Kolaps energetskih mreža i njihova otpornost u 21. vijeku

Električna mreža predstavlja kičmu energetskog sistema, iz koje se granaju složeni i međusobno povezani vodovi, zahvaljujući kojima i najudaljenija mjesta u zemlji imaju pristup električnoj energiji. U prvoj polovini 2025. godine, svijet je svjedočio trima ozbiljnim kolapsima nacionalnih elektroenergetskih sistema, koji su ostavili milione ljudi bez struje, vodosnabdijevanja, komunikacija i u mraku. Čile, Španija i Portugal svjedočili su incidentima koji su na videlo izneli potencijalnu i trenutnu slabost novih energetskih mikseva u kombinaciji sa tradicionalnom infrastrukturom.

Čile – zemlja sunca u mraku

Čile je 25. februara 2025. godine pretrpeo jedan od težih energetskih incidenata u svojoj savremenoj istoriji. U posljepodnevnim časovima došlo je do iznenadnog i sveobuhvatnog kolapsa elektroenergetskog sistema, koji je u kratkom roku ostavio bez napajanja više od 90 odsto zemlje — uključujući i glavni grad Santjago.

Prema preliminarnim analizama koje su do sada dostupne javnosti, u jednom regionu došlo je do neplaniranog prekida u radu visokonaponskog voda koji sjever povezuje sa centralnim sistemom. Neočekivane aktivacije zaštitnih sistema usled određenih okolnosti koje se ispituju dovele su do njegovog isključenja, nakon čega je izazvan dalji spiralni efekat destabilizacije.

U trenutku nestanka struje, najveći dio električne energije u zemlji dolazio je iz obnovljivih izvora, što nije neuobičajeno za ovu zemlju. Pored drugih izvora, Čile posieduje veliki broj solarnih elektrana koje svakodnevno šalju i proizvode velike količine struje. Osim toga, sieverni dio države, gdje je i Atakama – najsuvlja pustinja na svijetu, naročito je bogat solarima, čija je efikasnost uvjećana zbog ukupnog broja sunčanih dana, geografije i prostora.

Obnovljivi izvori energije — poput solarnih elektrana i vjetroparkova zavisnih od vremenskih uslova, često su locirani u regionu sa povoljnim uslovima za proizvodnju, gdje stvaraju velike količine energije, čak i na većoj udaljenosti od glavnih centara potrošnje. Prenosna mreža ima ograničen kapacitet, pa ako dođe do kvara ili neravnoteže na ključnom vodu, višak struje se ne može lako preusmjeriti. Nema dovoljno alternativnih pravaca ni skladišta za energiju, pa se višak odbacuje, a mreža postaje nestabilna.

Zbog velikog oslanjanja na decentralizovanu proizvodnju iz obnovljivih izvora, bez odgovarajuće stabilizacione infrastrukture, sistemi nisu uvek u mogućnosti da prevaziđu momentalni problem. Kako su sjever i jug ostali bez međusobne glavne veze, nastala je neravnoteža između viška energije proizvedene na severu i deficita energije u centru, gdje je potrošnja svakako veća zbog broja stanovnika.

Tokom višesatnog nestanka struje, život u zemlji bio je ozbiljno poremećen. U glavnom gradu Santjagu, koji je posebno pogođen, saobraćaj je kolabirao jer su semafori prestali da funkcionišu, a metro-sistem — koji svakodnevno preveze više od dva miliona ljudi — bio je prinuđen na hitnu evakuaciju putnika. Ljudi su ostajali zaglavljeni u liftovima, dok su bolnice, zahvaljujući rezervnim generatorima, nastavile da funkcionišu pod otežanim uslovima.

Vlada je ubrzo proglasila vanredno stanje i uvela policijski čas kako bi predupredila moguće nerede i osigurala funkcionisanje hitnih službi. Istovremeno, došlo je do zastoja u bankarskom sektoru jer su sistemi za elektronske transakcije pali.

Do jutarnjih časova narednog dana, 26. februara, električna energija je postupno vraćena u oko 90 odsto domaćinstava, prema izvještajima Nacionalnog koordinatora za električni sistem (Coordinador Eléctrico Nacional).

Čile već dugi niz godina primjenjuje model liberalizovanog i privatizovanog energetskog sektora, gdje više različitih kompanija upravlja proizvodnjom, prenosom i distribucijom struje, dok glavna javna institucija ima ulogu nadgledanja i tehničke koordinacije, ali ne i operativnu kontrolu nad infrastrukturom. Kritičari tvrde da je upravo ovakav model doveo do nepostojanja jedinstvenog kriznog centra i potrebne koordinacije, što naglašava potrebu za jačom ulogom države u nadzoru mreže i veća ulaganja u infrastrukturu za balansiranje i zaštitu sistema od spiralnih kvarova.

U FOKUSU:

• Školski projekat koji pretvara otpadnu PET ambalažu u filament za 3D štampu
• Agrosolari – prilika za dvostruki razvoj Bosne i Hercegovine
• Domaćinstvo novog doba – farma kao energetski proizvođač

Energetski kolaps Pirinejskog poluostrva

Sledeći veliki energetski kolaps desio se nakon otprilike dva mjeseca, na evropskom kontinentu, 28. aprila ove godine, oko 12.30 po lokalnom vremenu, kada su elektroenergetski sistemi Španije i Portugala doživeli potpuni pad.

Sve je krenulo nizom oscilacija u frekvenciji na jugozapadu Španije. Najkritičnija oscilacija aktivirala je zaštitne mehanizme u Francuskoj, koji su prekinuli interkonekciju sa španskim sistemom. Taj prekid presekao je ključni tok električne energije između poluostrva i ostatka Evrope, čime je region ostao energetski izolovan. Iako su preliminarni nalazi identifikovali niz događaja koji su doveli do nestanka struje, uključujući oscilacije u frekvenciji i naponu i nagli pad proizvodnje, tačan uzrok svih promena i segmenata čeka zvanične detalje.

Bez podrške sa kontinenta, španski i portugalski sistemi morali su da se oslone isključivo na sopstvene izvore. U trenutku kada je mreža počela da gubi ravnotežu, automatski su se isključivale elektrane, a mreža je ubrzo kolabirala u cjelosti.

Prvi podaci španskog operatera mreže ukazali su na neuobičajene niskofrekventne oscilacije između Pirinejskog poluostrva i glavne evropske mreže neposredno prije nestanka struje, kako navodi udruženje WindEurope.

U trenutku incidenta, obnovljivi izvori činili su značajan dio proizvodnje električne energije u Španiji, takođe uobičajena situacija za ovaj dio svijeta, što je ipak nagnalo javnost da OIE vide kao otežavajući faktor u uslovima tehničke nestabilnosti mreže.

Solarne elektrane povezane su na mrežu putem invertora, projektovanih da automatski isključe elektranu ukoliko detektuju nestabilne uslove u mreži – bilo da je frekvencija ispod dozvoljenog praga, bilo da postoji previsok napon. U ovom slučaju, invertori su možda prepoznali određenu nestabilnost i u trenutku isključili solarne sisteme – što je standardna bezbjednosna reakcija dizajnirana da zaštiti i mrežu i opremu. Time je došlo do gubitka velikog dijela struje koja se do tada proizvodila.

U idealnim uslovima, gubitak solarne energije nadoknađuje se iz baterijskih sistema ili fleksibilnih elektrana kao što su gasne ili hidroelektrane. Međutim, Španija nije imala dovoljan kapacitet da nadomesti taj pad u realnom vremenu.

Nakon što su solarne elektrane isključene, opterećenje se automatski prenelo na druge izvore. Nuklearni reaktori imaju stroge sigurnosne protokole, zbog čega se, kada detektuju takva odstupanja u mrežnim parametrima, isključuju kako bi se izbegla opasnost. Mreža je tako nastavila da gubi ravnotežu i na kraju je došlo do potpunog kolapsa sistema.

Neki stručni krugovi smatraju da u situacijama kada dođe do odstupanja u frekvenciji, konfiguracija proizvodnje sa velikim udelom obnovljivih izvora može ubrzati destabilizaciju sistema, jer ovi izvori ne obezbeđuju inerciju — sposobnost mreže da se prirodno odupre brzim promenama frekvencije — kao što to čine konvencionalne elektrane sa rotirajućim generatorima. Ipak, to samo ukazuje na potrebu za prilagođavanjem mreže novim tehnološkim zahtevima savremene energetske tranzicije.

Kao i u prethodnom slučaju, metro-sistemi u Madridu, Barseloni, Lisabonu i Portu su stali, ostavljajući putnike zaglavljene. Stotine vozova, uključujući brze linije između velikih gradova, morale su da budu zaustavljene. Saobraćaj je bio u haosu zbog neaktivnih semafora, a rad glavnih aerodroma je obustavljen. Bolnice su prešle na agregate, a voda, internet i digitalne usluge bili su nedostupni širom zemlje. Policija je bila mobilisana kako bi se održao red i omogućila hitna pomoć.

Ipak, već narednog jutra više od 99 odsto sistema bilo je stabilizovano. Međutim, šteta — ekonomska, društvena i infrastrukturna — već je bila načinjena.

Zaključak

Iako zvanično i sveobuhvatno objašnjenje zahteva vrijeme –  jasno je to da se stabilnost u 21. vijeku mora graditi paralelno sa kapacitetima, kroz baterijska skladišta, fleksibilne izvore i regionalnu koordinaciju. Energetska tranzicija mora ići ruku podruku sa razvojem stabilne i otporne domaće infrastrukture kako ne bi zaostajala za razvojem OIE.

Priredila: Milica Vučković