Jutro, ponedeljek, 28. aprila
Nič nenavadnega v elektroenergetskem sistemu celinske Španije. Povpraševanje po električni energiji je bilo na običajni ravni za ta letni čas in se je zlahka pokrivalo z razpoložljivo proizvodno zmogljivostjo.
Dan prej je španski nacionalni elektroenergetski operater REE (Red Eléctrica Española, komercialno znan kot Redeia) izvedel običajno dnevno dražbo in odločitev, katere elektrarne bodo naslednji dan dobavljale elektriko. REE upravlja distribucijo električne energije v Španiji - in čeprav je formalno zasebno podjetje, ga nadzoruje španska država, ki ima v lasti 20 odstotkov kapitala.
12.30: vse po starem
Ob 12.30 večino povpraševanja po energiji v državi pokrivajo obnovljivi viri, predvsem fotonapetostna sončna energija, ki je prispevala nekaj več kot polovico skupne proizvodnje. Ta situacija se je ponavljala ves mesec, saj lahko v Španiji kombinirana zmogljivost sončne in vetrne energije ob ustreznih pogojih pokrije celotno povpraševanje države v najbolj sončnih urah sredi dneva.
Jedrske elektrarne v državi so, kot načrtovano, obratovale z le polovico običajne zmogljivosti, saj po besedah njihovih lastnikov visoki stroški povzročajo, da je njihovo delovanje ekonomsko nevzdržno, ko je cena elektrike zelo nizka.
Takrat je bila cena elektrike na uradnem trgu negativna – okoli -1 EUR/MWh. Pri teh cenah je Španija izvažala elektriko v Maroko, na Portugalsko in celo v Francijo. Velik del razpoložljive energije so uporabljali tudi za črpanje vode iz nižinskih porečij v rezervoarje – to je edini praktični način za shranjevanje energije v velikem obsegu. Vendar ima ta zmogljivost meje - in ker so bili rezervoarji skoraj polni, shranjevanja ni bilo več mogoče nadaljevati.
12.33: nekaj nenavadnega
V petih minutah, od 12.30 do 12.35, se je zgodilo nekaj nenavadnega, za kar še vedno ni uradne razlage: nenaden padec v iberskem elektroenergetskem omrežju je povzročil popolni izpad elektrike. Prvih nekaj minut je vladala zmeda, poslabšana z motnjami v delovanju stacionarnih in mobilnih omrežij. Krožile so govorice, da so prizadete tudi druge evropske države (tudi sam sem to slišal preko baterijskega radia, ki sem ga hitro kupil), in kmalu so se pojavili sumi o morebitnem kibernetskem napadu. Osebno sem dvomil o tej hipotezi, saj so računalniška omrežja, ki upravljajo elektroenergetske sisteme, običajno ločena od interneta, in izpad v celotni Evropi bi bil podoben epizodi iz serije Black Mirror.
Po nekaj minutah je moj radio sporočil, da je bil izpad omejen na Iberski polotok, kar pomeni, da je bil najverjetnejši vzrok tehnična okvara.
Kaj je šlo narobe?
Ob analizi podatkov REE od 12.30 do 12.35 lahko opazimo več nenavadnih dogodkov.
Nekaj minut pred izpadom so se v omrežju pojavila nihanja, zabeležen pa je bil tudi nenaden porast proizvodnje iz vetrne energije, ki je bila do takrat zelo nizka. Francija je nenadoma prenehala uvažati elektriko iz Španije, morda zato, ker je zaznala težavo v celinskem omrežju, kar je še poglobilo neravnovesje med ponudbo in povpraševanjem.
V tistem trenutku so jedrske elektrarne, ki so še obratovale, prejele signal o preobremenitvi. Po protokolu so se aktivirali kontrolni drogovi in elektrarne so se samodejno izključile.
Najbolj presenetljivo pa je bilo dogajanje v sončnih fotonapetostnih elektrarnah, katerih proizvodnja je v nekaj sekundah padla z 18.000 MW na le 8000 MW. Ker sonce ni izginilo, mora biti razlog za izklop avtomatiziran ukaz, ki je izključil na tisoče sončnih elektrarn.
Viri iz REE navajajo, da je morda težave povzročila izključitev nekaterih sončnih elektrarn na jugozahodu Španije, vendar bi omrežje to običajno moralo uravnotežiti z mehanizmom za regulacijo ponudbe in povpraševanja. To se je izvajalo predvsem z vodno energijo, vendar je ta vir dosegel mejo svoje prilagoditvene zmogljivosti.
Trenutni dokazi tako kažejo na težavo pri sinhronizaciji omrežja. Vsi viri, ki dovajajo energijo v omrežje, morajo biti sinhronizirani pri frekvenci 50 Hz. Za lažjo sinhronizacijo je potrebna stabilna osnovna proizvodnja energije, ki jo običajno zagotavljajo jedrske, plinske in velike hidroelektrarne. Te delujejo kot naravni blažilniki motenj in pomagajo ohranjati frekvenco stabilno ob nenadnih spremembah v proizvodnji ali porabi.
Spremenljivi obnovljivi viri, kot je fotonapetostna sončna energija, te sposobnosti nimajo. Proizvajajo enosmerni tok, ki se pretvori v izmenični pri 50 Hz, vendar se ne morejo samodejno odzivati na spremembe frekvence.
Ob 12.33 je bilo v španskem omrežju zelo malo stabilnih virov, dodatno pa so se preostale jedrske elektrarne izključile zaradi zaznane prenapetosti. Hidroelektrarne so dosegle mejo svoje regulacijske zmogljivosti, plinske pa niso bile pripravljene za uporabo.
Na srečo se je elektroenergetski sistem v manj kot desetih urah skoraj popolnoma obnovil. Kljub temu pa je bila škoda storjena in posledice se še vedno čutijo.
Diagnoza
Ta nenavadna situacija kaže na popolno nevihto slabega upravljanja omrežja, neustrezne priključitve sončnih elektrarn in drugih, še neznanih, napak. Verjetno so pomembno vlogo igrali računalniški programi, ki morda niso bili ustrezno pripravljeni na tovrstne situacije.
Čeprav je omrežje razdeljeno na različna območja, ki jih je mogoče izolirati, so bili prizadeti vsi deli, ko se je hkrati odklopilo na tisoče majhnih sončnih elektrarn, razpršenih po vsej državi. Poleg tega je povezava med celinsko Španijo in evropskim omrežjem šibka, močnejša povezava s stabilnim francoskim omrežjem pa bi olajšala sinhronizacijo.
Sončna energija v najbolj sončnih urah izkrivlja vse ponudbe (cene so nizke ali celo negativne), kar naredi bolj stabilne vire ekonomsko nevzdržne, razen če imajo zagotovljeno ceno, in odvrača njihovo proizvodnjo. Vprašanje torej ni obnovljivi viri proti jedrski energiji, temveč koliko sončne energije je lahko v omrežju v določenem trenutku, da se ohrani stabilnost.
Še bolj zaskrbljujoč pa je vpliv politike v REE, saj predsedniško mesto običajno zasedajo nekdanji ministri ali visoki politični funkcionarji. Trenutna predsednica je Beatriz Corredor, pravnica in nekdanja ministrica za stanovanja, REE pa zasleduje nekoliko politiziran cilj "100 % obnovljivih virov energije".
V nekaj urah po izpadu je španski premier Pedro Sánchez namignil, da izpad morda izhaja od "zasebnih operaterjev", in obtožil tiste, ki zagovarjajo večji delež jedrske energije, da so nevedni. Trenutni španski energetski načrt, ki ga podpira EU, predvideva postopno zaprtje vseh jedrskih elektrarn med letoma 2027 in 2035.
Dva dni po izpadu je Corredor prvič javno izjavila, da se tak incident ne bo ponovil – kar je težko trditi, če vzroki še vedno niso znani.
Zato je ključno, da imajo odločitve o energetiki, kot je "100 % obnovljivih virov", neodvisno strokovno podporo, ki javnost obvešča z natančnostjo in preglednostjo. Razumna analiza ne bi smela postavljati obnovljivih virov proti jedrski energiji, tehnična telesa, kot je REE, pa bi morali voditi strokovnjaki z ustreznim znanjem in zunaj političnih struktur. Evropska unija bi morala imeti usklajeno energetsko politiko in elektroenergetsko omrežje, zasnovano za obvladovanje izpadov in zunanjih groženj.
***
J. Guillermo Sánchez León
Univerzitetni inštitut za fiziko in matematiko, Univezra Salamanca, The Conversation
