Хидроелектране су деценијама биле поуздан ослонац електроенергетских система, а њихова улога у савременој енергетској транзицији постаје још значајнија.
Паралелно са постепеним повлачењем термоелектрана, које карактеришу стабилна и предвидива производња, све већи део енергетског микса заузимају соларне и ветроелектране, чија производња зависи од временских прилика због чега је непредвидива и променљива. Из тих разлога расте потреба за флексибилним и поузданим балансним капацитетима.
Реверзибилне хидроелектране се у том контексту издвајају као једно од најефикаснијих решења, јер омогућавају и производњу и складиштење енергије, односно правовремено реаговање на промене у потрошњи и производњи.
У том светлу, изградња нове реверзибилне хидроелектране у Србији – РХЕ Бистрица, која се тренутно налази у завршним фазама пројектовања, представља важан корак ка стабилнијем и одрживијем електроенергетском систему. Биће то прва велика хидроелектрана (снаге веће од 10 MW) која се гради у нашој земљи после више од три деценије, још од пуштања у рад ХЕ Пирот давне 1990. године.
Како функционише реверзибилна хидроелектрана Бистрица
РХЕ Бистрица је реверзибилна хидроелектрана отвореног типа, што значи да се и горња и доња акумулација налазе на природним водотоцима.
Доња акумулација биће постојећа акумулација Потпећ на реци Лим, док ће се горња акумулација Клак налазити на реци Увац, непосредно низводно од постојеће акумулације Радоиња.
Претходним решењем било је планирано спајање акумулација Клак и Радоиња, али се од тога одустало. Основни разлог је лошији квалитет воде реке Лим који не треба мешати са чистим водама акумулације Радоиња, која се поред производње хидроенергије (у ХЕ Бистрица) користи и за водоснабдевање Прибоја и околних насеља. Поред тога, квалитет воде реке Лим није могуће контролисати, јер се ради о транзитној реци, која у Србију дотиће из суседне Црне Горе.
Како би се спречило мешање вода из две акумулације, новим решењем предвиђена је кота нормалног успора у акумулацији Клак од 810 мнм, што је за 2 метра ниже од коте круне прелива бране Радоиња.
РХЕ Бистрица користи бруто пад од око 380 метара. Састоји се од четири реверзибилна агрегата, укупног инсталисаног протока у турбинском режиму од 216 м³/с и снаге 650 MW.
Треба нагласити да су РХЕ и ХЕ Бистрица два одвојена хидроенергетска система.
Машинска зграда РХЕ налази се око 3 км низводно од постојеће машинске зграде ХЕ Бистрица. Постојећа ХЕ Бистрица је класична акумулационо-деривациона електрана. Користи воду из акумулације Радоиња, коју, након енергетског искоришћења, испушта у Лим, односно у акумулацију Потпећ. Постројење се састоји од две класичне Францисове турбине укупне снаге 104 MW.
Значај хидроелектрана за електроенергетски систем
Да би се разумео значај хидроелектрана за један тако сложен систем какав је електроенергетски систем, важно је знати неке основне особине електричне енергије. Ради се о прелазном облику енергије, што значи да се може користити (трошити) само у тренутку док се производи, а поред тога испоручена енергија мора бити тачно одређеног квалитета (напонa и фреквенције).
Из ова два услова следи кључни постулат за нормално функционисање електроенергетског система:
Производња = Потрошња + Губици у мрежи
Овај услов не би било толико тешко задовољити када би захтеви потрошача били релативно уједначени и унапред познати.
Међутим, потрошња је случајна (стохастичка) величина, која се мења на годишњем, сезонском и дневном нивоу. На њу утичу различите метеоролошке појаве, радне и животне навике становништва, као и различити случајни догађаји, а посебно су опасни они који, без претходног наговештаја, нагло подижу потрошњу.
То значи да електроенергетски систем мора у сваком тренутку да произведе тачно онолико енергије колики су захтеви потрошача, а да се унапред не зна колико ће то бити.
При томе, систем мора да буде у стању да неутралише све случајне поремећаје у сфери производње и преноса, укључујући и хаварије на производном и преносном систему.
Да би електроенергетски систем могао да испуни захтеве поуздане испоруке енергије високог квалитета, неопходно је да увек на располагању има различите врсте резерве снаге – од оних које реагују тренутно (ротациона резерва), преко оних које се укључују у року од неколико минута (резерва у приправности) до оних које за улазак у погон имају више времена до неколико сати (топла и хладна резерва).
Прве две резерве могу да обаве само тзв. стартне електране, односно агрегати са високом маневарском способношћу (који имају могућност веома брзог уласка у систем и промене оптерећења), управо какви су агрегати хидроелектрана.
Реверзибилне хидроелектране као произвођачи и потрошачи енергије
Посебно значајне су оне хидроелектране које имају акумулације у којима „чувају” воду, тако да у систем могу ући са максималном (инсталисаном) снагом у тренутку када је то потребно електроенергетском систему.
Додатна предност реверзибилних у односу на класичне хидроелектране огледа се у чињеници да оне у систем могу ући и као произвођачи и као потрошачи енергије.
За разлику од класичних хидроелектрана, које имају само турбински режим рада (вода из акумулације се користи за покретање турбина, односно за производњу електричне енергије), реверзибилне хидроелектране имају и пумпни режим.
У том режиму електрана користи електричну енергију из мреже за рад пумпи које подижу воду из доње у горњу акумулацију.
На тај начин, када у систему има вишка енергије (нпр. током ноћи, када је потрошња мала, или када је производња у ветро и соларним електранама велика), та енергија се „ускладишти” у облику потенцијалне енергије воде у горњој акумулацији. Када наступи период повећане потрошње или смањене производње у ветро и соларним електранама, та вода се пушта кроз турбине и производи се електрична енергија.
Реверзибилне хидроелектране у енергетској транзицији
Последњих деценија, а посебно након потписивања Париског споразума о климатским променама 2016. године, свет је кренуо путем убрзане декарбонизације, са циљем смањења емисије гасова стаклене баште и ублажавања последица климатских промена.
Велики део овог процеса ослања се на увођење и коришћење обновљивих извора енергије, у првом реду ветра и Сунца. Како су они интермитентни извори енергије, њихова непредвидивост све чешће ствара проблеме у балансирању система.
У таквим условима повећава се потреба за агрегатима са великом маневарском способношћу, као и потреба за складиштењем енергије, а обе те улоге могу да обаве реверзибилне хидроелектране (РХЕ).
Иако се технологије за складиштење енергије последњих година убрзано развијају, реверзибилне хидроелектране и даље представљају најзначајнији капацитет за складиштење.
Бистрица и потенцијал развоја РХЕ у Србији
Према Стратегији развоја енергетике у Србији се у периоду до 2040. године очекује значајно повећање инсталисаних капацитета ветроелектрана (на 3,6 GW) и соларних електрана (на чак 7,36 GW), због чега се повећавају потребе за изградњом балансних капацитета, који могу обезбедити енергетску независност система.
У електроенергетском систему Србије већ постоји једна реверзибилна електрана (РХЕ Бајина Башта, инсталисане снаге 614/620 MW) и пумпно-акумулационо постројење Лисина у оквиру система ХЕ Власина (снаге 28,6 MW).
Стратегијом је предвиђена изградња РХЕ Бистрица са очекиваним уласком у погон 2032. године и потенцијално изградња РХЕ Ђердап 3 са проценом уласка у погон 2040. године.
Основни предуслов за њихово формирање је постојање повољних топографских и хидрографских услова, односно могућност формирања акумулација на релативно малој удаљености, са релативно великом висинском разликом.
Такве повољне локације могу се наћи у централној Србији, коју карактерише развијена хидрографска мрежа и брдско-планински рељеф, а најпогодније су области уз веће водотока као што су Дрина, Дунав, Ибар, Нишава, Јужна Морава и друге.
Последњих неколико година постају актуелне и РХЕ затвореног типа, код којих се ни доња ни горња акумулација не формирају преграђивањем водотока. Таква решења омогућавају већу флексибилност у одабиру локација, али је и даље потребно да буду у близини водотокова ради иницијалног пуњења и касније допуне система.
Аутор: др Тина Дашић
