Inteligentné distribučné siete v projektovej praxi

Nová fotovoltika v lokalite, rastúci počet tepelných čerpadiel alebo nabíjanie elektromobilov môžu zmeniť požiadavky na elektrickú sieť skôr, než sa začne samotná výstavba. Inteligentné distribučné siete nie sú samostatným zariadením, ktoré sa doplní na koniec projektu. Ide o spôsob navrhovania, prevádzky a riadenia siete tak, aby vedela bezpečne reagovať na meniacu sa výrobu aj spotrebu elektriny.

Pre stavebníka alebo developera to znamená najmä jednu praktickú vec: elektrická prípojka, rozvody v lokalite či trafostanica sa nemajú posudzovať iba podľa dnešného príkonu. Projekt musí vychádzať z reálnych pomerov v distribučnej sústave, z predpokladaného rozvoja územia a z technických podmienok príslušného prevádzkovateľa distribučnej siete.

Čo sú inteligentné distribučné siete

Distribučná sieť zabezpečuje prenos elektriny z prenosovej sústavy a výrobných zdrojov ku koncovým odberným miestam. Tradične bola navrhovaná najmä pre jednosmerný tok energie - od veľkého zdroja cez transformovne a vedenia až ku spotrebiteľovi. Tento model sa mení.

Dnes sa do siete pripájajú malé a stredné zdroje, najmä fotovoltické elektrárne na rodinných domoch, bytových objektoch, výrobných halách a skladových areáloch. Odberatelia sa zároveň stávajú aj výrobcami. V určitých hodinách môže byť miestna výroba vyššia než spotreba a elektrická energia tečie opačným smerom, než s akým sa pri pôvodnom návrhu vedenia počítalo.

Inteligentná sieť využíva meranie, komunikáciu, automatizáciu a riadiace prvky, aby prevádzkovateľ vedel stav siete vyhodnocovať a riadiť presnejšie. Nejde iba o inteligentný elektromer. Súčasťou riešenia môžu byť diaľkovo ovládané spínacie prvky, meracie transformátory, ochranárske zariadenia, komunikácia s dispečingom, regulácia napätia aj systémy na lokalizáciu porúch.

Prečo sa menia požiadavky na projektovanie

Pri klasickej prípojke sa posudzuje požadovaný rezervovaný príkon, spôsob pripojenia, dimenzia káblového vedenia, istenie a umiestnenie merania. Pri území s vyšším podielom decentralizovaných zdrojov však nestačí overiť iba zaťažiteľnosť vedenia. Rozhodujú aj napäťové pomery, skratové pomery, spätné toky výkonu, selektivita ochrán a možnosti regulácie.

Príkladom je nová obytná zóna, kde investor predpokladá fotovoltiku na väčšine rodinných domov. Ak sa výkon zdrojov posudzuje len jednotlivo pri pripájaní každého domu, môže sa neskôr ukázať, že miestna NN vetva alebo transformátor majú obmedzenú schopnosť prijímať prebytky. Výsledkom býva obmedzenie dodávky do siete, potreba úpravy regulácie alebo nákladná rekonštrukcia, ktorá mohla byť technicky pripravená už v prvej etape.

Rovnako treba pristupovať k nabíjacej infraštruktúre. Pomalé domáce nabíjanie jedného vozidla má iný vplyv než súčasné nabíjanie viacerých áut v bytovom dome, firme alebo logistickom areáli. Rozhoduje nielen celkový inštalovaný výkon, ale aj časový súbeh odberov a možnosť riadeného nabíjania.

Dimenzovanie nie je len otázkou prierezu kábla

Správne navrhnuté vedenie musí vyhovovať prúdovej zaťažiteľnosti, úbytku napätia, podmienkam uloženia, skratovej odolnosti aj požiadavkám ochrany pred dotykovým napätím. Pri inteligentnej distribučnej sieti sa k tomu pridáva prevádzkový scenár: čo sa stane pri maximálnej výrobe, minimálnom odbere, poruche jednej vetvy alebo pri plánovanom rozšírení lokality.

Preto je pri väčších projektoch potrebné pracovať s výpočtami a technickými podkladmi, nie iba s orientačným odhadom spotreby. Návrh môže zahŕňať výkonovú bilanciu, výpočet zaťaženia vedení, posúdenie úbytkov napätia, kontrolu skratových pomerov a koordináciu ochrán. Konkrétny rozsah závisí od napäťovej hladiny, charakteru odberu aj požiadaviek distribučnej spoločnosti.

Trafostanica ako riadiaci bod územia

V nových developerských lokalitách, priemyselných areáloch a objektoch s vyššou spotrebou býva kľúčovým prvkom transformačná stanica. Jej úloha nespočíva len v transformácii napätia z VN na NN. Trafostanica ovplyvňuje rezervu výkonu, kvalitu napätia, delenie siete, možnosti budúceho rozšírenia aj spôsob ochrany celej sústavy.

Pri návrhu je potrebné určiť vhodný výkon transformátora, konfiguráciu VN a NN časti, spôsob pripojenia, meranie, ochrany a priestorové usporiadanie. Príliš malá trafostanica obmedzí rozvoj územia. Výrazné predimenzovanie zas nemusí byť ekonomicky odôvodnené a môže priniesť vyššie investičné aj prevádzkové náklady.

Dôležitá je aj pripravenosť na ďalšiu etapu. Niekedy dáva zmysel navrhnúť objekt a rozvádzač s priestorovou rezervou, ale transformátor osadiť podľa aktuálnej potreby. Inde je vhodnejšie rozdeliť zásobovanie do viacerých vetiev alebo pripraviť káblové trasy pre budúce prepojenie. Správne riešenie závisí od harmonogramu výstavby, kapacitných požiadaviek a stanoviska distribučnej spoločnosti.

Dáta a komunikácia musia mať miesto v dokumentácii

Automatizácia siete funguje iba vtedy, ak sú zariadenia merané, napájané a komunikačne prepojené. Pri projektovej príprave preto treba myslieť aj na pomocné napájanie, umiestnenie merania, prenos signálov, prístup k technológii a požiadavky na diaľkové ovládanie.

V praxi to môže znamenať prípravu priestoru pre komunikačné zariadenie v trafostanici, návrh ovládacích káblov, koordináciu s rozvádzačom merania alebo požiadavku na konkrétny typ spínacieho prvku. Tieto prvky nemajú byť doplnkom riešeným až počas realizácie. Dodatočné zásahy do hotových káblových trás, rozvádzačov alebo stavebných konštrukcií bývajú drahšie a komplikujú odovzdanie stavby.

Zároveň platí, že nie každá prípojka potrebuje rozsiahlu automatizáciu. Pri rodinnom dome môže byť rozhodujúce kvalitné pripojenie, správne meranie a pripravenosť na budúcu fotovoltiku. Pri výrobnom areáli alebo rozvojovej lokalite môže byť potrebná podstatne podrobnejšia koordinácia so systémami prevádzkovateľa siete.

Najčastejšie kolízie pri príprave stavby

Mnohé problémy nevznikajú pri samotnom návrhu technológie, ale v území. Plánovaná komunikácia môže kolidovať s trasou VN kábla, budova môže zasahovať do ochranného pásma vedenia alebo nová prípojka môže vyžadovať prekládku existujúceho zariadenia. Pri inteligentných riešeniach pribúdajú aj požiadavky na prístup k spínacím a meracím prvkom počas prevádzky.

Preto je vhodné začať zameraním existujúceho stavu, preveriť dostupné podklady o inžinierskych sieťach a včas komunikovať zamýšľané riešenie s dotknutými správcami. Pri vedeniach VN/NN treba posúdiť nielen ich zakreslenú polohu, ale aj technický stav, ochranné pásma, vlastnícke vzťahy a možnosti realizácie prekládky.

Projektová dokumentácia má následne jasne určiť trasovanie, križovania, ochranu vedení, technologické zariadenia aj postup realizácie. Ak projekt obsahuje len schému bez väzby na konkrétne územie, riziko zmeny počas výstavby je vysoké.

Od zámeru po povoľovateľné riešenie

Pri novej prípojke, trafostanici alebo rekonštrukcii distribučného vedenia je potrebné zosúladiť technický návrh s povoľovacími a majetkovoprávnymi podkladmi. Podľa rozsahu stavby môže byť nutné stanovisko distribučnej spoločnosti, vyjadrenia správcov sietí, súhlasy vlastníkov pozemkov, geodetické podklady či riešenie vecných bremien.

Pre developera je podstatné, aby tieto kroky nevznikali oddelene. Zmena trasy z dôvodu nesúhlasu vlastníka môže ovplyvniť dĺžku kábla, dimenzovanie, križovanie iných sietí aj rozpočet. Zmena výkonu pripojenia zas môže vyvolať úpravu trafostanice alebo vnútroareálových rozvodov.

ELPROFEL pri projektoch vonkajších elektrických sietí prepája technické posúdenie, projektovú dokumentáciu, zameranie a inžiniersku činnosť tak, aby bolo riešenie realizovateľné aj povoľovateľné. Pri náročnejších zásahoch môže byť súčasťou zadania aj návrh prekládky vedenia, statické posúdenie stožiarov alebo koordinácia novej transformačnej stanice.

Pri príprave stavby sa oplatí položiť si otázku, aké zaťaženie bude lokalita niesť o päť či desať rokov, nielen pri kolaudácii. Včasné odborné posúdenie často neprinesie zbytočne väčšiu technológiu, ale presnejšie rozhodnutie, kde ponechať rezervu a kde by bola len neúčelným nákladom.

‍