Unikátní opatření proti blackoutu vyzkoušeno!

Úvod – hrozba blackoutu je reálná

Problém výpadku zásobování elektřinou velkého rozsahu (blackout) je vnímán jako jedno z nejzávažnějších ohrožení ekonomického vývoje. Ve zprávách zabývajících se hodnocením globálního rizika vystupuje evropský blackout mezi takovými událostmi jako je zhroucení kapitálových trhů, přehřátí čínské ekonomiky, neudržitelný vývoj třetího světa, růst ceny ropy nad 100 USD/barel, zhroucení transatlantického datového spojení.

Specifickou vlastností narušení elektroenergetické infrastruktury (bez ohledu na příčinu) je skutečnost, že dopady blackoutu na vnější okolí elektrizační soustavy mohou být značně větší, než škody na vlastním zařízení. Příčinou je vzájemná závislost mající zesilující efekt mimořádné události a z toho vyplývající kaskádové a dominové jevy šíření krizového stavu. Výsledkem je ohrožení chráněných zájmů státu, rozklad základních funkcí území a zvětšování zasažené oblasti.

Z tohoto pohledu je důležitější zabývat se především zmírňovacími opatřeními, než vlastními příčinami. Důsledky déle trvajících výpadků dodávky elektřiny (blackoutů) jsou devastující zejména ve velkých městech. Zkušenosti ze zahraničí (např. Auckland 1998, USA a Itálie 2003) i u nás (stav nouze v létě 2006, orkány Kyrill 2007 a Emma 2008) ukazují, že blackout je reálné nebezpečí. Všichni máme ještě v paměti zemětřesení, tsunami a jadernou katastrofu v japonské Fukušimě a následné problémy s dodávkami elektrické energie. Totální výpadek zásobování elektřinou – „blackout“ může nastat i z jiných příčin, a způsobit tak obrovské škody, jak se již v minulých letech ukázalo. V posledních šesti letech se jejich počet začal zvyšovat - každoročně došlo k více než deseti blackoutům. Nejznámější z nich, které postihly rozsáhlá území, „odstřihly“ od elektřiny desítky milionů obyvatel (tabulka 1).

Tabulka 1: Největší výpadky elektřiny ve světě

	Postiženo (mil. obyvatel)	Kde	Kdy
2005 Java-Bali Blackout	100	Indonésie	18.8.2005
1999 Southern Brazil blackout	97	Jižní a jihovýchodní část Brazílie	11.3.1999
2009 Brazil and Paraguay blackout	87	Centrální, jižní a jihovýchodní část Brazílie a celá Paraguay	10-11.11.2009
Northeast blackout of 2003	55	Severovýchodní část Severní Ameriky	14-15.8.2003
2003 Italy blackout	55	Celá Itálie kromě Sardinie	28.9.2003
Northeast blackout of 1965	30	Severovýchodní část Severní Ameriky	9.11.1965

Pramen: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_power_outages

Řešení pro zmírnění následků blackoutu bylo odzkoušeno v ostrém provozu

V rámci řešení projektu níže uvedeného projektu byl navržen a vyvinut systém, který dokáže nebezpečí rozvratu života společnosti a ekonomické škody podstatně omezit. Řízenou dodávkou elektřiny pro vybrané spotřebitele a spotřebiče je možné udržet chod nemocnic, bankomatů, vodáren, kanalizace a dalších významných systémů kritické infrastruktury, které bereme již jako samozřejmé, ale bez nichž může dojít k tragickým důsledkům pro naše životy.

Řešení vzniklo na půdě českých firem a je výsledkem výzkumného projektu 2A-1TP1/065 podpořeného z programu Ministerstva průmyslu a obchodu ČR „Trvalá prosperita“. Toto řešení je unikátní nejen v rámci ČR, ale i v rámci EU. Dne 15. 9. 2011 byly provedeny zkoušky v reálném prostředí a výsledky představeny odborné veřejnosti a zástupcům veřejné správy. Potvrdilo se, že je možné při výpadku elektrické energie ve zlomku sekundy přepojit elektrickou síť tak, aby vytvořila ostrov, ve kterém jsou místní zdroje schopny pokrýt spotřebu nejdůležitějších míst – přesně tak, jak je předem naplánováno v krizovém plánu. Další významný krok, který je součástí řešení je možnost automaticky převést domácnosti na sníženou spotřebu, udržet funkčnost základních spotřebičů (mrazničky, oběhová čerpadla topení, komunikační prostředky), a zachovat tak základní životní potřeby.

Pro realizaci pilotního projektu nalezli řešitelé pochopení u provozovatele čistírny odpadních vod České Budějovice ČEVAK a.s., kde byly nainstalovány veškeré, pro tuto situaci vyvinuté a potřebné, technické prostředky. Účastníci byli svědky, jak po simulované poruše v elektrické síti speciálně vyvinuté zařízení bleskově detekovalo a vyhodnotilo tuto poruchu, automaticky (za 0,2 sekundy) odpojilo čistírnu od sítě a převedlo napájení na zásobování elektřinou z místní bioplynové kogenerační stanice. Současně s tím byla odpojena zařízení s nižší prioritou tak, aby místní zdroj energie stačil zásobit předem stanovené důležité systémy.

Jihočeské krajské město má ode dneška zajištěno, že i v případě déletrvajícího blackoutu bude zásobeno pitnou vodou a jeho odpadní vody budou čištěny, a to nezávisle na vnější síti a bez potřeby nafty do náhradních dieselgenerátorových zdrojů. Zdrojem energie je zde čistírenský bioplyn. Vyvinutý a odzkoušený systém je nyní možné instalovat v distribučních soustavách všech větších měst, které disponují vlastní teplárnou. To odpovídá i záměru v připravované aktualizaci Státní energetické koncepce. Namísto střídavého vypínání celých čtvrtí („rotující blackout“, který zažili Japonci při nedostatku elektřiny po zemětřesení 11. 3. 2011) je možné automaticky, cíleně omezit spotřebu tak, aby mohly nezbytné spotřebiče zůstat v provozu ve všech domácnostech bez přerušení.

Co předcházelo

Je však třeba připomenout, že základy tohoto úspěchu byly podloženy dlouholetou spoluprací řešitelů s GŘ HZS. Po 11. září 2001 se organizace CITYPLAN a ViP začaly zabývat zranitelností energetické infrastruktury případnými teroristickými útoky. Pro závěry z úvodních studií nalezly mezi oslovenými ministerstvy největší pochopení právě u GŘ HZS Ministerstva vnitra ČR. Obě organizace dostaly v letech 2004-2005 příležitost účastnit se významného projektu, který řešil Institut ochrany obyvatelstva Lázně Bohdaneč: RN20042005001 - Ochrana obyvatelstva a její vazby na kritickou infrastrukturu v oblasti energetických systémů. V rámci projektu byly provedeny důkladné analýzy hrozeb i jejich dopadů a kvantifikováno riziko s cílem vytipovat oblasti, kde je třeba se vazbou mezi ochranou obyvatelstva a energetickou infrastrukturou zabývat prioritně. Bylo jednoznačně odhaleno, že největší hrozbou pro život společnosti je déle trvající blackout, který dokáže ochromit doslova vše. Při déle trvajícím výpadku elektřiny nelze zajistit základní fyziologické potřeby jako je teplo, voda a potraviny, ani nelze udržet veřejný pořádek. Byla nastíněna i vize, jakými způsoby by bylo možné toto riziko snížit.

V dalším kroku byla proto tato vize diskutována s odborníky, zabývajícími se energetikou a krizovým řízením. Bylo třeba si vyjasnit, jaké jsou možnosti na straně energetiky a jaké podmínky je třeba pro snížení rizika vytvořit. V rámci programu Ministerstva průmyslu a obchodu ČR „Trvalá prosperita“ tak vznikly dva projekty:

• 2A-1TP1/065 Zvýšení odolnosti distribuční soustavy proti důsledkům dlouhodobého výpadku přenosové soustavy ČR s cílem zvýšení bezpečnosti obyvatel - projekt RESPO (2006-2011, MPO/2A)
• 2A-2TP1/003 Výzkum možnosti posílení startů ze tmy pro zvýšení spolehlivosti a odolnosti provozu elektrizační soustavy ČR (2007-2009, MPO/2A)

Do obou projektů byly přizvány další organizace zabývající se energetikou a krizovým řízením a byly vytvořeny týmy zaručující kvalitní aplikovaný výzkum s cílem nalézt taková řešení, která po ověření pilotními projekty mohou být rychle zavedena do praxe.

Současně byl řešen i další projekt Ministerstva vnitra ČR VD20072008A05 - Systémové řešení nouzového zásobování elektřinou v případě krizových stavů (2007-2008, MV0/VD).

Všechny uvedené projekty vycházejí ze snahy zachovat základní funkce života velkých měst s využitím místních veřejných teplárenských zdrojů ve spolupráci s distribučními sítěmi a schopností u spotřebitelů řídit (omezovat) v krizových stavech spotřebu elektřiny, a to takovým způsobem, aby se potenciální blackout změnil nejvýše v rotující omezení, které zajistí bezpečnostní minimum elektřiny pro všechny obyvatele a organizace ve městě, tj. bez vypínání.

Místní městské krizové ostrovní sítě zásobované z městských tepláren mohou sehrát při mimořádných provozních stavech významnou úlohu pro zajištění chráněných zájmů státu při případném rozpadu přenosové soustavy. Zdroje distribuční soustavy, které budou navíc vybaveny funkcí startu ze tmy (black start), mohou být kromě ostrovního provozu pro nouzové zásobování elektřinou využity rovněž pro obnovu provozu elektrizační soustavy po blackoutu, především pro najetí vlastních spotřeb některých systémových elektráren.

Oba projekty byly řešeny v souladu s úkoly stanovené dosud platnou Státní energetickou koncepcí schválenou usnesením vlády č. 211 ze dne 10. března 2004. V jejím článku 1.12 Řízení energetiky při krizových stavech se doslova uvádí: „K zajištění nezbytné funkčnosti energetického hospodářství za mimořádných událostí velkého rozsahu (jako jsou velké havárie, teroristické činy apod.) a za krizových situací, doprovázených vyhlášením stavů nouze dle zákona 458/2000 Sb., cílevědomě zvyšovat připravenost a odolnost energetických systémů tak, aby byly i při narušení dodávek energie schopny zajišťovat v nezbytném rozsahu (v souladu se zákonem 240/2000 Sb. a 241/2000 Sb.) potřebnou podporu při uspokojování základních potřeb obyvatelstva, havarijních služeb, záchranných sborů, ozbrojených sil a ozbrojených bezpečnostních sborů, podporu výkonu státní správy a zajišťovat nepřerušenou výrobní činnost k tomu nezbytných ekonomických subjektů.

K tomu:

• Propojovat obsah opatření ke zvýšení připravenosti a odolnosti energetického hospodářství s obsahem hospodářských opatření pro krizové stavy (při nejbližší novelizaci krizových zákonů).
• Věnovat pozornost přípravě náhradních variant funkčnosti energetických systémů tak, aby zajišťovaly alespoň nezbytné dodávky energie prioritním odběratelům.
• Podporovat výstavbu náhradních zdrojů elektrické energie.
• Spolupracovat s orgány regionální samosprávy.

Závěr

Z rozboru pohrom a hrozeb vyplývá, že nejvážnější pohromou v sektoru energetiky je vícenásobné narušení elektrizační soustavy. Může k němu nejpravděpodobněji dojít v důsledku změny klimatu, jež se projevuje extrémními meteorologickými jevy. Zasažení elektrizační soustavy orkány Kyrill v roce 2007 a Emma v roce 2008 potvrzují, že by snadno mohlo příště dojít k výpadku elektřiny velkého rozsahu (na území celého státu) na dobu až několika týdnů.

Proaktivní opatření formou zajištění provozu veřejných ostrovních provozů, řešené ve výzkumném úkolu 2A-1TP1/065, umožňuje v takových situacích nouzové zásobování elektřinou, je technicky uskutečnitelné a ekonomicky přijatelné.

Zkušenost z povodní 1997 usnadnila přijetí krizových zákonů reaktivně. Lze proto jistě ocenit, že připravený návrh aktualizace energetické koncepce (byť zatím vládou neprojednaný) na obdobnou zkušenost nečeká a zahrnuje požadavek zvýšení ochrany obyvatelstva proti důsledkům blackoutu do Státní energetické koncepce proaktivně.

Pilotní projekt realizovaný v českobudějovické čistírně odpadních vod ukázal, že řešení, kterému před lety mnoho lidí v ČR ani ve světě nevěřilo, existuje, je zcela funkční a umožní zajistit vyšší ochranu obyvatelstva a bezpečnost našich měst. Toto řešení by mělo být patřit mezi základní funkcionalitu chytrých sítí – tzv. Smart Grids.

PR článek

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu