Wielka Brytania – blackout z transformacją energetyczną w tle

Gdy w Londynie, 9 sierpnia, na blisko godzinę przerwano dostawy prądu, przez media przetoczyła się nerwowa fala wieszcząca całej Europie blackout i obarczająca winą niestabilność źródeł odnawialnych. Z takimi opiniami warto było się chwilę wstrzymać, bo przyczyny i sekwencja zdarzeń okazały się dużo bardziej skomplikowane. Brytyjski operator sieci przesyłowej National Grid opublikował wstępny raport, z którego wynika, że równolegle do awarii farmy wiatrowej zawiodła konwencjonalna elektrownia gazowa. A wszystko zaczęło się od... pioruna.

9 sierpnia o godz. 16.52 w Wielkiej Brytanii doszło do częściowego blackoutu spowodowanego niemal jednoczesnym (w odstępie kilku sekund) odłączeniem od sieci dwóch dużych jednostek:

  • elektrowni gazowej Little Barford,
  • morskiej farmy wiatrowej Hornsea.

Z brytyjskiego systemu nagle ubyło łącznie 1,38 GW mocy. W efekcie doszło do gwałtownego spadku częstotliwości do poziomu 48,8 Hz (pożądany zakres to 50,5–49,5 Hz) i kaskadowych zdarzeń w systemie energetycznym. Uruchomiona rezerwa mocy nie wystarczyła do zahamowania spadku częstotliwości, dlatego automatycznie odłączono od prądu około milion odbiorców, czyli 5% systemu elektroenergetycznego. Dzięki temu ustabilizowano sieć, co ochroniło pozostałych Brytyjczyków przed większą katastrofą. Po niecałej godzinie dostawy przywrócono.

Co wiadomo do tej pory?  

  • Była to największa awaria brytyjskiego systemu energetycznego od 10 lat. National Grid podaje, że pierwsze w sekwencji zdarzeń było uderzenie pioruna w sieć na północ od Londynu.  Są to sytuacje bardzo częste i normalnie nie stanowią większego zagrożenia. Tym razem jednak, kilka sekund później wystąpiły równoległe problemy techniczne w dwóch jednostkach wytwórczych – wiatrowej i gazowej. To one okazały się bezpośrednią przyczyną blackoutu.
  • Jak podaje National Grid, gdy doszło do awarii, poziom rezerw wynosił 1 GW. Jest on kalkulowany z uwzględnieniem scenariusza, w którym awarii ulega pojedyncza, duża jednostka. W przypadku Wielkiej Brytanii to albo elektrownia jądrowa Sizewell B (1,26 GW) albo interkonektor stałoprądowy Cross-Channel (1 GW). Mimo uruchomienia dostępnych rezerw, w tym aż 475 MW mocy magazynów bateryjnych, 350 MW redukcji zapotrzebowania i tylko 200 MW generacji, skala ubytków nie pozwoliła zaradzić problemom.
  • 9 sierpnia w Wielkiej Brytanii 30% energii elektrycznej było produkowane w elektrowniach wiatrowych, 30% w gazowych, 20% w jądrowych, 10% importowano, a pozostałą ilość wyprodukowano w elektrowniach wodnych, biomasowych oraz z węgla. Taki miks staje się  normą w Wielkiej Brytanii. Jest konsekwencją dynamicznego wzrostu mocy zainstalowanych źródeł odnawialnych i gwałtownego spadku udziału jednostek węglowych. W ostatniej dekadzie udział OZE wzrósł czterokrotnie i dziś wynosi ponad 20 GW odpowiadając za 25% mocy zainstalowanych. Morskie farmy wiatrowe mają już 8,5 GW.

Co z tego wynika?

  • Przerwy w dostawach prądu są zjawiskiem niepożądanym, choć niestety zdarzają się. Mogą wynikać zarówno z problemów w sieci przesyłowej (np. jak w 2003), jak i z awarii jednostek wytwórczych. Do ostatniego większego blackoutu doszło w Wielkiej Brytanii w 2008 r. Wówczas przyczyną również było jednoczesne wyłączenie dwóch dużych elektrowni –węglowej Logannet i jądrowej Sizewell B[1].
  • Ponowna awaria dwóch dużych jednostek systemowych wzbudzi dyskusje o tym, jaki powinien być poziom rezerw i czy system elektroenergetyczny będzie mógł sobie poradzić z każdym zjawiskiem w sieci.  Utrzymywanie większych rezerw jest kosztowne. Wydarzenia w Wielkiej Brytanii pokazują także, że liczy się jakość i szybkość reakcji rezerw mocy – ich elastyczność jest kluczowa.
  • Wbrew na gorąco formułowanym opiniom, to nie zmienny charakter produkcji OZE był przyczyną blackoutu. Jak podkreśla National Grid warunki pogodowe i generacja były zgodne z prognozami, a problemy w elektrowniach miały charakter techniczny. Jednak integracja i bilansowanie zmiennych źródeł wymaga poradzenia sobie z nowymi wyzwaniami: zmiennością dobową i sezonową, potrzebą poprawy prognozowania, czy inercją w systemie.  

Brytyjskie doświadczenia dowodzą, że wzrost penetracji źródeł odnawialnych jest wyzwaniem dla systemu elektroenergetycznego. Nie oznacza to jednak, że OZE są przyczyną wszystkich problemów. Wiele krajów już teraz radzi sobie z tym wyzwaniem, a szereg innych, w tym Polska, prędzej czy później, będzie musiało stawić mu czoła. Jeśli nasz system "uzbroimy" w mechanizm elastycznych rezerw i wprowadzimy zmiany w funkcjonowaniu rynku energii jest szansa, że uchronimy się przed niepożądanymi zdarzeniami.

1. https://www.theguardian.com/business/2008/may/28/power.cuts

Data publikacji: 21 sierpnia 2019