Môžu za španielsky blackout obnoviteľné zdroje? Samy osebe nie, odborníci vidia pôvod výpadku v nedostatočnej prenosovej infraštruktúre
Obnoviteľné zdroje netreba ostrakizovať, no ich bezhlavé budovanie prináša do energetickej siete priveľkú nestabilitu.
Vypočuť článok
Môžu za španielsky blackout obnoviteľné zdroje? / Samy osebe nie, odborníci vidia pôvod výpadku v nedostatočnej prenosovej infraštruktúre
Najčítanejšie
Deň
Týždeň
Historický výpadok elektrickej siete na celom Pyrenejskom polostrove zo začiatku minulého týždňa si zasluhuje pozornosť minimálne v rámci celej Európy, zvlášť ak kontinent smeruje k elektrifikácii prakticky každej oblasti každodenného života.
Pátranie po príčinách si vyžaduje širokú odbornú debatu, z ktorej záverov by potom mali vzísť aj príslušné politické rozhodnutia. Problém sa však javí už od samotného výpadku, keď sa táto odborná debata kriví práve politickými stanoviskami.
Hlavný spor sa vedie o to, či a ako k výpadku prispelo zapojenie obnoviteľných zdrojov energie – slnečnej a veternej –, ktoré tvoria významný podiel na energetickom mixe Španielska a Portugalska.
No namiesto toho, aby bol tento vplyv nezaujato posúdený odborníkmi z oblasti energetiky, už viac než týždeň sme svedkami, ako najmä politici tento vplyv buď úplne bagatelizujú, alebo nadmerne preháňajú – podľa vlastnej politickej agendy.
Spoliehať sa na vyjadrenia politikov v takejto prísne odbornej veci je krátkozraké. Španielsky socialistický premiér Pedro Sánchez, ktorého vláda na krajinu uvalila záväzok postupného dosiahnutia výroby energie výlučne z obnoviteľných zdrojov, v zásade nebude na túto technológiu nijakým spôsobom upriamovať kritickú pozornosť.
Španielska vláda tiež rozhodla, že krajina postupne odstaví svoje jadrové reaktory. Jej nominantka v Európskej komisii Teresa Ribera ešte ako ministerka de facto donútila španielsky priemysel aj odbory, aby súhlasili s postupnou odstávkou nielen uhoľnej, ale aj jadrovej energetiky. Jadrové elektrárne tu majú byť vyradené medzi rokmi 2027 a 2035.
Portál Carbonbrief sa pri obhajobe pozície, že obnoviteľné zdroje nemali žiadny alebo len zanedbateľný vplyv na blackout a jeho priebeh, zaštiťuje predovšetkým tvrdeniami španielskeho premiéra a vládnych nominantov. Tých, ktorí možnosť zásadného vplyvu OZE nevylúčili, priamo označuje za krajnú pravicu a spochybňovačov klimatickej politiky.
Na druhej strane vyvodiť z iberského blackoutu skratkovitý záver o tom, že OZE ako také sú pre energetickú sieť nebezpečné, by bolo rovnako škodlivé. Ak je vzhľadom na prírodné podmienky konkrétneho regiónu efektívne využívať slnečnú či veternú energiu, bolo by nemúdre tak nerobiť.
Práve odborná debata by mala dať odpoveď na otázku, v akej miere ich využívať, ako „namiešať“ energetický mix tak, aby bol výhodný ekonomicky aj geostrategicky, a najmä ako zabezpečovať stabilné dodávky elektriny od výroby až po spotrebu.
Čo sa vlastne stalo
Prvé správy hovorili o tom, že blackout je výsledkom výnimočného atmosférického javu – počas extrémnych prejavov počasia, napríklad pri búrkach alebo vo vysokých horúčavách, sa môže zmeniť frekvencia vo vodičoch vysokého napätia, čo môže vyústiť do lokálneho výpadku, ktorý sa následne preleje do celej siete a spôsobí úplný výpadok.
Správy sa odvolávali na vyhlásenie portugalskej energetickej spoločnosti RNE, tá však vzápätí poprela, že by bola autorom takého vyhlásenia.
Nesedia pritom ani faktické údaje. V čase výpadku a niekoľko dní predtým bolo na Pyrenejskom polostrove stabilné počasie so stabilnými teplotami, ktoré sa nijako nevymykali dlhodobým priemerom.
Portugalsko zároveň oznámilo, že vo svojej prenosovej sieti nezaznamenalo žiadne problémy predchádzajúce výpadku, pôvod teda musel mať na španielskom území.
Nateraz sa nepotvrdil ani druhý možný zdroj problémov – kybernetický útok. Energetické spoločnosti podľa svojich tvrdení nezaznamenali vo svojich počítačových sieťach žiadnu neobvyklú aktivitu, ktorá by naznačovala takýto scenár. Navyše počítačové riadenie distribučnej a prenosovej siete spravidla nebýva pripojené na internet – práve preto, aby sa minimalizovalo riziko takýchto kybernetických a hekerských útokov.
Ak bol príčinou výpadku kybernetický útok, v zásade by sa bol musel udiať takpovediac zvnútra – útočník by sa bol musel fyzicky dostať k jednému z počítačov, ktorý prenosovú a distribučnú sieť riadi.
Teórii o spojitosti s OZE naproti tomu nahráva niekoľko faktov.
Teórii o spojitosti s obnoviteľnými zdrojmi nahráva niekoľko faktov.
Španielsko a Portugalsko dohromady mali v čase výpadku až 80 percent svojej elektriny práve zo slnka a z vetra.
Hoci oponentské hlasy hovoria o tom, že vzhľadom na tento vysoký podiel je najmä španielska sieť často vystavená výkyvom, ktoré pri výrobe elektriny prirodzene vznikajú – a teda s tým má krajina skúsenosti –, je vysoko pravdepodobné, že minimálne prvý impulz vyšiel zo solárnych elektrární. Neskôr sa už mohli pridružiť ďalšie príčiny, ktoré sieť destabilizovali až k úplnému vypnutiu.
Napríklad britské noviny The Guardian, ktoré sú v témach súvisiacich s klímou silne aktivistické, citujú Keitha Bella, profesora elektronického a elektrotechnického inžinierstva na Univerzite v Strathclyde. „Udalosti tohto rozsahu sa v priebehu rokov stali na mnohých miestach po celom svete v energetických systémoch využívajúcich fosílne palivá, jadrové, vodné alebo variabilné obnoviteľné zdroje. Nezáleží na tom, odkiaľ čerpáte energiu: musíte správne ovládať inžinierstvo, aby ste zabezpečili odolné dodávky elektriny.“
Hoci to má podľa The Guardian dodať obnoviteľným zdrojom akési „alibi“, v skutočnosti to pomerne presne vystihuje základnú podstatu problému.
Tým totiž nie sú samotné obnoviteľné zdroje, ale to, či sú prenosové a distribučné siete pripravené technologicky aj kapacitne na masívne pripojenie OZE, ktoré sú prirodzene nestabilné.
Nedávno sme na Postoji písali o správe Európskeho dvora audítorov, ktorý rozoberá potrebu investícií do prenosových a distribučných sietí práve s ohľadom na plánovanú rozsiahlu elektrifikáciu všetkých oblastí od dopravy až po priemysel.
Hoci Európska komisia predpokladá investície na úrovni 2 300 miliárd eur, audítori aj túto astronomickú sumu považujú za podhodnotenú, s dôvetkom, že s posilňovaním samotných sietí musí ísť ruka v ruke aj ich medzištátne prepájanie.
Napokon, aj v prípade Pyrenejského polostrova ide o jedno z odborných odporúčaní do budúcnosti. Španielsko a Portugalsko sú v otázke elektriny viac-menej od zvyšku Európy izolované (existujú len malé spojenia s Francúzskom).
Aj preto sa výpadok cez Pyreneje prelial len v obmedzenom rozsahu do prihraničných regiónov Francúzska.
Na jednej strane táto izolácia síce zabránila šíreniu problému do ďalších krajín, no na druhej strane vyrovnávacia kapacita celoeurópskej siete mohla španielsku nestabilitu „pohltiť“ a zabrániť tak blackoutu na Pyrenejskom polostrove.
Aj tu však do hry vstupuje politika. Keďže v čase špičky máva španielska elektrina niekedy až zápornú cenu, jej dovoz by mohol negatívne ovplyvniť francúzsku energetickú spoločnosť EdF, zjednodušene – zobrať jej zákazníkov.
A hoci európska legislatíva predpokladá postupné cezhraničné prepojenie elektrických sietí až na úroveň 15 percent, Francúzi sa do toho príliš nehrnú (aktuálne je kapacita dovozu z Francúzska do Španielska na úrovni troch percent španielskej spotreby).
Španielsko (podobne ako iné krajiny) nedostatočne investovalo do svojej prenosovej infraštruktúry a vykonané modernizácie nezodpovedali tempu pripájania obnoviteľných zdrojov.
Odborníci upozorňujú, že Španielsko (podobne ako iné krajiny) nedostatočne investovalo do svojej prenosovej infraštruktúry a vykonané modernizácie „nezodpovedali tempu pripájania obnoviteľných zdrojov“.
V tejto súvislosti ešte jeden citát z The Guardian – Pratheeksha Ramdas, hlavný analytik spoločnosti Rystad Energy:
„Nemôžeme povedať, že veľa veternej a solárnej energie spôsobilo výpadok – v dňoch predtým sme v systéme videli oveľa väčšie množstvo obnoviteľných zdrojov. Väčšie množstvo obnoviteľných zdrojov však mohlo sťažiť absorbovanie frekvenčného rušenia. Za tým, čo ich môže spôsobiť, je veľa možností: porucha v systéme alebo slabé prenosové vedenie. Je to ponaučenie pre iné krajiny: je potrebné viac investovať do invertorov tvoriacich sieť, ktoré ju môžu pomôcť stabilizovať.“
A naozaj, 16. apríla sa španielski energetici dokonca pochválili tým, že sto percent spotreby pochádzalo práve z obnoviteľných zdrojov.
Napätie
Elektrickú prenosovú a distribučnú sieť možno prirovnať k vodovodnému potrubiu. Na to, aby sa voda od zdroja dostala až do zákazníkovho kohútika, je nutné, aby bol v potrubí stály tlak. Pritom treba rátať, že potrubie ústi do ďalších tisícov kohútikov.
Ak je tlak v potrubí privysoký, môže prasknúť, a ak sa to udeje niekde v podzemí, chvíľu trvá, kým sa únik lokalizuje a opraví. Ak je tlak príliš nízky, voda k vám nemusí doputovať práve z tohto dôvodu. Vodovodné potrubie treba tiež pravidelne kontrolovať a opravovať, aby v dôsledku mechanických poškodení nedochádzalo k únikom.
Na udržiavanie tlaku vody môže slúžiť buď gravitácia – primárny zdroj je vyššie ako ústiace kohútiky –, alebo čerpadlá, ktoré vodu v potrubí poháňajú.
Podobne to funguje aj v prípade elektriny. Ak jej je v „kábli“ priveľa, môže zhorieť, ak primálo, nedokáže zásobiť všetky odberné miesta a niektoré jednoducho nefungujú. A takisto si vyžaduje pravidelnú údržbu.
Ak je elektriny v kábli priveľa, môže zhorieť, ak primálo, nedokáže zásobiť všetky odberné miesta a niektoré jednoducho nefungujú.
Elektrická sieť má dve možnosti, ako sa vyrovnať s nestabilitou – prebytočnú elektrinu odkloniť a vytvoriť „zásobu“ a v prípade nedostatku tieto „zásoby“ čerpať.
Elektrinu pri vytváraní „zásob“ musíme takpovediac premeniť. Svetovo najrozšírenejším spôsobom sú tzv. prečerpávacie vodné elektrárne. Ide o sústavu spravidla dvoch nádrží v rôznych nadmorských výškach.
Pri prebytku výroby sa zapnú čerpadlá na dolnej nádrži a vytláčajú vodu do hornej nádrže (prebytočnú elektrinu spotrebujú). Pri nedostatku sa, naopak, zapnú turbíny, pomocou gravitácie voda steká do dolnej nádrže a vyrába elektrinu.
Druhým efektívnym spôsobom, ktorý sa rozširuje najmä v ostatných rokoch, sú batériové úložiská.
Všetko sa udialo v priebehu niekoľkých sekúnd
V pondelok 28. apríla o 12.30 vyzeralo všetko úplne v poriadku, v Španielsku panovalo pokojné slnečné počasie, solárne elektrárne vyrábali dostatok elektriny.
O 12.33 sieť utrpela zásah, ktorý znamenal stratu výroby energie. Obranné mechanizmy zafungovali a sieť sa takmer okamžite zastabilizovala. O 1,5 sekundy neskôr prišiel druhý zásah. O ďalšie 3,5 sekundy sa prerušilo medzištátne elektrické prepojenie s Francúzskom a nasledoval totálny kolaps siete na Pyrenejskom polostrove.
Pre vyšetrovanie príčin je v zásade dôležitých päť minút medzi 12.30 a 12.35, keď sa z normálnej situácie dve krajiny ponorili do totálneho blackoutu.
Jeho priebeh opisuje na portáli Conversation José Guillermo Sánchez León z Inštitútu fyziky a matematiky Univerzity v Salamance.
Pre kontext zacitujeme celú pasáž:
„Niekoľko minút pred výpadkom boli v sieti pozorované výkyvy a došlo k prudkému nárastu výroby veternej energie, ktorá bola dovtedy veľmi nízka. Francúzsko náhle prestalo dovážať elektrinu zo Španielska, možno preto, že zistilo problém v polostrovnej sieti, čo prehĺbilo nerovnováhu medzi ponukou a dopytom.
V tom momente tých niekoľko prevádzkovaných jadrových elektrární dostalo signál preťaženia. V súlade s protokolom boli vložené riadiace tyče a boli automaticky vypnuté.
Čo však bolo najprekvapujúcejšie, bolo správanie solárnej fotovoltiky, ktorá v priebehu niekoľkých sekúnd prudko klesla z generovania 18 000 MW na iba 8 000 MW. Keďže slnko nezmizlo, musel to byť automatický príkaz, ktorý vypol tisíce solárnych zariadení.
Zdroje REE (Red Eléctrica – španielska energetická spoločnosť – pozn. red) naznačujú, že problém mohol byť vyvolaný odpojením niektorých solárnych elektrární v juhozápadnom Španielsku, ale sieť by to za normálnych okolností dokázala vyvážiť reguláciou – mechanizmom na vyváženie ponuky a dopytu. Robilo sa to ako obvykle hlavne s vodnou energiou, ale nastal bod, keď tento zdroj vyčerpal svoju kapacitu.
Súčasné dôkazy preto poukazujú na problém v synchronizácii siete. Všetky zdroje napájajúce energiu do siete musia byť synchronizované na rovnakej frekvencii 50 Hz. Na uľahčenie tejto synchronizácie je potrebný stabilný výkon pri základnom zaťažení, ktorý bežne poskytujú jadrové a iné veľké plynové a vodné elektrárne. Tieto zdroje pôsobia ako prirodzený nárazník proti poruchám a pomáhajú udržiavať stabilnú frekvenciu vzhľadom na náhle zmeny vo výrobe alebo v dopyte.
Variabilné obnoviteľné zdroje, ako je solárna fotovoltika, však túto schopnosť nemajú. Generujú jednosmerný prúd, ktorý sa premieňa na striedavý prúd pri 50 Hz, ale nedokážu automaticky reagovať na zmeny frekvencie.
O 12.33 bolo v španielskej sieti málo stabilnej zdrojovej základne a navyše tých niekoľko jadrových elektrární, ktoré boli v prevádzke, bolo vypnutých, keď zaznamenali prudký nárast siete. Vodné elektrárne boli na hranici svojej regulačnej kapacity a nebolo prijaté žiadne ustanovenie o dostupnosti plynových elektrární.“
O 12.30 podľa údajov španielskych energetikov vyrábali solárne elektrárne 53,34 percenta elektriny v Španielsku. Ak k tomu prirátame aj veterné parky, spolu tieto dva zdroje produkovali v tej chvíli 68,53 percenta elektriny.
José Guillermo Sánchez León sa problém snaží nielen opísať, ale hľadá aj jeho príčiny. Ako možný zdroj problémov vidí počítačové siete. Nie však v zmysle kybernetického útoku, ale možnej chyby v riadení prenosovej sústavy. Pôvodom mohla byť nesprávna informácia o preťažení, ktorá viedla k odstávke jadrových reaktorov, následne k vypnutiu tisícov malých solárov po celej krajine, čo sieť destabilizovalo.
Otázka neznie: obnoviteľné zdroje verzus jadrová energia, ale skôr koľko solárnej energie môže byť v sieti v danom momente pri zachovaní stability.
Veľa slnečného počasia v Španielsku zároveň znamená, že táto elektrina je príliš lacná a ceny často smerujú do záporných hodnôt. Prevádzkovateľom drahších, no na reguláciu siete dôležitých zdrojov sa bez záruky výkupných cien neoplatí elektrinu vyrábať.
„Otázka neznie: obnoviteľné zdroje verzus jadrová energia, ale skôr koľko solárnej energie môže byť v sieti v danom momente pri zachovaní stability,“ dodáva španielsky expert.
Pripomína aj problém politického vplyvu v REE. Hoci ide formálne o väčšinovo súkromnú spoločnosť, štát, ktorý vlastní 20 percent akcií v nej, má manažérsku kontrolu. Aktuálnou šéfkou energetickej spoločnosti je bývalá socialistická ministerka bývania Beatriz Corredor. A pohľad španielskych socialistov na obnoviteľné zdroje by sa dal zhrnúť ako „čím viac a za každú cenu“. Netreba preto očakávať akúkoľvek sebareflexiu ani vo vedení energetickej spoločnosti REE.
Frekvencia a zotrvačnosť
Pre stabilitu siete je najkľúčovejším faktorom frekvencia prepravovanej elektriny. Tá je pre Európu štandardizovaná na 50 Hz, teda 50 kmitov za sekundu. Tento údaj by sa mal nachádzať aj na každom elektrickom spotrebiči – takúto frekvenciu potrebuje, resp. je schopný zvládnuť, aby mohol fungovať.
Laicky zrozumiteľne túto problematiku vysvetľuje napríklad český bloger a „matfyzák“ Marian Kechlibar.
Táto frekvencia v zásade vzniká tým, že elektrina sa takmer od počiatkov svojho komerčného využívania primárne vyrába otáčaním turbín. Líši sa len energonosič, ktorý turbínu poháňa – voda padajúca vďaka gravitácii, spaľovanie fosílnych palív či teplo vznikajúce štiepením jadra (aby sme spomenuli tie najrozšírenejšie).
Otáčaním turbíny vzniká frekvencia a striedavý elektrický prúd.
Keďže roztočená turbína nie je vec, ktorá sa len tak zastaví, točí sa aj potom, ako prestane byť priamo poháňaná vyššie uvedenými médiami. Má zotrvačnosť a táto zotrvačnosť dokáže aj po výpadku zdroja udržať nejaký čas stabilitu v sieti tak, aby nedošlo k jej poškodeniu.
Výhoda striedavého prúdu spočíva aj v tom, že takáto elektrina môže byť prepravovaná na dlhé vzdialenosti bez toho, aby dochádzalo k významným stratám.
Výhoda striedavého prúdu spočíva v tom, že takáto elektrina môže byť prepravovaná na dlhé vzdialenosti bez toho, aby dochádzalo k významným stratám.
Naproti tomu solárne panely vyrábajú elektrinu pomocou tzv. fotoelektrickej reakcie a vyrábajú jednosmerný prúd, ktorý frekvenciu nemá.
Na to, aby mohol byť nasmerovaný do siete, musí dôjsť k jeho premene, ktorá sa deje práve pomocou tzv. invertorov. Ide o programovateľné zariadenia, ktoré z jednosmerného prúdu dokážu vytvoriť striedavý požadovanej frekvencie.
Jedným z možných problémov v prípade španielskeho blackoutu mohol byť nesúlad medzi jednotlivými typmi invertorov, resp. ich softvérová chyba.
Marian Kechlibar navyše upozornil ešte na jednu vec. Ak dôjde k plošnému výpadku, dôležitý je tzv. štart z nuly. Na to majú slúžiť zdroje, ktoré možno takpovediac rýchlo zapnúť, a ak nedošlo k fyzickému poškodeniu siete, dá sa pomerne rýchlo obnoviť dodávka elektriny aspoň pre kľúčové sektory (napríklad dopravu).
Španielsko má pre aj pre takéto prípady k dispozícii päť výkonných vodných elektrární. Avšak práve v čase blackoutu boli v technickej odstávke pre plánovanú údržbu tri z nich.
Španielsko sa v uplynulých rokoch pripravilo aj o množstvo menších vodných elektrární v rámci programu Damremoval, ktorý sa zameriava na odstraňovanie vodných stavieb a obnovu prirodzených tokov riek.
Medzi rokmi 2020 a 2023 v Španielsku odstránili 351 vodných stavieb. Išlo zväčšia o drobné prehrádzky, no zbúraných bolo aj niekoľko malých vodných elektrární.
Počúvajme energetikov, nie ideológov
Ak niečo možno považovať za dobrú správu, je to to, že bezpečnostné poistky zafungovali, a keď hrozilo, že nestabilita v sieti môže prenosovú sústavu aj fyzicky poškodiť, celá sieť sa vypla.
Podobne ako keď v domácnosti pripojíte do siete priveľa energeticky náročných spotrebičov, môže sa stať, že to váš domáci okruh nezvládne a kvôli ochrane elektroinštalácie sklapnú poistky a všetok prívod elektriny sa pre istotu vypne.
Ak by sa pri tak rozsiahlom zásahu ako v prípade Španielska tento poistný systém neaktivoval, škody mohli byť rádovo omnoho vyššie. Nehovoriac o tom, že obnova dodávok elektriny by trvala týždne, ak nie mesiace, v porovnaní s niekoľkými hodinami, počas ktorých sa to podarilo v tomto prípade.
Ostáva len veriť, že vyšetrovanie tohto rozsiahleho výpadku sa bude viesť v odbornej rovine a z odborných odporúčaní vzídu príslušné politické rozhodnutia.
Ak to bude naopak a politická objednávka bude smerovať k ignorovaniu možných problémov v oblasti obnoviteľných zdrojov, výsledkom budú ďalšie blackouty.
Zobraziť diskusiu
Súvisiace témy
Ak máte otázku, tip na článok, návrh na zlepšenie alebo ste našli chybu, napíšte na [email protected]
Odporúčame
