Blackout Európában: volt. És lesz?

Valóban előfordulhat-e fogyasztók millióit érintő áramszünet Európában? Az egy éve ilyenkor még vadnak tűnő kérdés mára nagyon is indokolttá vált. Az európai energiaválság közepette – különösen egy esetleges extrém hideg tél, azaz egy sarki légörvény (polar vortex) jelenséggel súlyosbítva – sajnos nem zárható ki a villamosenergia-rendszer termelői és fogyasztói egyensúlyának megbomlása, egy kiterjedt áramszünet lehetősége. Először tekintsünk át néhány megtörtént esetet.

A német Meyerwerft hajógyár 2006. szeptember közepén jelezte a területileg illetékes E.ON Netz áramszolgáltatónak, hogy november 5-én 01:00 órakor az Ems folyón az Északi-tengerre kívánja továbbítani a Norwegian Pearl nevű, meglehetősen méretes hajót. Ehhez a folyón átívelő Conneforde-Diele 380 kV-os kétrendszerű távvezeték lekapcsolását kérte. Ez nagyobb hajók áthaladásakor egy a biztonság érdekében történő kötelező eljárás, nehogy a hajó felépítményének magasabb részei esetleg veszélyesen közel kerülhessenek a távvezeték feszültség alatti sodronyaihoz.

Közeledve a céldátumhoz a Meyerwerft november 3-án az eredeti kérésnél korábbi, már november 4., 22:00 órai lekapcsolást kért. Az E.ON Netz beleegyezett az időpont előbbre hozatalába.

A lekapcsolásra készülve november 4-én 21:29-kor az E.ON Netz a hálózat aktuális állapotára vonatkozó aladatok alapján számítógépen lefuttatta (szimulálta) a távvezeték lekapcsolás lehetséges hálózati hatásait. A számítás megnyugtató eredményt adott, nem jelzett lehetséges határérték túllépést. Ugyanakkor az E.ON Netz nem végzett arra vonatkozó vizsgálatot, hogy a távvezeték kikapcsolása után is teljesül-e az ún. n-1 kritérium, azaz még így is marad-e annyi távvezetéki kapacitás a rendszerben, hogy egy a kikapcsolás ideje alatti esetleges további távvezeték kiesése esetén is elégséges tartalék marad, ezzel garantálva az ellátásbiztonságot egy ilyen szélsőséges esetben is.

Ráadásul a lekapcsolás előbbre hozataláról az E.ON Netz csak nagyon későn értesítette a szomszédos hálózati rendszerüzemeltetőket, így azok nem is készülhettek fel időben a megváltozott helyzetre. Átviteli kapacitásaikat már eladták, azokon csak vis maior esetén lehetett volna változtatni. De egy hajó tervezett áthaladása nem lehetett vis maior esemény…

Ilyen előzmények után az E.ON Netz 21:38-kor kikapcsolta a Conneforde-Diele 380 kV-os távvezeték első rendszerét, majd 21:39-kor a másodikat is.

Abban még semmi meglepő nem volt, hogy a lekapcsolás után a délebbre lévő – Elsen-Twistetal és Elsen-Bechterdissen – távvezetékeken megnőtt az energiaáramlás. Ugyanakkor 21:41-kor az RWE TSO (Transmission System Operator: átviteli hálózati rendszerirányító) még azt jelezte E. ON Netz-nek, hogy az E. ON Netz és az RWE TSO rendszereit összekötő Landesbergen-Wehrendorf távvezetéken folyó áram még határértéken (1,795 A) belül van, sőt az RWE TSO hálózatán az n-1 kritérium is teljesül.

Tehát addig még rendben
lévőnek látszottak a dolgok.

Viszont 22:05-kor a Landesbergen-Wehrendorf távvezeték terhelése gyors növekedésnek indult, percek alatt 100 MW-tal megnőtt.

22:07-re annyira megnőtt a terhelés, hogy azonnali üzemeltetői beavatkozás vált szükségessé.

A kialakult helyzet gyors kezelése érdekében 22:10-kor az E.ON Netz a Landesberg-i alállomáson az RWE-vel való egyeztetés nélkül kapcsolásokat kezdett, elkezdte átrendezni az alállomás kapcsolási képét. Ennek részeként 22:10:11-kor összekapcsolt két 380 kV-os ún. gyűjtősínt.

És akkor olyan dominó-effektus bontakozott ki,
amely egész Európán végig sepert.

A két 380 kV-os gyűjtősín összekapcsolása nyomán a Landesbergen-Wehrendorf 380 kV-os távvezeték annyira túlterhelődött, hogy 2 mp-cel később (22:10:13-kor) a védelmi berendezése kikapcsolta.

De a dominók aztán dél felé haladva tovább dőltek, alsóbb feszültségszinteken is beindították a folyamatot: kikapcsolódtak a Bielefeld/Ost-Gütersloh 220 és Bechterdissen-Elsen 280 kV-os távvezetékek.

Aztán a dominók dőlése a német határt is átlépte.

22:10:28-kor kikapcsolódott az E. ON Netz és az RWE TSO közötti összes távvezeték, az E.ON Netz belső hálózata, továbbá az európai villamosenergia-rendszernek az osztrák APG, a horvát HEP és a MAVIR hálózatával kapcsolatot biztosító egyes távvezetékei. A HEP és a MAVIR saját hálózatain is történtek további kikapcsolódások, amelyek szintén az európai rendszer szigetekre bomlásának irányába hatottak.

Az egységes európai villamosenergia-rendszer
18 mp alatt három részre szakadt!

Az már kegyelemdöfésnek számított, hogy 22:10:32-kor az alacsony frekvencia elleni védelem kikapcsolta a Marokkó és Spanyolország közötti összeköttetéseket.

A dominóeffektus végén az egységes európai villamosenergia-rendszer helyén három ellátási sziget jött létre: egy nyugati, egy délkeleti és egy északkeleti.

*Forrás: Microsoft Word - IC-Final-Report-20070129-v13.doc (entsoe.eu)*

· A nyugati szigetbe Ausztria egyes részei, továbbá Belgium, Franciaország, Hollandia, Horvátország, Luxemburg, Olaszország, Svájc, Szlovénia, valamint Németország egyes részei, Portugália és Spanyolország tartoztak. A szigetben megborult a termelt és fogyasztott villamosenergia mérlege: hirtelenjében mintegy 9000 MW – 3,5 „Paksnyi”! – erőművi termelés hiányzott! Emiatt a frekvencia meredeken csökkenni kezdett és 49 Hz-et is elért. A frekvencia további zuhanását csak jelentős fogyasztói kör automatikus lekapcsolásával, továbbá szivattyús tározós erőművek bevetésével sikerült megállítani.

· A délkeleti szigetbe Albánia, Bosznia-Hercegovina, Bulgária, Görögország, Horvátország Macedónia, Magyarország egyes részei, Montenegró, Románia és Szerbia tartoztak. Ebben a szigetben kevésbé borult meg a termelés és fogyasztás egyensúlya. A frekvencia itt „csak” 49,7 Hz-re csökkent. Így e sziget fogyasztóit kevéssé érintette az üzemzavar.

· Az északkeleti szigetbe Ausztria egyes részei, a Cseh Köztársaság, Lengyelország, Szlovákia, valamint Magyarország és Németország egyes részei tartoztak. Úgy alakult, hogy ebben a szigetben éppen ellenkezőleg, nagyobb lett a termelés a fogyasztásnál. Emiatt itt meg jelentősen növekedni kezdett a frekvencia, egészen 51,4 Hz-ig! Az erőművi túltermelés miatt számos erőművet le kellett szabályozni.

A történtek Franciaországot érintették a legkeményebben. A „mélyponton” mintegy 5 millió (!) fogyasztónál volt áramszünet. További többmillió fogyasztó maradt ellátatlan Németországban. Belgium egésze (bár Gent, Liège, valamint Antwerpen környéke is súlyosan érintett volt, de legalább nem volt teljes az áramszünet), Hollandiában, Olaszországban (főleg Piemontban, Liguriában, Pugliában) és Spanyolországban (főleg Madridban, Barcelonában, Zaragozában, továbbá Andalúzia egyes részein) pedig százezres nagyságrendű fogyasztót érintett az áramszünet.

Európában összességében
10 milliónál is több fogyasztót
érintett az üzemzavar.

A drasztikus hálózati események után megkezdődött az egységes európai villamosenergia-rendszer helyreállítása. Először a nyugati és keleti szigetet próbálták meg összekapcsolni, szinkronizálni. Többszöri kísérlet után ez végül 22:47-kor sikerült. A három részre szakadt európai villamosenergia-rendszert 23:45 sikerült maradéktalanul egységesíteni, összekapcsolni.

Az üzemzavart alapos kivizsgálás követte. A vizsgálati jelentés egyértelműen az E.ON Netz-et marasztalta el, mivel nem győződött meg arról, hogy a Conneforde-Diele kétrendszerű távvezeték kikapcsolása a hálózat más részein nem okoz-e határértéken túli terheléseket. További hiányosság volt, hogy elmaradt más országok átviteli hálózati rendszerirányítóinak (TSO-inak) előzetes értesítése. Az is bebizonyosodott, hogy az európai villamosenergia-rendszer egyes helyeken megerősítésre szorul. Végül szükségessé vált az erőműveket és a fogyasztókat üzemzavari helyzetben érintő kapcsolások rendjének felülvizsgálata.

A történtek arra mutattak rá, hogy fenntarthatatlan az európai villamosenergia-rendszerirányítás akkori formája, amely szerint az egyes országok TSO-i elsősorban a saját hálózataikra figyeltek és elégtelen volt a más TSO-kkal folytatott információcseréjük. A bekövetkezett rendszerüzemzavar esetén így lassú is volt a reagálásuk.

A 2006. decemberi részleges blackout után egy ideig úgy tűnt, hogy az európai villamosenergia-rendszer kellően megerősödött ahhoz, hogy képes legyen megelőzni hasonló eseteket.

Aztán 2021. január 6-án
újabb kontinentális üzemzavar történt.

Történt, hogy a horvátországi Ernestinovo alállomás 400 kV-os feszültségszintjén 14:04:25-kor túláramvédelmi működés történt. Emiatt két 400 kV-os ún. gyűjtősín is kiesett, ami megszakította az európai villamosenergia-rendszer észak-nyugati és dél-keleti részei közötti kapcsolatot. Ezzel az egységes európai villamosenergia-rendszer – ezúttal – két szigetre bomlott.

Forrás: ENTSO-E Continental Europe Synchronous Area Separation on 08 January 2021

Az északnyugati szigetben ezúttal is termelési hiány lépett fel (-6,3 GW), amelynek nyomán a frekvencia 49,74 Hz-re esett. A helyzet mintegy 1700 MW-nyi fogyasztó lekapcsolásával, továbbá csaknem 500 MW termelő kapacitás mobilizálásával vált kezelhetővé.

Viszont a délkeleti sziget termelési többlete 50,6 Hz-re emelte a frekvenciát. Emiatt ebben a szigetben erőműveket kellett átmenetileg leszabályozni (pl. csak Törökországban mintegy 1 GW-nyit).

Mindezzel együtt ez az üzemzavar messze nem járt annyira súlyos hatásokkal, mint a 2006. évi. Először is nem valamely TSO súlyos eljárási hibája, és nem az európai TSO-k együttműködésének hiányosságai okozták. Sőt, az európai rendszer helyreállítása – azaz a két sziget összeszinkronizálásával azok ismételt összekapcsolása – rövid idő alatt megtörtént.

Ebben az esetben a történteket műszaki ok váltotta ki. Nyilván ennek is van tanulsága, amelyet az érintett üzemeltetőknek le kell vonniuk.

Végül