Του Μιχάλη Χριστοδουλίδη*

Κατά αρχήν, οι περισσότεροι ειδικοί και αρμόδιοι φορείς των Ισπανικών αρχών τείνουν να καταλήξουν στο ότι αυτό το γενικευμένο blackout οφείλονταν στην αδυναμία διαχείρισης του τεράστιου όγκου πράσινης ενέργειας από τους αντίστοιχους Διαχειριστές των ισπανικών δικτύων, σε συνδυασμό με την έλλειψη έξυπνων συστημάτων εξισορρόπησης της τάσης και της συχνότητας των δικτύων μεταφοράς της υψηλής και υπερύψηλης τάσης. 

Η πράσινη ενέργεια είναι στοχαστικού τύπου ενέργεια, δηλαδή, όταν φυσάει, τα αιολικά πάρκα παράγουν ενέργεια, όταν υπάρχει ήλιος, τα φωτοβολταικά πάρκα παράγουν ενέργεια. Αν όμως σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, απότομα υπάρξει μια αυξομείωση του παραγόμενου πράσινου φορτίου που εγχέεται στο δίκτυο, είτε εξαιτίας κάποιου τεχνικού σφάλματος, είτε γιατί ξαφνικά έπαψε να φυσάει, είτε γιατί υπήρξε μια νεφοκάλυψη στην περιοχή, είτε ταυτόχρονα γιατί μπορούν να συμβούν και τα δύο αυτά μαζί, τα συστήματα ελέγχου διαχείρισης της παραγόμενης ενέργειας σε συνδυασμό με την δεδομένη ζήτηση, αυτόματα αποσυνδέουν τα πράσινα πάρκα από το δίκτυο για λόγους προστασίας τους. 

Η απότομη αποσύνδεση των πράσινων πάρκων από το δίκτυο, που σημαίνει και απότομη μείωση ισχύος, αυτό διαταράσσει την ευστάθεια του δικτύου, ενώ ταυτόχρονα η έλλειψη αδράνειας των πράσινων πάρκων κάνουν αδύνατη την απορρόφηση απότομων διακυμάνσεων. Αντίθετα οι θερμικές μονάδες (φυσικού αερίου, πυρηνικών, άνθρακα κλπ) λόγω της φύσης της τεχνολογίας παραγωγής ενέργειας (περιστρεφόμενα μέρη, στρόβιλοι κλπ) διαχειρίζονται με ασφάλεια αυτή την ανισορροπία παραγωγής και ζήτησης. Μια από τις πιο συχνές αιτίες δημιουργίας blackout είναι η αδυναμία ελεγχόμενης διαχείρισης των ροών ενέργειας, άρα και της εξισορρόπησης της προσφοράς και της ζήτησης σε real time, ειδικά όταν αυτή υπερβεί ένα επιτρεπόμενο όριο ασφαλείας. 

Τα συμβατικά υφιστάμενα πράσινα πάρκα, ακόμα δεν έχουν ενσωματώσει  επαρκώς έξυπνες τεχνολογίες και συστήματα αυτομάτου ελέγχου για να παρέχουν την αναγκαία αδράνεια σε συμβατικά δίκτυα, και για αυτό, να μπορούν όταν διαπιστώσουν κάποια απότομη μεταβολή στην καμπύλη προσφοράς και ζήτησης, ή αλλιώς στην καμπύλη  ισχύος – συχνότητας, να αποσυνδέονται από τα δίκτυα για λόγους προστασίας. Όταν υπάρξει ταυτόχρονη αποσύνδεση πολλών πάρκων, τότε δημιουργείται σημαντική αστάθεια στα δίκτυα, που αυτό με την σειρά, οδηγεί στην εμφάνιση αρχικά τοπικών blackout, αλλά στην συνέχεια αν κρατήσει για περισσότερο χρόνο η αστάθεια, μπορεί να προκαλέσει και γενικευμένο.

Στις 12.32 μ.μ. ‘’κράσσαρε’’ ενεργειακά η Ιβηρική, αφού το έλλειμα της ισχύος δεν μπόρεσε να καλυφθεί ούτε από τα ανύπαρκτα αποθηκευτικά συστήματα, ούτε από την μικρή συμμετοχή εκείνη την στιγμή των μονάδων σταθερού φορτίου, ούτε από τις περιορισμένες ηλεκτρικές διασυνδέσεις της Ιβηρικής με το υπόλοιπο ενεργειακό ευρωπαϊκό δίκτυο. Η συμμετοχή των ΑΠΕ εκείνη τη στιγμή άγγιζε σχεδόν το 80% της παραγόμενης ενέργειας, η οποιαδήποτε καιρική μεταβολή σε μια περιοχή με εγκατεστημένα πολλά πάρκα (πχ Ν.Α. Ισπανία) θα μπορούσε να επηρεάσει δραματικά την ευστάθεια του τοπικού δικτύου, αλλά και εν συνεχεία όλης της επικράτειας. 

Σε τι είμαστε εμείς καλύτεροι από τους Ισπανούς, αναφορικά με την διαχείριση των ηλεκτρικών μας συστημάτων, τις πράσινες ενεργειακές υποδομές και τα δίκτυα μας που μπορούν να επηρεάσουν την ενεργειακή μας ασφάλεια;  

• Η Ελλάδα έχει περισσότερους εναλλακτικούς ηλεκτρικούς διαδρόμους διασύνδεσης με γειτονικές χώρες, από ότι έχει η Ισπανία, όπως με την Ιταλία, την Αλβανία, τα Σκόπια, την Βουλγαρία, την Τουρκία. Οπότε αστοχία σε μια ηλεκτρική δίοδο έχει άλλες τέσσερεις εναλλακτικές διόδους.     

• Τα εγκατεστημένα μας πρωτόκολλα ασφαλείας προβλέπουν συχνό ‘’ρολάρισμα’’ του φορτίου (load shedding), ώστε αν υπάρξει υπερφόρτωση ή ανεπάρκεια ενέργειας, εφαρμόζονται σύντομες κυκλικές διακοπές σε συγκεκριμένες περιοχές που προαναγγέλλονται από την προηγούμενη μέρα από τους Διαχειριστές (πχ από πρόβλεψη καιρικών αλλαγών ή από προγραμματισμένες συντηρήσεις, κλπ).

• Έχουμε σημαντικό ποσοστό συμμετοχής ευέλικτων ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων στο ενεργειακό μείγμα μας (μονάδες φυσικού αερίου > 40% και όχι 11% που έχουν οι Ισπανοί και άλλο ένα 12% με πυρηνικές). Αρα ανά πάσα στιγμή, η υψηλή εφεδρεία των θερμικών μονάδων (stand by) συμμετέχουν στις απότομες διακυμάνσεις της πράσινης παραγωγής, οπότε διατηρούν την ευστάθεια του δικτύου εντός των επιτρεπόμενων ορίων.

• Η τοπολογία των ισπανικών δικτύων δεν έχει σχεδιαστεί στην βάση δημιουργίας πολλών μικρότερων και παράλληλων ανεξάρτητων ηλεκτρικών βρόχων. Αν υπάρξει κάποιο τεχνικό πρόβλημα σε ένα βρόχο που ηλεκτροδοτείται από διαφορετική πηγή, αυτό απομονώνεται και δεν μεταδίδεται σε άλλους βρόχους, και έτσι αποφεύγεται το γενικευμένο blackout, κάτι μάλλον που δεν γίνεται στην Ισπανία. 

• Το μεγαλύτερο ποσοστό (>90%) των πράσινων μονάδων στην χώρα μας είναι διασυνδεδεμένα μέσω συστήματος τηλεποπτείας SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), όπου υπάρχουν εγκατεστημένα και τα ανάλογα set points για να διαχειρίζονται αυτόματα τις ροές ενέργειας (σύνδεσης και αποσύνδεσης ) των πάρκων με τα δίκτυα, χωρίς να αποσταθεροποιείται η συχνότητα του δικτύου και έτσι να γίνεται ‘’μαλακά’’ το  green in και το green out. Στην Ισπανία υπάρχουν χιλιάδες περισσότερα μικρά πάρκα από ότι υπάρχουν στην Ελλάδα, που δεν έχουν τηλεποπτεία και αυτοματοποιημένες διατάξεις αποκοπών και επανασυνδέσεων. Η νησιδοποίηση (islanding) των πράσινων ενεργειακών συστημάτων είναι πιο έντονη και πιο ανεξέλεγκτη. 

• Η Ισπανία έχει μικρότερο interconnection ratio (αναλογία ισχύος διασυνδέσεων προς κατανάλωση), το οποίο μέχρι πρόσφατα ήταν κάτω από τον ευρωπαϊκό στόχο του 10%. Η Ελλάδα αυτό τον λόγο τον έχει πάνω από το 10%, συγκεκριμένα στο 12% και ειδικά όταν προχωρήσουν τα μεγαλεπήβολα σχέδια ηλεκτρικών διασυνδέσεων με την Μ. Ανατολή, την Αίγυπτο και την Κύπρο θα ξεπεράσει το 18%.  

Για όλους τους παρα πάνω λόγους η Ελλάδα έχει πολύ μικρότερο κίνδυνο για την δημιουργία ενός γενικευμένου blackout από την συμμετοχή των πράσινων μονάδων. 

Ωστόσο αυτό που μας δίδαξε η πρόσφατη ενεργειακή κατάρρευση των ηλεκτρικών δικτύων στην Ισπανία, που οδήγησε σε εθνικό blackout, είναι ότι η υπερεγκατάσταση πράσινων μονάδων και κυρίως οι πολλές και διασκορπισμένες που δεν μπορούν κεντρικά να ελεγχθούν ενέχει μεγάλους κινδύνους για την ασφάλεια των ενεργειακών υποδομών και συστημάτων της χώρας, εάν δεν προχωρήσουν τα έργα εκσυγχρονισμού των δικτύων που θα ενσωματώνουν ψηφιακές και έξυπνες τεχνολογίες διαχείρισης της ενέργειας στην βάση της εξισορρόπησης (smart inverters, synthetic inertia systems, σύγχρονες πυκνωτικές μονάδες κλπ) αλλά και επαρκείς αποθήκες και μεγαλύτερες διασυνδέσεις. 

Επίσης, η απομείωση ευέλικτων μονάδων (πχ φυσικού αερίου) από το hot stand by σε ικανό ποσοστό συμμετοχής στο ενεργειακό ηλεκτροπαραγωγικό μείγμα, για τα επόμενα χρόνια, πρέπει να προβληματίσουν τις ηγεσίες της Ε.Ε στα πλαίσια της πράσινης μετάβασης, όπως καθορίζονται στα ΕΣΕΚ (Εθνικά Σχέδια για την Ενέργεια και το Κλίμα).     

Η απότομη πτώση ισχύος και το blackout της 28ης Απριλίου 2025 είναι μια προειδοποίηση για το μέλλον, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για περισσότερη ανθεκτικότητα και προσαρμοστικότητα στον ενεργειακό τομέα.

*Μιχάλης Χριστοδουλίδης, Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός ΑΠΘ, Ενεργειακός Επιθεωρητής Γ’ Τάξης

Του Μιχάλη Χριστοδουλίδη*

Οι πιο πιθανές κύριες αιτίες της απότομης πτώσης παραγωγής

Η απότομη πτώση της παραγωγής ενέργειας και η κατάρρευση του δικτύου συνδέονται με διάφορους παράγοντες, οι οποίοι συνδυάστηκαν και οδήγησαν στο blackout:

1. Ανεπαρκής Σταθερότητα από Ανανεώσιμες Πηγές Η Ιβηρική Χερσόνησος στηρίζεται σε μεγάλο βαθμό στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, κυρίως την αιολική και ηλιακή ενέργεια. Ωστόσο, αυτές οι πηγές ενέργειας είναι ευάλωτες σε αλλαγές των καιρικών συνθηκών. Στην περίπτωση της 28ης Απριλίου, μια ξαφνική μείωση της αιολικής ενέργειας λόγω αλλαγής του καιρού, σε συνδυασμό με την περιορισμένη ηλιακή παραγωγή, άφησε το δίκτυο χωρίς την απαραίτητη ισχύ για να καλύψει τη ζήτηση.

2. Ανεπαρκής Υποδομή για Υποστήριξη Αιφνίδιων Διακυμάνσεων Παρά τις προσπάθειες για αναβάθμιση της ενεργειακής υποδομής, το σύστημα της Ιβηρικής Χερσονήσου δεν διαθέτει επαρκή “αδράνεια”, δηλαδή την ικανότητα να αντεπεξέρχεται σε απότομες πτώσεις της παραγωγής ενέργειας. Σε τέτοιες καταστάσεις, οι παραδοσιακές πηγές ενέργειας, όπως τα θερμικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, μπορούν να παρέχουν σταθερότητα, όμως οι ανανεώσιμες πηγές δεν διαθέτουν αυτήν τη δυνατότητα.

3. Προβλήματα Στη Διασύνδεση με το Ευρωπαϊκό Δίκτυο Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο που ενίσχυσε την κρίση ήταν η αδυναμία του συστήματος να συνδεθεί αποτελεσματικά με το υπόλοιπο ευρωπαϊκό δίκτυο. Οι γραμμές μεταφοράς ενέργειας μεταξύ Ισπανίας και Γαλλίας, οι οποίες συνήθως βοηθούν στην αναπλήρωση της παραγόμενης ενέργειας όταν υπάρχουν διαταραχές, φάνηκε ότι αντιμετώπισαν τεχνικά προβλήματα, ενισχύοντας την έλλειψη ισχύος στην περιοχή.

Αντίκτυπος στην Κοινωνία και την Οικονομία

Η απότομη πτώση της παραγωγής ενέργειας προκάλεσε σοβαρές συνέπειες στην καθημερινή ζωή των πολιτών της Ισπανίας και της Πορτογαλίας. Εκτός από την έλλειψη ηλεκτρικής ενέργειας, που επηρέασε σπίτια, επιχειρήσεις και δημόσιες υπηρεσίες, υπήρξαν απώλειες ανθρώπινων ζωών ,  σοβαρές καθυστερήσεις στις μεταφορές, ενώ όλες οι επιχειρήσεις υπέστησαν οικονομικές ζημίες.

Ποιος θα μπορούσε να σκεφτεί πριν δέκα χρόνια ότι η ενέργεια που παράγεται και εγχέεται στα δίκτυα από τον τσάμπα ήλιο και τον τσάμπα άνεμο θα αποτελούσε μια ορατή απειλή για την ευστάθεια των ηλεκτρικών συστημάτων μιας χώρας.

Το blackout δεν συμβαίνει μόνο όταν παρουσιαστεί έλλειψη παραγωγής ενέργειας σε συνδυασμό με μια υψηλή ζήτηση, αλλά και το αντίθετο, δηλ. όταν υπάρχει υπερπαραγωγή π.χ. πράσινης ενέργειας, η οποία εγχέεται σε ένα πεπερασμένο δίκτυο, όπου την ίδια χρονική στιγμή η ζήτηση είναι πολύ χαμηλή, τότε αυτή η ανισορροπία προσφοράς και ζήτησης προκαλεί επίσης μια ηλεκτρική αστάθεια, η οποία μπορεί όπως είπαμε να οδηγήσει σε black out.

Τεχνικά, αυτό συμβαίνει όταν δεν επέμβει αυτόματα κάποιος μηχανισμός αποσύνδεσης της περίσσειας πράσινης ενέργειας από τα δίκτυα (green out) ή όταν αυτή η περίσσεια πράσινης ενέργειας δεν αποθηκεύεται. Όταν εννοούμε αστάθεια, εννοούμε ότι το δίκτυο σε περίπτωση υπερφόρτωσης δεν μπορεί να κρατήσει σταθερή την συχνότητα του ρεύματος, εν προκειμένω τα 50Hz. Οι πράσινες μονάδες δεν μπορούν να λειτουργήσουν σταθερά σε συγχρονισμένη συχνότητα, λόγω της στοχαστικότητας τους και της απουσίας αδρανειακών συστημάτων.

Ορισμένες φορές, όταν στο ηλεκτρικό δίκτυο συμβεί απότομη διακύμανση του φορτίου, δηλαδή μια ξαφνική αύξηση ή μείωση της κατανάλωσης, οι μονάδες Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), όπως τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά πάρκα, αποσυνδέονται αυτόματα.  Αυτό συμβαίνει κυρίως επειδή οι μονάδες αυτές είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο μέσω μετατροπέων ισχύος (inverters), οι οποίοι λειτουργούν με προκαθορισμένα όρια σταθερότητας. Όταν η συχνότητα του ρεύματος πέσει ή ανέβει απότομα εκτός αυτών των ορίων, οι inverters θεωρούν ότι υπάρχει σοβαρή αστάθεια και αποσυνδέουν το σύστημα για λόγους προστασίας.

Επιπλέον, σε αντίθεση με τις συμβατικές μονάδες που διαθέτουν περιστρεφόμενα μέρη και προσφέρουν φυσική “αδράνεια” (δηλαδή μια καθυστέρηση στις μεταβολές), οι περισσότερες ΑΠΕ δεν έχουν αυτή την ικανότητα και δεν μπορούν να αντιδράσουν άμεσα για να σταθεροποιήσουν τη συχνότητα. Ως αποτέλεσμα, η μαζική αποσύνδεσή τους μπορεί να επιδεινώσει το πρόβλημα, κάτι που καθιστά αναγκαία τη χρήση πιο “έξυπνων” τεχνολογιών και στρατηγικών ελέγχου στις ΑΠΕ.

Η υψηλή διείσδυση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, χωρίς την απαραίτητη αναβάθμιση των υποδομών και την ενσωμάτωση τεχνολογιών σταθεροποίησης, όπως συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και εξελιγμένοι μετατροπείς ισχύος, κατέδειξε την ανάγκη για περαιτέρω επενδύσεις και σχεδιασμό. Οι ειδικοί επισημαίνουν ότι, αν και οι ΑΠΕ δεν ευθύνονται άμεσα για το blackout, αλλά έμμεσα αφού η έλλειψη προσαρμογής του δικτύου στις νέες ενεργειακές συνθήκες αποτέλεσε κρίσιμο παράγοντα.

Συμπεράσματα και μαθήματα για το μέλλον

Η εν λόγω κρίση αναδεικνύει την ανάγκη για αναβάθμιση των ενεργειακών υποδομών, προκειμένου να εξασφαλιστεί η σταθερότητα του δικτύου και η προστασία από αιφνίδιες διαταραχές. Παρά τις θετικές εξελίξεις στην προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, είναι επιτακτική η ανάγκη για τη δημιουργία αποθηκευτικών συστημάτων ενέργειας και την ενίσχυση των παραδοσιακών εργοστασίων παραγωγής, ώστε το δίκτυο να μπορεί να ανταπεξέλθει σε κρίσιμες καταστάσεις.

Τελικά το black out δεν ήταν απλά ένα τεχνικό πρόβλημα που βύθισε στο σκοτάδι την Ιβηρική, αλλά από ότι αποδείχθηκε μια λανθασμένη ιδεοληπτική ενεργειακή πολιτική των Βρυξελλών.

Κοινώς ήταν το πρώτο μαζικό ‘’κρασάρισμα’’ της Ευρώπης του net zero. Δυστυχώς η υπερανάπτυξη της πράσινης ενέργειας, έδειξε ότι τα δίκτυα δεν ελέγχονται και δεν ρυθμίζονται από στοχαστικά συστήματα και ούτε μπορούν να εξισορροπήσουν την προσφορά με την ζήτηση αυτόματα, όπως μπορούν τα συμβατικά συστήματα που είναι ευέλικτα και προσαρμοστικά.

Η απότομη πτώση ισχύος και το blackout της 28ης Απριλίου 2025 είναι μια προειδοποίηση για το μέλλον, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για περισσότερη ανθεκτικότητα και προσαρμοστικότητα στον ενεργειακό τομέα.

*Μιχάλης Χριστοδουλίδης, Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός ΑΠΘ, Ενεργειακός Επιθεωρητής