Jižní Austrálie, kraj bez baseloadu a po sérii blackoutů

Jižní Austrálie měla být globálním příkladem náhrady uhelných elektráren pracujících v základním zatížení obnovitelnými zdroji. K prvnímu blackoutu došlo za necelých pět měsíců.

Jižní Austrálie
Jižní Austrálie (SA) je jedním ze států Australského společenství. Ze západu sousedí se státem Západní Austrálie (WA), na severu se Severním teritoriem (NT), na severovýchodě s Queenslandem (QLD) a na východě se státy Nový Jižní Wales (NSW) a Victoria (VIC). Hlavním městem je Adelaide.

Jižní Austrálie a OZE
Jižní Austrálie disponuje vhodnými přírodními podmínkami pro využívání obnovitelných zdrojů energie (OZE), zejména solární a větrné energetiky. Využívání OZE bylo a je dlouhodobě podporováno politickou reprezentací. V roce 2007 byla prvním státem Australského Společenství, který legislativně stanovil cíl pro redukci skleníkových plynů, rovněž jako první v Austrálii zavedla legislativu umožňující prioritní uplatnění produkce solárních elektráren na energetickém trhu. Nastupující technologie OZE s legislativní a politickou podporou rychle získávaly vavříny „v závodech“ s ostatními zdroji, takže v roce 2014 byl zaznamenán první pracovní den, kdy v období od 9:30 do 18:00 byl stát schopen pokrývat 100% spotřeby elektřiny ze sluneční a větrné energie, což bylo široce využíváno environmentálními propagandisty. V současné době dosahuje podíl OZE na výrobě elektřiny zhruba 50%. A v neposlední řadě v roce 2015 vláda deklarovala cíl pro Adelaide stát se prvním světovým „carbon-neutral“ městem.

Nesporné úspěchy při zavádění OZE v posledním desetiletí posilovaly zpětnou vazbu na mediálně-environmentální sektor a politickou reprezentaci, které začaly společně spřádat stále ambicióznější energetické vize. Environmentální a politický tlak nezůstal bez odezvy v bankovní sféře. Z pohledu bankovních analytiků se staly investice do udržování uhelné energetiky prakticky v celé Austrálii politicky nežádoucími a tudíž vysoce rizikovými projekty, samozřejmě s příslušnými dopady do predikovaných úvěrových úrokových sazeb pro připravované investiční záměry. Reakce energetického sektoru byla pragmatická – rezignoval na další rozvoj, stávající technologie se rozhodl „nechat dožít“ a svoje aktivity přesměroval do jiných segmentů energetiky.

Z pohledu určité části čtenářstva zřejmě velmi pozitivní a chvályhodný vývoj. Ovšem nic není zadarmo a jako technik dále odprezentuji některé technické důsledky.

Odstavování uhelných elektráren v Austrálii
Jedním z důsledků bylo postupné odstavování starších uhelných elektráren na východním a jižním pobřeží Austrálie v posledních létech:

Odstavování uhelných elektráren v Austrálii
Zdroj: Energetický plán vlády Jižní Austrálie

Konec uhelné éry v Jižní Austrálii
Odstavování elektráren Northern Power Station a Playford A v Jižní Austrálii v květnu 2016 bylo spojeno s řádnou porcí environmentální a politické propagandy, jejíž dozvuky pronikly až do Evropy. Vůči široké veřejnosti totiž bylo mediálně deklarováno, že tímto krokem končí v Jižní Austrálii éra uhelných elektráren pracujících v základní části denního diagramu zatížení a stát bude nadále spolehlivě zásobován z větrných a fotovoltaických elektráren, které budou doplňovány produkcí pološpičkových a špičkových elektráren na zemní plyn, přičemž případná disbalance národních výrobních kapacit a aktuální spotřeby bude řešena dovozem elektřiny ze sousedních států. Z tohoto pohledu měly hrát klíčovou roli dvě mezistátní propojení se státem Victoria: Murraylink (220/132 kV HVDC) a Heywood (275 kV AC). Kritické hlasy k této energetické koncepci byly označovány za nekvalifikované a škarohlídské stesky vyřízené uhelné lobby, která nebyla schopna zareagovat na dynamický vývoj v oblasti OZE.

Kdybychom tak předem věděli, co se stane…
Loni jsem na internetu zachytil článek výše popsaného optimisticko-propagandistického typu, publikovaný na australském serveru REneweconomy v únoru 2016 (tj. před odstavením uhelných elektráren), s prorockým názvem „Vítr a slunce nahrazují v Jižní Austrálii uhlí. Zhasnou světla?“. Myslím, že pro čtenáře bude poučné seznámit se některými s tehdejšími komentáři zodpovědných osob resp. institucí:

• australský Operátor trhu s elektřinou (AEMO) konstatoval, že se Jižní Austrálie stává „světovým leadrem“ z hlediska podílu větrné a solární elektřiny…
• premiér Jay Weatherill tento trend podpořil a označil jej za “experiment”…
• podle zprávy AEMO a operátora sítě ElectraNet ani případné velmi extrémní a nepravděpodobné události, které musí posuzovat, nezpůsobí selhání sítě…
• AEMO neidentifikoval žádné systémové bezpečnostní hrozby, které by nebylo možné zvládnout stávajícími postupy...

Blackout 28. září
Tohoto dne byl v Jižní Austrálii zaznamenán rozsáhlý blackout. Světla, která podle ujišťování z období před odstavením uhelných bloků neměla nikdy zhasnout, totiž skutečně zhasla v 850 000 domácností…

Účelem článku na víkendovém blogu není poskytnout podrobnou technickou informaci. Omezím se pouze na nejzákladnější a jednoduše prezentovaná fakta a ostatní zájemce odkazuji na zprávu vyšetřovací komise:

• před rozpadem sítě činila spotřeba Jižní Austrálie cca 1 800 MW, která byla pokryta výrobou VtE 883 MW, z plynu 330 MW a dovozem 613 MW (Heywood a Murraylink), celková výroba národních FVE byla odhadnuta na 50 MW
• extrémní klimatické podmínky (tornádo, blesky, kroupy) způsobily 5 systémových poruch v přenosové soustavě v průběhu 87 sekund, přičemž vypadly 3 přenosové linky
• v důsledku výše uvedených poruch proběhlo v síti 6 přechodových dějů spojených s rychlým kolísáním napětí, které iniciovaly výpadek části výrobních kapacit VtE ve výši 456 MW v oblasti severně od Adelaide
• v důsledku výpadku výroby z národních OZE zdrojů (VtE) došlo k nadměrnému zvýšení dovozu elektřiny, konkrétně výkonu přenášeného linkami Heywood ze státu Victoria, což následně iniciovalo jejich odpojení elektrickými ochranami. Linka Murraylink (upozorňuji HVDC) zůstala v provozu až do totálního rozpadu soustavy.
• v důsledku výpadku vedení Heywood ztratila Jižní Austrálie cca 900 MW výkonu, přičemž zbývající národní zdroje nebyly schopny pokrýt poptávku
• deficit výroby byl natolik veliký a rychlý, že automatiky podfrekvenčního vypínání zátěže systémového operátora nestačily dostatečně rychle reagovat
• operátor sítě tedy nebyl schopen v režimu nedostatku národních výrobních a především regulovatelných kapacit dostatečně rychle odpínat zátěž a zachránit tak před rozpadem alespoň část sítě, takže stále přetrvávala těžká disbalance mezi výrobou a poptávkou, což mělo za následek zhroucení frekvence a totální rozpad sítě = blackout.

„Kdo za to může“?
Po blackoutu se v Jižní Austrálii rozhořela mediální přestřelka ve stylu „kdo za to může“ a „vidíte OZE, my jsme to říkali“, jejíž dozvuky opět ojediněle pronikly do Evropy. Alespoň tedy k osobě autora, který trpělivě vyčkával na publikaci závěrečné (čtvrté) zprávy vyšetřovací komise, aby ji mohl předložit čtenářstvu :-).

Pokud se týká mého osobního názoru, tak primární příčiny vedoucí k blackoutu byly skutečně způsobeny extrémními klimatickými vlivy, což je obecně argumentace zastánců OZE. Zjednodušeně řečeno, v Evropě jsou prvky přenosové soustavy standardně dimenzovány podle kritéria N-1, občasně N-2. Tzn., že systém je schopen zvládat výpadek 1 popř. 2 prvků (např. vedení). V jižní Austrálii operátor sítě pracuje s N-1, přičemž musel v průběhu 87 sekund čelit situaci N-3 a průvodním přechodovým dějům s výraznými odchylkami napětí – to byla opravdu „challenge“, zjevně nad jeho síly resp. technické možnosti.

Strategická chyba
Nicméně z hlediska strategického naopak dávám za pravdu „fosilní lobby“. Ta tvrdí, že po odstavení uhelných elektráren bez adekvátní náhrady resp. na základě „náhrady“ prostřednictvím OZE typu VtE a FVE, navíc s velmi vysokým podílem dovozu elektřiny ze sousedních států, se Jižní Austrálie vydala cestou nezodpovědné energetické politiky založené na environmentální propagandě či přáních „akademických energetiků“ a nikoliv na konzervativních technických základech. To je sice také „experiment“, ovšem zřejmě nikoliv ve smyslu výše zmiňovaného vyjádření předsedy vlády Jay Weatherilla…

Podle mého názoru v případě navýšení národních konvenčních výrobních kapacit (když ne uhelných, tak plynových) by tyto regulovatelné zdroje mohly omezit disbalanci OZE zdrojů a spotřeby, v horším případě by alespoň mohly přejít do ostrovního provozu a vytvořit tak „ostrovy stability“, které by mohly zajistit napájení možná až pro desítky tisíc domácností. Ať se to někomu líbí nebo ne, OZE zdroje doposud nedorostly do takové vývojové fáze, aby operátorovi sítě pomohly, když mu „teče do bot“. Stávající stav je spíše opačný.

Kdyby světla zhasla jenom v září…
Zastánci OZE obviňují protivníky z oportunismu a zlomyslného zneužívání nešťastné situace, ovšem po odstoupení od uhlí musí svoji interpretaci poruchových stavů sítě obhajovat v médiích až neúměrně často. „Klimatické“ problémy elektrizační soustavy Jižní Austrálie totiž nejsou ojedinělé. Uvedu několik dalších příkladů z materiálu vlády:

• 9-13. července 2016: silný vítr způsobil rozsáhlé výpadky pro 120 000 domácností
• 27-28. prosince 2016: vítr a vysoké teploty způsobily lokální výpadky
• 19. ledna 2017: bouřky a blesky způsobily výpadek 58 000 domácností v okolí Adelaide
• 8. února 2017: vlna veder zapříčinila nedostatek disponibilního výkonu, a to i přes plný provozní výkon konvenčních zdrojů, takže AEMO nařídil vypínání spotřebitelů – odpojeno bylo 90 000 domácností

Plynové poučení z krizového vývoje
Podle dosavadních informací z energetického plánu vlády Jižní Austrálie to vypadá, že se politická reprezentace rozhodla zaujmout postoj české chytré horákyně. Takže vše ohledně OZE je samozřejmě v nejlepším pořádku, dokonale promyšleno a budoucnost bude opravdu velkolepá. Nicméně z textu lze vykutat návrh řešení akutního energetického průšvihu. Vláda zafinancuje, vybuduje a bude provozovat „národní plynovou elektrárnu“ o výkonu 250 MW, která bude najíždět v případě potřeby, chcete-li nouze, což bude mít samozřejmě dopad na její ekonomické výsledky. Navíc za účelem posílení domácí plynové energetiky vláda zamýšlí využít rozsáhlé národní zásoby plynu a otevřít těžbu z perspektivních nalezišť. Ochránci přírody budou zřejmě potěšeni.

Samozřejmě těžký hřích okolnostmi vynuceného částečného návratu ke konvenční energetice bude vykompenzován budoucím nasazením nejmodernějších technologií na velkokapacitní akumulaci elektřiny (např. zde) a Jižní Austrálie se bude moci opět pyšnit světovým prvenstvím v oboru. Uvidíme s jakými výsledky.

(Psáno pro blog.iDNES.cz a server O energetice.cz)

Petr Nejedlý