Μπορεί η σύγχρονη κοινωνία να λειτουργήσει σε έναν κόσμο χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα; Πρόσφατα η Ιβηρική Χερσόνησος ήρθε αντιμέτωπη με τη σκληρή πραγματικότητα αυτής της πρόκλησης, όταν υπέστη το μεγαλύτερο μπλακ άουτ στην Ευρώπη εδώ και δύο δεκαετίες. Δεκάδες εκατομμύρια άνθρωποι έμειναν χωρίς ρεύμα, δίκτυα μεταφορών, τραπεζών κα επικοινωνιών επηρεάστηκαν, ενώ τα νοσοκομεία στηρίχθηκαν σε εφεδρικές γεννήτριες.
Δεν ήταν, όμως, το πρώτο μπλακ άουτ που έφερε φέτος τα πάνω κάτω στην Ευρώπη. Τον Μάρτιο, το αεροδρόμιο Χίθροου του Λονδίνου έκλεισε μετά από πυρκαγιά στον μοναδικό υποσταθμό που παρείχε ρεύμα σε έναν από τους πιο πολυσύχναστους κόμβους μεταφορών στον κόσμο, ακυρώνοντας πτήσεις και αφήνοντας χιλιάδες σπίτια χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα. Η αιτία της πυρκαγιάς παραμένει άγνωστη, αλλά το συνολικό κόστος για την αεροπορική βιομηχανία εκτιμάται σε πάνω από 78 εκατομμύρια δολάρια.
Και τα δύο περιστατικά υπογραμμίζουν την επείγουσα ανάγκη βελτίωσης της συνολικής ετοιμότητας και ανθεκτικότητας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, εν μέσω της αυξανόμενης παγκόσμιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, της μετάβασης στην καθαρή ενέργεια και των όλο και πιο συχνών επικίνδυνων κλιματικών φαινομένων, όπως σημειώνεται σε άρθρο στο Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ.
Τα καλά νέα είναι ότι υπάρχουν λύσεις για τον ιδιωτικό και τον δημόσιο τομέα για την αποφυγή μελλοντικών δαπανηρών ενεργειακών διαταραχών.
Τι συνέβη στη διακοπή ρεύματος στην Ιβηρική
Η διακοπή ρεύματος στην Ιβηρική στις 28 Απριλίου λειτούργησε ως προειδοποιητικό μήνυμα για τα δίκτυα.
Πριν διερευνήσει κανείς τι συνέβη εκείνη την ημέρα, πρέπει να κατανοήσει ότι ένα ασφαλές και αξιόπιστο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας λειτουργεί σε ένα σταθερό εύρος τάσης, διατηρεί συγκεκριμένα όρια συχνότητας και εξισορροπεί συνεχώς την προσφορά και τη ζήτηση.
Επιπλέον, η σταθερότητα και η ασφάλεια συχνά ενισχύονται από τη διασυνοριακή σύνδεση των εθνικών δικτύων. Στην προκειμένη περίπτωση, το δίκτυο της Ισπανίας συνδέεται με τη Γαλλία και την Πορτογαλία για να καταστεί δυνατή η εμπορία ηλεκτρικής ενέργειας και να ενισχυθεί η ασφάλεια.
Τα όσα γνωρίζουμε σήμερα για το περιστατικό έχουν ως εξής, όπως παρουσιάζονται από το EPRI (αμερικανικός ανεξάρτητος, μη κερδοσκοπικός οργανισμός που διεξάγει έρευνα και ανάπτυξη σχετικά με την παραγωγή, παράδοση και χρήση ηλεκτρικής ενέργειας) και τον ENTSO-E (Ευρωπαϊκό Δίκτυο Διαχειριστών Συστημάτων Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας) :
- Γύρω στις 12.30 μ.μ. CEST σημειώνεται ένα συμβάν παρόμοιο με απώλεια παραγωγής. Συνήθως, τέτοια συμβάντα οδηγούν σε αναντιστοιχία μεταξύ προσφοράς και ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, προκαλώντας πτώση της συχνότητας του δικτύου. Το σύστημα βασίζεται στην αδράνεια, την εφεδρική παραγωγή αλλά και την αποσύνδεση φορτίων για να ανταποκριθεί. Εδώ, το σύστημα αντέδρασε όπως αναμενόταν.
- Λίγο αργότερα, συνέβη ένα δεύτερο συμβάν παρόμοιο με την απώλεια παραγωγής. Η παραγωγή περιστασιακά ενεργοποιείται/αποσυνδέεται για να προστατεύσει τον εξοπλισμό από φυσικές ζημιές ως αντίδραση στην υπέρταση, η οποία μπορεί να προκληθεί από διακυμάνσεις της συχνότητας ή άλλες αστάθειες του δικτύου.
- Δευτερόλεπτα αργότερα, η διασύνδεση Ισπανίας-Γαλλίας διακόπηκε λόγω αστάθειας του δικτύου. Εκείνη την περίοδο, η Ισπανία ήταν εξαγωγέας ηλεκτρικής ενέργειας, οπότε η διακοπή σήμαινε ότι η Ισπανία δεν μπορούσε πλέον να εξάγει αυτή την πλεονάζουσα ενέργεια, με αποτέλεσμα να υπάρχει πλεονάζουσα παραγωγή στο εσωτερικό της χώρας. Το ισπανικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας στη συνέχεια κατέρρευσε και ακολούθησε το πορτογαλικό δίκτυο.
Έχουν διατυπωθεί διάφορες θεωρίες σχετικά με το τι προκάλεσε ή συνέβαλε στο περιστατικό, συμπεριλαμβανομένης της εικασίας ότι ευθύνονται οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Θεωρίες όπως οι διαπεριφερειακές ταλαντώσεις, οι κυβερνοεπιθέσεις και τα σπάνια ατμοσφαιρικά φαινόμενα, έχουν αποκλειστεί.
Ο ισπανικός διαχειριστής του συστήματος μεταφοράς Red Eléctrica και η Ευρωπαϊκή Επιτροπή έχουν ξεκινήσει ξεχωριστές έρευνες για το περιστατικό. Όμως, ανεξάρτητα από την αιτία, η διακοπή ανέδειξε πώς τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να είναι πιο ανθεκτικά και ανθεκτικά στο μέλλον.
Τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας αντιμετωπίζουν διπλή πίεση
Στις προηγμένες οικονομίες, όπως η Ευρώπη και η Βόρεια Αμερική, τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας σχεδιάστηκαν για την υποστήριξη της κεντρικής παραγωγής και των μονόδρομων ροών ενέργειας, τα οποία κατασκευάστηκαν για να ταιριάζουν σε ένα σταθερό κλίμα που, πλέον, δεν υπάρχει. Τα συστήματα αυτά πρέπει να επικαιροποιηθούν για να αντιμετωπίσουν τις σημερινές ενεργειακές πραγματικότητες, οι οποίες περιλαμβάνουν:
Αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας λόγω των αυξανόμενων πληθυσμιακών αναγκών, του εξηλεκτρισμού των τελικών χρήσεων, της επέκτασης των ενεργοβόρων κέντρων δεδομένων για την υποστήριξη της τεχνητής νοημοσύνης, των αυξανόμενων αναγκών ψύξης (για τον εξοπλισμό και τους ανθρώπους) και της υιοθέτησης ηλεκτρικών οχημάτων.
Αποκεντρωμένες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια, οι οποίες χρησιμοποιούν ηλεκτρονικές συσκευές που ονομάζονται αντιστροφείς αντί για κινητήρες. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή παραγωγή, αυτές δεν έχουν την αδράνεια – ή τη φυσική «ορμή» – που συμβάλλει στη διατήρηση της σταθερότητας του δικτύου. Η αδράνεια από τη σύγχρονη παραγωγή αντιδρά άμεσα απελευθερώνοντας κινητική ενέργεια.
Οι κλιματικοί κίνδυνοι, ιδίως η ακραία θερμότητα και η πίεση του νερού, διαταράσσουν ήδη την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και πρόκειται να αποτελέσουν τους κύριους παράγοντες απωλειών και πίεσης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με μια εκτίμηση, εάν οι παγκόσμιες θερμοκρασίες ξεπεράσουν τους 2ºC πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα, πράγμα που αναμένεται να συμβεί μέχρι το 2045, η δυναμικότητα των πυρηνικών σταθμών των ΗΠΑ και των θερμικών σταθμών της ΕΕ θα μπορούσε να υποστεί μείωση κατά 4,5%. Χωρίς άμεση και ταχεία μετάβαση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο, οι κλιματικοί κίνδυνοι θα γίνουν σύντομα χρόνιες πιέσεις στα ενεργειακά συστήματα.
Οι πιέσεις αυτές δεν είναι ανυπέρβλητες. Ο σχεδιασμός πλεονασμού και έκτακτης ανάγκης μπορεί να εξελιχθεί και να διασφαλίσει τη λειτουργία της τρέχουσας υποδομής. Οι προκλήσεις αυτές δεν πρέπει επίσης να επιβραδύνουν τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια – αντίθετα, η ενίσχυση της ανθεκτικότητας είναι απαραίτητη για την προώθηση της μετάβασης προς την ενέργεια με χαμηλές εκπομπές άνθρακα, ενώ παράλληλα θα αντέχει στις διπλές πιέσεις της αυξανόμενης ζήτησης και της κλιμάκωσης των κλιματικών απειλών.
Η ανθεκτικότητα είναι το νέο σύνορο της ενεργειακής πολιτικής
Περιστατικά όπως το μπλακ άουτ στην Ιβηρική Χερσόνησο αποκαλύπτουν τελικά βαθύτερα κενά ανθεκτικότητας. Τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας έχουν ενσωματωμένη ανθεκτικότητα από το σχεδιασμό τους- ωστόσο, στο σημερινό τοπίο, αυτή πρέπει να ενισχυθεί. Υπάρχει μια σειρά λύσεων για την υποστήριξη αυτού του στόχου:
Προσθήκη αδράνειας στο σύστημα
Το μπλακ άουτ στην Ισπανία έδειξε ότι η αδράνεια έλειπε από το σύστημα. Καθώς τα ορυκτά καύσιμα αντικαθίστανται από φθηνότερες και καθαρότερες πηγές ενέργειας, το ενεργειακό δίκτυο πρέπει να προσαρμοστεί σε νέες προκλήσεις αξιοπιστίας και αποθήκευσης, οι οποίες μπορούν να αντιμετωπιστούν με τεχνολογίες όπως η αντλησιοταμίευση υδροηλεκτρικής ενέργειας, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες, οι σφόνδυλοι και η σύγχρονη θερμική ενέργεια.
Η έντονη ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να ενισχύσει την ανθεκτικότητα του συστήματος με την αποκέντρωση της παραγωγής ενέργειας. Μελλοντικά, μπορεί επίσης να εμφανιστούν νέοι τύποι υπηρεσιών υποστήριξης του δικτύου σε όλες τις δικαιοδοσίες για την παροχή τόσο αδρανειακής όσο και ευέλικτης εφεδρικής ισχύος όταν χρειάζεται.
Ενίσχυση των διασυνδέσεων
Για την ενίσχυση της αξιοπιστίας του δικτύου και την αποτροπή διακοπών ρεύματος, οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής θα πρέπει να εξετάσουν το ενδεχόμενο σύνδεσης των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας πέρα από τα εθνικά σύνορα. Οι διασυνδέσεις μπορούν να αποτελέσουν μέρος μιας πολυεπίπεδης στρατηγικής ανθεκτικότητας, επιτρέποντας την κοινή χρήση πόρων ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια έκτακτων καταστάσεων, με πρόσθετα οφέλη όπως η ανταγωνιστικότητα της αγοράς.
Αν και στην περίπτωση του πρόσφατου μπλακ άουτ οι διασυνδέσεις οδήγησαν στο να επηρεαστεί και η Πορτογαλία, σε άλλες περιπτώσεις, όπως οι τυφώνες στο Τέξας το 2021, η κοινή χρήση ενέργειας με άλλες περιοχές θα μπορούσε να έχει εξοικονομήσει σχεδόν 100 εκατομμύρια δολάρια σε ζημίες ανά γιγαβάτ διασύνδεσης. Τέτοιες στρατηγικές απαιτούν διασυνοριακή συνεργασία, εναρμόνιση των κωδικών δικτύου και ισχυρά ρυθμιστικά πλαίσια.
Ανάπτυξη της αποθήκευσης και των έξυπνων υποδομών
Το σύστημα πρέπει επίσης να αναπτύξει λύσεις αποθήκευσης για να συμπληρώσει την παραγωγή από ανανεώσιμες πηγές και να παρέχει σταθερή ισχύ ή να ενεργεί ως ταχεία αντίδραση σε περίπτωση αναντιστοιχίας της ηλεκτρικής ενέργειας. Η οικοδόμηση της ευελιξίας του συστήματος μέσω έξυπνων υποδομών, διαχείρισης της ζήτησης και αποκεντρωμένων μικροδικτύων μπορεί να συμβάλει στη διασφάλιση ενός δυναμικού και ασφαλούς ενεργειακού δικτύου.
Ταυτόχρονα, οι διαχειριστές του δικτύου πρέπει να διασφαλίζουν ότι η καθαρή ενέργεια είναι διαθέσιμη και ικανή να σταθεροποιήσει το δίκτυο – ιδανικά με τη χρήση αντιστροφέων που σχηματίζουν το δίκτυο. Οι επενδύσεις αυτές μπορούν να αξιοποιηθούν και για την αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων.
Αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων
Μπορούν να αναληφθούν διάφορες δράσεις για την αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων. Τα προληπτικά μέτρα, συμπεριλαμβανομένης της βιώσιμης διαχείρισης της βλάστησης, της παρακολούθησης και πρόβλεψης των καιρικών συνθηκών, θα μπορούσαν να μετριάσουν προληπτικά τους κινδύνους και τις απώλειες.
Καθώς οι εισηγμένες εταιρείες κοινής ωφέλειας αναμένεται να υποστούν απώλειες σε ακίνητα, εγκαταστάσεις και εξοπλισμό λόγω του κλίματος έως το 2035 ύψους 33-37 δισεκατομμυρίων δολαρίων, απαιτούνται επίσης υποδομές ανθεκτικές στη θερμότητα και τεχνολογίες ψύξης.
Στο μεταξύ, η τεχνητή νοημοσύνη και τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο μπορούν να αξιοποιηθούν για λύσεις με γνώμονα την τεχνολογία, όπως η μοντελοποίηση των κλιματικών επιπτώσεων ή τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης για την ενέργεια, τα οποία χρησιμοποιούν αισθητήρες παρατήρησης της Γης και του διαδικτύου των πραγμάτων για τον εντοπισμό κλιματικών κινδύνων κατά μήκος της αλυσίδας αξίας πριν τεθεί σε κίνδυνο η υποδομή του δικτύου.
Διακυβέρνηση
Πρέπει επίσης να αντιμετωπιστούν οι λειτουργικές ανάγκες των ενεργειακών συστημάτων. Για να διατηρηθεί η ενεργειακή ασφάλεια, είναι σημαντικό να καθοριστούν σαφείς ρόλοι, κίνητρα και κανονισμοί σε ολόκληρο τον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας.
Αυτό μπορεί να γίνει με τη θεσμοθέτηση των αρμοδιοτήτων και των κινήτρων, ενώ παράλληλα εντοπίζονται και μετριάζονται συστηματικά οι κίνδυνοι, ενισχύοντας τόσο τους μηχανισμούς πρόληψης όσο και τους μηχανισμούς ανάκαμψης.
Οι διακλαδικές συνεργασίες μπορούν να επιτρέψουν την ανταλλαγή βέλτιστων πρακτικών και να οδηγήσουν σε συλλογική πρόοδο προς την κατεύθυνση της προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή και της ανθεκτικότητας του συστήματος, ενώ οι συμπράξεις δημόσιου και ιδιωτικού τομέα μπορούν να οδηγήσουν σε μια συστημική προσέγγιση για την παραγωγή ενέργειας, τη μετάβαση και την ανθεκτικότητα για την αποφυγή μπλακ άουτ μεγάλης κλίμακας.
Αυτές οι προληπτικές στρατηγικές ενισχύουν την ανθεκτικότητα του δικτύου και παρέχουν αξιόπιστη ηλεκτρική υποδομή. Χωρίς αυτές, οι κοινότητες και οι επιχειρήσεις θα συνεχίσουν να αντιμετωπίζουν δαπανηρά μπλακ άουτ όπως αυτό στην Ισπανία.
