Adaptacja linii napowietrznych w odpowiedzi na rosnące temperatury w Wielkiej Brytanii

Oczekuje się, że częstotliwość ekstremalnych fal upałów w Wielkiej Brytanii wzrośnie w przyszłości. Prognozy klimatyczne Zjednoczonego Królestwa z 2009 r. przewidują, że do 2080 r. letnie temperatury w niektórych częściach Zjednoczonego Królestwa wzrosną nawet o 4°C w ramach scenariusza średnich emisji. Taki wzrost temperatury otoczenia stanowi zagrożenie dla operatorów przesyłowych i dystrybucyjnych ze względu na rozszerzalność cieplną linii energetycznych podczas ich ogrzewania. Taka rozszerzalność cieplna może powodować zwisanie linii, co oznacza, że ich oddzielenie od ziemi może stać się zagrożeniem dla ogółu społeczeństwa. Zwiotczenie może również spowodować kontakt z drzewami i innymi strukturami, co może spowodować porażenie prądem lub pożary. Większość krajów europejskich, w tym Wielka Brytania, wprowadziła przepisy mające na celu utrzymanie minimalnej odległości między liniami energetycznymi a ziemią lub konstrukcjami, aby uniknąć potencjalnych przypadków porażenia prądem lub pożarów. Wyższe temperatury otoczenia oznaczają, że prąd elektryczny przechodzący przez napowietrzne linie energetyczne musi zostać zmniejszony, aby zapobiec przegrzaniu urządzeń.

Ponadto cieplejsze linie energetyczne mogą powodować zmniejszoną wydajność z powodu procesu znanego jako zmniejszanie mocy znamionowej. Brytyjskie przedsiębiorstwa energetyczne oceniły, że rosnące temperatury w związku ze zmianami klimatu mogą spowodować zmniejszenie nośności o 4-9% do połowy XXI^wieku. Wszystkie te skutki ostatecznie prowadzą do ryzyka wypadków, przerw w dostawie prądu i utraty przychodów, a także kaskadowych awarii sieci. Wpływ ten potęguje rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną w okresach upałów, na przykład z powodu klimatyzacji.

Brytyjskie sieci przesyłowe i dystrybucyjne postanowiły dokonać przeglądu i aktualizacji ocen linii napowietrznych w całej swojej sieci. Wiąże się to z ustaleniem maksymalnej temperatury eksploatacyjnej, której mogą podlegać linie napowietrzne w ramach scenariuszy zmiany klimatu, oraz określeniem standardu projektowego w celu uwzględnienia przewidywanego wzrostu zwiotczenia linii. Te środki dostosowawcze zwiększają bezpieczeństwo energetyczne i zmniejszają ryzyko porażenia prądem i pożaru.

Western Power Distribution (WPD) dostarcza energię elektryczną do 8 milionów klientów na obszarze serwisowym o powierzchni 55 500 km2 w Wielkiej Brytanii. WPD skorzystało z badania przeprowadzonego przez brytyjskie Met Office (krajowe służby meteorologiczne). W badaniu „Energy Project 2 Climate Change Impacts on the UK Energy Industry Project” wykorzystano wiedzę fachową z sektora energetycznego w celu określenia wpływu zmiany klimatu na wytwarzanie, dystrybucję, przesył i popyt na energię. WPD współpracowało ze Stowarzyszeniem Sieci Energetycznych (ENA) (organizacją branżową finansowaną przez posiadaczy zezwoleń na przesył i dystrybucję) w celu wdrożenia środków dostosowawczych opartych na badaniu i opracowania planów zwalczania korekcji ratingu linii energetycznych.

Zidentyfikowane środki adaptacyjne obejmowały zwiększenie wysokości słupów podtrzymujących linie energetyczne, instalację przewodów o cieplejszych limitach pracy lub wdrożenie stosowania przewodów „niskozwiskowych”. WPD oceniło, że zwiększone narażenie na wyższe temperatury w związku z przewidywanymi zmianami klimatu skutkowałoby zmniejszeniem dopuszczalnego prądu przy obecnych standardach projektowych słupów drewnianych. Skutkowałoby to utratą wydajności i potencjalnie stratami ekonomicznymi dla operatora. Najbardziej opłacalnym zidentyfikowanym środkiem było zwiększenie minimalnej temperatury projektowej nowych tras linii napowietrznych, których osiągnięcie zazwyczaj zwiększyłoby wysokość projektową słupów drewnianych o 0,5 metra. Ta zwiększona wysokość może dostosować się do przewidywanego wzrostu zwiotczenia bez przekraczania prawnych ograniczeń wysokości linii napowietrznych. Ponadto WPD, we współpracy z innymi brytyjskimi operatorami sieci napowietrznych, zakończyła niedawno projekt mający na celu aktualizację wiedzy brytyjskiego przemysłu dystrybucyjnego na temat ocen przewodów dla linii napowietrznych. Dzięki współpracy z ENA WPD będzie wdrażać ustalenia jako aktualizację norm krajowych.

W ramach tego trwającego procesu WPD i różne inne brytyjskie firmy energetyczne opracowują również oprogramowanie, które pozwoli brytyjskim firmom energetycznym zoptymalizować swoje oceny linii napowietrznych.

Proces określania środków przystosowawczych był koordynowany w ramach współpracy ze Stowarzyszeniem Sieci Energetycznych (ENA), przy czym wyznaczona grupa zadaniowa ds. przystosowania się do zmiany klimatu ułatwiała dyskusje między rządem, agencjami regulacyjnymi i członkami operatorów sieci. Dzięki takiemu zaangażowaniu zainteresowanych stron Western Power Distribution dokonuje proaktywnego przeglądu planów adaptacyjnych i późniejszych środków.

Szczegółowy wpływ zmiany klimatu na system energetyczny określono we współpracy z wieloma zainteresowanymi stronami w kontekście projektu „EP2 Climate Change Impacts on the UK Energy Industry” (prowadzonego przez Met Office). Taka współpraca z usługami informacji pogodowej może umożliwić szybkie dostarczanie zbiorów danych, które są bezpośrednio istotne dla decydentów w sektorze energetycznym. Określenie z wyprzedzeniem prawdopodobnego wpływu zmiany klimatu na system energetyczny daje czas na wdrożenie środków mających na celu zwiększenie odporności systemu. Ponadto, poprzez współpracę z ENA, członkowie operatorów sieci elektroenergetycznych spotykają się w ramach kierowanej przez ENA grupy zadaniowej ds. przystosowania się do zmiany klimatu z agencjami rządowymi i regulacyjnymi. Grupa zadaniowa opracowuje podejścia do identyfikacji wpływu zmiany klimatu na sieci OSP i OSD energii elektrycznej oraz opracowuje środki mające na celu dostosowanie się do skutków zmiany klimatu. Taka wymiana informacji może stanowić integralny element wyboru racjonalnych pod względem kosztów i skutecznych środków przystosowawczych, które mogą przynieść korzyści zarówno podmiotom prywatnym, jak i sferom publicznym.

Koszty zakupu drewnianych słupów napowietrznych wyższych o 0,5 metra zależą od wysokości oryginalnego słupa, ale mogą wynosić zaledwie około 10 GBP (11 EUR) za słup.

Zgodnie z przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa, jakości i ciągłości energii elektrycznej z 2002 r. linie napowietrzne o napięciu do 33 kV nie mogą znajdować się na wysokości niższej niż 5,8 metra nad ziemią w maksymalnej prawdopodobnej temperaturze linii.

Wdrażanie nowych standardów projektowych jest ciągłym, proaktywnym procesem.

Przewidywana żywotność drewnianych słupów podtrzymujących linie napowietrzne wynosi około 40-60 lat. Pod koniec tego okresu eksploatacji można wymienić słupy, aby spełnić nowe standardy projektowe.

Paul Jewell
Western Power Distribution
E-mail: pjewell@westernpower.co.uk 

Strony internetowe i dokumenty Western Power Distribution, Met Office i Komisji ds. Zmian Klimatu (Wielka Brytania)