A magyar határtól 50 kilométerre szakadt szét Európa villamoshálózata
Az észak-kelet horvátországi Eszék-Baranya megyében, a magyar határtól alig 50 kilométerre van egy Ernestinovo (Ernőháza) nevű falu. A falutól északra működik HEP nevű horvát nemzeti áramszolgáltató egyik alállomása. 2021. január 8-án pénteken délután, 14 óra 4 perc 25,9 másodperckor meghibásodás lépett fel az állomás működésében. Maga a meghibásodás nem volt nagyon szokatlan 42 másodperccel később azonban innen kiindulva két részre szakadt az egységes európai villamosenergia-rendszer.
A szétesést Magyarország lakóinak többsége észre sem vette, Romániában azonban több városban akadtak problémák, liftek álltak meg, elsötétültek a közlekedési lámpák, nem nyíltak ki sorompók, sőt az Azomures műtrágyagyártó marosvásárhelyi üzeméből még veszélyes anyag szivárgását is jelentették a gépek leállása miatt.
Közben Olaszországban és Franciaországban is több nagyfogyasztót le kellett kapcsolni a hálózatról, emiatt több gyárban is fel kellett függeszteni a termelést a világ 7. és 8. legnagyobb gazdaságában.
A rendszert felügyelő ENTSO-E, azaz az európai átviteli rendszerirányítók szervezete még vizsgálja, mi történt pontosan január 8-án, amikor csak egy óra elteltével tudták újra egymáshoz illeszteni a széthullott hálózat két felét. Legfrissebb közleményüket épp a napokban adták ki, ebben a dokumentumban nevezték meg Ernestinovót is az üzemzavar forrásaként. Az EU, a tagállami kormányok, az energiaszolgáltatók és a legnagyobb gyártulajdonosok viszont azóta is vitatkoznak azon, mit kellene tenni a hasonló helyzetek elkerülése érdekében. Január 8-án ugyanis a világ (összekapcsolt energia szempontjából) legnagyobb egységes elektromos hálózata pillanatokra volt a súlyos áramszünettől.
Mi az a kontinentális szinkronterület?
A kontinentális európai szinkronhálózat, más néven kontinentális szinkronterület többé-kevésbé magában foglalja az alábbi térképen kékkel jelzett országokat:
Lényege, hogy a kék színnel jelölt területen összehangoltan működik az elektromos hálózat, az egyes országok rendszerei több ponton is össze vannak kötve.
Mivel az áramot elég költséges tárolni, az elektromos hálózatokon a fogyasztásnak mindig egyensúlyban kell lennie a termeléssel, tehát az erőműveknek mindig éppen annyi áramot kell termelniük, amennyit épp fogyasztunk. Ezt az egyensúlyt a 24 országban több mint 400 millió fogyasztót ellátó európai szinkronhálózat 50 Hz névleges frekvencián biztosítja. Ez azt jelenti, hogy másodpercenként 50-szer ismétlődik a váltóáram periodikus függvényének ismétlődő szakasza, azaz (50x2=) 100-szor vált előjelet a váltóáram ebben a hálózatban. Ha hirtelen elkezdenénk sokkal több áramot termelni, mint amennyit elfogyasztunk, a frekvencia nőni kezdene, ha a termelés alulmúlná a fogyasztást, akkor pedig csökkenne. Ez az 50 Hz persze csak névleges frekvencia, a tényleges általában minimálisan eltér ettől, de komoly, akár több milliherzes ingás nem igazán állhat be, hiszen a hálózaton lévő gépek közül sok érzékeny a frekvenciára.
Ha tehát a frekvencia nagyot esik vagy csökken, a nagy gyárak érzékenyebb gépei leállhatnak, bizonyos órák pedig késni vagy sietni fognak. Ez történt 2018-ban is, amikor tartósan 50 Hz-nél alacsonyabb frekvencián üzemelt az európai hálózat, mert a koszovói szerbek áramfogyasztását sem Koszovó, sem Szerbia nem volt hajlandó visszapótolni a hálózatba.
De mi volt a gond január 8-án?
Az ernestinovói alállomáson két gyűjtősín van. Az egyik a Horvátország észak-nyugati részében lévő Žerjavinec alállomáshoz és egy pécsi alállomás felé rendelkezik távvezetéki kapcsolattal, a másik a szerbiai Sremska Mitrovica és a boszniai Ugljevik felé. A két gyűjtősínt egy sínáthidaló köti össze, ez teszi átjárhatóvá a vezetéket például Pécs és Ugljevik között.
2021. január 8-án 14:04:25.9-kor túláramvédelem miatt kikapcsolt ez a sínáthidaló. Azt egyelőre nem közölték, miért kapott túl nagy terhelést, a rendszerfelügyelők vizsgálata ezt még nem tisztázta pontosan.
„Innentől kezdve tehát azok az áramlások, amik Bosznia felől beérkeztek, nem tudtak továbbmenni innen sem északra, Pécs felé, sem nyugatra a másik horvát alállomás felé, és fordítva sem” – magyarázta Dr. Farkas Csaba, a BME Villamos Energetika Tanszékének adjunktusa.
Így tehát annak a teljesítményáramlásnak, ami addig az ernestinovói alállomáson keresztül zajlott, új utakat kellett találnia. Ez az áramlás természetesen keresett is új utakat, de ezeken az új irányokon fennáll a veszélye annak, hogy az így jelentkező teljesítménytöbblet miatt lekapcsolnak a vezetékek, hiszen a saját forgalmuk mellett nem bírják már el pluszban azt a mennyiséget, amit az ernnestinovói alállomásnak kellett volna továbbadnia. Január 8-án pontosan ezt történt: 14:04:48.9-kor túláramvédelem miatt lekapcsolt az Újvidéket Szabadkával összekötő vezeték is, ezzel egy újabb átjáró szűnt meg a hálózat észak-nyugati és dél-keleti fele között.
„Természetesen minél több ilyen útvonal kapcsol ki, annál inkább terhelődnek azok, amik még működnek, esetünkben így azok is kikapcsoltak. Néhány másodperc alatt annyi vezeték kapcsolódott ki, hogy megszűnt a kapcsolat a két rendszerrész között” - mondta Farkas.
Az ENTSO-E ábráján látszik is, milyen vezetékek mikor kapcsoltak ki az ernestinovói meghibásodás után:
A hálózat ezért így vált két részre:
Ha a két rész között nincs vezetéki kapcsolat, akkor természetesen nincsen teljesítményáramlás sem. Január 8-án éppen úgy alakult, hogy a hálózat észak-nyugati részében teljesítményhiány, dél-keleten pedig többlet keletkezett. Ha az egyes rendszerrészekben teljesítményhiány, vagy -többlet lép fel, akkor a frekvencia elkezd eltérni a névleges értékétől. Persze az ilyen eltérések megszüntetésére is van biztosíték a rendszerben, ha frekvencia átlép bizonyos felső vagy alsó határértékeket, beindul az úgynevezett frekvenciamegtartó szabályozás, aminek az a feladata, hogy megállítsa ezt a változást.
Ez lényegében a meglévő erőművek működésének szabályozásával jár, azonban január 8-án a frekvenciaváltozás olyan mértékű volt, hogy ezt a szabályozási tartalékot teljesen felhasználtuk.
„Lefelé ez a frekvenciamegtartó szabályozás 49,8 Hz-ig működik, alatta már nem. Január 8-án a nyugati oldalon a frekvencia ez alá ment, a rendszerfelügyelő közleménye szerint 49,74 Hz-es értéket is mutatott. Amikor ez a szabályozás már nem elég a frekvencia megtartásához, akkor fogyasztói oldalon kell beavatkozni.”
Éppen ezért a frekvencia helyreállítása érdekében Olaszországban és Franciaországban nagyfogyasztókat kapcsoltak ki a rendszerből, így kb. 1,7 gigawattal sikerült csökkenteni a teljesítményigényt a hálózatban, emellett 420 megawatt támogató teljesítmény érkezett az északi (a fenti térképen zölddel jelölt) és 60 megawatt a brit (a fenti térképen barna) szinkronterületekről.
A dél-keleti oldalon ennek a fordítottját csinálták, ott teljesítménytöbblet volt a rendszerben, ezért a termelést kellett csökkenteni, 14:04:57-kor Törökországban ki is kapcsoltak a hálózatból egy 975 megawattos generátort, ezzel sikerült 50.2 Hz közeli értékre szállítani a frekvenciát.
A két oldalon ezután megkezdték a frekvenciaértékek fokozatos közelítését, hogy aztán újra össze tudják kapcsolni a kettévált hálózatot, ami 15:08-kor meg is történt.
Miért?
Annak ellenére, hogy a magyar média nem kezelte kiemelten ezt az ügyet, január 8. óta rengetegen megszólaltak a hibával kapcsolatban. A francia BFM tévé riportere a francia nagyfogyasztók lekapcsolása miatt például azt kérdezte Barbara Pompili környezetvédelmi minisztertől:
„Ugye mi nem a Szovjetunió vagyunk?”
Több francia, német és olasz gyártulajdonos pedig aggodalmát fejezte ki amiatt, hogy egyre több a január 8-ihoz hasonló, igaz, kisebb jelentőségű meghibásodás az európai elektromos hálózaton, ez pedig veszélyezteti az ipari termelést.
Nyugat-európai atom- és gázlobbisták pedig azzal támadták a nyugati kormányokat, hogy túl nagy hangsúlyt fektetnek a megújuló energiára, holott a szél- és naperőművek nem alkalmazhatók szabályozóerőművekként a január 8-ihoz hasonló krízisekben, hiszen nem mi irányítjuk a teljesítményüket, hanem a szél és a Nap. Megjelent néhány ilyen cikk a magyar kormányzati médiában is, az Origón konkrétan azt írták, hogy a megújulók miatt sötétülhet el Európa. A legnagyobb osztrák energiaszolgálatató, a Wien Energie közleményben figyelmeztetett arra, hogy az ellátásbiztonság érdekében kiemelten fontos, hogy a megújulók mellett gázerőművek is legyenek Európában, hiszen ezekkel lehet megoldani a mostanihoz hasonló krízishelyzeteket. Megjegyezték azt is, hogy míg néhány évvel ezelőttig a Wien Energie-nek csak kb. 15-szer kellett rövid időn belül felgyorsítania az áramtermelését a hálózat stabilizálása érdekében, az utóbbi években már olyan is volt, mikor egy évben 240-szer is volt erre szükség.
Dr. Farkas Csaba viszont nem gondolja, hogy a megújuló energiának túl sok köze lenne a januári eseményekhez. „A megújulók ma még nem tudnak részt venni a frekvenciamegtartó szabályozásban, erre másfajta termelőegységeket használunk. De az európai rendszerben nem olyan nagy arányú még a megújuló energia, hogy azon kelljen aggódni, hogy nem maradtak szabályozható erőműveink. Nyilván, ha mindenki megújulót használna, és nem tudnánk mit szabályozni, akkor más lenne a helyzet, de ez egy elméleti eset, amitől eléggé messze vagyunk. A megújulóknak az áramlásokra persze lehet hatásuk, ez jelentkezhet a terhelési viszonyokban is. Sajnos nincs róla bővebb információm, hogy ezek az arányok milyenek voltak a január 8-i esemény során.”
A szakember szerint a január 8-i események oka inkább a hálózat szerkezetében keresendő. „Nyilván vannak az európai rendszerben is gyengébb részek, gyengébb csatlakozások. A Balkán is egy ilyen, gyengébb rész, nem véletlen, hogy most is, és a 2006-os rendszerbomláskor is ezen a részen történt a szétválás” – mondta. „Szerencse, hogy a rendszer állapota most olyan volt, hogy a frekvenciacsökkenést az erősebb nyugati részen kellett kezelni.”
Az, hogy a Balkán gyengébb része a hálózatnak, persze nem azt jelenti, hogy a vezetékek vagy az erőművek lennének rosszabb minőségűek, hanem azt, hogy sokkal kevesebb van belőlük, mint nyugaton. Mert minél több, egymással összekötött eleme van a hálózatnak, a hálózat annál erősebb. Ha például kétszer ennyi csatlakozás lenne a most szétszakadt részek között, valószínűleg nehezebben történne ilyen rendszerbomlás is.
A két rendszer közötti különbséget jól szemlélteti az is, milyen frekvenciaértékeket vettek fel a szétválás alatt:
Az ábrán látszik, hogy a dél-keleti hálózaton sokkal gyakoribbak és nagyobbak a kilengések, míg nyugaton, ahol sok az erőmű, sok a csatlakozás, viszonylag hamar sikerült visszatérni az 50 Hz-es frekvencia közelébe, és ott is maradni.