Blackout, czyli co naprawdę się stało w Hiszpanii?

Blackout sieci energetycznych na południu Europy 28 kwietnia 2025 r. zastał nas w Hiszpanii, gdzie mogliśmy obserwować kompletny chaos. Kraj praktycznie przestał funkcjonować, zaczęły się paniczne wykupy żywności za gotówkę, nie funkcjonowała łączność i komunikacja, przypomniały nam się czasy późnego PRL, gdzie przerwy w dostawach prądu były na porządku dziennym, a telefony stacjonarne towarem luksusowym.

Jeśli zatem chcemy już nie tylko uniknąć utraty konkurencyjności naszej gospodarki, ale też utrzymać model rozwoju, który zapewnił nam bezprzykładny wzrost zamożności w ostatnich 35 latach, musimy zrozumieć, że nasz rozwój zależeć będzie od transformacji naszej energetyki, a straciliśmy już w tej dziedzinie bardzo wiele czasu. Ostatni blackout na południowym zachodzie Europy pokazuje, jak poważne wyzwania stoją przed europejską energetyką, a polską w szczególności, ponieważ jest ona dopiero na początku transformacji.

Co stało się na Półwyspie Iberyjskim

Spróbujmy zatem zrozumieć, co mogło się stać w Hiszpanii i Portugalii. Tamtejsze krajowe sieci przesyłowe nie ogłosiły przyczyn awarii, w przeciwieństwie do wielu polskich rozideologizowanych znawców energetyki, którzy już orzekli, że chcąc takich problemów unikać, powinniśmy rozbudować nowe moce węglowe.

W czasach przed pojawieniem się na skalę masową OZE systemy energetyczne wydawały się stabilne. Ta stabilność rzeczywiście została zakłócona przez OZE z tego prostego powodu, że źródła te z definicji nie są stabilne (energia jest wytwarzana, kiedy świeci słońce lub wieje wiatr). Ponadto OZE nie dysponują tzw. inercją.

Farmy fotowoltaiczne (PV) nie mają jej w ogóle, a wiatraki mają jedynie częściowo – głównie duże turbiny. Inercja naturalna to masy wirujące związane z wirnikami maszyn elektrycznych przyłączonych do systemu elektroenergetycznego bezpośrednio. Są to klasyczne źródła energii o odpowiednio masywnych wirnikach, takie jak turbiny węglowe lub gazowe, czyli duże elektrownie cieplne z wirującą turbiną i generatorem dużej mocy i wagi. Poprzez zwiększenie prędkości, nawet niewielkie, są w stanie akumulować nadmiar energii, a poprzez zmniejszenie prędkości wirujących mas mogą oddawać energię do systemu. W ten właśnie sposób ich inercja jest stabilizatorem pracy systemu.

Czytaj więcej

podcast

Jędrzej Bielecki: Blackout w Hiszpanii - najprawdopodobniej zawiniło państwo

W najnowszym odcinku „Rzecz w tym” Bogusław Chrabota rozmawia z Jędrzejem Bieleckim, dziennikarze...

Wraz ze wzrostem udziału OZE w miksie energetycznym maleje inercja systemu elektroenergetycznego. Jej spadek prowadzi do wzrostu amplitudy i dynamiki wahań częstotliwości po wystąpieniu zaburzeń w dostawach mocy wynikających ze zmiennego charakteru źródeł, niewielkiej elastyczności odbiorców lub będących efektem awarii. Urządzenia i systemy pracujące w sieciach o niskiej inercji muszą przyczyniać się do jej stabilizacji poprzez mechanizmy ciągłej i szybkiej adaptacji w przypadku wystąpienia odchyleń częstotliwości znamionowej. Nie jest to bynajmniej „mission impossible”.

W przypadku Hiszpanii inercję mają bloki jądrowe, kogeneracyjne i gazowe, ale stanowiły one tylko 22 proc. całej generacji tego feralnego dnia. Najwyraźniej okazało się, że to zbyt mało. Jeszcze w lutym 2025 r. ostrzegał przed zbyt wysokim udziałem OZE i ich niskiej inercyjność hiszpański REE (la Red Eléctrica de España - odpowiednik polskiego PSE), zwracając uwagę, że sytuacja może się jeszcze pogorszyć po wyłączeniu wszystkich elektrowni jądrowych, co rząd Sancheza planował rozpocząć w 2027 r. W tej sytuacji jest to zupełnie nierealne.

Ostatni blackout to gotowa podpowiedź dla wroga

Niedostateczna inercja systemowa najprawdopodobniej zakłóciła częstotliwość napięcia, która w całej Europie wynosi 50 Hz. Z analizy różnych źródeł w Hiszpanii wynika, że w kilku podsieciach lokalnych zarejestrowano spadek częstotliwości do równo 49 Hz, co oznaczało konieczność natychmiastowego odłączenia tego regionalnego segmentu zasilania od sieci krajowej. To zjawisko zaobserwowano w kilku rozrzuconych geograficznie po Półwyspie Iberyjskim podsieciach, dostarczających energię do tzw. poolu krajowego. Jednoczesne wyłączenie tych dostawców spowodowało dramatyczny niedobór energii (ok. 40 proc.) i kaskadową zapaść całej sieci.

Należy domniemywać, że w tych wyłączonych podsieciach dominującym, a może wręcz jedynym źródłem energii były OZE (słońce i wiatr). Częstotliwość sieci 50Hz jest w nich generowana przez sterowane elektronicznie inwertery DC/AC [zamieniający prąd stały generowany przez OZE na zmienny dostarczany do sieci – red.]. Nie wnikając w (wysoce podejrzane) przyczyny spadku częstotliwości o co najmniej 1 Hz na raz w kilku różnych podsieciach, można jedynie powiedzieć, że zabrakło w nich klasycznego komponentu systemu energetycznego - generatorów, w których zmienny prąd elektryczny powstaje dzięki wirowaniu rotora w statorze (klasyczna prądnica).

W generatorach średniej mocy masa rotora może wynosić od kilku do kilkudziesięciu ton. Dzięki zmagazynowanej w nich energii kinetycznej są one niepodatne na chwilowe wahania obrotów, a wiec częstotliwości generowanej energii elektrycznej. Zatem klasyczne generatory prądowe, niezależnie od tego jakim rodzajem energii zasilane (węglowe, gazowe, hydro lub energią cieplną pozyskaną z reaktora jądrowego) okazują się absolutnie niezbędnym w sieci energetycznej czynnikiem ją stabilizującym.

Przypadek Hiszpanii, w której miks energetyczny to ok. 80 proc. OZE i 20 proc. źródła klasyczne, energia kinetyczna zmagazynowana w takim wirującym rotorze byłaby czynnikiem stabilizującym częstotliwość sieci energetycznej, czego zabrakło kilka dni temu i którego ewidentnie na skalę krajową brakuje, aby zapewnić stabilność sieci dzięki stabilnej częstotliwości nominalnej 50 Hz. W dobie klasycznych generatorów z wirującym w każdym z nich rotorem o wadze nawet do kilkudziesięciu ton ta stabilność częstotliwości sieci była czymś oczywistym. W czasach rosnącego w miksie energetycznym komponentu OZE oczywista już nie jest.

W przypadku OZE częstotliwość sterowana jest elektronicznie przez zaawansowany software, a ten jest podatny na ataki hackerskie lub wręcz sabotaż. Nawet jeśli ostatni blackout w Hiszpanii i Portugalii nie był skutkiem wrogiej działalności (o czym się pewnie nigdy nie dowiemy w domenie publicznej), to przynajmniej pokazał potencjalnemu wrogowi, jak można sparaliżować cały kraj, wszczepiając odpowiednio zaprogramowane czasowo wirusy w kilku podsieciach, odpowiednio wybranych pod kątem geograficznego rozmieszczenia - tak, by efektem kaskadowym sparaliżować całą sieć krajową.

Hydroenergetyka jak koło ratunkowe

Co zatem można zrobić, by zwiększyć inercję systemu energetycznego? Teoretycznie można stworzyć syntetyczne formy brakującej inercji, co dzisiaj wydaje się zupełnie nieopłacalne ekonomicznie. Innym pomysłem są koła zamachowe (flywheel), które są prostym akumulatorem mechanicznym gromadzącym energię kinetyczną, która może wrócić do sieci kiedy będzie to potrzebne.

Tym pomysłem może być hydroenergetyka, która w połączeniu z blokami parowo-gazowymi pomogła wygenerować w nocy po awarii w Hiszpanii wystarczającą inercję by uruchomić sieć i dostarczyć energię do całego kraju już następnego dnia. Sieć energetyczna może uzyskać dodatkowe wsparcie z klasycznych elektrowni szczytowo-pompowych, które wykorzystują tanią energię w czasie godzin słonecznych, pompując wodę na górę, która wykorzystywana jest następnie w zależności od potrzeb jako magazyn energii, co z pewnością ograniczy ryzyko blackoutu.