Odnawialne źródła a blackout. Amerykański podpułkownik o ważnej lekcji dla USA i Europy

Podpułkownik Tommy Waller wyjaśnia, czego Ameryka może nauczyć się z blackoutu na Półwyspie Iberyjskim, przypominając, że „zielona energia i energia w stu procentach odnawialna nadal podlega prawom fizyki”.

Waller jest prezesem i dyrektorem generalnym Center for Security Policy. Wcześniej służył w amerykańskiej piechocie morskiej, odpowiadając m.in. za rozpoznanie naziemne w Afganistanie, Iraku, Afryce i Ameryce Południowej oraz pełniąc służbę krzyżową w Grupie Zadaniowej Obrony Elektromagnetycznej (EDTF) Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych. Oprócz kierowania Centrum Polityki Bezpieczeństwa przewodzi także ogólnokrajowej, ponadpartyjnej Koalicji Bezpieczna Sieć.

Na łamach „National Interest” odniósł się do blackoutu, jaki miał miejsce niedawno w Hiszpanii i Portugalii. Autor przypomniał, że „niecały tydzień po tym, jak podały media, że Hiszpania osiągnęła pierwszy dzień roboczy, w którym w stu procentach korzysta się z energii odnawialnej w krajowej sieci, hiszpański rząd ogłosił stan wyjątkowy po całkowitym załamaniu się tej samej sieci. Bezprecedensowa awaria pozbawiła prądu dziesiątki milionów obywateli i mieszkańców sąsiedniej Portugalii. Awaria szybko doprowadziła do uziemienia transportu publicznego, zamknięcia internetu, łączności komórkowej oraz usług wodno-kanalizacyjnych”.

Podpułkownik dodaje, że „te dwa wydarzenia, które wystąpiły razem, nie są przypadkowe i powinny służyć jako przestroga dla obywateli oraz liderów w Europie i obu Amerykach, którzy przekonali samych siebie, że odnawialne źródła energii równają się odporności, jeśli chodzi o sieć elektryczną. Przekonali samych siebie, że muszą podłączyć ogromne ilości systemów wiatrowych i słonecznych do swoich istniejących sieci energetycznych, aby powstrzymać zmiany klimatu i przejść na ekologię. Pomijając argumenty dotyczące zmian klimatu, główną kwestią powinno być to, czy powszechne przyjęcie systemów wiatrowych i słonecznych na skalę sieci zwiększa odporność sieci” – pisze.

I nie ma wątpliwości, iż tak nie jest, co właśnie udowodniła Hiszpania.

Awaria hiszpańskiej sieci elektroenergetycznej nie wynikała z żadnego cyberataku, chociaż takie ryzyko zwiększa się, gdy sieci są w dużym stopniu uzależnione od wytwarzania energii wiatrowej i słonecznej, opierając się na sprzęcie wyprodukowanym chociażby w Chinach.

W przypadku awarii na Półwyspie Iberyjskim, zdecydowana większość ekspertów wskazuje na „naturalny produkt uboczny sieci elektrycznej nadmiernie penetrowanej przez systemy wytwarzania energii wiatrowej i słonecznej, czyli oscylacje podsynchroniczne (SSO)”.

Chodzi o to, że sieci elektryczne tak w Ameryce, jak i Europie działają na prądzie przemiennym (A/C) z częstotliwością synchroniczną 50 Hz w Europie (60 Hz w Ameryce). Sieci dotąd były zasilane głównie przez duże elektrownie węglowe, gazowe lub jądrowe, które wykorzystują duże, ciężkie turbiny obracające się ze stałą prędkością (z częstotliwością 50 lub 60 Hz). Turbiny posiadają bezwładność, pęd, który przeciwstawia się nagłym zmianom, utrzymując stabilność sieci. Obecnie, po wprowadzeniu do sieci energii z wiatru i paneli słonecznych, turbiny wiatrowe i panele słoneczne, które łączą się z siecią za pomocą urządzeń elektronicznych zwanych inwerterami, nie dość, że nie zapewniają tej samej stabilności, to jednocześnie wprowadzają do sieci energię w sposób przerywany (na przykład gdy wieje wiatr i świeci słońce). Im więcej OZE podłączymy do sieci, rośnie jej niestabilność (wzrost przerywalności wprowadzania energii i ogólny spadek bezwładności, które mogą spowodować spadek częstotliwości synchronicznej sieci, powodując oscylację subsynchroniczną).

Podpułkownik tłumaczy to w inny, obrazowy sposób. Porównuje sieć do dziecka huśtającego się na huśtawce na podwórku szkolnym. „Gdy dziecko zaczyna huśtać się w stałym tempie i zaczyna odczuwać bezwładność, porusza się w powietrzu raczej bez wysiłku w sposób synchroniczny. Teraz wyobraź sobie, że ktoś chwyta, ciągnie i pcha jeden z łańcuchów huśtawki, zniekształcając pęd dziecka. W tym momencie, aby zapobiec urazom, dziecko natychmiast przestanie się huśtać i zejdzie z huśtawki. Podobnie, gdy w sieci występuje SSO, jej operatorzy, elektroniczne systemy zarządzania i bezpieczeństwa ochronnego wyłączą sieć, aby spróbować zapobiec uszkodzeniom. SSO powoduje wibracje, które mogą zniszczyć urządzenia, takie jak turbiny, jeśli będą się zbyt mocno trząść. SSO powoduje również ruchy harmoniczne, które wyzwalają ciepło mogące również zniszczyć urządzenia sieciowe. Im więcej SSO zdarza się w sieci elektrycznej, tym szybciej zużywają się jej elementy” – czytamy.

By zmniejszyć ryzyko wystąpienia SSO, wielu operatorów sieci stara się ją stabilizować poprzez wykorzystywanie co najmniej połowy, a nawet więcej, swoich źródeł wytwarzania z generatorów „podstawowego obciążenia”, takich jak węgiel, gaz lub energia jądrowa.

Sugeruje się, że w przypadku włączania coraz więcej OZE do sieci, można byłoby ją ustabilizować dzięki rozbudowanym systemom magazynowania energii w akumulatorach (BESS). W przypadku Hiszpanii, tego typu magazyny energii pozwalają na utrzymanie tylko 60 megawatów w akumulatorach w porównaniu z 11 tys. megawatów w samym tylko Teksasie. Jednak, duża grupa inżynierów, która analizowała przypadek zapaści hiszpańskiej sieci energetycznej, uważa, iż nie są pewni, czy miałoby to znaczący wpływ na sytuację.

Po prostu każda ilość energii wiatrowej i słonecznej wprowadzana do sieci znacznie komplikuje jej działanie. Tego typu energia ma „ograniczoną dyspozycyjność”, czyli w przeciwieństwie do energii produkowanej w tradycyjnych elektrowniach opalanych paliwami kopalnymi lub jądrowych, nie można zwiększać ani zmniejszać mocy, by sprostać bieżącemu zapotrzebowaniu sieci. Komplikuje to równoważenie obciążenia podczas szczytowego zapotrzebowania lub nagłych zakłóceń. W jaki sposób więc operatorzy sieci starają się nawigować w tejże niezwykle niestabilnej sytuacji? Muszą polegać na zaawansowanych systemach zarządzania siecią i narzędziach prognostycznych.

Jednak bardziej złożone systemy zwykle oznaczają mniejszą odporność, o której ciągle mówią politycy.

Zdaniem Wallera, „systemy wytwarzania energii wiatrowej i słonecznej mogą odegrać rolę w zwiększaniu odporności, jeśli są produkowane w kraju i prawidłowo wykorzystywane – na poziomie lokalnym, skoncentrowane na rodzajach obciążeń elektrycznych, które mogą obsłużyć. Takie systemy mikrosieci mogą działać niezależnie lub jako uzupełnienie większej sieci elektrycznej i mogą znacznie poprawić odporność poszczególnych gospodarstw domowych, obiektów, a nawet społeczności, jeśli większa sieć zawiedzie”.

Jednak, w obecnej sytuacji, autor zaleca amerykańskim przywódcom, którzy chcą zwiększyć odporność energetyczną, skupienie się na „usunięciu i ograniczeniu systemów wiatrowych, słonecznych i akumulatorowych do mniejszych lokalnych mikrosieci, jednocześnie zmieniając kurs w kwestii sposobu traktowania systemu zasilania masowego, co administracja Trumpa już rozpoczęła za pomocą serii dekretów wykonawczych. Ponowne przyjęcie generatorów mocy bazowej, uznanie energii jądrowej za odnawialne źródło energii poprzez recykling zużytego paliwa jądrowego i zabezpieczenie naszej sieci elektrycznej przed znanymi zagrożeniami, pomoże utrzymać światło w Ameryce”- konstatuje ekspert, który przewodzi Koalicji Bezpieczna Sieć.

Źródło: nationalinterest.com

AS

Prof. Malecha: Blackout w Hiszpanii został wywołany przez niestabilne farmy wiatrowe i fotowoltaiczne

Artykuł Odnawialne źródła a blackout. Amerykański podpułkownik o ważnej lekcji dla USA i Europy pochodzi z serwisu PCH24.pl.