Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu

Blíží se zatmění. Proč nám Slunce či vítr ještě nezpůsobily blackout?

  9:00aktualizováno  9:00
V souvislosti se zapojováním obnovitelných zdrojů a blížícím se zatměním Slunce jste asi také slyšeli varování, že „neovladatelných“ zdrojů už by mohlo být příliš a ohrožují bezpečnost zásobování elektřinou. Jak velkou přítěží se skutečně ukázaly být? Co můžeme čekat dále a jak se bránit?

Evropští energetici se nenudí. Od poloviny 50. let zažili nejprve vlnu fyzického propojování soustav, která z velké části kontinentu – mimo země bývalého Sovětského svazu - udělala jeden synchronně propojený systém jedoucí doslova na jedné vlně. Frekvence elektřiny je stejná v drátech v Portugalsku, Česku a dnes i Turecku, a tak se generátory i pračky Portugalců i Čechů i Turků točí zcela synchronně. Což na jednu stranu znamená, že v rámci propojeného systému si můžeme i na dálku vzájemně pomáhat, na druhou stranu, v nadsázce, pokud padne jeden, ohroženi jsou všichni.

Poté přišla vlna liberalizace, která z velké části kontinentu udělala nejen jednotný systém, ale i jeden trh. V patách prosazování volného trhu ovšem přišla poněkud paradoxně i vlna politicky motivovaných zásahů do energetiky výrobního mixu, charakterizovaná především podporou obnovitelných zdrojů.

Nezatmí se u nás ze zatmění?

Na konci 20. století by velké zatmění Slunce, které nás čeká 20. března, pro energetiku nepředstavovalo prakticky nic mimořádného. Rozvoj obnovitelných zdrojů to ovšem změnil. 

Během poměrně krátké chvíle dojde k výraznému výkyvu produkce. Podle modelů se během půlhodiny výroba slunečních elektráren může v nejhorším případě snížit zhruba ze 17 gigawattu (GW, pro jednoduchost 1 GW= jeden temelínský blok, tedy velký zdroj) jen na cca šest gigawattů, a pak znovu velmi rychle vystoupá až na necelých 25 GW (tj. o 19GW), uvedl zástupce think-tanku Agora Energiewende pro Financial Times. (Na území ČR by měl maximální výpadek výkonu činit cca 400 MW, ale protože jsme propojeni s celou Evropou náš lokální výpadek není tak důležitý.) Rozdíl může být i menší, bude záležet hlavně na tom, jak moc bude svítit Slunce. Dobrá předpověď bude ovšem až ve čtvrtek.

I přesto, že jde o ohromný skok, energetici předpokládají, že výkyv zvládnou - pokud tedy nedojde k nějaké nepředvídatelné události. Vypořádat se se zatměním nebude levné, a bude to vyžadovat dobrou koordinaci a domluvu, ale jde o očekávanou událost, na kterou se evropští energetici připravují už půl roku. V každém případě evropští provozovatelé sítě událost berou velmi vážně jako praktickou zkoušku. Pokud se podíl obnovitelných zdrojů bude ještě zvyšovat, do budoucna se s podobnými událostmi budeme muset naučit žít, a to v ještě větším měřítku.

Úplně zatmění Slunce Evropa zažila v srpnu 1999, další bude v roce 2135. Letošní zatmění je jen částečné, v maximu bude náš Měsíc zakrývat zhruba 73 procent plochy slunečního disku.

Úplně zatmění Slunce Evropa zažila v srpnu 1999, další bude v roce 2135. Letošní zatmění je jen částečné, v maximu bude náš Měsíc zakrývat zhruba 73 procent plochy slunečního disku.

Naše elektrická síť začala pociťovat evropské bolístky až v posledních letech, protože naše výroba i přenosová síť byly naddimenzovány. Na veřejnost se samozřejmě dostávaly hlavně přitažlivější zprávy negativní, zejména ty o možných potížích přenosové soustavy. Kvůli větrnému počasí na břehu Severního moře se k nám v roce 2008 z Německa valilo místo plánových a ohlášených zhruba 200 megawattů až 1 700 megawattů elektřiny primárně z větrných parků na severu Německa (dnes mohou být i podstatně větší).

Když se pak v letech solárního boomu, tedy zhruba mezi roky 2008 a 2010, začaly i v Česku do sítě zapojovat ve velkém solární farmy, mnozí (včetně autora) měli obavy, co tyto zdroje způsobí. Do sítě ze zapojil výkon odpovídající při naprostém maximu zhruba dvěma temelínským reaktorům. Přitom Slunce a vítr jsou nespolehliví sluhové: kolik energie vyrobí, určují jen náhodné vlivy a nelze je příliš řídit, maximálně lze jen jejich výkon omezit či odstavit. Což zase neumožňoval zákon, podle kterého měl odběr energie z obnovitelných zdrojů za všech okolností maximální přednost (to se později změnilo). Bude možné něco takového v běžném provozu uřídit, nemluvě o tak mimořádných událostech, jako je třeba zatmění Slunce (viz box vpravo)? Nepřijdou blackouty?

Naštěstí pro nás spotřebitele během posledních let platilo, že byť se vývoj v energetice nijak nezklidnil, situace v dodávkách se nezhoršila. Čím to?

Vyhlazené rozdíly

Především se obnovitelné zdroje (OZE) ukázaly být zvladatelné. Česko si nimi poradilo hladce a bude to téměř určitě platit i v příštích pár letech, protože podpory na jejich rozvoj jsou obecně nízké. „Zaprvé máme tu výhodu, že jsme propojeni na všechny strany a máme soběstačnou energetiku,“ říká Jan Švec z katedry elektroenergetiky pražského ČVUT. A pokračuje: „Pomohl i fakt, že rozvodná síť ve střední Evropě je považována za jednu z nejhustěji propojenou na světě.“ V posledních letech také správce sítě ČEPS průběžně posiloval přenosové schopnosti a má poměrně ambiciózní plán investic. 

Neméně důležitým faktorem je také kouzlo velkých čísel. Jak se ukázalo (a jak koneckonců předpovídaly i matematické modely), obnovitelné zdroje úplně nepředvídatelné nejsou. „Pokud vezmete jednu výrobnu, ať už solární, nebo větrnou, budou výkyvy výkonu opravdu ohromné. Ale když je jich připojeno hodně, tak se rozdíly statisticky v podstatě setřou a jejich celkový výkon lze celkem dobře predikovat,“ říká Jan Švec. V praxi dnes mají provozovatelé na několik hodin dopředu poměrně přesnou představu, kolik energie mohou z těchto zdrojů očekávat, a připravit si řešení s pomocí záložních zdrojů, případně omezením výroby či spotřeby.

Má to své nevýhody: nápravné kroky něco stojí, navíc přesnost není jistě ideální a v některých místech může dojít k místnímu přetížení sítě. V některých případech může také dojít k porušení pravidla „n-1“, podle kterého musí být přenosová soustava vždy tak stabilní, aby snesla náhlé odpojení ještě nějakého jednoho velkého prvku: elektrárenských bloků, rozvodny atp. Celkově se však změny výkonu v důsledku výroby obnovitelných zdrojů ukazují jako zvladatelné.

Navíc pomáhají další technologické změny. „Výrazně se vylepšily modely řízení sítě jako takové,“ říká Dalibor Klajbl ze společnosti ČEPS, provozovatele elektrické sítě v České republice. ČEPS a další podobné společnosti tak mohou mít díky počítačům velmi rychle udělat představu, jak síť bude reagovat na různé situace, a podle toho se na ně připravit.

Spolu s rozvojem OZE zhruba v posledním desetiletí nastal rozvoj i v automatizaci řízení sítě a komunikačních technologiích. „Zvýšila se spolehlivost a rozsah automatického řízení sítě, sběr informací o stavu sítě i jejich vyhodnocování a tak dále. Výrazně se tak zlepšila operativnost - schopnost rychle reagovat a provádět změny,“ shrnuje výhody celé řady dílčích inovací Jan Švec z ČVUT.

Mluvte s nimi

Technologický pokrok ale není všelék. Zatím se například prakticky neuchytily takzvané „chytré sítě“, které mají umožnit koordinaci spotřeby a výroby prakticky v reálném čase. Jedná se ovšem o ohromné investice s nejistou návratností a také možnými nevýhodami pro zákazníky (například omezení spotřeby na určité časové období). Myšlenku sice podle informací z kuloárů neustále oživují výrobci nových „smart“ technologií i telekomunikační společnosti (chytré sítě vyžadují přenos velkého množství dat), ale postoj energetiků je spíše rezervovaný. 

Mnohem více alespoň zatím k udržení stability provozu sítí přispěly změny ve spolupráci mezi jednotlivými provozovateli. V posledních několika letech mezi nimi platí jasné dohody a jejich dispečinky jsou prakticky neustále ve spojení v reálném čase, společně se podílí na přípravě provozu na další den atp. A nejen to: v rámci dohody zastřešené jejich asociací ENTSO-E mají také jasný mechanismus, jak má provoz vypadat technicky či jak se odškodnit v případě vzájemně způsobených poruch. „Zhruba do roku 2005 jsme přitom spolupracovali prakticky jen na čestné slovo – je až s podivem, že to fungovalo tak dobře,“ říká František Cahyna z ČEPS.

Provoz v newyorském metru během velkého blackoutu v roce 1965

Provoz v newyorském metru během velkého blackoutu v roce 1965

Výrazným impulzem k tomu byly i velké blackouty. Prvně událost z roku 2003, kdy v Itálii bylo bez proudu 56 milionů lidí. Prvotní příčinou byly špatně udržované průseky pod vedeními, takže došlo ke zkratování o vegetaci, ale k nehodě přispěl i fakt, že dispečeři z jedné země neměli přesné informace o stavu sítě u sousedů.  

Snad ještě důraznější lekcí byl i velký blackout z roku 2006, kdy došlo k „dominovému efektu“ - kaskádovitému odpojení důležitých vedení v Německu u hranic s Holandskem. Přitom šlo ryze o lidskou chybu: „Akce jednoduše nebyla dostatečně dobře zkoordinována,“ říká Dalibor Klajbl. Bez proudu se kvůli chybě ocitlo 15 milionů lidí a celá Evropa se rozdělila na tři samostatně pracující energetické ostrovy: velká část západní Evropy se potýkala s nedostatkem proudu, zatímco například Česká republika a okolní státy měly nadvýrobu. Zásahy dispečerů (včetně nuceného odpojování spotřebitelů) tehdy zabránily větším výpadkům či celkovému blackoutu.

Na události zareagovaly nejen příslušné státy (Itálie má dnes špičkový systém na zvládání mimořádných situací), ale také Evropa jako celek – z hlediska elektronergeticky se výrazně „sblížila“. Podle Lisabonské smlouvy je sice energetika jako taková stále záležitostí jednotlivých zemí, bezpečnost dodávek je ovšem věc společná. Vždyť celý kontinent je propojený. I proto je z posledních signálů z Bruselu, například únorové komunikace místopředsedy Evropské komise s odpovědností za energetickou unii Maroše Šefčoviče   (česky zde), jasné, že energetická unie se má nadále posilovat na úkor národních zájmů. Měla by se zvyšovat energetická provázanost a solidarita mezi členskými zeměmi.

Co se nepovedlo

V mnoha ohledech má ale společná politika co dohánět. Zatímco „měkká“ spolupráce – zlepšení spolupráce a komunikace se daří – v případě „hardwaru“ je situace mnohem horší. Podle zmiňované zprávy Evropské komise dnes není možné dostatečně pružně dopravovat elektřinu po Evropě. Chybí zejména přeshraniční propojení, bez kterých jednotný trh nemůže řádně fungovat.

Češi o tom ví své. Naším největším problémem je v posledních letech fakt, že Rakousko a Německo jsou z obchodního hlediska jedna tržní oblast. Účastníci jejich trhu si přeprodávají elektřinu bez ohledu na fyzické hranice těchto dvou států a bez ohledu na důsledky pro okolní systémy. Na pohled to dává smysl: rakouské vodní elektrárny mohou skladovat nadbytky elektřiny z německých obnovitelných zdrojů a v případě nižší výroby v Německu je prodávat zpět. Přímá severo-jižní spojení v rámci Německa a německo-rakouské spojky ovšem nestačí, a tak si obchodovaná elektřina věrna fyzikálním zákonům nachází zkratku přes naše území, aniž bychom si to přáli a byli za to dostatečně kompenzováni, tvrdí dlouhodobě ČEPS. Podle něj tyto přetoky představují v některých případech riziko pro bezpečný provoz naší soustavy.

Nejsme sami, podobný problém – jen z druhé strany – řešily i státy Beneluxu, kudy také směřují německé přetoky, ale zatím se ho nedaří řešit systémově. Plánované vedení mezi severem Německa (kde leží větrné farmy) a Bavorskem na jihu nabírá neustále zpoždění, protože odpor občanů cílové spolkové země je ohromný. Což není výjimka, ale symptom systémového problému. Stavba nových vedení je v evropských zemích s vysokou mírou majetkové ochrany proces na dlouhé roky; ČEPS uvádí obvykle 10 až 12 let. A německé příklady navíc ukazují, že dnes to může být v případě kontroverzních staveb i více. 

Elektřinu může vypnout i Slunce

V roce 1989 došlo k nečekanému výpadku z příčiny. Třináctého března se k Zemi dostal oblak nabitých částic z velké sluneční bouře. Elektrárny a další zařízení po celém světě nahlásily stovky větších či menších poruch či výpadků, nejhůře byl ovšem postižen kanadský Québec. Ten leží v geologicky nepříznivé oblasti s velkým odporem: indukované proudy si našly cestu menšího odporu elektrickým vedením vysokého napětí, které se tak přetížilo, a prvky rozvodné sítě se začaly postupně odpojovat. Během 90 sekund výpadek vyřadil rozvod elektřiny prakticky po celé provincii a tma trvala devět hodin.

Od této události tedy musí provozovatelé rozvodné sítě ve vyspělých zemích mít připravený plán i pro případ velkých slunečních erupcí, jejichž následky by mohly ohrozit rozvodné sítě na Zemi. Základní plán má připravený i český ČEPS, ale podle provedených analýz nejsme příliš ohroženi. Hůře je na tom Severní Amerika, v Evropě pak Velká Británie a Skandinávie.

Důvodem je jak jejich blízkost k magnetickému pólu (tam jsou projevy nejsilnější), ale také převládající směr vedení v těchto zemích ze severu na jih, které nahrává vzniku indukovaných proudů. A svou roli i geologické podloží s velkým odporem v částech severní Evropy i Ameriky.

Ovšem ochranná opatření proti extrémně velkým slunečním bouřím, které zřejmě mohou přesahovat úroveň bouře z roku 1989, v podstatě dnes nejsou. Ve Spojených státech se diskutuje o zavedení infrastrukturních opatření v rámci sítě, ale ta jsou extrémně drahá. Nejlepší ochranou by bylo jednoduše včas většinu sítí vypnout, podle energetiků jde v podstatě o nereálnou možnost.

Paradoxně by nám tak dříve mohlo alespoň do jisté míry pomoct vedení úplně opačným směrem: ze severního Německa do Skandinávie. Tam se staví v posledním desetiletí podmořská vedení stejnosměrného proudu, která spojují severské vodní elektrárny s větrnými parky v Německu. Jde sice o velmi drahé a náročné projekty, které také mívají nějaká zpoždění, ale mořské dno není rozděleno mezi desítky tisíc majitelů, a tak schvalování je mnohem jednodušší. Navíc rozdíly v ceně elektřiny jsou tak veliké, že i projekty za desítky miliard korun se tu vrací do několika mála let.

A co my teď

My ovšem moře nemáme, a tak na to budeme muset jinak. Vlastní obnovitelné zdroje nás asi ohrožovat nebudou: jejich rozvoj se kvůli nízkým dotacím v blízké době nepředpokládá. Navíc soustava by asi snesla mnohem více, než jich je dnes, říká Jan Švec: „Určitě by vydržela výrazně více zapojených obnovitelných zdrojů, ale je to závislé na legislativě. Musí být jasně zakotvená možnost vypínat v nutné situaci zdroje, které nemají schopnost regulace, abychom se nepřipravili o možnosti reakce na nepředvídatelné události či přímo neohrozili síť.“

Větší problémy tedy budou spíše ležet za hranicemi: velké přetoky by mohly zahltit naši síť a způsobit nám potíže. Nejlepším řešením by bylo zvýšení kapacity tak, abychom ustáli i nejhorší možné scénáře, ale to jde pomalu. Česko, respektive ČEPS, v dalších deseti letech stavbu zcela nových přeshraničních linek nechystá, investuje ovšem do modernizace a zdvojování linek a převádění vedení na vyšší napěťovou úroveň i do stavby nových úseků na našem území.

Naší hlavní odpovědí je tedy místo toho stavba dvou transformátorů u Hradce v severních Čechách, které mají „ukáznit“ přetoky z Německa. Podobná zařízení postavily i státy Beneluxu, a podle informace provozovatele sítě se osvědčila. Jde o tzv. transformátory s řízeným posuvem fáze (používá se pro ně běžně anglické označení PST čili phase shift transformers). Elektrická energie teče soustavami podle fyzikálních zákonů od míst výroby do míst spotřeby. Takto však může dojít k přetížení některých linek s menší přenosovou schopností. Díky PTS je možné virtuálně zvýšit „odpor“ na jedné z těchto cest, a tak jí odlehčit. (Upozorňujeme, že nejde o popis fyzikálního principu funkce PST, ale jen analogie. Ve skutečnosti se odpor vodičů - ve smyslu fyzikální veličiny - nijak nemění.)

Chybějící elektrické vedení a nedostatek proudu začínají brzdit rozvoj Poličska.

Důvody pro stavbu jsou vlastně dva: přetoky z Německa mohou být opravdu nebezpečná zátěž pro českou síť a výstavba německých vedení probíhá pomalu. A druhý je, že Poláci je budou mít také. „Což znamená, že pak by přeshraniční tok elektrického výkonu byl z Polska vytlačen do ČR a problém by se pak mohl prohloubit,“ říká Jan Švec z ČVUT.

I přesto se ještě může investice ukázat jako zbytečná a jisté zatím je, že práci získá jen výrobce transformátoru. Pokud kritická situace nikdy nenastane, případně Němci za pár let dostaví svá vedení, naše zařízení za miliardu ztratí svůj hlavní smysl. „Je dost dobře možné, že to tak bude, ale možná také ne. Rozhodně to není vůbec lehké rozhodování a já dotyčným jejich povinnost vůbec nezávidím,“ krčí rameny Jan Švec.

Zástupce ČEPS František Cahyna takovou možnost uznává, ale považuje ji za velmi nepravděpodobnou. Pokud by systém zabránil i jen jednomu jedinému velkému výpadku, zamezil by podle něj ohromným škodám. „Máme jako ČEPS ze zákona povinnost zajistit spolehlivý provoz a přesně o to v tomto případě jde,“ dodává navíc Cahyna.

Navíc transformátory nejsou „zbraň“ proti Německu. Na německé straně se také staví dva transformátory stejného typu, a i když nejsou přímo propojeny a jejich řízení obstarávají různí lidé v různých dispečincích, jejich činnost bude koordinovaná. Z nedávných evropských zkušeností se zdá, že v této na pohled zcela banální informaci o přeshraniční domluvě je skryta nejlepší naděje na další léta bez výpadků. 

Nejblíže blackoutu

Nejblíže velkému blackoutu se Česko v posledních letech dostalo zřejmě 24. července 2006. Během extrémních veder, kdy byl odběr zhruba o 500 megawattů vyšší než obvykle, došlo k souběhu několika událostí: poruše v Německu, která následně přetížila polskou síť, a z té se k nám začalo valit nečekané množství elektřiny. Zároveň byla drobná porucha i ve Slovinsku, která způsobila větší odběr z Rakouska. K tomu docházelo i k opravě jedné důležité linky velmi vysokého napětí mezi Českem a Německem, kterou v květnu poškodila bouře, a pravidelným opravám několika dalších důležitých linek.

Postupně se přetížilo několik českých vedení a po osmé hodině ranní se naše rozvodná síť „rozpojila“ – vznikly dva ostrovní systémy, které se oddělily od zbytku Evropy. Jeden byl „plusový“, měl přebytek výroby, druhý poněkud deficitní. Oba systémy se podařilo zhruba po hodině znovu spojit, ale den tím neskončil.

K dalšímu rozpadu systému došlo zhruba v poledne a významnou roli v něm hrálo i vedro. Dráty elektrického vedení se na několika místech prověsily tak, že došlo ke kontaktu se stromy pod nimi (tohle je častá příčina větších i menších výpadků), následně zkratu a odpojení vedení. Vznikl tak znovu ostrov s významným přebytkem výkonu (2 400 MW), takže bylo nutné odpojit některé elektrárenské bloky. Systémy se podařilo znovu spojit, ale ve 14:45 došlo k dalšímu rozpadu systému a nezvykle napjatá situace pokračovala prakticky celý den až do večerních hodin – tzv. stav nouze byl zrušen v jedenáct večer.

Jak uvádí ČEPS, nedošlo k výpadkům dodávek elektřiny, tedy blackoutu jako takovému, ale jen k jejich omezení pro některé velké průmyslové odběratele a také samozřejmě snížení kvality dodávané elektřiny (změna frekvence proudu a tím i funkce zařízení k síti připojených). Chyběl k němu ovšem jen krůček, a to jen souhrou počasí a několika nespojitých, nám v některých případech dosti vzdálených (porucha ve Slovinsku) a nepříznivých událostí.





Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2016 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je součástí koncernu AGROFERT ovládaného Ing. Andrejem Babišem.