planirale fazno i po prioritetima. Treba očekivati da bi nova kablovska mreža imala povoljniju topologiju, odnosno kraće vodove. Pored toga, kablovski vodovi bi bili realizovani sa unificiranim provodnicima višestruko većeg poprečnog preseka od postojećih nadzemnih vodova, što bi rezultovalo višestrukim smanjenjem gubitaka.

Može se orijentaciono proceniti da bi se godišnji gubici energije u elektrodistributivnoj mreži Srbije mogli smanjili za više od 1500 GWh, što je otprilike jednako godišnjoj proizvodnji hidroelektrane Bajina Bašta.

- Dakle, potpunim kabliranjem elektrodistributivne mreže Srbije bi se postigao energetski efekat kao da smo izgradili hidroelektranu snage 400 MW. Treba napomenuti da su gubici električne energije u distributivnoj mreži izraženi u periodima vršnih opterećenja, kada je električna energija najskuplja na berzi, pa su i gubici energije najskuplji megavatsati koje mora operator distributivno sistema kupovati na berzi. Direktna godišnja ušteda samo na račun smanjenja gubitaka u distributivnoj mreži bi bila oko 150 mil EUR, tako da bi na račun uštede u gubicima bila u velikoj meri finansijski otplaćena investicija u izgradnju kablovske mreže - navodi Đurišić.

Imajući u vidu ogromno smanjenje operativnih troškova, koje bi imao operator distributivnog sistema i sve ostale pobrojane pozitivne efekte, zaključuje se da bi realizacija predložene strategije bila ekonomski opravdana. Realizacijom predložene strategije elektrodistributivna mreža Srbije bi iz postojećeg stanja, kojeg karakterišu najveći gubici energije u Evropi, prešla u stanje da bude najefikasnija i najupravljivija mreža u Evropi.

Ograničenja u pogledu izgradnje kablovske mreže uglavnom mogu postojati na kompleksnom terenu, naročito u planinskim predelima, gdje može biti otežano i skupo kopanje kablovskih rovova, ukoliko je teren izrazito kamenit. Takvih terena u našoj zemlji nema puno i oni se mogu premostiti nadzemnim kablovskim vodovima, tako da bi se u tim regionima formirali hibridni vodovi, koji i sada postoje u elektrodistributivnom sistemu.

- U urbanističkom pogledu ne očekuju se veći problem, jer bi se u najvećoj mjeri za kablovske kanale koristile postojeće ili optimizovane trase nadzemnih vodova, gdje je razumno da će vlasnici posjeda veoma rado dati saglasnost za prelazak nadzemnog voda u kablovski. Takođe se mogu koristiti postojeći koridori putne infrastrukture i tako izvršiti optimizacija topologije mreže - navodi Željko Đurišić.

Izgradnjom kablovske mreže promenili bi se električni parametri celokupne distributivne mreže, što bi iziskivalo određene izmene u elektroenergetskom sistemu (po potrebi ugradnju elemenata za kompenzaciju kapacitivnih struja, ojačavanje rasklopne opreme i prepodešavanje relejne zaštite), ali to ne bi predstavljalo značajan problem. U kadrovoskom pogledu realizacija strategije ne bi predstavljala problem, jer iskustva u EDS-u postoje i stečana su u gradskim mrežama, koje su uglavnom kablovski realizovane.

U Srbiji postoje firme koje mogu izvršiti projektovanje, građevinske radove i instalaciju kablovske mreže i opreme, te bi realizacija ovakve strategije obezbedila mnogim domaćim firmama značajna angažovanja.

- Srbija je imala razvijenu industriju energetskih kablova i prateće opreme. Postoje i dalje stručnjaci koji bi mogli da ožive i unaprijede proizvodnju energetskih kablova, tako da bi ova strategija uposlila domaću industriju i praktično celokupan uloženi novac u realizaciju strategije bi mogao ostati u Srbiji. Zato ne treba usmeravati strategije na prioritetnu kupovinu sofisticiranih sistema i opreme i trošiti ogromna finansijska sredstva za digitalizaciju dotrajale elektrodistributivne mreže, već je potrebno prvo izgraditi moćnu energetsku mrežu sopstvenim resursima, to bi bila najveća korist za elektroenergetski sistem i državu, gde bi se sva ulaganja višestruko otplatila - smatra autor.

Izgradnjom podzemne elektrodistributivne mreže postiglo bi se značajno unapređenje i zaštita životne sredine u Srbiji, jer bi se oslobodile stotine hiljada hektara prostora koji zauzimaju koridori nadzemnih distributivnih vodova.

- Mreže neizolovanih provodnika i stubova, na koje smo se tradicionalno navikli, bi postale prošlost, a prirodna sredina u Srbiji bi mnogo ljepše izgledala i bila funkcionalnija bez paukove mreže. Kablovska podzemna mreža bi obezbedila socijalnu jednakost u pogledu ravnopravnosti pristupa kvalitetnoj električnoj energiji, praktično bi isti kvalitet i pouzdanost snabdevanja električnom energijom imalo domaćinstvo u udaljenom selu kao i u strogim gradskim sredinama - zaključuje u autorskom tekstu Željko Đurišić.