Τα μπλακ άουτ μπορούν να συμβούν οπουδήποτε: Ο «Μαύρος Κύκνος» και πώς μπορούν να καταρρεύσουν τα συστήματα ενέργειας παγκοσμίως

Το μεγαλύτερο blackout στην Ευρώπη εδώ και πάνω από 20 χρόνια στην Ιβηρική χερσόνησο προκάλεσε ώρες χάους για τους ανθρώπους στην Ισπανία, την Πορτογαλία και περιοχές της Γαλλίας. Αλλά αφού η ηλεκτροδότηση αποκαταστάθηκε, η επόμενη ημέρα φέρνει τις κυβερνήσεις ανά τον κόσμο αντιμέτωπες με το εξής κοινό ερώτημα: θα μπορούσε να συμβεί το ίδιο και εδώ;

Κυβερνώντες και διαχειριστές συστημάτων ενέργειας της Ευρώπης έχουν διαβεβαιώσει ότι τέτοιες διακοπές ρεύματος είναι εξαιρετικά σπάνιες και ότι τα ευρωπαϊκά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας είναι από τα πιο σταθερά στον κόσμο.

Ωστόσο, οι ειδικοί στον τομέα της ενέργειας έχουν προειδοποιήσει ότι, παρόλο που οι μαζικές διακοπές ρεύματος μπορεί να είναι σπάνιες, κανένα δίκτυο δεν είναι αλάνθαστο. 

Ο καθηγητής Jianzhong Wu, επικεφαλής της σχολής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ, δήλωσε στον Guardian ότι οι διακοπές ρεύματος «μπορεί να συμβούν οπουδήποτε».

Σημαντικές επενδύσεις

«Παρά τα υψηλά πρότυπα αξιοπιστίας που ισχύουν σήμερα, μπορούν να συμβούν blackout χαμηλής πιθανότητας αλλά με υψηλό αντίκτυπο. Αυτά τα δίκτυα δεν έχουν σχεδιαστεί για να είναι εντελώς απαλλαγμένα διακοπές, επειδή η επίτευξη ενός τέτοιου επιπέδου αξιοπιστίας θα απαιτούσε επενδύσεις πολύ πέρα ​​από αυτό που είναι οικονομικά εφικτό», τόνισε.

Από την πλευρά της η Charmalee Jayamaha, ανώτερη διευθύντρια στην Energy Systems Catapult, η οποία υποστηρίζεται από την κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου, εκτιμά: «Κανένα σύστημα δεν μπορεί να είναι 100% ανθεκτικό», επομένως οι κίνδυνοι «πρέπει να εξισορροπούνται με την προθυμία μας να πληρώσουμε για να τους μειώσουμε».

Οι απειλές

Εάν κανένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι θωρακισμένο, τότε ποιοι είναι οι κίνδυνοι που θα μπορούσαν να προκαλέσουν καταστροφική διακοπή ρεύματος σε οποιαδήποτε χώρα; 

Ο Guardian εξετάζει τους κυριότερους λόγους για τους οποίους ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να καταρρεύσει.

«Το Χέρι του Θεού»

Οι μεγάλες καταρρεύσεις συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας οφείλονται συχνά σε παράγοντες που είναι δύσκολο να προβλεφθούν ή να ελεγχθούν.

Τα ακραία καιρικά φαινόμενα και οι φυσικές καταστροφές αποτελούν σαφή κίνδυνο, επειδή οι καταιγίδες, τα κύματα καύσωνα και οι σεισμοί μπορούν να οδηγήσουν σε καταστροφικές ζημιές σε κρίσιμες εθνικές υποδομές. Οι κεραυνοί και οι ηλιακές καταιγίδες είναι επίσης γνωστό ότι προκαλούν ζημιές σε ζωτικό εξοπλισμό, όπως υποσταθμούς και γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίοι είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της σταθερότητας του δικτύου.

Οι πρώτες αναφορές υποδήλωναν ότι το μπλακ άουτ στην Ισπανία προκλήθηκε από ένα «σπάνιο ατμοσφαιρικό φαινόμενο» λόγω μιας ξαφνικής αλλαγής της θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να αποσταθεροποίησε το δίκτυο. Αλλά ο διαχειριστής του δικτύου, Red Eléctrica, απέρριψε αργότερα τη θεωρία αυτή.

Οι περισσότερες διακοπές ρεύματος λόγω φυσικών καταστροφών είναι πιο εύκολο να εντοπιστούν. Στην πολιτεία του Τέξας των ΗΠΑ, μια σειρά από τρεις χειμερινές καταιγίδες στις αρχές του 2021 προκάλεσε το πάγωμα αιολικών πάρκων και σταθμών παραγωγής ενέργειας από φυσικό αέριο, αφήνοντας 4,5 εκατομμύρια σπίτια και επιχειρήσεις χωρίς ρεύμα, ορισμένα για αρκετές ημέρες.

Ο κίνδυνος αυτών των γεγονότων αυξάνεται καθώς η κλιματική κρίση αυξάνει τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των ακραίων καιρικών φαινομένων.

Ανθρωπογενές χάος

Ορισμένες διακοπές ρεύματος οφείλονται εξ ολοκλήρου σε ανθρώπινο παράγοντα. Η Jayamaha δήλωσε ότι γεωπολιτικοί παράγοντες και κυβερνοεπιθέσεις έχουν τη δυνατότητα να προκαλέσουν «σημαντικές διακοπές» στο δίκτυο. Το ανθρώπινο λάθος θα μπορούσε επίσης να διαδραματίσει κάποιο ρόλο.

Μετά το μπλακ άουτ στην Ιβηρική, πολλοί αμφισβήτησαν το κατά πόσον χάκερς είχαν βάλει στο στόχαστρο το δίκτυο. Ωστόσο, η Red Eléctrica επιμένει ότι δεν υπήρχαν σημάδια επίθεσης και αργότερα απέκλεισε τη θεωρία.

Παρόλα αυτά, ο κίνδυνος κυβερνοεπίθεσης σε υποδομές ηλεκτρικού δικτύου «δεν είναι επιστημονική φαντασία», σύμφωνα με τον Ολλανδό ειδικό σε θέματα κυβερνοασφάλειας Ντέιβ Μάασλαντ. Δήλωσε στον ολλανδικό Τύπο ότι «οι επιθέσεις σε τροφοδοτικά είναι πιθανές και έχουν ήδη προκαλέσει διαταραχές στο παρελθόν». Επισήμανε τις επιθέσεις της Ρωσίας στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Ουκρανίας το 2015 και το 2016, καθώς και μια αποτυχημένη απόπειρα μετά την εισβολή της το 2022.

Δυσλειτουργίες του δικτύου

Με απλούς όρους, μια διακοπή ρεύματος προκαλείται όταν το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας σταματά να λειτουργεί: αυτό μπορεί να οφείλεται σε μια απροσδόκητη μηχανική βλάβη που αφορά γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας, υποσταθμούς ή άλλες υποδομές δικτύου - ή σε ένα πιο σύνθετο πρόβλημα με τον τρόπο λειτουργίας του συστήματος.

Μια βασική ανησυχία που προκύπτει μετά το μπλακ άουτ στην Ισπανία είναι ο ρόλος που μπορεί να έπαιξαν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στην κατάρρευση του συστήματος. 

Χωρίς σαφή εξήγηση για τη διακοπή, είναι πολύ νωρίς για να σχολιάσουμε, δήλωσαν οι ειδικοί.

Αυτό που γνωρίζουμε μέχρι στιγμής είναι ότι το ηλεκτρικό σύστημα της Ισπανίας υπέστη δύο μεγάλες απώλειες παραγωγής ενέργειας στο πλούσιο σε ηλιακή ενέργεια νοτιοδυτικό τμήμα της χώρας μέσα σε δευτερόλεπτα, οι οποίες μπορεί να αποσταθεροποίησαν τη σύνδεση του δικτύου μεταξύ Ισπανίας και Γαλλίας και τελικά οδήγησαν σε πλήρη απώλεια ισχύος σε ολόκληρο το ενεργειακό σύστημα. Η αρχική αιτία παραμένει υπό διερεύνηση .

Ο ρόλος των ΑΠΕ

Είναι αλήθεια ότι ένα δίκτυο πλούσιο σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι πιο δύσκολο να λειτουργήσει από ένα που τροφοδοτείται από ορυκτά καύσιμα. Αυτό συμβαίνει επειδή το δίκτυο σχεδιάστηκε αρχικά με γνώμονα τους μεγάλους σταθμούς παραγωγής ενέργειας από άνθρακα, φυσικό αέριο και πυρηνικά. 

Αυτοί οι σταθμοί διαθέτουν περιστρεφόμενες τουρμπίνες που δημιουργούν αδράνεια στο σύστημα, η οποία βοηθά στη διατήρηση της συχνότητας του δικτύου σε περίπου 50Hz. Τα αιολικά και ηλιακά πάρκα δεν δημιουργούν αδράνεια στο δίκτυο, πράγμα που σημαίνει ότι σε περιόδους υψηλής παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να είναι πιο δύσκολο να διατηρηθεί σταθερή η συχνότητα εάν υπάρξει ξαφνική απώλεια ισχύος. Μια σημαντική διακύμανση στη συχνότητα μπορεί να προκαλέσει την αυτόματη αποσύνδεση των γεννητριών, οδηγώντας σε κατάρρευση του συστήματος.

Η Jayamaha δήλωσε ότι η στροφή προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα απαιτήσει από τις εταιρείες δικτύου να επενδύσουν σε τεχνολογίες σταθεροποίησης του δικτύου. «Το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας υφίσταται πρωτοφανείς αλλαγές καθώς μειώνουμε την εξάρτησή μας από τα ορυκτά καύσιμα και στρεφόμαστε σε λύσεις που είναι φθηνότερες, καλύτερες και καθαρότερες. Αυτό δημιουργεί διαφορετικές προκλήσεις ανθεκτικότητας που πρέπει να αντιμετωπιστούν», είπε.

«Η ανθεκτικότητα δεν αφορά πλέον μόνο την ύπαρξη αρκετών εφεδρικών μεγαβάτ που μπορείτε απλώς να ενεργοποιήσετε – αλλά τον σωστό συνδυασμό τεχνολογιών και δυνατοτήτων του συστήματος για τη λειτουργία ενός δικτύου με πολύ περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.»

Περιστατικό «Μαύρος Κύκνος»

Σε πολλές περιπτώσεις, οι παράγοντες κινδύνου που περιγράφονται παραπάνω μπορούν να συμπίπτουν, πράγμα που σημαίνει ότι σχετικά συνηθισμένα ή ακίνδυνα γεγονότα μπορούν να συνδυάζονται και να δημιουργούν μια αλυσιδωτή βλάβη που οδηγεί σε καταστροφή. Αυτά τα γεγονότα του «μαύρου κύκνου» είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθούν - πράγμα που σημαίνει ότι οι φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου βρίσκονται υπό πίεση να προετοιμαστούν για το απροσδόκητο.

Τον Αύγουστο του 2019, το Ηνωμένο Βασίλειο υπέστη τη μεγαλύτερη διακοπή ρεύματος εδώ και πάνω από μια δεκαετία, αφήνοντας σχεδόν 1 εκατομμύριο ανθρώπους στην Αγγλία και την Ουαλία χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα και εκατοντάδες ανθρώπους εγκλωβισμένους στα τρένα για έως και εννέα ώρες.

Η διακοπή ρεύματος σημειώθηκε μετά από κεραυνό που έπληξε ένα κύκλωμα μεταφοράς βόρεια του Λονδίνου και προκάλεσε διακοπή λειτουργίας του συστήματος σε δύο γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας που βρίσκονταν σε απόσταση μεγαλύτερη των 100 μιλίων η μία από την άλλη, μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Ο διαχειριστής του ενεργειακού συστήματος περιέγραψε το συμβάν ως «εξαιρετικά σπάνιο και απροσδόκητο».

Οι κεραυνοί στις ενεργειακές υποδομές είναι σχετικά συχνές, όπως και οι διακοπές λειτουργίας των σταθμών παραγωγής ενέργειας, αλλά ο αντίκτυπος της μεγάλης διπλής διακοπής στη σταθερότητα του δικτύου ήταν αρκετά σοβαρός ώστε να προκαλέσει την απενεργοποίηση του συστήματος από δεκάδες μικρές γεννήτριες και μπαταρίες που χρησιμοποιούν λανθασμένες ρυθμίσεις ασφαλείας και να καταστήσουν αδύνατο για τον χειριστή να αποφύγει την απώλεια ρεύματος.

Κανένα μεμονωμένο στοιχείο στο συμβάν δεν θα μπορούσε να προκαλέσει από μόνο του μια μεγάλης κλίμακας συσκότιση, αλλά ο συνδυασμός αποδείχθηκε καταστροφικός.