První blackout nebude tím posledním

Yosselyn Jara Sandovalová se tísnila v přeplněném vagonu hluboko v tunelu pod centrem Madridu, když vtom zhasla světla – a vlak se s cuknutím zastavil. „Chtěli jsme vystoupit, ale nepustili nás. Všude byla tma a lidé se začínali trochu dusit,“ líčí děsivou scénu.

Po devadesáti minutách, které prý připomínaly věčnost, je dispečeři nechali konečně z vlaku vystoupit a cestující pak museli – takřka poslepu – klopýtat podél studených betonových stěn tunelu, odkázáni jen na slabé kužely světla z několika kapesních svítilen. „Bylo to jako z hororu,“ vzpomíná Sandovalová, která se přitom onoho dne vydala z předměstí do centra jen proto, aby svému otci koupila dárek k narozeninám. „Lidé padali k zemi.“ Když se Yosselyn konečně vynořila na povrch, na světlo, zjistila, že zdaleka nebyli jediní, koho výpadek ve Španělsku zasáhl. Krátce po poledni pondělního 28. dubna se náhle odpojila zhruba polovina výrobních kapacit španělských elektráren. A to vyvolalo rozsáhlý výpadek proudu, který ochromil nejen celou zemi, ale také sousední Portugalsko. Nemocnice musely okamžitě přerušit veškerou běžnou péči; továrny a rafinerie vlastně naráz utlumily výrobu. Mobilní sítě umlkly. Semafory na křižovatkách zhasly, takže na udržení pořádku v ulicích musela být povolána policie. Ještě téhož dne, ve 23 hodin večer, vyhlásil premiér Pedro Sánchez v zemi nouzový stav. Evropa byla v šoku.

Pod tlakem transformace

Ve dnech, jež po blackoutu následovaly, se horečně pátralo po příčině, neboť šlo o největší výpadek elektřiny, jaký Evropa v posledních dvaceti letech zažila. Přesto nepřicházely žádné odpovědi. Red Eléctrica, španělský provozovatel přenosové sítě, uvedl, že počáteční výpadek výroby elektřiny na jihozápadě země spustil náhlou kaskádu poruch. Co prvotní výpadek způsobilo, proč k němu došlo a jak mohl nabrat tak dramatických rozměrů, zůstávalo dlouho záhadou. Skutečnost, že se celý Pyrenejský poloostrov během několika sekund ponořil do tmy, vzbudila po celém světě značné znepokojení. Událost nastolila otázky ohledně stability energetické infrastruktury v nové době, kdy mnoho zemí přechází na „zelenější“ elektřinu. Nezávislá iniciativa Energy Transitions Commission (ETC) odhaduje, že v roce 2050 by – pakliže se naplní klimatické cíle – měla elektřina pokrývat zhruba sedmdesát procent konečné spotřeby veškeré energie ve světě (tedy i v autech a podobně). Dnes je to přibližně dvacet procent. Většina této budoucí elektřiny má pocházet z větrných a solárních elektráren.

Aby se smělého cíle podařilo dosáhnout, bude nutné zásadně proměnit způsob řízení elektrických soustav – a to tak, aby dokázaly zvládat nestálé dodávky z obnovitelných zdrojů, které mohou způsobovat výkyvy a nestabilitu celého systému. Nedávný kolaps elektrické sítě ve Španělsku – tedy v zemi, jež v posledních letech zaznamenala překotný rozmach větrných a solárních elektráren – přiměl některé odborníky k otázce, zda národní přenosové soustavy, vybudované ještě pro jinou a „starší“ éru, už nejsou neúnosně přetížené. A zda temné události „vypnutého“ týdne nepředstavují předzvěst blízké energetické budoucnosti Evropy.

„Naše energetické soustavy byly koncipovány pro éru centralizované a předvídatelné výroby elektřiny. Jenže nastupující éra je decentralizovaná, digitální a adaptivní. Nejde o drobnou závadu, již by šlo opravit jednoduchou záplatou – je třeba přehodnotit celé paradigma,“ říká Xavier Daval, předseda francouzské asociace pro obnovitelnou energii SOLER-SER. Přitom ještě před pár týdny se mnozí z evropských představitelů, kteří nyní řeší následky kolosálního a spektakulárního výpadku elektřiny ve Španělsku a Portugalsku, sešli na jednání v Londýně o energetické bezpečnosti pořádaném Mezinárodní energetickou agenturou (IEA) a vládou Spojeného království. Ve zprávě připravené pro účastníky jednání IEA varovala, že sítě čeká „řada složitě provázaných výzev“ – včetně rizika, že uhelné a plynové elektrárny mohou být odstavovány dříve, než bude soustava schopna se obejít bez nich. Větrné a solární elektrárny totiž nemají přirozenou setrvačnost, jakou systému dodávají turbíny uhelných a plynových elektráren – jejich síla pomáhá udržet síť stabilní i při nenadálých výpadcích.

Nové trable na obzoru

Provoz systému tak složitého, jako je elektrická síť, proto naráží na nové problémy. Síť zahrnuje tisíce výroben i odběratelů rozprostřených na rozsáhlém území, kde je třeba neustále vyrovnávat výrobu se spotřebou a udržovat stabilní frekvenci. „Elektrické sítě jsou vlastně nejsložitější stroje na světě,“ tvrdí Duncan Burt ze společnosti Reactive Technologies, jenž dříve sehrál klíčovou roli v britském úsilí připravit tamní síť na čistší energii. Zároveň však zdůrazňuje, že síť lze modernizovat tak, aby si poradila s novými překážkami. „Neexistuje špatné počasí, jen špatné oblečení. Musíte tedy přijít vhodně oblečeni,“ přirovnává.

Provozovatelé přenosových soustav proto nasazují nové technologie, jež dokážou napodobit a měřit setrvačnost systému a udržovat síť v nezbytné rovnováze – od roztočených setrvačníků po lithium- -iontové baterie schopné nabíjet a vybíjet se v řádu milisekund, aby pomohly zabránit výpadkům proudu. Jde však o zcela odlišný systém, který vyžaduje pečlivé řízení. „Celé fungování elektrických soustav bylo donedávna založeno na fyzikálních vlastnostech synchronních strojů, které pracují stabilně,“ vysvětluje Janusz Bialek, odborník na elektrické sítě z univerzity Imperial College London (ICL) člen řídicího výboru konsorcia Global Power System Transformation.

„Nyní je ovšem založeno na výkonové elektronice,“ dodává – tedy na využívání technologií k řízení toků elektřiny. Současně s řešením těchto technických výzev bude nutné dramaticky zvýšit také investice do samotné infrastruktury. Je potřeba postavit nové vedení a stožáry, aby bylo možné připojit nově budované zdroje a dopravit elektřinu z odlehlých větrných a solárních parků do městských center. Nemalé finanční prostředky si vyžádají i opatření na ochranu sítí před extrémními výkyvy počasí a podobně.

Zdvojnásobení rozvodové sítě

Podle ETC bude k naplnění vytčených klimatických cílů zapotřebí do roku 2050 rozšířit délku elektrických sítí z dnešních zhruba 68 milionů kilometrů na přibližně 120 milionů kilometrů! Ve třicátých a čtyřicátých letech 21. století by to dle propočtů znamenalo investice okolo 800 miliard dolarů každoročně. Řada částí evropské elektrické sítě je starší čtyřiceti let a dle odhadů Evropské komise bude zapotřebí jen během aktuální dekády investovat do přenosových soustav kolem 584 miliard eur (čili astronomických 14,6 bilionu korun). Investice však v mnoha ohledech zaostávají. „Regulátoři riskují zabrzdění pokroku, pokud budou stále hledět do zpětného zrcátka místo toho, aby umožnili investice v předstihu před očekávanou poptávkou,“ varuje Viken Chinien, ředitel pro trhy a rizika společnosti DNV Energy Systems. „Narážíme na problém chybějících peněz napříč různými technologiemi,“ doplňuje kontext Kristian Ruby, generální tajemník oborové asociace Eurelectric, a vyzývá především k budování větších kapacit pro akumulaci již vyrobené elektřiny.

„Byla to nehoda, která jen čekala, až se stane,“ hodnotí pyrenejskou krizi energetickém týmu poradenské společnosti Wood Mackenzie oddělení zaměřené na transakční podporu. Španělsku dle něj chyběly potřebné technologie na stabilizaci sítě, bateriová úložiště i dostatečná kapacita pro sdílení elektřiny se sousedními zeměmi. „Pokud do systému, který na to není stavěný a robustní, integrujete stále více obnovitelných zdrojů, je jenom otázkou času a místa, kdy se něco pokazí,“ varuje Barlen před opakováním chyb.

Varování z širého světa

Ovšem pozor. S výpadky elektrických sítí se v poslední době potýkají i země mimo Evropu, které čelí rostoucí poptávce po elektřině. Třeba Čína – zdaleka největší trh s elektřinou na celém světě – prochází rozsáhlou modernizací své elektrické sítě. Jen letos tam mají výdaje na propojení nových solárních a větrných elektráren s klíčovými centry městské a průmyslové poptávky dosáhnout 84 miliard dolarů (tedy 1,86 bilionu korun). V roce 2022 však některé oblasti na jihozápadě Číny zažily rozsáhlé výpadky proudu, když sucho výrazně snížilo výrobu v tamních vodních elektrárnách. Tamní úřady proto v některých regionech schválily výstavbu nových uhelných elektráren, aby se podobně kritická situace neopakovala. „Čínští plánovači rozvodných sítí jsou zřejmě ochotni akceptovat určitou nevyužitou kapacitu systému, pokud to přispěje k energetické bezpečnosti,“ míní David Fishman, analytik z konzultační firmy The Lantau Group se sídlem v Šanghaji. „Jiné země sice mohou budovat své rozvodné sítě s efektivnější alokací zdrojů, ale zároveň je činí zranitelnějšími vůči událostem ‚černých labutí‘,“ dodává energetický specialista.

Ekvádor loni zasáhly celoplošné výpadky elektřiny trvající až čtrnáct hodin denně – opět poté, co velké sucho omezilo výrobu ve vodních elektrárnách. „Tato nadměrná a jednocestná závislost na vodní energii vytvořila rizika,“ poznamenává Alberto Levy, bývalý představitel Interamerické rozvojové banky (IRB). V dalších zemích vedly kolapsy sítí k reformám. Už v roce 2012 postihl Indii největší blackout v její historii – po přetížení zkolabovaly severní a východní přenosové sítě a přes 620 milionů lidí zůstalo bez proudu déle než půl dne! Od té doby byla celostátní přenosová soustava – dnes největší jednotná síť světa – modernizována, a státní operátor Grid-India tak díky tomu může vyrovnávat přetížení mezi regiony.

Indie se přesto obává, že rozmach klimatizací a dalších chladicích zařízení během větších veder bude nadále vyvíjet tlak na distribuční soustavu. „Situace se zlepšila, ale Indie se stále musí zlepšovat – nesmí usnout na vavřínech,“ říká Sushil Kumar Soonee, bývalý CEO společnosti Power System Operation Corporation Limited (nyní Grid-India). „Ostatně žádná energetická soustava na světě nemůže s jistotou tvrdit, že ji nikdy nic nehrozí,“ varuje.

Pod tíhou změn klimatu

Častější extrémní výkyvy počasí, které odborníci dávají do souvislosti se změnami klimatu, vyvíjejí na sítě další tlak. V roce 2021 zůstalo v Texasu bez elektřiny více než 4,5 milionu lidí poté, co během mimořádně silné zimní bouře zamrzly větrné turbíny i plynovody přivádějící plyn do elektráren – právě ve chvíli, kdy se domácnosti snažily vytopit domovy elektrickými přímotopy. Katastrofa způsobila škody odhadované až na 130 miliard dolarů (asi 2,88 bilionu korun) a vyžádala si navíc několik stovek obětí na životech.

Ačkoli okolnosti této havárie byly zcela jiné než ve Španělsku, odborníci poukazují na jeden společný faktor: nedostatečné propojení s okolními sítěmi, které by umožnilo sdílet elektřinu a vyrovnávat výkyvy. „Španělský poloostrov má sice více propojení než americký Texas, ale pořád to není mnoho,“ vysvětluje Michael Goggin, viceprezident washingtonské poradenské firmy Grid Strategies zaměřené na přenosové sítě a energetické trhy. „Není to dost na to, aby jim to pomohlo zvládnout takto ošemetnou situaci,“ doplňuje Goggin.

S tím, jak se otázky kolem pyrenejského kolapsu čím dál důkladněji rozebírají po celém světě, cítí potřebu obhajoby i španělský provozovatel sítě. „Říkala jsem to mnohokrát a trvám na tom – a řeknu to zřetelně a nahlas: máme ten nejlepší elektrický systém,“ prohlásila rázně v rozhlase Beatriz Corredorová, prezidentka dotčené společnosti Red Eléctrica.

Její odběratelé si tím nejsou tak jistí. „Je těžké pochopit, že síť nerozumí tomu, co se stalo,“ namítá William Oplinger, generální ředitel firmy Alcoa, výrobce hliníku, který provozuje tavírnu a rafinerii na severu Španělska. A říká: „Je nesmírně obtížné provozovat energeticky náročnou výrobu na místě, kde vám už nikdo nezaručí, že elektřina nepřestane proudit.“

Rachel Millardová, Jamie Smyth, Ian Johnston, FT