Brazílie ve tmě

Elektrizační soustava je sofistikovaný technický systém umožňující lidstvu využívat všech předností elektřiny. Příroda však občas elektrotechnikům ukáže, kdo skutečně vládne. Před pár dny se o tom přesvědčili v Brazílii.

V úterý 10. listopadu ve 22:13 místního času došlo v Brazílii k rozpadu elektrizační soustavy (blackout). Po dobu několika hodin postihl totální kolaps elektrického napájení přibližně 60 milionů lidí v celkem 18 ze 26 spolkových států Brazílie, včetně megapolí Sao Paulo a Rio de Janeiro. Federální distrikt s hlavním městem Brasília byl ušetřen. V omezené míře byly rovněž postiženy Paraguay a Uruguay.

Typický obrázek z brazilských velkoměst po blackoutu v noci 10. listopadu 2009
Foto: Reuters 

Čtenářům shovívavě se usmívajícím nad problémy „rozvojového světa“ připomínám, že podobných incidentů nejsou ušetřeny ani nejrozvinutější ekonomiky. Mohu například připomenout blackout v USA dne 14. srpna 2003, který postihl přibližně 50 milionů lidí v osmi státech USA a Kanadě, nebo částečný rozpad evropské sítě UCTE dne 4. listopadu 2006 s dopadem na více než 15 milionů spotřebitelů. Co se stalo v Brazílii?  Podle stávajících informací resp. spekulací brazilského a zahraničního tisku byl hlavní příčinou bouřkový systém nad jihovýchodní Brazílií, jehož projevy (blesky, silný déšť, vichřice) v krátkém časovém sledu způsobily výpadek tří linek velmi vysokého napětí v jižní části státu Sao Paulo a státu Paraná, kterými je vyváděna elekřina z hydroelektrárny Itaipu do brazilské sítě. V důsledku nezvládnutí rychlých přechodových stavů po výpadku jednotlivých vedení a nekontrolovatelných přetoků elektřiny došlo k přetížení a následnému vypnutí dalších dvou linek elektrickými ochranami. Takto oslabená elektrizační soustava nebyla schopna koordinované a integrované funkce a rozpadla se na jednotlivé dílčí části (elektrárny ztratily schopnost paralelního provozu a byly odpojeny od přenosové soustavy).  Příčiny  Linky velmi vysokého napětí jsou neuralgickým bodem elektrizační soustavy. Jsou to tepny, kterými proudí elektřina z elektráren k hlavním spotřebitelům, především do klíčových městských a průmyslových aglomerací. Pokud se přenos elektrické energie po těchto linkách přeruší (např. při zásahu bleskem), ztratí se přímé spojení mezi výrobou a spotřebou energie a rovnováha celého pracně seskládaného a regulovaného elektrického systému se začíná hroutit. Fyzika je neúprosná, elektřinu nelze vyrábět „na sklad“. Co je vyrobeno musí být okamžitě spotřebováno.   Přenosové soustavy jsou obvykle navrhovány a dimenzovány podle kritéria N-1, v určitých specifických případech N-2. To znamená, že systém je schopen zvládnout bez závažných důsledků výpadek jednoho popř. dvou dílčích prvků (např. výrobního bloku, vedení nebo transformátoru).

Přenosová soustava Brazílie
Zdroj: brazilský národní operátor sítě ONS 

V prvních hodinách po výpadku bylo ze strany médií přičítáno hlavní zavinění přímo hydroelektrárně Itaipu, která byla automaticky odpojena od přenosové soustavy, a to poprvé po dvacetipěti letech provozu. Ostatně není se co divit. Tento zdroj opravdu nelze v brazilské elektrizační soustavě přehlédnout. Hydroelektrárna Itaipu se nachází na řece Paraná na brazilsko-paraguayské hranici. Sestává z dvaceti hydrogenerátorů po 700 MW, takže celkový instalovaný výkon činí ohromujících 14 GW (14 bloků JE Temelín). Jedná se o druhou největší hydroelektrárnu na světě po čínské elektrárně Tři soutěsky o výkonu 22,5 GW. Výroba v roce 2008 činila 94,7 TWh (zhruba čtyřnásobek souhrnné výroby JE Temelín a JE Dukovany), což odpovídá 90% elektrické spotřeby Paraguaye a 19% Brazílie. Pro fajnšmekry z řad čtenářů ještě zdůrazním, že polovina elektrárny pracuje do paraguayské elektrizační soustavy s frekvencí 50 Hz a druhá polovina do brazilské s frekvencí 60 Hz, což s sebou nese zajímavá technická řešení včetně přenosu el. energie linkami velmi vysokého stejnosměrného napětí (HVDC) z paraguayské části hydroelektrárny do Brazílie (Sao Paulo).

Hydroelektrárna Itaipu
Zdroj: Wikipedia (EN) 

Podle vyjádření ředitele elektrárenské společnosti Itaipu Binacional s typickým portugalským jménem Jorge Miguel Samek nebyl problém na straně elektrárny, nýbrž na straně přenosové soustavy. Jednoduše řečeno, hydrogenerátory byly schopny provozu, nebyly však k dispozici linky, po kterých by se elektrická energie přenášela ke spotřebitelům.  

Obdobný problém řešila i společnost Electronuclear, která musela odstavit jaderné elektrárny Angra I (650 MW) a Angra II (1350 MW), čímž byl dovršen kolaps celého systému.  

Mezinárodní důsledky  
Pro brazilské politické elity je tento technický incident poměrně nepříjemná záležitost. Ve světovém tisku se okamžitě objevily spekulace ohledně připravenosti brazilské energetické infrastruktury na pořádání světového fotbalového šampionátu v roce 2014 a olympijských her v roce 2016. Do technické problematiky se dokonce osobně vložil prezident Luiz Inacio Lula da Silva, který přesvědčoval světový tisk: „Za sedm let jsme instalovali třicet procent všech přenosových linek vybudovaných za posledních 130 let“.  Brazilský olympijský výbor údajně přispěchal s ujištěním, že po dobu konání her bude příslušná část elektrizační sítě oddělena od zbytku národní soustavy (zřejmě myšlen ostrovní provoz).

Faktem však je, že od nástupu stávajícího prezidenta do funkce v roce 2003 už Brazílie zažila dva další větší blackouty v letech 2005 a 2007.  

Možná nápravná opatření 
Z hlediska elektrotechnické teorie je řešení poměrně jednoduché. V odborné terminologie se jedná o diverzifikaci energetických zdrojů a přenosových tras. Znamená to vybudovat nové zdroje (např. na uhlí, ropu nebo plyn), aby téměř pětina spotřeby státu nebyla vyráběna v jediné super hydroelektrárně a zvýšila se možnost vzájemného zálohování zdrojů v krizových situacích. Dále je vhodné vybudovat nová přenosová vedení, aby soustava byla „zahuštěnější“ a tudíž i „robustnější“ a snáze odolávala nenadálým výpadkům jednotlivých vedení.  

Ovšem šedivá je teorie a zelený je strom života. I v Brazílii naráží záměry výstavby elektráren na fosilní paliva na problematiku emisí skleníkových plynů a záměry výstavby nových vedení velmi vysokého napětí jsou limitovány množstvím finančních prostředků, které je brazilská vláda schopna uvolnit. Jenom od roku 2003 bylo na tyto účely vynaloženo 17,7 miliard dolarů.

(Psáno pro blog.iDNES) 

Petr Nejedlý