Drago Babič

Pred kratkim sta španska vlada in upravljalec prenosnega omrežja Red Electrica objavila svoji poročili o španskem blackoutu. Poudarek vladnega poročila je bolj na človeških napakah, ki naj bi jih storili upravljalec omrežja in nekateri upravljalci proizvodnih virov, manj na sistemskih napakah in nič na tehnoloških karakteristikah različnih virov, predvsem pa ne daje jasnih usmeritev, kako v bodoče preprečiti podobne krize nestabilnosti sistema. Poročilo upravljalca sistema daje več poudarka tehnološkim karakteristikam sistema in podrobnejšemu opisu poteka dogodkov, vendar tudi to poročilo ne vsebuje natančnejše analize vzrokov in jasnih usmeritev za v bodoče. Upajmo, da bo poročilo ENTSOe, ki bo pripravljeno v pol leta, jasnejše, predvsem pa bo vsebovalo predlog ustreznih ukrepov, kako preprečiti podobne krize v celotnemu evropskemu elektroenergetskemu sistemu, ki je bil v zadnjem času (pred Španijo zadnjič letos pozimi v Nemčiji) večkrat v krizi nestabilnosti.

Tako okvirno analizo smo, tudi s pomočjo UI, pripravili sami, da sprožimo v Sloveniji strokovno diskusijo na to temo in pripomoremo  k oblikovanju odpornejšega slovenskega elektroenergetskega sistema.

Poglejmo najprej časovni potek dogodkov v Španiji na dan 28.4.:

Tisti sončni dan je bila okrog poldne sestava proizvodnje električne energije iz različnih virov: 59% sonce, 12% veter (skupaj 71%), preostalo iz klasičnih virov, hidro in termo elektrarn. Proizvodnje je bilo več kot porabe, višek so izvažali na Portugalsko in Francijo, daljnovodi so bili obremenjeni, proizvodnja jalove (reaktivne) energije in posledično napetost je bila dopoldne visoka, nad normalo, vendar ne čez mejo.

Že dopoldne se je pojavilo v jugozahodnem delu omrežja v klastru sončnih elektrarn, dodatno nihanje frekvence in napetosti, značilno za inverterske sisteme, ki so ga operaterji dušili (ob pomanjkanju sinhronskih rezerv, to je večjih, rotirajočih generatorjev klasičnih termoelektrarn, to je inercije) predvsem z elektronskimi regulatorji moči in nastavitvijo inverterjev OVE elektrarn. To je začasno zaustavilo dodatno nihanje, ki pa se je po 12.30 uri ponovno pojavilo. Tega nihanja, kljub poizkusom, niso uspeli obvladati, nekatere rezervne termoelektrarne, ki jih je pozval regulator, da se vklopijo in pomagajo stabilizirati ta nihanja, se niso odzvale, zato so sledili odklopi: najprej odklop povezave s Francijo, nato odklopi klustrov sončnih elektrarn. Vsak odklop je še povečal delež jalove energije in s tem dvignil napetost ter tako povzročil kaskado nadalnjih odklopov inverterjev zaradi previsoke napetosti, najprej inverterjev sončnih elektrarn, nato še odklop zaščit klasičnih elektrarn, kar ni bilo več mogoče zaustaviti, dokler se celotni sistem ni zrušil.

Res je, da je bilo v trenutku, ko je nastopila kriza na razpolago premalo rezervnih termoelektrarn, kar je odgovornost posameznih vodstev teh elektrarn in upravljalca sistema, ki razpoložljivosti rezerv ni preverjal, tako da je delni razlog krize človeška napaka oziroma malomarnost. Vendar je glavni vzrok neustrezna tehnološka rešitev za kompenzacijo jalove energije in nihanja frekvence in napetosti v elektrosistemih, kjer prevladujejo OVE vetra in sonca, ki so na omrežje priklopljeni preko inverterjev. Ti so prešibki, da bi lahko v primeru motenj “vsilili” omrežju pravo količino jalove energije in pravo frekvenco ter napetost. Vse kar zmorejo v takih razmerah, je odklop.

V elektrosistemih z večjim (pretežnim) deležem klasičnih virov z velikimi masami generatorjev in z mehanskim nadzorom nad frekvenco se taka regulacija izvaja z nastavitvami vsakega generatorja, velika masa in s tem vztrajnost, ki ustvarja veliko gibalno/rotacijsko količino in s tem veliko dodatne moči, pa omogoča, da se popravki frekvence/napetosti/jalove energije “vsilijo” celotnemu sistemu.

Rešitev za ta problem je najprej v pravem obratovalnem ravnotežju v elektroenergetskem sistemu med inverterskimi OVE viri (veter in sonce) in viri z velikimi rotirajočimi masami (inercijo), to je hidro in termoelektrarnami. Iz dosedanjih izkušenj lahko rečemo, da mora biti v elektrosistemu v obratovanju vsaj polovica virov klasičnih, hidro in termoelektrarn. In to v obratovanju, ne v rezervi.

Druga, pomožna rešitev je, da se pri inverterskih elektrarnah obvezno uporabljajo kot podpora inverterjem baterije primerne moči, ki lahko z veliko trenutno močjo omogočajo popravke frekvence in drugih odstopanj. To pomeni, da bi bilo potrebno pri priklopih novih sončnih in vetrnih elektrarn upoštevati nove, strožje tehnične pogoje, ki bi zagotovili zanesljivejše obratovanje teh elektrarn tudi v izrednih razmerah. To pomeni, da bi se lahko na omrežje priklapjale nove OVE kapacitete le v kombinaciji z baterijami ali drugimi hranilniki (ČHE). To bi povzročilo precejšno podražitev investicijske cene takih sistemov (približno podvojitev, kakor vidimo pri manjših sistemih), zato je primerno, da se tehnično in ekonomsko ovrednotijo vse različne variante elektrosistemov, da se ne bomo še naprej slepili, kako je energija iz OVE zastonj. Najdražji so blackouti.