Jučer je više milijuna ljudi u Španjolskoj, Portugalu i dijelovima jugozapadne Francuske ostalo bez električne energije. U prometu je nastao kaos, kuće i bolnice su ostale u mraku, a brojni ljudi ostali su zatočeni u dizalima.
Iako su prvo kružile teorije o hakerskom napadu, vrlo brzo se pokazalo da se iza kaosa najvjerojatnije ne krije kibernetička sabotaža, već atmosfera, odnosno rijedak atmosferski fenomen.
Prema portugalskom operateru elektroenergetske mreže Redes Energéticas Nacionais (REN), prekid je započeo u 11:33 sati.
Stručnjaci su objasnili da je došlo do oscilacija u vrlo visokonaponskim vodovima (400 kV), izazvanih ekstremnim temperaturnim razlikama u unutrašnjosti Španjolske. REN je taj fenomen nazvao "induciranom atmosferskom vibracijom", koja je uzrokovala poremećaje u sinkronizaciji mreža, a zatim i lančane prekide.
Taco Engelaar iz tvrtke Neara, koja opskrbljuje softver za energetske sustave, pojasnio je za Guardian: "Zbog temperaturnih varijacija, fizičke se karakteristike vodiča mijenjaju. To stvara frekvencijsku neuravnoteženost u mreži."
Naime, sustav električne mreže oslanja se na stabilnu frekvenciju struje od 50 Hz. Ako ta frekvencija padne ispod određenog praga, automatski se gase elektrane kako bi se spriječile veće štete.
Prema riječima Georga Zachmanna iz think tanka Bruegel, upravo se to dogodilo u Francuskoj: "Došlo je do kaskadnog isključivanja elektrana, uključujući jednu u Francuskoj, kada je frekvencija pala ispod dopuštenog minimuma".
Riječ je o rijetkom, ali ozbiljnom fenomenu. Kada zrak ili vjetar naglo mijenja temperaturu - primjerice, kada se unutar nekoliko sati izmijene hladne mase s vrućim zrakom - dolazi do mehaničkih vibracija u vodovima.
Naš ugledni atmosferski fizičar Branko Grisogono kaže da "pri tome atmosfera mijenja svoja valna svojstva, što može utjecati na dalekovode."
"Pojednostavljeno rečeno, i atmosfera i dalekovodi su ujedno i oscilatori pa su u njima moguće subrezonancija i promjene u ponašanju frekvencije i amplitude. Te promjene mogu dovesti do promjena u električnom otporu, nestabilnosti napona i frekvencije i nesinkroniziranosti među državama, posebno u zajedničkim europskim mrežama", tumači Grisogono.
Iako stručna literatura ne adresira posebno navedeni fenomen, na znanstvenim stranicama i forumima tumači se da atmosferske prilike i pojave mogu na različite načine djelovati na vodiče.
Primjerice, nagla promjena temperature zraka može uzrokovati širenje ili skupljanje vodiča, čime se mijenjaju njihove električne karakteristike poput otpora, a time i napona i impedancije, što može dovesti do nestabilnosti u mreži.
Visoki napon može ionizirati zrak oko vodiča i stvoriti tzv. korona pražnjenja koja mogu inducirati niskofrekventne oscilacije u vodičima. Interakcija između električnog polja i ioniziranog zraka može generirati sile koje dodatno destabiliziraju vodiče.
Na vodiče mogu utjecati i vibracije uzrokovane vjetrom, što je poznato kao "galloping". No, prema španjolskim i portugalskim stručnjacima, u ovom slučaju radilo se o oscilacijama izazvanim električnim i atmosferskim uvjetima, a ne mehaničkim faktorima poput vjetra.
Sinkronizacija je ključna za stabilnost elektroenergetskih mreža. Oscilacije u visokonaponskim vodovima mogu uzrokovati promjene u frekvenciji i naponu, što može dovesti do automatskog isključivanja elektrana kako bi se spriječile štete.
Ovaj mehanizam zaštite, iako nužan, može izazvati lančane reakcije koje rezultiraju velikim nestancima električne energije.
Klimatske promjene povećavaju učestalost i intenzitet upravo takvih temperaturnih ekstrema i oscilacija. Jedna studija objavljena u časopisu Nature Communications pokazala je da je od 1961. više od 60 % Zemlje doživjelo povećanje temperaturnih ekstrema.
Brže izmjene između toplinskih valova i hladnih fronti uzrokuju nestabilnosti u atmosferi koje onda pogađaju i energetske sustave.
To znači da ono što se dogodilo Iberijskom poluotoku nije izoliran incident, već nagovještaj budućnosti.
Iako je ovaj fenomen rijedak, za očekivati je da se može dogoditi i drugdje u svijetu, uključujući i Hrvatsku.
Naime, Hrvatska je dio europske energetske mreže i sve češće svjedoči naglim temperaturnim skokovima – primjerice, od +5 °C do +25 °C u 24 sata. Grisogono ističe da "slično vrijedi i za nagle promjene vjetra što isto ulazi u valnu jednadžbu ponašanja atmosfere".
Ako bi takve oscilacije pogodile unutrašnjost Hrvatske dok je sustav pod opterećenjem, postoji realna mogućnost da bi došlo do destabilizacije mreže, osobito ako su i susjedne zemlje pogođene istim trendovima.
Problemu su mogli pridonijeti i obnovljivi izvori energije, iako ne izravno. Španjolska je lider u zelenoj energiji: 56% električne energije dolazi iz obnovljivih izvora, a do 2030. vlasti ciljaju na 81%. No decentralizirana proizvodnja (vjetroelektrane, solarne farme) otežava upravljanje stabilnošću mreže jer ti izvori ne rade uvijek istom snagom te ovise o izmjenama dana i noći, sunca i oblaka kao i o vjetrovima.
Elektroopskrbni sustav treba stalno uravnoteživati, jer je previše proizvodnje jednako je loše kao i premalo. Ako napon i frekvencija "izlete" izvan sigurnih granica, elektrane se automatski gase, što je upravo ovdje bio slučaj.
Klimatolozi već godinama upozoravaju da klimatske promjene treba pokušati ublažiti, ali i da se države trebaju pripremiti za njihove posljedice – primjerice za porast razine mora, za toplinske valove, neadekvatno prognoziranje oluja i sl.
Kada je riječ o pripremama u sustavima opskrbe električnom energijom, moguće je učiniti nekoliko stvari:
Incident u Španjolskoj i Portugalu više je od tehničkog zastoja - on je ogledalo naše ovisnosti o stabilnim prirodnim uvjetima koje sve više gubimo zbog klimatskih promjena koje je čovjek uzrokovao. To znači da je potrebno modernizirati energetske sustave jer bi se u protivnom ovakvi kolapsi mogli događati sve češće, ne samo na Pirenejskom poluotoku.
***
Knjigu Indexovog znanstvenog novinara Nenada Jarića Dauenhauera, koja tematizira najkontroverznije i najzanimljivije teme u znanosti poput klimatskih promjena, pseudoznanosti, pandemije, GMO-a i nuklearki, možete nabaviti ovdje.
Knjiga se sastoji od tekstova našeg novinara objavljenih kroz više godina rada na Indexu.
Objavljuje Index Vijesti u Subota, 5. studenoga 2022.