Blackout czyli ciężka awaria systemowa

Blackout to angielska nazwa stosowana w języku polskim i wielu innych językach do przedstawienia poważnej awarii systemowej w pojawiającej się w sieci elektroenergetycznej. Awaria ta prowadzi do nagłej i rozległej przerwy w dostawie energii elektrycznej na dużym obszarze rozumianym jako obszar np. kilku województw, albo tak jak w scenariuszu hiszpańskim kilku krajów, bo także Francja miała problemy, a później była zaangażowana w uruchamianie systemu hiszpańskiego. Zjawisko blackoutu jest niczym innym jak skutkiem zachwiania stabilności systemu elektroenergetycznego pomiędzy wytwarzaniem, a zużyciem energii elektrycznej, które w normalnych warunkach musi być utrzymywane w czasie rzeczywistym. System elektroenergetyczny działa jako całość, ponieważ jest nijako elektromagnetycznym sprzęgiem pomiędzy wieloma urządzeniami wytwórczymi i odbiorczymi, zakłócenie w jednym jego fragmencie, może więc prowadzić do kaskadowych awarii w pozostałych częściach sieci. Oczywiście istnieje w sieci szereg urządzeń i mechanizmów, które takim awariom przeciwdziałają próbując jak nie powstrzymać to przynajmniej ograniczyć ich zasięg, odłączając uszkodzone części systemu, lub te części których parametry pracy znacznie odbiegają od parametrów normalnych. 

Do ciężkiej i rozległej awarii systemowej może dojść w wyniku różnych czynników, wśród których wymienić należy: ekstremalne warunki pogodowe (np. huragany, burze śnieżne, oblodzenie, upały), awarie techniczne, błędy ludzkie, przeciążenia sieci, a także ataki cybernetyczne lub fizyczne na infrastrukturę krytyczną. Szczególnie niebezpieczna jest sytuacja, w której kilka czynników wystąpi jednocześnie, lub jeden czynnik wpłynie na system na jego szerokim obszarze w sposób nagły, co znacząco utrudnia szybkie wykrycie źródła problemu i podjęcie skutecznych działań zaradczych.

Tak jak wspominano systemy elektroenergetyczne są wyposażone w liczne mechanizmy zabezpieczające, których zadaniem jest zapobieganie powstaniu i rozprzestrzenianiu się awarii. Należą do nich automatyczne wyłączniki, systemy redukcji obciążenia, a także procedury operacyjne i plany awaryjne. Ekstremalną formą ratowania działania systemu jest jego dzielenie na mniejsze podsystemy, żeby przynajmniej kilka z nich było w stanie utrzymać się w pracy. Jednak w przypadku bardzo rozległych i/lub nagłych zdarzeń, gdy ochrona nie zadziała zgodnie z założeniami, może dojść do całkowitej utraty zasilania w wielu regionach, w całym kraju lub nawet wielu krajach, co zaobserwowaliśmy właśnie w Hiszpanii i Portugali.

Przywrócenie zasilania po blackoucie to proces złożony i czasochłonny, co więcej on jest bardziej krytyczny dla praktyków na poziomie sieci dystrybucyjnej niż sam zanik zasilania. Powrót do normalnej pracy po blackoucie wymaga on stopniowego odbudowywania systemu zwanego „black start”, czyli uruchamiania elektrowni zdolnych do pracy bez zewnętrznego źródła zasilania, lub takich które potrafią się utrzymać w pracy gdy są odłączone od systemu. Co ciekawe takich źródeł wcale nie jest wiele. Następnie do sieci podłączane są kolejne jednostki wytwórcze i następnie odbiorcy, zgodnie ze ściśle zaplanowaną sekwencją, aby uniknąć ponownego przeciążenia. Robi się to na ogół doprowadzając do pracy poszczególne obszary systemu, po czym sychnronizując te obszary i podłączając je ponownie do pracy synchronicznej. Powrót zasilania jest w blackoutcie bardzo krytyczny, ponieważ może dochodzić do przepięć łączeniowych, rozruchów wielu urządzeń naraz, a co za tym idzie na dodawaniu się prądów rozruchowych. Może to doprowadzać do wyłączeń dopiero co podłączonych odbiorców energii, co z kolei może wywoływać kolejne oscylacje w systemie, a w skrajnym wypadku wyłączenie obszaru, który właśnie został załączony. Często okazuje się, także, że załączanie kolejnych elementów sieci dystrybucyjnej wykonywane jest w sposób sekwencyjny przy obecności elektryków w większych obiektach, gdzie nadzorują oni także w swoim zakresie sekwencyjne załączenie.

Blackout niesie za sobą niestety bardzo poważne konsekwencje gospodarcze, społeczne i techniczne. Niesie za sobą także niestety zagrożenie życia i zdrowia. Zakłóca on bowiem pracę szpitali, systemów komunikacji, transportu, usług wodno-kanalizacyjnych oraz instytucji bezpieczeństwa publicznego. Może prowadzić do strat finansowych, a w skrajnych przypadkach – zagrożenia życia i zdrowia ludzkiego. Z tego względu zapobieganie blackoutom oraz zwiększanie odporności systemu elektroenergetycznego stanowi jedno z kluczowych wyzwań dla operatorów sieci i instytucji odpowiedzialnych za bezpieczeństwo energetyczne.