Větrná farma v Illinois

Jižní Austrálie, kraj bez baseloadu a po sérii blackoutů

Petr Nejedlý
Autor je absolvent ČVUT, fakulty elektrotechnické, specializace jaderné elektrárny. Od ukončení studií v r. 1988 pracuje ve společnosti ČEZ a.s., jaderná elektrárna Temelín - v současné době jako manažer útvaru technika, Výstavba jaderných elektráren. Profesně se zabývá elektroenergetikou, zvláště jadernou energetikou.

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

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
  • ledna 2017: bouřky a blesky způsobily výpadek 58 000 domácností v okolí Adelaide
  • 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 oEnergetice.cz)

Štítky:

14 odpovědí na Jižní Austrálie, kraj bez baseloadu a po sérii blackoutů

  1. Dian napsal:

    Toto neměl být nestranný článek, že?

  2. Jan Veselý napsal:

    Challenge accepted.

  3. Petr napsal:

    Hlavní průšvih je, že Zelení, feminismus i homosexualismus jsou nové ideologie budované v podstatě nábožensky i z důvodů nahrazování křesťanství.
    Tak se tam ty svaté vemi těžko opravitelné chyby musí objevovat, čím dál tím víc.

    U OZE se to pěkně graduje, budeme mít místní „čistou“ elektřinu jen s 50% navýšením ceny.
    Elktřinu musíme kontinentálně převážet kvůli vyrovnávání, navýšení ceny za síť taky o 50% plus větší šance rozpadu ne na samostatné ostrovy, ale kompletní black out. Takže pak musíme mít v záloze státní stále prodělečnou plynovku a další navýšení cen.
    A potom konečně konečné řešení s bateriemi, které se teprve začínají masověji vyrábět v kapacitách pro pár % nejpotřebnějších a nejbohaších na světě, což udělá opět další navýšení cen o 50%.
    A naráz máte překvapivě „neočekávaně“ 2-4x dražší elektřinu než ve zbytku světa.

    A kvůli čemu???
    Aby Austrálie nepálila jako jeden z největších těžitelů levné australské uhlí, ale aby ho náročně převážela na druhé konce světa, kde ho budou pálit rozvojové státy s volnými kapacitami CO2.

    • Milan Vaněček napsal:

      Tak jsem se zase podíval na agora-energiewende.de, vypadá to pěkně, včera v poledne slunce dává Němcům 26,5 GW a léto ještě daleko, OZE celkem 57 GW (to je tak víkendová celá spotřeba), byli by blbci (v Německu i v Austrálii) kdyby toho nevyužili.
      Zvlášt v Austrálii, kde toho sluníčka mají opravdu hodně.
      A když srovnáte výpadky v dodávkách elektřiny dvou zemí vedle sebe, která nemají tornáda,
      to je ČR a Německo, tak dle EU statistik Německá síť (např.i s těma 57 GW OZE včera v poledne) je mnohem spolehlivější než naše.
      Tak nevím, zda je lepší zdravý selský rozum a technické inovace nebo jaderný či CO2 aktivismus. Já dávám přednost tomu prvému.

      • Petr napsal:

        Nejlepší je zdravý selský rozum a technické inovace, proto taky mají Polsko a Česko pro odběratele daleko levnější elektřinu než Německo, a teď v létě obě země konečně dokončí nejmodernějšími přístroji za miliardy oddělení své sítě od Německa, a uvidíme opravdu skutečnou podvody a zneužíváním sousedů nefalšovanou stabilitu sítě v Německu.

    • Nejedlý Nejedlý napsal:

      Poznámka k filosofickému úvodu. Obávám se, že jste problematiku zobecnil až příliš :-). Souhlasil bych s tím, že u radikálních zelených lze v některých ohledech vypozorovat určité náboženské paralely (třeba apokalypsa spojená s emisemi CO2). Spíše bych ale řekl, že občas navazují na Thomase Roberta Malthuse. Nicméně souvislost mezi homosexualismem, feminismem a energetikou skutečně nevidím 🙂

      • Martin Hájek napsal:

        No těch náboženských paralel je tam daleko více, třeba život v hříchu. Už tím, že žijete, přece vydechujete nebezpečný plyn a znečišťujete planetu a měl byste hledat někoho, kdo vám to odpustí.

      • C napsal:

        No ale vždyť jste si to popsal sám 🙂 Propojení přes Malthuse a pod, kdy jim pokles v další generaci pomůže dosáhnout cílů v oblasti energetiky tím že bude méně lidí. Ale to bych už asi byl za příliš velkého konspiračního teoretika.

        Nehledě na to že zelení jsou často sběří všeho možného, což působí někdy i dost schizofrenní přístup k menšinovým sexuálním orientacím a lidem ze středního východu.

  4. Honza napsal:

    Jednoduché vyjádření k tomuto článku může být: soustava, která je vystavena takovým extrémním klimatickým jevům, spěje k black-outu bez ohledu na typ zdrojů, ze kterých je napájena… problém Austrálie je její geografie, kdy jednotlivá větší sídla jsou od sebe vzdálená a oddělená pouští, Austrálie nejde zasíťovat tak jak např. Evropu … z hlediska budoucího vývoje by se Austrálie měla zaměřit na vytváření malých izolovaných sítí, tak aby se lokální poruchy nepřenášely do ostatních částí sítě a výpadky se tak omezily jen na tu oblast zasaženou oním tornádem, hurikánem či něčím podobným, čemu musí Australané čelit. Při dostatečných akumulačních kapacitách budou tyto malé sítě schopné rychle regenerace po výskytu libovolné poruchy.

    • Nejedlý Nejedlý napsal:

      Otázkou je, co myslíte těmi „izolovanými“ sítěmi. SA jistě nebude vytvářet několik paralelních „izolovaných“ sítí pro standardní provoz. Pokud to bylo myšleno tak, že v případě závažnějších systémových poruch se síť řízeně rozpadne na jednotlivé „izolované“ ostrovy, tak s tím bych souhlasil. Ovšem podle mého názoru se právě o toto síťový operátor pokoušel, nicméně k tomu potřebujete v ostrovech dostatek provozně spolehlivých konvenčních regulovatelných zdrojů, abyste zvládl přechodové děje spojené s přechodem do ostrovního provozu. No a dva z těchto konvenčních zdrojů si v SA v 5/2016 s velkou slávou odpojili s tím, že je nahradí VtE a FVE. Hromadné nasazení akumulačních kapacit s disponibilním výkonem v řádech desítek MW by samozřejmě rovněž pomohlo, ty ale momentálně síťový operátor nemá a musí je teprve vybudovat.

      • Vláďa napsal:

        Desítky MW asi nebudou stačit. Nikdo nechce počítat. Běžný blok 110 MW dá ven okolo 100 MW (od výkonu bloku je nutno odečíst vlastní spotřebu). Doba najetí ze studeného stavu cca 6 hod. Když budu chtít ten samý výkon nahradit FVE s patřičnou akumulací vyjde mi docela drahé a velké monstrum. To nikdo nechce slyšet. Výkřiky že některou zemi stačí zásobovat v nějakém okamžiku OZE jsou pouze výkřiky. Když to dokáží celý den (24 hod) tak to bude opravdu přínosné. Zatím je to pouze nějaká špička a na špičce bez výkonového pokrytí zbytku dne se nedá stavět energetika.

        • Nejedlý Nejedlý napsal:

          Jenom bych upozornil, že jsem napsal jsem „hromadné nasazení…“, čímž jsem rozhodně myslel více než jednu akumulační jednotku 🙂 Ale samozřejmě je to otázka podrobnější analýzy ale především účelu, k čemu by měly ty akumulační kapacity sloužit. Pokud si trochu zaspekuluji, tak si dokážu představit koncepci, že akumulace zaskočí na nezbytně nutnou dobu potřebnou k tomu, aby síťový operátor „rozumně, v klidu a relativně bezbolestně“ redukoval spotřebu, třeba i na základě předem dohodnutých smluvních vztahů s vybranými odběrateli, což by mu pomohlo překlenout problematické období…

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *