Elektrownie węglowe pod ciśnieniem OZE. Rośnie ryzyko awarii i usterek

Wzrost udziału OZE w systemie energetycznym to nie tylko niższa emisja CO2, mniej spalonego węgla czy okresowo niższe ceny energii. To także ryzyko awarii bloków węglowych, które nadal potrzebujemy do stabilizacji dostaw energii. Spółki zwracają uwagę na problem.

Wydane w tym roku już dwukrotnie polecenia redukcji generacji OZE wynikały z braku możliwości zagospodarowania nadwyżki produkowanej energii ponad zapotrzebowanie. Innymi słowy nie było odbiorców na całą produkowaną energię. Wymusza to także prace elektrowni węglowych na minimum technicznym, bo rodzi ryzyka awarii.

Narzędzia operatora

W sytuacji nadwyżki energii w pierwszej kolejności wykorzystywane są elektrownie szczytowo-pompowe, które działają jak magazyny energii. Jeżeli nadal jest jej za dużo w krajowym systemie, PSE wydają polecenie zmniejszenia produkcji energii w elektrowniach węglowych i gazowych. – Nie można ich jednak całkowicie wyłączyć ze względu na tzw. minima techniczne – wyjaśnia nam biuro prasowe. Każda elektrownia ma pewien minimalny poziom mocy, z którą może pracować. Poniżej tego poziomu musi się wyłączyć, a jej ponowne uruchomienie trwa dość długo. – Jednocześnie te elektrownie są potrzebne w czasie wieczornego szczytu zapotrzebowania, gdy nie ma już generacji fotowoltaiki. Dlatego muszą być włączone – tłumaczy PSE.

fot. w. kompała

Elektrownie na gaz i węgiel muszą także pracować, by utrzymać odpowiednie parametry pracy systemu, w tym częstotliwość czy napięcia w sieci. – To nie jest polska specyfika. Tak jest w każdym systemie – wyjaśnia PSE. Niemniej problem narasta, bo takie dynamiczne zwiększanie i zmniejszanie pracy bloków węglowych może skończyć się awarią. Pod koniec 2022 r. wystąpił wyższy niż w latach ubiegłych poziom nieplanowanych ubytków mocy w elektrowniach systemowych – średnio to ok. 2,7 GW, podczas gdy w 2021 r. było to ok. 2,4 GW. Danych za 2023 r. jeszcze nie ma.

W przypadku gdy redukcja produkcji źródeł węglowych i gazowych również nie pozwala na zrównoważenie zapotrzebowania i produkcji energii, operator może sięgnąć po eksport awaryjny, czyli uzgodnioną z operatorami innych państw pomoc, w ramach której interwencyjnie sprzedawane są nadwyżki energii. – Ten środek nie zawsze jest jednak dostępny, bo pogoda jest podobna u sąsiadów i także tam występują nadwyżki energii – wyjaśnia PSE. Dopiero gdy te środki okażą się niewystarczające, polecana jest redukcja produkcji OZE. – Trzeba mieć na uwadze, że takie działanie nie jest obecnie niczym niezwykłym w systemach o dużym udziale źródeł wiatrowych i fotowoltaicznych. Redukcję generacji OZE stosują również operatorzy w innych krajach, zwłaszcza w tych z systemami o dużym udziale OZE – wyjaśnia PSE. Obecnie w Polsce moc zainstalowana OZE to już ok. 27 GW, z czego ponad 17 GW to PV; w ciągu ostatniego roku moc fotowoltaicznej wzrosła o ok. 5 GW. – Powoduje to, że mogą być okresy z nadwyżkami energii – dodaje PSE.

Ryzyko awarii rośnie

Wróćmy jednak do bloków węglowych. Właściciele elektrowni przyznają, że ryzyko usterek w przypadku tak dużej dynamiki pracy rośnie. – Przy regulowaniu mocy elektrowni od minimum do maksimum nie ma to większego znaczenia dla jego pracy, natomiast praca z niskimi mocami wpływa na sprawność jednostek wytwórczych – przyznaje rzeczniczka Enei Berenika Ratajczak. Zapewnia ona jednak, że wszystkie bloki w Grupie są przystosowane do pracy od minimum do maksimum technicznego i tak pracują. – Zwiększył się jednak zdecydowanie czas pracy jednostek na minimalnym obciążeniu oraz liczba uruchomień i odstawień – mówi Ratajczak.

Dodaje, że nie można jednoznacznie stwierdzić, czy dana awaria lub usterka powstała z tej przyczyny. – Częste uruchomienia zwiększają ryzyko wzrostu awaryjności, zaś mniejsza liczba przepracowanych godzin przez jednostki obniża ten wskaźnik – wyjaśnia. Nie inaczej jest w Grupie Tauron. – W ostatnich latach obserwujemy istotne zwiększenie liczby przypadków całkowitego odstawiania wszystkich bloków w elektrowniach oraz zwiększenie ilości rozruchów – informuje spółka, która tłumaczy, że częste zmiany w temperaturze bloku prowadzą do naprężeń w materiałach, kotłach i turbinach. – W ostatnich latach identyfikujemy wzrost ilości napraw koniecznych przy prowadzeniu remontów planowych – mówi wprost Tauron.

Jednostki te jednak trzeba remontować i przywracać do systemu. – Utrzymanie mocy węglowych do czasu dostatecznego rozwoju innych rozwiązań zapewniających stabilność dostaw jest niezbędne dla rozwoju i stabilizowania pracy OZE ze względu na realny brak możliwości pokrycia potrzeb systemu przez alternatywne rozwiązania – tłumaczy Tauron, który jednak podkreśla, że bloki przystosowane są do pracy w przedziale od minimum do maksimum technicznego. Takie minima w przypadku bloku węglowego wynoszą w zależności od jakości bloku ok. 40 proc.

Jak tłumaczą więc spółki, z punktu widzenia niezawodności pracy elektrowni, w tym ryzyka potencjalnych awarii, najbardziej niekorzystny jest scenariusz, gdy bloki są odstawiane do postojów rezerwowych i w ogóle nie pracują, bo nie ma potrzeby, aby produkowały one w danym okresie energię, ale nadal są potrzebne jako rezerwa. Występująca wówczas zamiana temperatur związana ze stygnięciem kotłów i rurociągów generuje ryzyko powstawania wspomnianych naprężeń, nieszczelności, a co za tym idzie – zdarzeń awaryjnych trwających kilka dni. Problem narasta, bo jak słyszymy niektóre, starsze bloki węglowe pracowały w ciągu 2023 r. zaledwie 150 godz. Poza ryzykiem awarii dochodzi do tego fakt, że bloki krótko pracując, nie zarabiają na swoje utrzymanie, bo wielkość produkowanej energii jest niska.

Jak radzić sobie z tymi ryzykami? Grupa Orlen, do której należy Energa, wskazuje, że ryzyko wystąpienia awarii związanych z pracą regulacyjną jest minimalizowane poprzez zachowanie odpowiednich cyklów i zakresów remontowych. Docelowo jednak należy wymieniać park wytwórczy, a spółki wybierają obecnie paliwo gazowe zamiast węgla. – Jeśli chodzi o elektrownie gazowe – warto podkreślić, że elastyczna praca bloków gazowych była priorytetem już przy negocjowaniu kontraktów na ich budowę – informuje Orlen. Bloki gazowe są znacznie bardziej odporne na zejścia do minimum technicznego lub odstawienia.