Czy to OZE pogrążyły Hiszpanię w mroku? Blackout to raczej nie ich wina, ale...

Wciąż czekamy na wyjaśnienie przyczyn blackoutu w Hiszpanii i Portugalii. Bezpośrednim powodem według wstępnych komunikatów były wahania częstotliwości napięcia. Standardowo w Europie wynosi ona 50 Hz (50 razy na sekundę), a utrzymanie jej na dokładnie takim poziomie jest niezbędne do prawidłowego działania sieci i nieprzerwanych dostaw prądu. W związku z brakiem takiej stabilności zaczęły automatycznie odłączać się poszczególne rejony i pobór prądu w Hiszpanii 28 kwietnia po 12:30 spadł z 25 do 10,5 GW.

Blackout w raju OZE

Co mogło przyczynić się do takiej sytuacji? Wciąż jest więcej pytań niż odpowiedzi. Wiemy, że służby wstępnie wykluczają opcję ataku cybernetycznego. Władze zapewniają, że przerwa w normalnej dostawie prądu nie była spowodowana przez niewłaściwą pracę któregokolwiek jego źródła.

Operatorzy utrzymują, że nie chodzi o niewłaściwe działanie odnawialnych źródeł, które odpowiadają za 56 proc. produkcji energii w Hiszpanii i powyżej 70 proc. w Portugalii. W momencie awarii w hiszpańskim miksie 78 proc. prądu pochodziło z odnawialnych źródeł (choć to wcale nie rekord, bywa, że wartość ta sięga 100 proc.)

Na razie operatorzy sieci na półwyspie iberyjskim spekulują na temat przyczyn dramatycznych wydarzeń. Jeszcze w poniedziałek Portugalczycy upatrywali je w wahaniach temperatur oraz wahaniach napięć po hiszpańskiej stronie granicy, które przeniosły się na portugalską sieć. Hiszpanie nabierają wody w usta, premier kraju Pedro Sánchez zapowiada jednak rychłe wyjaśnienie sprawy.

Co wiadomo na pewno?

Niezależnie od przyczyn stanęło wiele pociągów, wyłączone zostało metro w Lizbonie i Porto, na całym półwyspie przestała działać sygnalizacja świetlna, padły przeciążone sieci GSM. Częściowo bez prądu, łączności komórkowej i internetowej musiały radzić sobie placówki służby zdrowia.

Czynne sklepy przeżyły oblężenie klientów wykupujących asortyment w panice. Wiele oddziałów szpitalnych pozostało bez żadnego zasilania. Energii z agregatów prądotwórczych starczyło zwykle jedynie dla SOR-ów i bloków operacyjnych. Lekarze przerzucili się na ręczne wypisywanie recept i wypełnianie dokumentacji. Przestały działać chłodziarki, w których przechowywane są szczepionki.

Fotowoltaika gruchnęła

Normalne zasilanie przywrócono po niemal dobie. Brak jednoznacznych odpowiedzi napędził jednak spiralę spekulacji. Wiele osób zaczęło zastanawiać się, czy na niestabilność sieci nie wpłynął wyjątkowo wysoki udział OZE w generacji energii.

W Hiszpanii w momencie awarii odpowiadały one za 18 z 24 wyprodukowanych gigawatów. O tym, że Hiszpanie i Portugalczycy przejechali się na swojej wierze w odnawialne źródła, słychać również w Polsce.

Niektórzy sugerowali, że niemożliwe do opanowania wiatraki i panele fotowoltaiczne wyprodukowały zbyt dużo energii, a sieć elektroenergetyczna tego nie wytrzymała.

Takie obawy nie są nowością, podobnie jak wizje czajników elektrycznych topiących się po gwałtownym skoku napięcia w słoneczny dzień. To teza nie do obrony. Instalacje fotowoltaiczne w momencie „przegrzania" są automatycznie odłączane od sieci, co nie powinno zagrażać jej stabilności – wręcz przeciwnie. Dzieje się to również w Polsce.

Kolejna z tez wskazujących na OZE mówi o szybkim wzroście mocy paneli fotowoltaicznych, które zaczęły masowo odłączać się od sieci, by jej nie przeciążyć. Rzeczywiście, w momencie kryzysu wyłączyła się większość instalacji solarnych, a wytwarzana przez nie moc spadła z ponad 18 gigawatów do zaledwie 639 megawatów.

Dlaczego ubyło aż tyle energii? To z pewnością anomalia. Jeśli prądu jest „zbyt dużo", to odłączyć powinno się tyle mocy, ile potrzeba do wyrównania poziomu akceptowalnego wolumenu w sieci.

Jednocześnie dla bezpieczeństwa wyłączone zostały pozostające w mniejszości elektrownie jądrowe i konwencjonalne. Te, które pozostały w miksie, przed blackoutem działały na niższym poziomie, by pozostawić w systemie miejsce dla tańszych, odnawialnych źródeł. To zgodne z ekonomiczną logiką i zasadami efektu merit order (pierwszeństwa dla najtańszych źródeł energii).

Bezwładność receptą na blackout?

Udziału OZE w poniedziałkowym scenariuszu dopatruje się baskijskie „El Correo”. Dziennik twierdzi, że do blackoutu mógł doprowadzić szybki wzrost zainstalowanej mocy OZE przy jednoczesnym braku inwestycji w sieć energetyczną.

W ostatnich tygodniach Hiszpania wielokrotnie miała do czynienia z nadprodukcją i zjawiskiem ujemnych cen. Dochodzi do tego, gdy producenci energii chcą ją zbyć za wszelką cenę, nawet dopłacając. „El Correo” zwraca uwagę na to, że „utrata 15 gigawatów w ciągu 15 sekund, były skutkiem, a nie przyczyną” awarii systemu energetycznego. Dziennik, podobnie jak wielu ekspertów, wskazuje na zjawisko „bezwładności”, której brak mógł odegrać znaczącą rolę w poniedziałkowym kryzysie.

Faktycznie, pewna bezwładność generacji energii przez turbiny w elektrowniach tradycyjnych stabilizuje sieć. „Takiej bezwładności nie ma przy wytwarzaniu energii ze źródeł odnawialnych. I to jest wyzwanie związane z koniecznością stabilizacji sieci w przyszłości” – potwierdzają również źródła unijne.

Wysoką bezwładnością charakteryzują się generatory oparte na turbinach, takie jak tradycyjne elektrownie węglowe, gazowe czy jądrowe. Użyte w nich turbiny, mówiąc w uproszczeniu i skrócie, nawet w przypadku awarii będą dalej wirować siłą rozpędu i dostarczać prąd do sieci. W podobny sposób rower – właśnie siłą rozpędu – będzie wciąż jechał, nawet jeśli przestaniemy pedałować. Zjawisko bezwładności daje czas wciąż działającym źródłom energii na zwiększenie produkcji, a, co za tym idzie, utrzymanie stałej częstotliwości napięcia w sieci.

W takiej sytuacji konwencjonalne źródła stanowią „swoiste koła zamachowe, które »wygładzają« skoki częstotliwości napięcia. Wraz z wypieraniem paliw kopalnych przez OZE, spada ilość wirujących synchronicznie turbin i generatorów. A zatem spada, niezbędna do utrzymania bezpieczeństwa energetycznego, inercja” – mówił portalowi Smoglab Marcin Dusiło, ekspert Forum Energii.

Bezwładność systemu w Hiszpanii i Portugalii jest bardzo niewielka, w związku z czym jest bardziej narażony na wahania częstotliwości i związane z nimi awarie. Można temu zaradzić nie tylko poprzez utrzymanie mocy konwencjonalnych, ale i użycie kompensatorów mocy stabilizujących napięcie.

Lider OZE jak energetyczna wyspa

„Hiszpania od lat jest jednym z liderów transformacji energetycznej w Europie. W przeszłości były już dni, kiedy niemal 100 proc. energii pochodziło z OZE. Jednak poniedziałkowe wydarzenia pokazują, że rosnący udział odnawialnych źródeł musi być wspierany rozwojem systemów magazynowania energii, budową rezerwowych mocy oraz modernizacją sieci przesyłowych. Eksperci zwracają uwagę, że bez dodatkowych inwestycji w elastyczność i odporność systemów elektroenergetycznych ryzyko podobnych awarii będzie rosło w całej Europie” – pisał na swoim profilu w portalu Substack Piotr Maciążek, ekspert bezpieczeństwa energetycznego.

Kolejnym problemem jest brak wystarczającego połączenia iberyjskiej sieci z zagranicą, przede wszystkim z Francją. Zarządzający hiszpańską siecią p.o. Sekretarza Stanu ds. energii Manuel García Hernández na tydzień przed blackoutem apelował o zwiększenie liczby interkonektorów na granicy francusko-hiszpańskiej. To one odpowiadają za przesył energii pomiędzy krajowymi sieciami. Ostrzegał przy tym, że hiszpański system elektroenergetyczny jest wyspą „w większym stopniu niż Irlandia”.

Hiszpania dzięki importowi energii może uzupełnić jedynie 2 proc. swojego zapotrzebowania na energię. Francuski operator deklarował, że kraj jest w stanie przesłać sąsiadowi od 750 do 950 MW energii. Dla porównania Polska w szczycie zapotrzebowania może zaimportować lub wyeksportować nawet ok. 4 GW energii. Nawet taki poziom wsparcia nie uratowałby Hiszpanii przed blackoutem, jednak zmniejszyłby jego zasięg, szczególnie w regionach znajdujących się najbliżej granicy.

Podsumowując: na razie mamy zbyt mało informacji, by potwierdzić, że to OZE odegrały kluczową rolę w awarii iberyjskiej sieci. Trudno też upatrywać przyczyn blackoutu jedynie w wysokim udziale odnawialnych źródeł w miksie – w końcu wielokrotnie dochodził on do stu procent, co nie powodowało podobnych awarii. Charakterystyka systemu oraz bardzo mocne oparcie na słońcu i wietrze mogły jednak nie pomóc. Na twarde odpowiedzi będziemy musieli poczekać.