Byli jsme krok od blackoutu. Ale ne kvůli obnovitelným zdrojům

Na začátku letošního roku došlo k jedné z nejvážnějších události v evropské rozvodné soustavě za poslední roky. V pátek 8. ledna brzy odpoledne jsme se poprvé po dlouhých letech ocitli relativně blízko velkému výpadku dodávek elektřiny ve významné části Evropy. Na více než hodinu se od evropské sítě oddělila soustava jihovýchodní Evropy.

Událost vzbudila zájem médií a veřejnosti až zpětně, v danou chvíli si ji všiml málokdo mimo obor. Ale brzy poté se v Česku objevily hlasy, podle kterých byla minimálně do určité míry důsledkem rozvoje obnovitelných zdrojů, především v rozhovoru Pavla Farkače z energetické společnosti Sev.en energy pro iDnes.cz. Sev.en Energy (někdy se u nás nepřesně označuje jako Severní energetická) je vlastněná skrze kyperskou společnost českým podnikatelem Pavlem Tykačem. Skupina je zaměřená prakticky výhradně na oblast energetiky, a to především těžby uhlí a výrobu elektřiny z něj.

Nebyl to zcela je ojedinělý hlas. S tvrzením, že jde o malou předzvěst věcí budoucích a že bude hůře, přišly například rakouské energetické firmy Wien Energie a EVN. Podle nich se blackoutu neboli rozsáhlému výpadku dodávek elektřiny podařilo zabránit jen těsně. Jejich prohlášení uvádělo, že s růstem podílu nepředvídatelných obnovitelných zdrojů takových událostí bude přibývat a riziko poroste.

Obnovitelné zdroje ovšem za událostí nejsou. Jednoznačně to říká závěrečná zpráva o události, kterou zpracovala komise jmenovaná Evropským sdružení m provozovatelů přenosových soustav elektřiny (ENTSO-E). Kompletní zprávu můžete získat z této stránky.

Zpráva potvrdila, že rozdělení mělo svůj původ v rozvodně nedaleko zhruba tisícové chorvatské obce Ernestinovo, která leží ve východním cípu země, nedaleko hranice se Srbskem. Problém nebyl v nějakém výkyvu ve výrobě: “K prvotní události, která způsobila odpojení soustavy dne 8. ledna 2021, došlo v chorvatské rozvodně Ernestinovo. Výroba konvenčních elektráren a obnovitelných zdrojů energie v oblasti oddělení soustavy odpovídala plánované výrobě a nedošlo k neplánované nedostupnosti výrobních zdrojů.” Na vině tedy nebyla vysoká výroba elektřiny v obnovitelných zdrojích nebo to, že nebyl k dispozici dostatek výkonu (nedostatečná výkonová přiměřenost).

Zpráva potvrdila dřívější odhady, že poruchu způsobilo rozpojení dvou přípojnic nadproudovou ochranou v chorvatské rozvodně Ernestinovo. V rozvodně se rozpojilo jedno z připojených 400kilovoltových vedení. Přebytečná energie začala automaticky proudit do dalších vedení, která nápor ovšem také neunesla. Porucha se tak šířila dál. Kaskáda selhání se šířila, jak ochranné prvky jednotlivých systémům automaticky odpojovala jedno vedení za druhým. Nakonec vznikly v Evropě dva obří energetické „ostrovy“, dvě obří, na sobě nezávislé soustavy.

Mapa synchronní zóny kontinentální Evropy zobrazující dvě oddělené oblasti během události 8. ledna 2021 (foto ENTSO-E)
Mapa synchronní zóny kontinentální Evropy zobrazující dvě oddělené oblasti během události 8. ledna 2021 (foto ENTSO-E)

Všechno se odehrálo extrémně rychle, alespoň z lidského pohledu. K prvnímu rozpojení u Ernestinova došlo 14:04:25,9 středoevropského času. Už ve 14:04:48,9 se kvůli přebytku výkonu rozpojilo vedení Subotica-Novi Sad v Srbsku. To vedlo k již zmíněné kaskádě dalších odpojení a v důsledku rozdělení evropské sítě na dvě v čase 14:05:08,6.

Podrobná analýza dále ukázala, že důvodem byly enormní toky výkonu napříč Evropou a nízké rezervy pro udržení stability. ENTSO-E upozorňuje na to, že s dalším rozvojem společného evropského trhu s elektřinou budou tyto situace častější a budou nabírat na intenzitě. Provozovatelé přenosových soustav by proto měli být dostatečně připravení a provozované soustavy měly mít dostatečné zálohy pro řešení obdobných situací.

Zároveň ale uvádí, že se zjevně z podobných událostí můžeme poučit. Konkrétně zmiňuje, že rychlý spolupráce a reakce provozovatelů soustav zabránila opakování události z roku 2006. Dne 4. listopadu 2006 totiž došlo k velmi podobné události, která však skončila mnohem hůře.

Aby mohla projet loď ze severoněmecké loděnice Meyer Werft do Severního moře, došlo k neuváženému odpojení dvou vedení s velmi vysokým napětím v době, kdy byly linky v oblasti využity prakticky na maximum. Miliony obyvatel v Německu, Francii, Itálii, Belgii, Španělsku a Portugalsku pak zasáhl zhruba dvouhodinový blackout. Příčinou byla tehdy lidská chyba, ale poučení z této události podle zprávy pomohlo omezit škody v roce 2021.

Co se letos stalo?

Událost naštěstí nezpůsobila žádné velké škody. Obě části soustavy měly v danou chvíli podobný problém – nerovnováhu mezi výrobou a spotřebou. Velmi zjednodušeně tedy v danou chvíli měla „balkánská“ část nadvýrobu, ve zbývající části kontinentální Evropy včetně ČR zároveň nastal nedostatek výkonu. Rozdíl byl v obou částech zhruba 6300 megawattů (MW), v každé ale s opačným znaménkem.

Nerovnováha byla jednoduše dána okamžitou situací na trhu. Rozdělení neprobíhalo přímo podle hranic států – na dvě části se rozpadla například i rumunská soustava. Obecně však platilo, že severní část soustavy byla spíše importní, jižní spíše exportní.

Přehled prvků a vedení, které byly odpojeny v důsledku události z 8. ledna 2021 (foto ENTSO-E)
Přehled prvků a vedení, které byly odpojeny v důsledku události z 8. ledna 2021 (foto ENTSO-E)

Většina zemí na severu tedy elektřinu dovážela, a to zejména Španělsko, Francie a Maďarsko (našly se ale i státy přebytkové, jako Česko, Německo nebo Švýcarsko). Balkán byl spíše exportní, což není v tomto období roku neobvyklý jev. Jižní Evropa má poměrně vysoký podíl výroby elektřiny z vodních elektráren, které nejlépe fungují právě během zimních a jarních měsíců. Tehdy bývají stavy vody nejpříznivější.

Přebytek či naopak nedostatek výkonu se okamžitě a nevyhnutelně projevil změnou frekvence v síti. V balkánské části Evropy bylo elektřiny moc, a tak elektřina „kmitala rychleji“. Nadfrekvence dosáhla hodnoty až 50,6 hertzů (Hz). Naopak v severní části se došlo ke krátkodobému poklesu frekvence o 254 mHz až na hodnotu 49,74 Hz. Jak vidíte, výkyvy neměly stejnou amplitudu, jednoduše proto, že obě části soustavy nebyly stejně veliké. Severní část byla podstatně větší.

V každém případě ovšem výkyvy byly mimo běžné bezpečnostní hranice. Povolená tolerance běžné frekvence 50 Hz je plus minus 0,2 hertzu. Každé vybočení mimo tyto limity se již považuje za ohrožení stabilního provozu sítě.

Síly rychlé reakce

Kaskáda poruch se ovšem zastavila a výkyv se podařilo rychle narovnat. Ve větší, „nedostatkové“ části soustavy se v zásadě prováděly dva typy opatření: odstavovali se zákazníci a zapínaly se nové zdroje.

V Česku bývá řešení obvykle spíše druhé zmíněné – tedy zvyšuje se výroba. Česko přispělo k vyrovnání rovnováhy navýšením výroby zhruba o 100 MW. Rezerva byla ještě větší, podle společnosti ČEPS, která zajišťuje bezpečný provoz české sítě, byla celková výše rezerv zhruba 1100 MW. Některé jsou schopné naběhnout řádově v jednotkách sekund, jiným do trvá déle. V každém případě nebylo nutné sáhnout „až na dno“. Ostatně přispěli i jiní: zhruba 500 megawattů dodaly velmi rychle do evropské sítě podmořskými kabely Velká Británie či skandinávské země, které mají k dispozici řadu vodních elektráren, u nichž lze výkon rychle regulovat (pokud tedy již nejedou na maximum, samozřejmě).

V jiných zemích se například spíše odstavovalo. Francie a Itálie odstavily celkem zhruba 1700 megawattů. Jednalo se pouze o dodavatele, kteří takovou možnost mají ve smlouvě. Tedy obvykle provozy, u nichž případné odstavení od provozu nezpůsobí velké ekonomické škody či škody přímo na zařízení. Pro zajímavost, ČEPS v Česku například podobně zkoušel odstávky papírenských provozů či rypadla v hnědouhelném dole. V jižní části soustavy se samozřejmě musel řešit problém opačný, přebytek dodávek, a tak se odpojovaly zdroje. Již ve 14:04:57 se tak odpojila téměř gigawattová elektrárna v Turecku.

Opatření rychle zabrala. V „naší“ části soustavy se kmitočet přibližně po deseti sekundách vrátil do normálního pásma provozu, tedy do rozmezí 49,8–50,2 Hz. Jen zhruba pět minut po události, ve 14:09, již byla odchylka snížena pod 0,1 Hz. V jižní části soustavy trvalo zvládnutí odchylky delší dobu, pod 50,2 Hz se frekvence dostala až zhruba ve 14:30. Pak už jen došlo ke „sladění“ obou soustav a v 15:07:31,6 k „energetickému sjednocení“, tj. resynchronizaci obou oddělených částí soustavy.

Frekvence v synchronní zóně kontinentální Evropy odpoledne 8. ledna 2021. Modrá křivka zobrazuje průběh změny frekvence pro severozápadní část, která trpěla nedostatkem výkonu. Oranžově pak jihovýchodní část, kde ho byl zase přebytek (foto ENTSO-E)
Frekvence v synchronní zóně kontinentální Evropy odpoledne 8. ledna 2021. Modrá křivka zobrazuje průběh změny frekvence pro severozápadní část, která trpěla nedostatkem výkonu. Oranžově pak jihovýchodní část, kde ho byl zase přebytek (foto ENTSO-E)

Mohlo se něco stát?

Varovným hlasům se jistě zaslouží naslouchat, ale v tomto případě jde podle všeho o hlasy zaujaté. Sev.en má evidentně zájem na provozování fosilních zdrojů paliv, především uhlí, které má v Evropské unii nepříliš slibnou budoucnost. Zvyšování cen emisních povolenek i politický tlak nejspíše povedou k jeho relativně rychlému konci.

Podobné je o i se zmíněnými rakouskými firmami. „Firmy Wien Energie a EVN situaci zneužily k tomu, aby prosazovaly své projekty. V současnosti totiž usilují o podporu státu pro výstavbu baterií pro ukládání energie z obnovitelných zdrojů, případně na výrobu elektřiny z plynu,“ komentoval situaci asistent generálního ředitele APG Florian Pink na dotaz českého Deníku Referendum. Ostatně společnost Wien Energy nakonec raději změnil názor: „Z našeho dnešního pohledu obnovitelné zdroje 8. ledna nezpůsobily situaci blížící se blackoutu,“ odpověděla mluvčí firmy Lisa Grohsová Referendu zhruba dva týdny po události.

Faktem totiž je, že k dispozici byly ještě další rezervy a stabilizace bylo dosaženo pouze s vynaložením jejich relativně malé části. Navíc šlo vysloveně o ojedinělou událost způsobenou patrně poruchou či jinou chybou. Selhání rozvodny v Ernestinovu nebylo důsledkem dlouhodobé zátěže sítě či jejich komponentů. Podle analýzy ČEPS se provoz v daný den nijak výrazně nelišil od stejných období v předchozích pěti letech.

Je jistě pravdou, že síť s vyšším podílem obnovitelných zdrojů je nutné regulovat jinak než sítě založené jen na fosilních či jaderných zdrojů. Zvláště pokud jde o tak obří systém, jakým je evropská soustava ENTSO-E. Řešení existují, musí je ovšem někdo zaplatit. Ať již se bavíme o stavbě a udržování záložních zdrojů, nejrůznějších typů úložišť či nucených odstávkách některých zdrojů (redispečinku).

Související články

Vložit komentář...