Egészen biztosan bekerül az európai energiastratégiákkal és a villamosenergia-rendszer fejlődésével foglalkozó történelemkönyvekbe mindaz, ami 2025. április 28., hétfőn Spanyolországban és Portugáliában történt. A mintegy 60 millió érintett lakos, a civilizált társadalom alapvető működéséhez szükséges infrastruktúra teljes leállása hatalmas földrajzi területen nem csak a spanyol és a portugál lakosság, hanem az egész Európai Unió lakosságának és döntéshozóinak érdeklődését kiváltotta.

Lehet ilyen máshol is?

Igen, lehet. A rendkívül összetett villamosenergia-rendszerekben a zavarok időnként nagy kiterjedésűek is lehetnek, és számos olyan eseményt ismerünk a múltból, amikor gördülő áramszünetek, vagy éppen nagy területre kiterjedő teljes ellátási hiány alakult ki (USA Texas állam, 2021 február – téli viharok és a rendkívüli hideg miatt 4,5 millió háztartás maradt áram nélkül napokra; 2006-os nyugat-európai áramszünet, amikor 15 millió háztartás maradt áram nélkül néhány órára; 2003-as olasz áramszünet, amikor egy Svájc és Olaszország közötti távvezeték meghibásodása miatt 50 millió ember maradt áram nélkül kb. fél napra; Nyugat-Magyarország, 2014 decembere, amikor ónos eső tette tönkre a távvezetékeket, oszlopokat ledöntve, itt egyes területeken napokig szünetelt a villamosenergia-ellátás). Nyilván nem szeretjük ezeket a rendszerállapotokat, mert nagy gazdasági károkat okoznak, de teljesen nem elkerülhetőek. Ugyanakkor kulcskérdés, hogy az Ibériai-félszigeten most mi okozta ezt a specifikus eseményt, hiszen hasonló helyzeteket akkor tudunk elkerülni, ha a felmerült probléma okát ismerjük és a tanulságokat levonjuk.

Mi jellemzi a spanyol és portugál villamosenergia-rendszert?

Portugália egy kb. 10 milliós, Spanyolország egy 48 milliós lakosságú ország, egyenként is sokkal nagyobb a villamosenergia-termelő kapacitásuk, mint Magyarországé. Portugáliában mintegy 20.000 MW, míg Spanyolországban mintegy 120.000 MW erőművi kapacitás van beépítve a rendszerbe, amelynek energiahordozók szerinti megoszlását a lenti ábra mutatja. A spanyol kapacitás fele konvencionális erőművekből áll, negyede napenergia, negyede szélenergia. A konvencionális kapacitások között Portugáliában nincsen atomerőmű, míg Spanyolországban 7 atomerőművi blokk összesen 7100 MW kapacitással áll rendelkezésre.

A kontinentális európai villamosenergia-hálózat belső részeihez (pl. a közép-európaihoz) képest fontos specialitás az Ibériai-félszigeten, hogy ez a terület tulajdonképpen egy kvázi „zsákutca”: dél felé egyetlen tenger alatti vezetékkel kapcsolódik a marokkói hálózathoz, de a francia rendszerhez is mindössze két darab 220 kV-os, két darab 400 kV-os, és egy darab egyenáramú vezetékkel kapcsolódik. Ilyen értelemben elszigeteltebb, mint Európa belső részei, ennek hatására az üzemzavarok kezelése során kevésbé számíthat a határkeresztező kapacitásokra.

Adatok forrása: ENTSO-E, saját ábrázolás (a többi diagram esetén is)

Nagyfeszöltségű villamosenergia-hálózat az Ibériai-félszigeten, forrás: ENTSO-E

Milyen állapotban volt az Ibériai-félsziget villamosenergia-rendszere az üzemzavar előtt és alatt?

A spanyol rendszer 2025. április 28-i tervezett fogyasztási menetrendjét ismerjük az előző napon készült „másnapi” menetrendből. Ezt mutatja fekete színű görbével a következő ábra. Ez lett volna a terv hétfőre. Ehhez képest a piros görbe szerinti rendszerterhelés valósult meg, tehát hétfőn a déli órákban 25.000 MW helyett 10.000 MW-os szintre esett le a rendszerterhelés. Ez a 15.000 MW a spanyol hivatalos közlések szerint termelői oldalról esett ki, azt közölték a spanyol hatóságok hogy 12:30 körül mintegy másfél percen belül két nagyobb termelő is kiesett (lecsatlakozott a hálózatról), aminek hatására összesen 15.000 MW termelőkapacitás esett ki a rendszerből. Ez jól látszik a piros görbén. A rendszerterhelés 60%-ának elvesztését nagyon nehéz lekezelni egy villamosenergia-rendszerben, nem csoda, hogy a végeredmény az lett, amit a hírekben láttunk. A 15.000 MW egyébként nagy valószínűséggel Spanyolország dél-nyugati részén jórészt naperőművek kieséséből illetve hálózatról való lekapcsolódásából származhatott. Ez számos konvencionális erőmű kieséséhez vezetett a hálózati frekvencia névlegestől való jelentős eltérése miatt, de erre még később visszatérünk.

A portugálok valójában sokkal rosszabbul jártak, mert az ő rendszerük egyedül a spanyol villamosenergia-rendszerhez kapcsolódik, és a spanyol hálózatból beterjedő zavar hatására a portugál rendszer teljesen „elhasalt”, teljesítménye gyakorlatilag nullára esett, ahogy a következő ábra piros görbéje mutatja. A portugál rendszerterhelés mintegy 6 órán keresztül 0 MW közeli maradt.

Érdekes megfigyelni a portugál-spanyol határmetszéki áramlásokat: míg a hétfői hajnali órákban 1500-2300 MW villamos teljesítmény mellett exportált Portugália Spanyolország felé, reggel 9-kor az áramlás iránya megfordult, egészen az üzemzavar időpontjáig. Akkor a rendszerek szétcsatolódtak és kvázi egy napra megszűnt a villamosenergia-forgalom a két ország között.

A következő két ábrán az energiahordozókra lebontott erőművi termelési adatokat elemezhetjük a két érintett országra.

Spanyolországban az üzemzavar kezdete előtt 32.368 MW összes termelés mellett közel 19.340 MW naperőművi betáplálás volt, 3.416 MW volt a szélerőművek, 3.172 MW a vízerőművek teljesítménye, a fosszilisok 2.460 MW, a nukleáris egységek 3.384 MW, a biomassza erőművek 356 MW teljesítményen működtek. A rendszer összeomlása – ahogy fentebb már írtam – 10.000 MW alá vitte a termelést, a hálózati zavar majdnem az egész országra kiterjedt.

Ahogy a következő ábra mutatja, a portugáloknál a biomassza erőműveken kívül gyakorlatilag minden egység kiesett, és a spanyoloktól sem tudtak importálni, így bár az üzemzavar a hivatalos közlésekkel összhangban nagy valószínűséggel Spanyolországból indult ki, de mégis Portugália súlyosabban volt érintve. Egy teljes, 6 órás black-out egy 10 milliós országban nagyon durva esemény, nem csoda, hogy ekkora figyelmet kapott. Mivel Spanyolország kb. ötször nagyobb lakosságú, mint Portugália, így a spanyol következmények mind területükben, mind az érintett lakosság számában, mind pedig gazdasági értelemben összességében nagyobbak lesznek.

Utolsó ábraként megmutatom még a spanyol-francia határmetszéki forgalmakat, mert ez a kapcsolat a véleményem szerint az üzemzavar kezelésében és a gyors helyreállításban fontos szerepet játszott. Ugyanis az a tény, hogy a spanyol és a portugál rendszer is helyreállítható volt másnap, kedd reggelre, egy nagyon komoly eredmény, és az összes érintett joggal érdemel elismerést érte.

Április 28., hétfő hajnalban mintegy 2500 MW teljesítmény mutatkozik az ENTO-E adatbázisa szerint Spanyolországból Franciaország felé. Ez reggel 7 órától 1500 MW-ra mérséklődött. Az üzemzavar során a határmetszéken megszűnt az áramlás, majd Franciaország segítette ki a spanyol rendszert 1500-2000 MW közötti teljesítménnyel, egészen hétfő este 23 óráig, amikor több órára gyakorlatilag megszűnt a francia-spanyol határkeresztezőn az áramlás.

Mi okozhatta az üzemzavart?

Ez az írás nem tud és nem is akar választ adni erre a kérdésre. Ehhez egyszerűen nem áll rendelkezésre kellő mennyiségű információ. A spanyol és portugál hatóságok el fogják végezni a vizsgálatokat (a számukra hozzáférhető nagy mennyiségű adat elemzése segítségével), amiből majd levonják a megfelelő következtetéseket.

Fontos, hogy a kibertámadás lehetőségét kizárták. Szintén lényeges, hogy az extrém meteorológiai helyzet miatti kezdeti eseményt is cáfolták. Ez az első pillanattól kezdve nagyon furcsa volt, hiszen könnyen ellenőrizhető volt, hogy semmilyen extrém magas hőmérséklet nem volt aznap (nyáron, Spanyolország középső részén sokkal magasabb hőmérsékletek uralkodnak).

A távvezetékek elektromágneses rezgéséből származó hatás következtében létrejövő üzemzavar nem kizárt, de nem látszik most olyan körülmény, ami ezt indokolná, és nehéz elképzelni, hogy olyan nagy távvezetéki mechanikus rezgések lettek volna, amelyek meghaladják egy erős szélvihar mechanikai hatásait, amelyeket nyilván nagy számban kiálltak már ezek a távvezetékek.

Sokkal valószínűbbnek tűnik, hogy egy (nap)erőmű, egy alállomás meghibásodása indított el egy eseményláncot, ami ekkora méretűre duzzadt.

Szintén elképzelhető, hogy a távvezetékek egy része már tartósan a névleges teljesítmény és feszültségszint fölött üzemelt, egy termelőegység vagy egy hálózati elem kiesett, aminek következtében a teljesítmény-áramlások más vezetékekre helyeződtek át, amelyek ennek hatására még inkább túlterhelődtek és ez kaszkádszerűen nagy kiterjedésűvé duzzasztotta a kezdeti lokális zavart. Kiderül, ha megkapjuk a hivatalos kivizsgálási eredményeket.

Mi volt az atomerőműveknél?

A spanyol nukleáris kapacitások fele működött csak a hálózati üzemzavar során. Ezek a blokkok rendben leálltak a hálózat összeomlásakor, rendben elindultak a dízelgenerátorok és biztonságosan, az előírások szerinti állapotba kerültek. Nem tudunk semmilyen anomáliáról vagy üzemzavarról. Az atomerőműveket tervezik a hálózat összeomlása során létrejövő tranziens folyamatokra, így ez nem okozhatott, nem is okozott különösebb problémát. Ilyenkor az atomerőművi blokkok teljesen leválnak a hálózatról, a dízelgenerátorok segítségével minden szükséges biztonsági rendszer ellátható árammal, ez itt sem volt másként. A hálózatra extra terhet az atomerőművek nem róhattak, ilyenkor ellátják saját magukat villamos energiával.

Mit érdemes tenni, mi következik mindebből a villamosenergia-rendszer szintjén?

1. Mindenképpen látnunk kell a spanyol kivizsgálás eredményét. Abból további következtetéseket lehet majd levonni.
2. Az bizonyos, hogy a sok napenergia kapacitással rendelkező rendszerekben a termelés ingadozása extra műszaki követelményeket támaszt. Erre oda kell figyelni, folyamatosan.
3. A hálózat ellenállóképessége és robusztussága kiemelt kérdés. A zöld átállás során sok helyen elmaradt a hálózat szükséges fejlesztése, ami növeli a rendszerek sérülékenységét. Ha egy távvezetéki rendszer tartósan túlterhelt állapotban működik, az biztosan nem tesz jót, és sérülékenyebb lesz a hálózati zavarok során. Ez a problémakör folyamatos feladatot ad minden országban a hálózatüzemeltetők, a rendszerirányítók és a kormányok számára is.
4. Rendkívül fontos a megfelelő monitoringrendszerek kiépítése és fejlesztése, hogy tisztában legyünk a valós rendszerállapottal.
5. A hagyományos erőművekben a gőz és gázturbinák nagy forgó tömegek, amelyek a kisebb tranziensek kezelésében hatalmas jelentőséggel bírnak. A turbinák forgó tömege nagy inerciát ad a rendszernek, ami növeli a robusztusságot. A fotovoltaikus erőműveknek ilyen inerciája nincsen. A villamosenergia-rendszer stabilitása szempontjából alapvető fontosságú, hogy legyen kellő mennyiségű forgó tömeg a rendszerben, és legyenek olyan erőművek, amelyek a kellő flexibilitást biztosítják. A nap- és szélerőművek technológiájukból fakadóan ezt a követelményt nem tudják teljesíteni. Ugyanígy kellő mennyiségű meddő teljesítmény szükséges a rendszer stabil működéséhez.

Mit érdemes tenni az egyén és a háztartások szintjén?

1. Amint láttuk az elmúlt napokban, hasznos, ha az áramkimaradásokra felkészülünk. Nem azért, mert szeretnénk őket, hanem azért, mert időnként bekövetkeznek, és kevésbé negatív a hatásuk, ha felkészülünk rájuk.
2. Ha van egy háztartásban akkumulátoros lámpa, gyertya, gyufa, némi tartós élelmiszer, pár liter víz és némi készpénz, az segíthet egy néhány órás vagy néhány napos ilyen eseményt átvészelni. Télen kérdéses lehet az alternatív, villamos energia nélküli fűtés is.
3. Nagy probléma ilyenkor az információhiány miatti bizonytalanság. „Ha áram van, minden van, ha áram nincs, semmi sincs.” – mondhatjuk a régi reklámszlogen kiterjesztésével. Villamos energia nélkül se internet, se közösségi média, se mobilhálózat, se TV… Szóval hasznos, ha van otthon rádió, ami működik elemről vagy akkumulátorról. Ott a hatóságok hivatalos közléseit nyomon tudjuk követni.
4. Ha valaki elektromos autót vásárol, érdemes odafigyelni, hogy rendelkezzen olyan opcióval, aminek segítségével az autó akkumulátorára külső fogyasztót lehet kapcsolni. Egy mai korszerű elektromos autó akkumulátora 60-80, vagy akár közel 100 kWh villamos energiát képes tárolni, amivel egy átlagos háztartás napi 8-12 kWh nagyságú villamosenergia-igénye több napig fedezhető. Ha legalább a hűtőszekrényt tudjuk működtetni egy ilyen akkumulátorról, a kisebb készülékek (lámpa., rádió) akkumulátorait fel tudjuk tölteni, az nagy segítség lehet egy háztartásban.

De legyünk optimisták, és bízzunk benne, hogy nem lesznek rendszeresek ezek az események.

Megjegyzés: Minden ábra esetén az adatok forrása az ENTSO-E adatbázisa volt, de az ábrák saját ábrázolásban készültek. Az ábrák elkészítésében Biró Bence kollégám volt a segítségemre.

Jelen blogbejegyzés szerkesztett formában először a portfolio.hu-n jelent meg. A bejegyzés vagy annak részei csak a portfolio.hu-ra és a jelen blogbejegyzésre való hivatkozással idézhetők.