Az összeomlás bármikor bekövetkezhet

Pedro Sánchez közlése szerint „a hálózatkezelő technikusok továbbra is elemzik a rendszert”. A lisszaboni kormány rendkívüli ülést hívott össze, ahol a meghívott spanyol miniszterelnök elmondta, hogy körülbelül 15 gigawattnyi teljesítmény – az éppen fogyasztott villamos energia több mint fele – tűnt el öt másodpercen belül a hálózatról. A spanyol hálózatüzemeltető, a Red Eléctrica (REE) a Franciaországgal való villamosenergia-kapcsolat hirtelen megszakadását tette felelőssé az összeomlásért, de hogy annak mi lehetett az oka, továbbra sem világos.

Ha igazak a sajtóhírek, a francia oldalon kisebb tűz keletkezett, egy dolog viszont tény: Spanyolország túlzott nap- és szélenergia-felhasználása vezetett az energiaellátás összeomlásához. A szeszélyes, ingadozó megújulók energiatermelésének túlzott mértékű betáplálása a hálózatba sérülékennyé tette az ellátásbiztonságot, és elég lehetett akár egy beállító csavar meghibásodása is ahhoz, hogy a rendszer felmondja a szolgálatot.

Tavaly az REE adatai szerint a megújuló energiaforrások 56,8 százalékot tettek ki a spanyol villamosenergia-mixben, amiből 25,1 százalékot a napenergia, 24,9 százalékot pedig a szélenergia adott. Az áramszünet bekövetkezésének pillanatában a spanyol hálózat teljesítménye 25 gigawatt volt, amelynek 60 százalékát nap-, 20 százalékát szélenergiából állították elő. Ez összesen nyolcvan százalék szeszélyesen ingadozó megújuló. Az eltűnt kilowattok oka sokak szerint az, hogy a hálózat lekapcsolt.

Az összeomlás pillanatában túltermelés volt nap- és szélenergiából, a fölösleget exportálták a szomszédos Franciaországba. Sajtóértesülések szerint tűz ütött ki egy kisebb francia elosztóközpontban, ami miatt a felesleget nem tudta a francia hálózat átvenni, ezért az visszaáramlott a spanyol hálózatra. Az elosztók ekkor automatikusan lekapcsoltak. Ez így történik minden esetben, ha a közös európai 50 hertzes hálózati frekvenciától való eltérés csökkenést vagy emelkedést mutat: ha 49,9 alá esik vagy 50,1 hertz fölé emelkedik.

Javier Vinós, a Madridi Állami Egyetem tudományos kutatója szerint április 29-én még nincs meg a hivatalos ok, és eltarthat egy ideig, amíg megmagyarázzák, mi történt, ha egyáltalán megmagyarázzák.

Egyes vélemények szerint ha túl sok megújulót adnak a hálózathoz a termikus és a nukleáris energia rovására, akkor megszűnik az a kiegyenlítő erő, amit a generátorok forgási energiája biztosít, amely kompenzálja a hálózat rezgéseit és instabilitását. A szél- és napenergia erre nem képes, mert a belőlük származó áram invertereken keresztül folyik, és így nincs mód a hálózat egyensúlyban tartására. Amikor tehát a hálózatban nagyobb rezgés keletkezik, akkor mind az áramtermelők, mind a fogyasztók lekapcsolnak, hogy megvédjék magukat. Amikor a hálózat nagy része lekapcsol, ezzel kiterjeszti a problémát – tudtuk meg a spanyol professzortól.

– Az elmúlt hónapokban már voltak figyelmeztető jelek, de mivel sikerült a bajt elkerülni, ez hamis biztonságérzetet keltett. A kormány olyan rendszert vezetett be, amelynek lényege, hogy ha a kereslet meghaladja a termelést, egyes iparágak jó pénzt kapnak, ha önként lekapcsolják magukat. Ez minden, csak nem megbízható hálózat, mint amilyen korábban volt. A kormány két éven belül megkezdi az összes atomreaktor leállítását, pedig ezek szolgáltatták az energiatermelés negyedét és az alaptermelés nagy részét – foglalta össze a helyzet lényegét, hozzátéve, hogy egy héttel ezelőtt az országos hálózatüzemeltető még azzal dicsekedett, hogy először sikerült elérniük a százszázalékos megújulóenergia-termelést egy hétköznap.

– Nagycsütörtök volt, így Spanyolországban sok iparág és vállalkozás zárva tartott. Nos, úgy tűnik, ez lett az eredmény. Valóban nagy eredmény. A becslések szerint 1,3 milliárd euróba került – tette hozzá Javier Vinós.

A nap- és szélenergia hátránya, hogy nem tudják biztosítani a pillanatnyi hálózati tartalékot a már említett nagy forgó generátorok híján, amelyek pufferként működnek és segítenek azonnal kompenzálni az ingadozásokat. Ha több áram fogy, mint amennyit termelnek, a kerék lelassul, ezzel energiát szabadít fel. Ugyanez fordítva: ha több áramot termelnek, mint amennyit fogyasztanak, a kerék forgása felgyorsul, ezzel tárolva a felesleges energiát. A mechanizmus stabilan tartja a hálózatot mindaddig, amíg az erőművek hozzá nem igazítják a termelésüket a fogyasztáshoz. Spanyolországban azonban számos hagyományos erőművet leállítottak, amelyek pufferként szolgálhattak volna, és nap-, illetve szélenergiával váltották őket fel.

Mindezek mellett Spanyolország az európai villamos hálózat peremén helyezkedik el, így kevesebb támogatást kaphat a szomszédos országoktól, ha ingadozás következik be a hálózaton. Egy átvételi hiba elég volt ahhoz, hogy az egész hálózat összeomoljon.

Ami pedig még ennél is hajmeresztőbb: Európa másodpercekre volt az egész kontinensre kiterjedő sötétségtől. A hálózati frekvencia 49,85 hertzre esett a kontinensen – egy hajszállal volt csak az összeomlást jelentő vörös vonal felett. Ha 49,5 alá megy – amitől mindössze 0,35 hertz választotta el –, akkor lépcsőzetes áramszünet következett volna be egész Európában. Ez egy olyan küszöb, amin túl a nagy erőműveket az automata védőrelék leválasztják a hálózatról, ami viszont felgyorsítja az összeomlást.

Fritz Vahrenholt német energetikai szakértő szerint a fenti vészforgatókönyv megvalósulása egyelőre nem valószínű, mert a hagyományos erőművek kiegyenlítő mechanizmusa jelenleg még működik.

– Ha azonban folytatjuk a hagyományos erőművek bezárását, öt éven belül egészen más lesz a helyzet. Németországnak Spanyolországgal ellentétben több szomszédja is van, akiknek átadhatja a felesleges áramot. Ám ha ők is bezárják a hagyományos erőműveiket és a megújulókat tovább terjesztik, akkor hamarosan megváltozik a helyzet: az EU néhány éven belül százszázalékos megújuló energiát követel!

Már nem csak az Energiewende ellenzői tartanak elképzelhetőnek egy ilyen forgatókönyvet. Christoph Mauer, az Erlangen-nürnbergi Egyetem professzora, aki az energiaátmenet támogatójaként ismert, nemrég arra figyelmeztetett, hogy komolyan aggódnunk kell: egy verőfényes napon egyszer csak túl sok áram termelődik, amit nem tudunk szabályozni, mert bezártuk az erőműveinket.

„Tegyük fel, hogy pünkösdvasárnap, amikor jellemzően 40 gigawatt körüli az igény, minden [napelem]tulajdonos betáplálja az áramot a hálózatba. Ekkor rövid idő alatt túlkínálat keletkezik. Mivel azonban nemcsak Németországban, hanem Európa-szerte is terjednek a fotovoltaikus erőművek és berendezések, már nem tudjuk átadni a többletet egy másik, hasonlóan túlterhelt európai országnak” – mondta Christoph Mauer a bayreuthi egyetemen tartott előadásában.

A megújulókkal tehát az a legnagyobb probléma, hogy a megtermelt villamos energiát közvetlenül engedjük rá a hálózatra. Magyarországon is hasonló a helyzet.

Horváth Ákos, a Hun-Ren Energiatudományi Kutatóközpont főigazgatója szerint az utóbbi két évtizedben egy nagy kísérletnek vagyunk a tanúi, amelyben azt vizsgáljuk, hogyan lehetne a hagyományos erőműveket időjárásfüggő termelőkre lecserélni. Mindezt úgy tesszük, hogy nem telepítünk a teljes rendszer méretével összemérhető nagyságú energiatárolókat, és a vezetékhálózat fejlesztése sem követi a fotovoltaikus telepítések ütemét. Ha a rendszerköltségeket nem számoljuk, akkor ezek sokkal olcsóbbak és gyorsabban kivitelezhetők, mint a nagy erőművek. Egy ilyen féloldalas összehasonlításban az atomerőművek vesztésre állnak. Ám a következő években meg fogjuk tapasztalni, hogy az energiaellátás biztonságának is ára van – szögezi le a kutatóközpont főigazgatója.

A Professzorok Batthyány Köre (PBK) energia-munkacsoportja már többször felhívta a figyelmet arra, hogy tárolás nélkül a napenergia részesedése a villamosenergia-termelésben legfeljebb akkora legyen, amennyi a kihasználási tényezője, azaz egy adott időszakban a ténylegesen megtermelt és az elméletileg maximálisan megtermelhető energia hányadosa, ami Magyarországon körülbelül 13-16 százalék. Spanyolországban 2024-ben a napenergia-kapacitás a kritikus értéket kétszeresen meghaladta. Sajnos a kétszeres szintet azóta már Magyarország is elérte. A legnagyobb hiányosság a hálózat mellett az energiatárolás megoldatlansága.

A többletenergiát a hálózatba való túlzott közvetlen betáplálás helyett tárolni kellene. A jelenleg megvalósítható energiatároló rendszerek közül a PBK energia-munkacsoportja a szivattyús energiatározók sürgős fejlesztését javasolja, amelyek pufferként szolgálhatnak a fotovoltaikus többletenergia felvételére és tárolására. A szivattyús tározók képesek a villamosenergia-többletet felvenni, a víz helyzeti energiáját felhasználva tárolni, majd vízerőműként működve a tárolt víz energiáját ismét villamos energiává alakítani. Stabilitás szempontjából ugyanazt a szerepet töltik be, mint a hagyományos erőművek forgó-pörgő generátorai: kiegyenlítik a hálózat ingadozásait.