Německá elektrická síť tančí na ostří nože

Operátoři sítí se urputně vypořádávají s důsledky náhlého odstavení sedmi jaderných elektráren. Řeší situace, s kterými se doposud setkávali pouze ve výpočtech.

Rozhodnutí Spolkového sněmu ze čtvrtka 30. června o odstavení všech německých jaderných elektráren do roku 2022 bylo po březnovém moratoriu na provoz sedmi starších reaktorů energetickým sektorem všeobecně očekáváno. Uvedený časový horizont 2022 poskytuje výrobcům elektřiny z technického a ekonomického úhlu pohledu sice velmi krátký ale alespoň nějaký čas na reakci, využitelný např. pro výstavbu nových výrobních zdrojů.
Ovšem elektrizační soustava není jenom o zdrojích a spotřebičích. Spojovacím článkem mezi výrobou a spotřebou jsou operátoři přenosových a distribučních sítí provozující klíčové systémy pro rozvod elektřiny. A ti byli velmi výrazně postiženi již zmiňovaným březnovým moratoriem. Rozhodnutí o odstavení sedmi reaktorů se totiž v hlavách politiků zrodilo přes noc, což již samo o sobě implikuje nejrůznější potíže, které ostatně bylo možno zaznamenat ihned po vstupu moratoria v platnost.
Stávající komplikovaná situace a očekávaný budoucí vývoj německé elektroenergetiky v rámci moratoria je obsáhle a pregnantně popsán ve zprávách Bundesnetzagentur z 11. dubna a 26. května t.r.
Zásadní technický princip potíží operátorů přenosových sítí je v podstatě velmi jednoduchý. Z důvodu okamžitého odstavení jaderných elektráren v jižním a středním Německu došlo u našich sousedů k „přesměrování toků“ v sítích zvláště vysokého a velmi vysokého napětí. Především však došlo k dalšímu navýšení beztak již značně vysokých přetoků elektřiny v přenosových sítích ve směru sever-jih, a to až na samou hranici přenosových schopností stávajících vedení. Příčina je nasnadě, právě na severu země je lokalizována značná část z doposud instalovaných více než 26 000 MW (tj. 26 temelínských bloků) výkonu větrných elektráren, jejichž elektřina nyní ve zvýšené míře proudí linkami do průmyslového centrálního a jižního Německa, kde právě došlo k masivnímu poklesu výroby kvůli odstaveným jaderným elektrárnám. A samozřejmě každé vedení má pouze určitou limitovanou přenosovou schopnost a nemůže být dlouhodobě přetěžováno.
Operátoři sítí dimenzovali přenosový systém s poměrně výraznými rezervami, aby byli vždy schopni spolehlivě přenést požadované množství elektřiny z místa výroby do místa spotřeby. Ovšem je nesporným faktem, že zatímco v posledních desetiletích spotřeba a potažmo výroba elektřiny trvale rostou, tak dosavadní rozvoj sítí rozhodně neodpovídal dynamice nárůstu výroby a spotřeby. Tudíž rezervy v přenosových kapacitách se postupně snižovaly a stále snižují.
V dokumentech Bundesnetzagentur je konstatováno, že operátoři sítí musí v současné době poměrně často provozovat páteřní přenosové sítě bez plnění základního bezpečnostní kritéria „(n-1)“. Co vlastně představuje kritérium (n-1)? Znamená to, že elektrický systém je schopen bezpečně zvládnout výpadek jednoho vedení nebo jiné důležité komponenty z důvodu poruchy, aniž by to mělo nějaké závažné následky – např. nutnost řízeného odpojování spotřebitelů. V konkrétním případě elektrických vedení to prakticky znamená, že elektřina se při výpadku jednoho konkrétního vedení „rozteče“ v souladu s fyzikálními zákony na vedení jiná a systém jako celek zůstane stále plně funkční a spotřebitel tento stav prakticky vůbec nezaregistruje.
S trochou literární nadsázky lze kritérium (n-1) v elektrických sítích přirovnat k záložnímu padáku parašutisty, který již předtím bezpečně absolvoval stovky či tisíce seskoků. Může zcela vyloučit selhání doposud zcela spolehlivého hlavního padáku, aby ten záložní mohl jen tak pohodit vedle startovací dráhy?
Pokud se vrátíme od parašutismu k elektrotechnice, tak nesplnění kritéria (n-1) v přenosových sítích znamená, že při určitém souběhu nepříznivých okolností, tj. v souladu se šprýmujícím zákonem schválnosti při výpadku kriticky zatíženého vedení v kritickém „úzkém profilu“ sítě v kritický čas (při maximální výrobě ve větrných elektrárnách na severu země) nebudou mít operátoři sítí k dispozici dostatek „záložních“ přenosových kapacit v rámci jiných linek a ty se rovněž začnou rychle přetěžovat a budou vypínány ochranami proti přetížení. Problém je v tom, že takto rozvinuté kaskádovité šíření poruch v síti už reálně nelze zastavit. Novou rovnováhu rozbalancované elektrizační soustavy nalezne velmi rychle paní fyzika podle svých univerzálních pravidel a nikoliv dispečeři síťového operátora.
Jako příklad výše popsané situace mohu čtenáře odkázat na svůj starší článek popisující částečný rozpad západoevropské elektrizační soustavy dne 4. listopadu 2006, kdy v průběhu 19 vteřin došlo k výpadku 30 přenosových linek v 8 státech Evropy a kdy si 15 milionů západoevropských spotřebitelů na pár hodin vyzkoušelo život před elektrifikací. Čtenářům marně pátrajícím v paměti mohu pomoci upozorněním, že Česká republika se tehdy nacházela v oblasti s přebytkem výroby elektřiny, takže v našich končinách nemuselo docházet k nucenému odpojování spotřebitelů, tudíž našinci neměli možnost poznat, že se v evropské síti děje něco nenormálního.
Němečtí operátoři sítí samozřejmě nestojí jen tak s rukama v kapsách a nečekají až je nějaká neočekávaná kombinace nepříznivých vnějších okolností přitlačí ke zdi. Využívají veškerá technická a organizační opatření, které mají k dispozici: operativně mění nasazení vybraných elektrárenských bloků tak, aby došlo k odlehčení kriticky zatížených přenosových profilů (redispečink, protiobchody) a odkládají plánovanou údržbu vedení v kritických profilech, rovněž odkládají odstávky konvenčních bloků, aby měli k dispozici zdroje jalového výkonu pro regulaci napětí apod. Zprávy Bundesnetzagentur konstatují, že v současné době jsou v podstatě každodenně a rutinně využívány prostředky původně určené pro řešení mimořádných situací, čímž se vyčerpává škála dostupných technických protiopatření určených pro řešení případných nestandardních nebo poruchových stavů v síti a podstatně se tak zvyšuje riziko jejich nezvládnutí.
Abych předešel nařčení ze šíření poplašné zprávy za účelem projaderné propagandy musím rovněž připodotknout, že zprávy Bundesnetzagentur rovněž konstatují, že podle provedených analýz je prozatím zajištěna hraničně dostačující spolehlivost dodávek elektřiny, a to i v předpokládaných kritických situacích. Nicméně jednu skutečnost můžeme konstatovat již nyní: němečtí operátoři sítí budou mít velmi kreativní, pracovně pestré a horké nejenom nadcházející léto ale především podzim a zimu.
(Psáno pro blog.iDNES)
Petr Nejedlý