Coraz więcej ekspertów przychyla się do poglądu, że do zeszłotygodniowego blackoutu na Półwyspie Iberyjskim przyczyniła się niska odporność sieci na zdarzenia nagłe, mierzona m.in. poziomem tzw. inercji. Chodzi o związek pomiędzy obrotem wielkich generatorów w konwencjonalnych elektrowniach a częstotliwością sieci. Powstająca w toku pracy tych urządzeń energia mas wirujących w naturalny sposób stabilizuje system np. w razie wystąpienia nagłego ubytku dostępnych mocy w systemie (jak w Hiszpanii) lub gwałtownej zmiany zapotrzebowania na energię.

System odpornościowy przestaje działać

Analizy europejskich operatorów systemów od lat wskazują, że wygaszanie źródeł opartych na paliwach kopalnych wiązać się będzie z utratą części dotychczasowej inercji. Jednocześnie rozwój źródeł zależnych od pogody – wiatrowych i słonecznych – wiązać się będzie z rosnącymi wyzwaniami dla stabilności sieci. Wprost wskazywano, że ta kombinacja czynników może podnosić także ryzyko blackoutów.

Np. w opublikowanym w 2023 r. raporcie o potrzebach systemowych związku operatorskiego ENTSO-E pisano, że wraz z wygaszaniem różnego typu elektrowni cieplnych, zwiększać się będzie wrażliwość systemów energetycznych, które narażone będą na „znaczące zmiany częstotliwości, a nawet blackouty nawet w wyniku stosunkowo niewielkiej równowagi pomiędzy wytwarzaniem energii a jej odbiorem”. Niejednokrotnie, o czym pisaliśmy w DGP wczoraj, sygnalizowano również, że do regionów szczególnie narażonych na destabilizację należy właśnie Półwysep Iberyjski.

W jednej z publikacji, do których dotarliśmy – autorstwa grupy naukowców z Queen’s University w Belfaście – przeprowadzono modelowanie, z którego wynikało, że w ramach kontynentalnego europejskiego obszaru synchronicznego występują znaczące różnice między poszczególnymi systemami w zakresie dostępności inercji. Część z nich, do których zaliczono m.in. Hiszpanię i Portugalię, a także Niemcy i Danię, będzie mierzyć się już wkrótce z okresami zerowej inercji, kiedy ich zdolność do absorpcji wahań w systemie w dużej mierze zależeć będzie od zasobów krajów sąsiednich.

Dużo OZE, coraz mniej stabilnych mocy

Bezpośrednio przed blackoutem w Hiszpanii aż 60 proc. energii w sieci pochodziło z paneli słonecznych. Kolejne 11 proc. dostarczały instalacje wiatrowe. Na pozostałą część miksu składały się źródła, które wspierają inercję systemu, przede wszystkim elektrownie jądrowe, wodne i gazowe. W tym samym czasie w Polsce fotowoltaika i farmy wiatrowe zaspokajały nieco ponad połowę krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną, 11 proc. pochodziło z bloków gazowych, a ponad 30 proc. – z „węglówek”. Ale w najbliższych latach miks energetyczny Polski ma ewoluować: węgiel spalany w elektrowniach ustępować ma miejsca nowym źródłom: wiatrowi i słońcu.

ikona lupy />
Transformacja energetyczna zarówno w Polsce, jak i Hiszpanii, wiąże się z wygaszaniem źródeł konwencjonalnych i szybkim rozwojem rozproszonej generacji z wiatru i słońca. To rodzi wyzwania dla stabilności sieci. / Dziennik Gazeta Prawna - wydanie cyfrowe

Rozwiązania wyzwań dla bezpieczeństwa dostaw szukają, wspólnie z innymi europejskimi operatorami, Polskie Sieci Elektroenergetyczne. – Inercję i inne techniczne „produkty” w elektroenergetyce przez dziesięciolecia zapewniały generatory synchroniczne w elektrowniach konwencjonalnych i jądrowych. Wirujące z odpowiednią prędkością masy stanowią jedną z podstaw funkcjonowania systemu. Fotowoltaika czy farmy wiatrowe ich nie posiadają, a właśnie tych mocy przybywa najszybciej. Dlatego w elektroenergetyce trwa poszukiwanie rozwiązań, które mogą zastąpić jednostki synchroniczne, których procentowy udział w systemie gwałtownie spada – przyznaje Maciej Wapiński, rzecznik prasowy PSE.

Kłopoty zaczną się z odejściem węglowych "dwusetek"

Zaznacza, że istnieją technologie, które potencjalnie mogą zastąpić w tej roli elektrownie cieplne, np. koła zamachowe, kompensatory synchroniczne czy pracujące na biegu jałowym generatory obecnie działających elektrowni (tzw. retrofit). – Jest to stosunkowo nowa dziedzina elektroenergetyki, nazywana grid-forming capability, czyli zdolnością różnych elementów systemu do zapewnienia technicznych elementów, niezbędnych do zapewnienia bezpiecznej pracy systemu – wyjaśnia Wapiński, dodając, że w toku są prace badawcze i analityczne, w które zaangażowane są m.in. PSE. Zwraca jednak uwagę, że odpowiedzi wymagać będzie także "wymiar prawno-ekonomiczny” zagadnienia. – Inercja czy moc bierna nie są obecnie wyceniane przez rynek i obecnie te produkty są dostarczane przez źródła niejako „przy okazji” – zauważa.

Nieoficjalnie rozmówca DGP znający realia naszego systemu energetycznego wskazuje, że choć obecnie Polska, dzięki stosunkowo znaczącym mocom dyspozycyjnym, jest w stosunkowo dobrej sytuacji (obecnie, jego zdaniem, największy problem, prócz Hiszpanów, mają Brytyjczycy), to przyszłość nie maluje się już w równie różowych barwach. – To realny problem, z którym w ciągu paru lat będziemy musieli się zmierzyć. Kłopoty zaczną się wtedy, gdy na dużą skalę będą znikać z systemu bloki 200 MW, a więc jeszcze w tej dekadzie – słyszymy.

Tak krótki horyzont wskazuje na potrzebę działania już dziś – tym bardziej że rozstrzygnięcia wymagać będzie m.in. trudna dyskusja o źródłach i mechanizmach finansowania rosnących kosztów utrzymania bezpieczeństwa technicznego sieci. W grę wchodzić może m.in. stworzenie mechanizmu zbliżonego do rynku mocy lub po prostu powierzenie nowych zadań PSE. Jak przypuszcza nasz rozmówca, najbardziej prawdopodobne wydaje się, że koszty zostaną ostatecznie przeniesione do opłat związanych z zapewnieniem jakości energii elektrycznej.

Węgiel i gaz wmuszą zostać?

W najbliższym czasie, jak zapowiedział prezydent Andrzej Duda, iberyjski blackout i płynące z niego wnioski ma przedyskutować Rada Bezpieczeństwa Narodowego. Termin ma zostać określony, kiedy pojawią się oficjalne informacje o przyczynach awarii. Zdaniem prezydenta wydarzenia na południowo-zachodnim skraju kontynentu stanowią „sygnał ostrzegawczy”, który powinien być przesłanką do dyskusji nad bezpieczeństwem polskiego systemu.

Zdaniem Wojciecha Dąbrowskiego, b. szefa PGE, a obecnie prezesa Fundacji SET, powołanego niedawno think tanku specjalizującego się m.in. w bezpieczeństwie energetycznym, i członka Narodowej Rady Rozwoju przy prezydencie, Polska powinna zadbać o to, by nie powtórzyć błędów, które doprowadziły do iberyjskiego blackoutu. Chodzi przede wszystkim o utrzymanie odpowiednich rezerw mocy dyspozycyjnych. – Na razie energetyka odnawialna ma w dalszym ciągu pokrycie w rezerwowych jednostkach węglowych i gazowych. Powinniśmy ten stan utrzymać przynajmniej do momentu wybudowania elektrowni jądrowych i wielkoskalowych magazynów energii – mówi Dąbrowski.

Według niego dyskusja na temat wydarzeń z Hiszpanii i Portugalii, jest konieczna. – Trzeba czuwać nad tym, jak Polska jest przygotowana na wystąpienie takich zdarzeń. W tym kontekście szczególne znaczenie, oprócz zabezpieczenia możliwości dalszego funkcjonowania w systemie mocy węglowych i uzupełniania ich, w miarę potrzeb, jednostkami gazowymi, ma modernizacja sieci elektroenergetycznych, inwestycje w nowoczesne systemy monitorowania i zarządzania przepływami energii, które pozwolą odpowiedzieć na wyzwania związane z rozwojem źródeł rozproszonych – uważa b. prezes PGE.