Podwodne kable energetyczne ułatwiają rozbudowę systemów elektroenergetycznych już od początku XIX w. Ostatnimi czasy jednak zyskują one na znaczeniu ze względu na wykorzystanie w instalacjach OZE. Instalacje wykorzystujące energię pływów i fal oraz turbiny wiatrowe umiejscowione nad powierzchnią morza przesyłają wytworzoną energię elektryczną właśnie za pomocą podmorskich kabli. W jaki sposób instalowane są oraz jak działają podwodne kable energetyczne?
Definicja
Kable nazywane są podwodnymi, ponieważ umiejscawia się je pod powierzchnią morza czy oceanu, lub jeziora albo rzeki. Są to kable przesyłowe, których zadaniem jest przewodzenie prądu o dużym napięciu i natężeniu.
Budowa podwodnych kabli
Kabel składa się z przewodnika, izolacji oraz warstw ochronnych. Przewodnik stanowią druty miedziane albo aluminiowe ułożone koncentrycznie. Izolację mogą stanowić różne materiały, wśród nich polietylen. Pancerz ochronny składa się najczęściej ze stalowych drutów nasączonych bituminem w celu ochrony przed korozją. Zazwyczaj grubość kabla mieści się w przedziale między 70 a 210 mm, chociaż zdarzają się większe. Mogą przewodzić prąd stały albo zmienny. Typowym kryterium doboru jest w tym przypadku długość kabla. Jeżeli wynosi ona do 80 km, to można zastosować tańszą alternatywę, jaką jest prąd przemienny. Na dłuższe dystanse stosowane są w większości kable prądu stałego. Do innych kryteriów doboru parametrów kabla należą napięcie, zdolność przesyłowa i synchronizacja z siecią.
Układanie kabla
Proces układania kabla jest wymagający logistycznie. Należy wybrać miejsce, w którym będzie on najmniej narażony na czynniki niszczące oraz gdzie najmniej będzie zaburzał lokalny ekosystem. Zazwyczaj kable zakopuje się w dnie morskim na głębokości 1 m (w wyjątkowych wypadkach nawet do 10 m). Nie zawsze zakopanie jest możliwe z uwagi na materiał dna. Wtedy kabel jest bardziej narażony na uszkodzenia ze strony roślin i zwierząt oraz w wyniku działalności człowieka (np. rybołówstwo). Proces instalacji kabla ma następujące etapy:
- Wybranie drogi, jaką będzie poprowadzony kabel.
- Zdobycie zgody odpowiednich władz.
- Zbadanie terenu.
- Dobór odpowiedniego kabla.
- Położenie kabla i zakopanie go w miejscach, w których jest to możliwe.
- Opcjonalna inspekcja.
- Powiadomienie o położeniu kabla innych użytkowników dróg wodnych.
Ułożenie kabla wymaga współpracy specjalistów z wielu dziedzin. Wytyczaniem ścieżki poprowadzenia kabla zajmują się inżynierowie systemów elektroenergetycznych we współpracy z specjalistami morskimi. Pozostałe badania przeprowadzają geolodzy, geofizycy i oceanografowie. W przypadku płytkich wód do instalacji kabla zatrudniani są nurkowie, natomiast na większych głębokościach używane są zdalnie sterowane pojazdy.
Kable HVDC
Linie wysokiego napięcia prądu stałego zwane w skrócie HVDC (ang. High Voltage Direct Current) mają duże znaczenie w przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości ze względu na straty pojemnościowe przy zastosowaniu prądu przemiennego. W przypadku podwodnych systemów przesyłowych dystans po przekroczeniu którego zastosowanie prądu stałego staje się bardziej ekonomiczne zdecydowanie się skraca. Istnienie linii HVDC umożliwia efektywne przesyłanie energii elektrycznej między terenami rozdzielonymi rozległymi zbiornikami wodnymi.
Podwodne kable energetyczne na świecie
Przykładami kabli podwodnych na prąd przemienny mogą być hiszpańsko-marokańska linia o napięciu 400 kV oraz połączenie między Kolumbią Brytyjską a Texada Island i Nile Creek Terminal działające na napięciu 525 kV. To ostatnie jest w stanie pokryć obciążenie 1,6 GW w godzinach szczytu. Linia składa się z dwóch obwodów trójfazowych powstałych z połączenia dwunastu jednofazowych kabli.
Wśród HVDC znajduje się dwugigawatowy kabel między Sellindge (Wielka Brytania) i Bonningues-l?s-Calais (Francja). Obecnie najdłuższym kablem tego rodzaju jest połączenie między Norwegią a Holandią o długości 580 km i zdolności przesyłowej 700 MW. Jednak w fazie planów jest już podmorski kabel wysyłający energię z Maroka do Wielkiej Brytanii o długości aż 3800 km.
Źródła:
