Прекъсване на тока като в Испания може да се случи навсякъде

Най-голямото прекъсване на електрозахранването в Европа от над 20 години на Иберийския полуостров предизвика часове хаос за хората в Испания, Португалия и части от Франция по-рано тази седмица. Но впоследствие то повдигна общ въпрос пред правителствата на целия континент: може ли същото да се случи и тук?

Политическите лидери и операторите на енергийни системи на Европа дадоха уверения, че подобни прекъсвания на електрозахранването са изключително редки и че европейските електропреносни мрежи са едни от най-стабилните в света.

И все пак енергийните експерти предупредиха, че макар широкомащабните прекъсвания да са рядкост, никоя мрежа не е безгрешна. Проф. Джианджун Ву, ръководител на инженерния факултет в университета в Кардиф, заяви пред The Guardian, че прекъсванията на електрозахранването „могат да се случат навсякъде“.

„Въпреки днешните високи стандарти за надеждност, все още могат да се случат прекъсвания с ниска вероятност, но с голямо въздействие. Тези мрежи не са проектирани да бъдат напълно без прекъсвания, защото постигането на такова ниво на надеждност би изисквало инвестиции, далеч надхвърлящи икономически осъществимото“, обяснява той.

Чармали Джаямаха, старши мениджър в подкрепяната от правителството на Обединеното кралство компания Energy Systems Catapult, заяви: „Никоя система не може да бъде 100% устойчива“, така че рисковете „трябва да бъдат балансирани с нашата готовност да платим, за да ги намалим“.

Ако никоя енергийна система не е бронирана, тогава какви са рисковете, които биха могли да предизвикат катастрофално прекъсване на електрозахранването в която и да е страна? Тук разглеждаме основните причини, поради които една енергийна система може да се срине.

„Божията ръка“

Големите сривове на енергийните системи често се дължат на фактори, които са трудни за предвиждане или контролиране.

Екстремните метеорологични събития и природните бедствия представляват ясен риск, защото бурите, горещите вълни и земетресенията могат да доведат до опустошителни щети на критична национална инфраструктура. Известно е също, че ударите на мълнии и слънчевите изригвания могат да повредят жизненоважно оборудване като подстанции и електропроводи, които са от решаващо значение за поддържане на стабилността на мрежата.

Ранни доклади предполагаха, че спирането на електрозахранването в Испания е причинено от „рядко атмосферно явление“ поради внезапна промяна в температурата, което може да е дестабилизирало мрежата. Но операторът на мрежата, Red Eléctrica, по-късно отхвърли теорията.

Повечето прекъсвания поради природни бедствия са по-лесни за идентифициране. В американския щат Тексас серия от три зимни бури в началото на 2021 г. причини замръзване на вятърни паркове и газови електроцентрали, оставяйки 4,5 милиона домове и предприятия без ток, някои за няколко дни.

Рискът от тези събития нараства, тъй като климатичната криза увеличава честотата и тежестта на екстремните метеорологични явления.

Хаос, причинен от човека

Някои прекъсвания на електрозахранването са изцяло причинени от човека. Джаямаха казва, че геополитическите фактори и кибератаките имат потенциал да причинят „големи прекъсвания“ в мрежата. Човешката грешка също може да играе роля.

След спирането на електрозахранването на Иберийския полуостров мнозина поставиха под въпрос дали злонамерени държавни лица са се прицелили в мрежата. Red Eléctrica обаче бързо настоя, че няма признаци на атака и по-късно изключи теорията.

Въпреки това, рискът от кибератака срещу инфраструктурата на електропреносната мрежа „не е научна фантастика“, според холандския експерт по киберсигурност Дейв Маасланд. Той заяви пред холандската преса, че „атаките срещу електрозахранването са възможни и вече са причинявали смущения в миналото“. Той посочи атаките на Русия срещу енергийната система на Украйна през 2015 и 2016 г. и неуспешен опит след нахлуването ѝ през 2022 г.

Проблеми в мрежата

Най-просто казано, прекъсване на електрозахранването се получава, когато електропреносната система спре да работи: това може да се дължи на неочакван механичен проблем, включващ електропроводи, подстанции или друга мрежова инфраструктура – ​​или на по-сложен проблем с начина, по който системата работи.

Ключов проблем, който възниква след спирането на електрозахранването в Испания, е ролята, която възобновяемата енергия може да е изиграла за колапса на системата. Без ясно обяснение за прекъсването е твърде рано да се коментира, казват експерти.

Това, което знаем досега, е, че електроенергийната система на Испания е претърпяла две големи загуби на производство в богатия на слънчева енергия югозапад на страната в рамките на секунди, което може да е дестабилизирало мрежовата връзка между Испания и Франция и в крайна сметка да е довело до пълна загуба на мощност в цялата енергийна система. Първоначалният спусък все още се разследва.

Вярно е, че богатата на възобновяеми енергийни източници мрежа е по-различна и по-трудна за работа от такава, захранвана с изкопаеми горива. Това е така, защото мрежата първоначално е проектирана с мисъл за големи въглищни, газови и атомни електроцентрали. Тези централи разполагат с въртящи се турбини, които създават инерция в системата, което помага да се поддържа честотата на мрежата около 50Hz. Вятърните и слънчевите паркове не създават инерция в мрежата, което означава, че в моменти на високо производство на възобновяеми енергийни източници може да е по-трудно да се поддържа стабилна честота, ако има внезапна загуба на мощност. Значително колебание в честотата може да доведе до автоматично изключване на генераторите, което води до колапс на системата.

Джаямаха казва, че преминаването към възобновяеми енергийни източници ще изисква от мрежовите компании да инвестират в технологии за стабилизиране на мрежата.

„Електропреносната мрежа претърпява безпрецедентна промяна, тъй като намаляваме зависимостта си от изкопаеми горива и преминаваме към решения, които са по-евтини, по-добри и по-чисти. Това създава различни предизвикателства пред устойчивостта, които трябва да бъдат управлявани“, допълва тя. „Устойчивостта вече не е просто да имате достатъчно свободни мегавати, които можете просто да включите, а да имате правилната комбинация от технологии и системни възможности за работа на мрежа с много повече възобновяеми енергийни източници.“

Кейт Мълвани, главен консултант в Cornwall Insight, заяви, че във Великобритания ключова част от тези усилия е разработването на нови инструменти за балансиране и управление на системата, „особено интегрирането на батерии с мащаб на мрежата, които играят жизненоважна роля за поддържане на стабилността“.

„Електроенергийната система във Великобритания е сред най-надеждните в света. Така че, макар голямо прекъсване на електрозахранването винаги да е възможно, обширните предпазни мерки го правят изключително малко вероятно“, каза тя.

Събитие „Черен лебед“

В много случаи рисковите фактори, описани по-горе, могат да съвпадат, което означава, че относително често срещани или безобидни събития могат да се натрупат, за да създадат каскаден срив, водещ до катастрофа. Тези събития „черен лебед“ са почти невъзможни за предвиждане – което означава, че операторите на мрежата са под натиск да се подготвят за неочакваното.

През август 2019 г. Обединеното кралство претърпя най-голямото си прекъсване на електрозахранването от повече от десетилетие, оставяйки почти 1 милион души в Англия и Уелс без електричество, а стотици хора останаха блокирани във влаковете до девет часа.

Спирането на електрозахранването стана, след като мълния удари преносна верига северно от Лондон и успя да предизвика прекъсване на системата от два генератора на електроенергия, разположени на повече от 100 мили един от друг, в рамките на секунди. Операторът на енергийната система описа събитието като „изключително рядко и неочаквано“.

Ударите на мълнии върху енергийната инфраструктура са сравнително често срещани, както и прекъсванията на електроцентралите, но въздействието на голямото двойно прекъсване върху стабилността на мрежата беше достатъчно сериозно, за да доведе до прекъсване на системата от десетки малки генератори и батерии, използващи неправилни настройки за безопасност, и да направи невъзможно за оператора да избегне загуба на мощност.

Нито един отделен елемент в събитието не би причинил самостоятелно прекъсване на електрозахранването, но комбинацията се оказа опустошителна.