Культура ВРН

Крупнейшее за последние 20 лет отключение электроэнергии в Европе на Пиренейском полуострове спровоцировало волну хаоса в Испании, Португалии и некоторых частях Франции. Люди пережили настоящий шок, а цивилизация показала свою ужасную хрупкость. Когда кошмар закончился, возник вопрос: что это было, и может ли то же самое произойти снова в ещё больших масштабах?

Политические лидеры Европы и операторы энергосистем заверили, что подобные отключения электроэнергии случаются крайне редко, а европейские электросети являются одними из самых стабильных в мире.

Однако эксперты по энергетике говорят, что ни одна сеть не является непогрешимой. Профессор Цзяньчжун Ву, глава школы инженерии в Кардиффском университете (Великобритания), сказал, что отключения «могут произойти где угодно».

«Несмотря на сегодняшние высокие стандарты надёжности, отключения электроэнергии могут происходить. Достижение 100-процентного уровня надёжности потребует инвестиций, значительно превышающих экономически обоснованные», — сказал он.

Шармали Джаямаха, старший менеджер компании Energy Systems Catapult, заявила: «Ни одна система не может быть на 100% устойчивой», поэтому риски «нужно соизмерять с нашей готовностью платить за их снижение».

Если ни одна энергосистема не является пуленепробиваемой, то какие риски могут спровоцировать катастрофическое отключение электроэнергии в любой стране? Попробуем назвать основные причины, по которым энергосистема может рухнуть.

«Рука Божья»

Крупные аварии в энергосистемах часто происходят из-за факторов, которые трудно предвидеть или контролировать.

Экстремальные погодные явления и стихийные бедствия представляют собой явный риск, поскольку штормы, волны тепла и землетрясения могут привести к разрушительному ущербу для критической национальной инфраструктуры. Известно также, что удары молний и солнечные вспышки повреждают жизненно важное оборудование, такое как подстанции и линии электропередач, которые имеют решающее значение для поддержания стабильности сети.

Первоначально предполагалось, что отключение электроэнергии в Испании было вызвано «редким атмосферным явлением» из-за внезапного изменения температуры, которое могло дестабилизировать сеть. Однако оператор Red Eléctrica позже отверг эту теорию.

Большинство отключений, вызванных стихийными бедствиями, легче идентифицировать. В американском штате Техас серия из трех зимних штормов в начале 2021 года привела к замерзанию ветряных электростанций и газовых электростанций, в результате чего 4,5 млн домов и предприятий остались без электричества, некоторые — на несколько дней.

Риск подобных событий возрастает, поскольку климатический кризис увеличивает частоту и серьёзность экстремальных погодных явлений.

Человеческий хаос фактор

Некоторые отключения электроэнергии полностью вызваны деятельностью человека. Геополитические факторы и кибератаки могут привести к крупным перебоям в работе сети. Человеческая ошибка также может сыграть свою роль.

После отключения электроэнергии на Иберии многие задавались вопросом, не нацелились ли на сеть злонамеренные государственные деятели. Однако Red Eléctrica поспешила заявить, что никаких признаков атаки не было, и позже опровергла эту теорию.

Тем не менее, риск кибератаки на инфраструктуру электросетей — это «не научная фантастика», считает голландский эксперт по кибербезопасности Дэйв Маасланд. Он сообщил голландской прессе, что «атаки на источники питания возможны и уже вызывали сбои в прошлом».

Сбои в работе сети

Проще говоря, отключение электроэнергии происходит, когда перестает работать энергосистема: это может быть вызвано непредвиденным механическим сбоем, связанным с линиями электропередач, подстанциями или другой сетевой инфраструктурой, или более сложной проблемой, связанной с работой системы.

Ключевым беспокойством после отключения электроэнергии в Испании является роль, которую возобновляемая энергия могла сыграть в крахе системы. Без чёткого объяснения нынешнего отключения слишком рано давать комментарии, говорят эксперты.

На данный момент нам известно, что в испанской системе электроснабжения в течение нескольких секунд произошло два крупных сбоя генерации на богатом солнцем юго-западе страны, что могло дестабилизировать сетевое соединение между Испанией и Францией и в конечном итоге привело к полной потере электроэнергии во всей энергосистеме.

Первоначальный триггер ещё расследуется. Полной ясности по-прежнему нет.

Действительно, сеть, богатая возобновляемыми источниками энергии, сложнее в эксплуатации, чем сеть, работающая на ископаемом топливе. Это связано с тем, что изначально сеть проектировалась с учётом крупных угольных, газовых и атомных электростанций. На этих электростанциях установлены вращающиеся турбины, которые создают инерцию в системе, что помогает поддерживать частоту сети на уровне около 50 Гц. Ветровые и солнечные электростанции не создают инерции в сети, а это означает, что в периоды высокой выработки возобновляемых источников энергии может быть сложнее поддерживать постоянную частоту в случае внезапной потери мощности. Значительное колебание частоты может привести к автоматическому отключению генераторов, что приведет к коллапсу системы.

Джаямаха заявила, что переход на возобновляемые источники энергии потребует от сетевых компаний инвестировать в технологии стабилизации сети. «Электросеть претерпевает беспрецедентные изменения, поскольку мы сокращаем нашу зависимость от ископаемого топлива и переходим на решения, которые дешевле, лучше и чище. Это создаёт различные проблемы устойчивости, которые необходимо решать», — сказала она.

«Устойчивость теперь заключается не только в наличии достаточного количества свободных мегаватт, которые можно просто включить, но и в правильном сочетании технологий и возможностей системы для эксплуатации сети с гораздо большим количеством возобновляемых источников энергии».

Частью этих усилий по стабилизации должна стать разработка новых инструментов балансировки и управления системой, в частности, интеграция масштабных аккумуляторных батарей, которые играют жизненно важную роль в поддержании стабильности.

Событие «Чёрный лебедь»

Во многих случаях факторы риска, описанные выше, могут совпадать, то есть относительно обычные или безобидные события могут объединиться, чтобы создать каскадный отказ, который приведет к катастрофе. Эти события «чёрного лебедя» практически невозможно предвидеть, а это значит, что операторы сетей находятся под давлением, чтобы быть готовыми к неожиданностям.

В августе 2019 года в Великобритании произошло крупнейшее за последние десять лет отключение электроэнергии, в результате чего почти 1 миллион человек в Англии и Уэльсе остались без электричества, а сотни людей застряли в поездах на девять часов.

Отключение произошло после того, как молния ударила в линию электропередачи к северу от Лондона и сумела заставить два электрогенератора, находящихся на расстоянии более 100 миль друг от друга, отключиться от системы с разницей в несколько секунд. Оператор энергетической системы описал это как «крайне редкое и неожиданное событие».

Удары молний в энергетическую инфраструктуру случаются довольно часто, как и отключения электростанций, но влияние крупного двойного отключения на стабильность сети было настолько серьёзным, что десятки небольших генераторов и аккумуляторных батарей, использующих неправильные настройки безопасности, отключили систему, и оператор не смог избежать потери электроэнергии.


Вывод. Ни один из элементов по отдельности не может вызвать полномасштабное отключение электроэнергии, но их сочетание может оказаться разрушительным. Человечество пока не готово к тому, чтобы обеспечить стопроцентную надёжность энергоснабжения цивилизации. Стало быть, надо ждать нового блэкаута.

Где и когда? Где угодно и когда угодно.