Blackout in Spagna: cause, effetti e prime analisi ufficiali

Il blackout che il 28 aprile ha colpito Spagna, Portogallo e una parte della Francia è stato il risultato di una sequenza complessa di eventi, aggravati da carenze strutturali nel sistema elettrico iberico.

Secondo gli aggiornamenti più recenti di fonti istituzionali come il gestore della rete di trasmissione spagnola Red Eléctrica (REE), la Rete europea dei gestori dei sistemi di trasmissione ENTSO-E e altre fonti ufficiali iberiche, i problemi principali hanno riguardato possibili sovratensioni in alcune sottostazioni, la limitata capacità di interconnessione con il resto d’Europa, insufficienti riserve di frequenza e la bassa inerzia del sistema, legata alla scarsa presenza di turbine rotanti nelle fasi del blackout e alla predominanza invece di fonti rinnovabili basate su inverter, non configurati per creare autonomamente la frequenza di rete.

L’insieme di queste concause avrebbe portato al collasso il sistema in meno di trenta secondi.

Sovratensioni, perdita di generazione e crollo della frequenza

“Il blackout potrebbe essere stato innescato da sovratensioni che hanno causato tre distacchi di centrali nelle province di Granada, Siviglia e Badajoz”, secondo quanto dichiarato dalla ministra spagnola della Transizione energetica, Sara Aagesen.

Questi distacchi “potrebbero essere stati dovuti a sovratensioni, come elemento scatenante della caduta di tensione a cascata”, ha detto la ministra rispondendo in Parlamento a una serie di interrogazioni. ENTSO-E ha identificato una serie di distacchi di generazione nel sud della Spagna, stimati in circa 2.200 MW, avvenuti alle 12:32:57 del 28 aprile.

In altre parole, le sovratensioni, superando i limiti di sicurezza, avrebbero attivato i sistemi di protezione automatica delle centrali elettriche collegate a quelle sottostazioni. In meno di 20 secondi, circa 2,2 GW di capacità produttiva sarebbero usciti dalla rete.

Questa perdita improvvisa di generazione avrebbe causato un rapido calo della frequenza elettrica nella penisola iberica, che in soli 27 secondi è scesa fino a 48,0 Hz, livello critico che compromette la stabilità dell’intero sistema.

Comportamento capacitivo e potenza reattiva

Secondo un’ipotesi formulata da Luis Badesa e Araceli Hernández dell’Universidad Politécnica De Madrid, l’aumento di tensione osservato dopo i distacchi iniziali potrebbe essere stato amplificato dal comportamento capacitivo delle linee elettriche, ossia una condizione in cui le linee di trasmissione, quando poco cariche, tendono a far salire la tensione anziché stabilizzarla.

Inoltre, alcune centrali potrebbero aver assorbito potenza reattiva, cioè energia non utile ma necessaria a mantenere stabile la tensione. Quando questa energia non è sufficientemente bilanciata, possono verificarsi sovratensioni pericolose che attivano le protezioni elettriche. Questi fenomeni potrebbero aver contribuito ad aggravare la crisi, portando a ulteriori distacchi di generazione.

Dopo una breve stabilizzazione intorno a 48,5 hz, la frequenza è poi tornata a calare ancora, suggerendo che ulteriori distacchi di generazione possano essersi verificati tra le 12:33:20 e le 12:33:24, ovvero nei secondi immediatamente precedenti il blackout completo.

Secondo l’ipotesi degli autori dell’Universidad Politécnica De Madrid, questo secondo cedimento potrebbe essere stato provocato da una nuova ondata di sovratensioni, favorite dal fatto che dopo i primi distacchi il sistema era diventato ancora più instabile e “capacitivo”.

L’isolamento completo e il collasso

Sugli eventi di natura locale rilevati nel sud della Spagna si è innestata una debolezza strutturale, relativa alla limitata interconnessione della Spagna e del Portogallo con il resto del continente. L’interconnessione principale con la Francia è stata progettata per una capacità complessiva di appena 3 GW, pari a circa il 3% della capacità installata spagnola, contro il 15% raccomandato dalle linee guida europee.

A fronte del calo di frequenza in Spagna, i dispositivi di protezione installati sulle linee ad alta tensione tra Francia e Spagna si sono attivati alle 12:33:21 del 28 aprile, disconnettendo fisicamente la penisola iberica dal resto del sistema elettrico europeo.

Gli impianti di difesa automatica, come il distacco di carichi programmato, non hanno potuto fermare la caduta di frequenza: la reazione necessaria avrebbe dovuto essere molto più rapida e potente di quanto disponibile.

Questo isolamento dal resto del continente avrebbe impedito qualsiasi supporto esterno per contenere la crisi, accelerando il collasso. Come ha osservato Ric O’Connell della società di analisi energetiche californiana GridLab, “una maggiore capacità di interconnessione avrebbe potuto aiutare a stabilizzare la rete dopo la perdita di generazione”.

Va aggiunto che nei minuti precedenti al collasso la rete europea aveva sperimentato insolite oscillazioni di potenza e frequenza (inter-area oscillation) che hanno interessato anche la penisola Iberica. Gli operatori di rete di Spagna (REE) e Francia (RTE) erano intervenuti per smorzare queste oscillazioni, e al momento dell’incidente i parametri elettrici risultavano rientrati in norma.

Tuttavia, secondo Aagesen, la presenza di tali fluttuazioni anomale poco prima dell’evento potrebbe aver indirettamente predisposto il sistema al blackout.

Rinnovabili e bassa inerzia

Al momento del blackout, circa il 70% della produzione elettrica iberica proveniva da impianti fotovoltaici ed eolici, tecnologie basate su inverter. A differenza dei generatori sincroni, dotati di turbine rotanti, come le centrali a gas, idroelettriche e nucleari, gli inverter usati attualmente in moltissimi impianti a energie rinnovabili europei non forniscono inerzia naturale o virtuale al sistema, rendendo la rete più vulnerabile alle oscillazioni di frequenza.

“In presenza di una quota così elevata di generazione rinnovabile non sincrona, il sistema non è riuscito a resistere alle oscillazioni di frequenza”, ha spiegato Jonas Kristiansen Nøland, professore alla Norwegian University of Science and Technology.

Anche i condensatori sincroni e gli impianti solari a concentrazione, che contribuiscono con generazione sincrona, non sono riusciti a impedire il collasso.

La possibile reazione a catena che ha spento la rete

Sulla base dei dati fin qui disponibili, Matthias Fripp, responsabile per la ricerca globale presso la californiana Energy Innovation, ha proposto il seguente, ipotetico, scenario riassuntivo.

• La rete partiva già in equilibrio precario
  In condizioni di bassa domanda, tipiche di una giornata primaverile, alcune centrali stavano assorbendo potenza reattiva per evitare che la tensione salisse troppo. È una pratica nota, usata per contenere la tensione quando la rete è “leggera”.
• I primi distacchi hanno fatto salire la tensione
  Quando una o più centrali si sono spente a causa delle sovratensioni, la tensione di rete è aumentata ulteriormente e bruscamente, perché è venuta meno la loro funzione di assorbimento di potenza reattiva. Questo ha fatto scattare le protezioni di altri impianti, provocando nuovi distacchi.
• La rete ha iniziato a perdere frequenza
  A quel punto, la frequenza elettrica è precipitata. Per cercare di rallentare il crollo, si è attivato il sistema automatico di distacco dei carichi, che ha scollegato una parte della domanda.
• Il carico più basso ha peggiorato la sovratensione
  Paradossalmente, staccare i carichi ha ridotto ulteriormente l’assorbimento sulla rete, facendo salire ancora di più la tensione e sbilanciando ancora di più la frequenza. Questo ha destabilizzato ulteriormente il sistema.
• Ulteriori distacchi e blackout totale
  Con l’aggravarsi della sovratensione, ancora più centrali si sono spente, fino a superare il punto di non ritorno: la rete iberica, isolata dal resto della rete continentale, ha perso sincronismo e si è spenta del tutto.

Le cause di fondo

In sostanza, in base ai dati che gli operatori di rete hanno finora messo a disposizione, i problemi di sovratensione localizzati nel sud della Spagna avrebbero innescare problemi molto più vasti a causa di una serie di debolezze contingenti e strutturali di fondo, come:

• Condizioni di volatilità elettrica preesistenti, che hanno facilitato le sovratensioni.
• Limitata capacità di interconnessione, che ha impedito supporti esterni.
• Bassa inerzia del sistema, dovuta alla forte presenza di fonti rinnovabili senza inverter “grid-forming” e alla carenza di generazione sincrona.
• Protezioni automatiche che, pur necessarie per salvaguardare gli impianti, hanno moltiplicato gli effetti negativi in cascata.

Va notata anche l’esistenza di uno storico di criticità sul controllo della tensione.

Già nel 2023 Red Eléctrica e la CNMC avevano segnalato la necessità di interventi urgenti per limitare i rischi di sovratensione. Tre mesi prima del blackout, un reattore della centrale nucleare di Almaraz era stato automaticamente disattivato a causa di condizioni di “under excitation”, ovvero un eccessivo assorbimento di potenza reattiva.

La potenza reattiva non è utilizzata per alimentare i carichi elettrici, ma è fondamentale per il corretto funzionamento di motori e trasformatori. Se gestita male, può alterare la tensione di rete e innescare scatti di protezione, che possono finire per avere effetti secondari non intenzionali ma importanti.

Cosa non è stato

Vale la pena notare che non sono emerse evidenze di un attacco informatico ai danni del gestore di rete Red Eléctrica. Dopo l’analisi di milioni di dati, la ministra della Transizione energetica Aagesen ha confermato in Parlamento che non ci sono indicazioni di cyberattacchi rivolti al sistema elettrico nazionale.

Allo stesso modo, è stata smentita la tesi di una carenza di generazione o riserve: al momento del blackout la produzione disponibile superava ampiamente la domanda interna. Secondo ENTSO-E, prima dell’incidente, i flussi di esportazione spagnole erano pari a 1.000 MW verso la Francia, 2.000 MW verso il Portogallo e 800 MW verso il Marocco. Questo significa che l’evento non è riconducibile a un deficit di offerta elettrica, bensì a fattori tecnico-strutturali (vedere anche Blackout in Spagna e Portogallo: cosa è successo (davvero)).

Secondo la ministra Aagesen, “non si è trattato di un problema di carenza di generazione o di riserve operative”. La realtà sarebbe stata quella appunto di un concatenamento di perturbazioni locali su una rete strutturalmente vulnerabile.

Cosa rischiano eventuali responsabili

Intanto, la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC), cioè l’Autorità della regolazione dell’energia spagnola, ha aperto un procedimento istruttorio autonomo sull’accaduto, raccogliendo dati dettagliati da tutti i soggetti coinvolti.

La presidente della CNMC, Cani Fernández, ha dichiarato che qualora dall’indagine emergessero infrazioni gravi, come, ad esempio, violazioni degli standard operativi di sicurezza, verranno avviati dei procedimenti sanzionatori, con multe che potrebbero arrivare fino a 60 milioni di euro.

L’indagine in corso dovrà verificare anche il ruolo eventuale degli eventi successivi alla prima ondata di distacchi, nonché le conseguenze della mancanza finora di dati pubblici disponibili nella finestra critica tra le 12:33:20 e le 12:33:24, durante la quale alcune fonti hanno segnalato ulteriori variazioni anomale di frequenza e possibili perdite di generazione.

Prospettive

Dal blackout è emersa in Spagna una forte accelerazione dell’interesse per progetti di accumulo energetico, che avrebbero potuto contribuire a bilanciare gli sbalzi di frequenza, anche in presenza di una folta generazione rinnovabile e di una scarso apporto delle centrali sincrone tradizionali.

Inoltre, “l’evento iberico ha dimostrato che è necessario aggiornare software e hardware degli inverter per garantire la continuità durante disturbi di rete. Reti ad alta penetrazione di rinnovabili richiedono pianificazione meticolosa e riserve operative robuste”, ha aggiunto Ric O’Connell di GridLab.The post Blackout in Spagna: cause, effetti e prime analisi ufficiali first appeared on QualEnergia.it.