Энергетический сбой на Пиренейском полуострове эксперты связывают с избыточной генерацией ВИЭ. Но это не точно
Спустя две недели после внезапного многочасового отключения электроэнергии на юго-западе Европы так и не появилось официальной версии о причинах этого локального «конца света». Попытки экспертов восстановить цепочку событий, приведших к блэкауту сразу в нескольких странах, пока сводятся к тому, что произошел «идеальный шторм» — авария в энергосетях и одновременно скачок выработки энергии на солнечных и ветряных электростанциях. Напомним, сбои в энергосистеме Испании, Португалии, Франции, Андорры и Марокко произошли 28 апреля около полудня по местному времени. В наиболее пострадавшей от инцидента Испании объем потребляемой электрической мощности в течение пяти секунд обвалился с 27 до 12 ГВт, и это почти полностью обесточило государство (кстати, четвертое по площади в Европе). Эффект оказался впечатляющим: были остановлены железнодорожное и авиасообщение, а также метро, из которого аварийным службам пришлось вызволять пассажиров; вырубились телефонные сети и интернет-сервисы; стала нефункциональной большая часть городской инфраструктуры, в том числе насосы канализации, светофоры на автодорогах. Перестали работать банкоматы и сигнализация. Разные аварии, вызванные резким отключением электричества, привели к гибели как минимум четырех человек, десятки получили травмы.
Первое объяснение этого внезапного энергетического коллапса предложили представители португальской национальной энергетической компании REN в интервью Sky News: виновником ЧП были названы резкие перепады температуры и атмосферного давления, которые, согласно этой версии, привели к аномальным колебаниям на линиях напряжения 400 кВт в центральной части Испании, что вызвало последовательные сбои в синхронизации между системами во всей взаимосвязанной европейской сети.
В дальнейшем эта интерпретация не получила официального подтверждения, а специалисты подчеркивают, что такое возможно в теории, но маловероятно на практике.
«Действительно, иногда при больших перепадах давления в воздухе происходят весьма значительные акустические колебания. У поверхности земли обычно наблюдается низкое давление, но вдруг появляется циклон, создающий зону высокого давления, — в результате начинается вибрация воздуха, которая резко дергает провода линий электропередачи в разные стороны. В этом случае автоматически может сработать релейная защита, отключающая электрооборудование. Однако нужно иметь в виду, что столь мощная атмосферная вибрация — природное явление крайне редкое. Поэтому какой-либо специальной защиты от нее для ЛЭП не создано», — поясняет физик, главный редактор журнала «Геоэнергетика» Борис Марцинкевич.
Возможно, имел место «идеальный шторм», когда нехватка мощности на франко-испанском интерконнекторе совпала с «провалом» или, наоборот, «набросом» выработки на солнечных и ветряных электростанциях
В свою очередь испанский сетевой оператор REE объявил, что виновником отключений стал сбой в соединении энергосистем Испании и Франции. Причиной этого эксцесса называли возгорание на горе Аларик (юго-запад Франции), в результате которого получила повреждения высоковольтная линия электропередачи. Там как раз расположен интерконнектор, соединяющий энергетические системы двух стран. Но позже сообщение о пожаре опровергли.
В теории форс-мажором, способным повредить энергосистемы, могли бы также стать дополнительные нагрузки на сети от космической погоды.
«Это связано с тем, что геомагнитные бури формируют переменные магнитные поля планетарного масштаба, которые, в свою очередь, производят электрические поля и токи индукционной природы в электрических сетях. До сих пор обсуждается способность современных сетей гасить эти скачки напряжения, — отмечает заведующий лабораторий солнечной астрономии и гелиофизического приборостроения Института космических исследований РАН Сергей Богачев. — В целом я бы сказал, что бури, с которыми мы сталкиваемся сегодня, серьезных проблем в этом плане не создают: нагрузки от них, безусловно, должны быть, но мне неизвестны случаи современных блэкаутов, только исторические примеры еще из прошлого века. При этом нельзя сбрасывать со счетов риск “черного лебедя” — события непрогнозируемой силы. Однако к случаю в Европе, как мы уже знаем, это не имеет отношения, в этот период никаких заметных событий в области космической погоды не происходило, и причины сбоя наверняка были земными».
К настоящему времени версию природных катаклизмов уже официально опровергла Национальная метеорологическая служба Испании, и фокус внимания специалистов, которые пытаются разобраться в причинах европейского «армагеддона», смещается на специфику энергетики южноевропейских стран. Испания и Португалия считаются «отличниками» в принятой руководством ЕС программе зеленого перехода — они активно переводят свое энергоснабжение на солнечные и ветровые электростанции. В минувшем году 56,8% выработки электроэнергии в Испании и 71% в Португалии пришлось на долю возобновляемых источников.
Гипотетически внезапный всплеск выработки ВИЭ мог спровоцировать резонансные колебания в энергосети. По словам Лайна Хирта, консультанта по энергетике из Школы Херти в Берлине, такие возмущения возникают, когда электросеть имеет недостаточное демпфирование, то есть способность подавлять колебания или уменьшать их амплитуду до допустимых пределов, и, вероятно, «система с очень небольшим количеством традиционных источников энергии (ядерных, газовых, угольных, гидроэлектростанций) обладает меньшей демпфирующей инерцией, а значит, более подвержена колебаниям, выходящим из-под контроля.
«Современные энергосистемы — это достаточно сложные комплексы, главная особенность которых в том, что поступление и расход энергии в них происходят по разному графику, и эту рассогласованность надо как-то компенсировать, — комментирует Сергей Богачев. — Особенно ярко это выражено для солнечной энергетики, где основное поступление энергии происходит днем, а расход, по крайней мере на освещение, — вечером и ночью. То есть энергию надо днем запасать, а ночью тратить. По этой причине обслуживание сетей включает в себя сложный комплекс работ по хранению энергии, ее постоянной переброске между отдельными участками и так далее. И эта деятельность чувствительна к внешним, в том числе природным, условиям, а кроме того, в ней всегда присутствует риск развития цепных процессов, когда выход из строя одного участка провоцирует отключение соседних. Основные факторы влияния — влажность воздуха, а также атмосферное электричество (в том числе грозовая активность), наконец, чисто механическое воздействие (обрыв проводов ветром, например). Все это может запустить цепную реакцию. Негативным фактором является также резкое увеличение поступления энергии. Для той же солнечной энергетики это может быть неделя какой-то исключительно хорошей погоды с чистым небом, когда поступление энергии в систему начинает превышать возможности ее потребления и хранения».
Версия об уязвимости ВИЭ как причины блэкаута — одна из самых обсуждаемых сегодня в научных кругах и в профессиональном энергетическом сообществе. «Европейские энергетики уже давно говорят, что энергосети Испании и Португалии нуждаются в значительной модернизации, которая обусловлена переходом их энергетических систем на ветровые и солнечные электростанции, — говорит Борис Марцинкевич. — Как считают в ENTSO-E (европейская сеть системных операторов передачи электроэнергии), если не отказываться от зеленой повестки, повысить надежность сетей можно за счет насыщения их системами накопления. Этого можно добиться путем строительства новых гидроаккумулирующих станций (ГАЭС) или использования разного рода химических технологий. В прошлом году была названа цена такой модернизации — 1,2 триллиона евро, но это только в том случае, если не будут строиться новые электростанции, работающие на ВИЭ. Ведь электростанции такого рода плохо держат частоту. Частота может “уплыть”, а потом система автоматики сделает то, для чего она предназначена: мы потеряли частоту — мы выключились. Напротив, большие тяжелые турбины угольных электростанций даже после отключения еще некоторое время способны поддерживать частоту, а за это время на диспетчерском пункте могут найти какое-нибудь решение».
По мнению директора аналитического направления АНО «Центр энергетических систем будущего “Энерджинет”» Игоря Чаусова, электростанции, работающие на солнце и ветре, действительно могут вести себя непредсказуемо из-за просадки частоты, но выглядит странным, что с такими масштабными отключениями Испания столкнулась впервые: все же эти системы оборудованы защитными механизмами, которые призваны изолировать поврежденный участок и минимизировать ущерб, а их работа непрерывно отслеживается диспетчерами.
В реалиях, когда зеленая повестка является главным козырем ЕС, когда под нее аккумулируются огромные инвестиции и серьезные политические капиталы, настоящее расследование слабых мест альтернативной энергетики, может, даже и не начнется. Против каких-либо попыток разоблачения ВИЭ уже выступил премьер Испании Педро Санчес, а в испанском аналитическом центре Fundacion Renovables решительно заявили: «Тот факт, что в стране производится много электроэнергии из возобновляемых источников, никак не связан с перебоями в электросети, которые произошли в понедельник 28 апреля».
За пределами политики, в научных кругах, помимо непредсказуемости ВИЭ обсуждаются еще и конструктивные недостатки чрезмерно разветвленных европейских энергосетей. Например, электроэнергия в Испании поступает из целого ряда несовместимых по своей природе источников, включая солнце, ветер, воду, ископаемое топливо и ядерную энергетику. Системный оператор централизует данные в стране по производству всей электроэнергии, создавая совокупное предложение для распределительных компаний. Все это сделано для формирования оптового рынка электроэнергии, однако по факту создана трудноуправляемая система, в которой зеленые источники опять-таки являются слабым звеном, несмотря на то что именно они снижают цену энергии для конечного потребителя, доводя ее порой до отрицательных значений (в марте 2025 года цена на электричество на бирже Epex Spot за 1 МВт·ч составляла минус 17,73 евро).
По-прежнему используются и традиционные источники, они обеспечивают бесперебойную работу системы, но генерация ВИЭ в соответствии с энергетической стратегией ЕС непрерывно растет. Совсем недавно, 16 апреля, Испания с гордостью объявила, что впервые энергосистема страны в будний день на 100% перешла на возобновляемые источники — ветер, солнце и ГЭС. Однако обслуживающие Пиренейский полуостров электросети с трудом справляются с увеличением объема поставок, что может приводить к скачкам напряжения. Дополнительную нагрузку на систему создает избыток энергии от мелких производителей, в основном домохозяйств. К слову, за несколько часов до блэкаута замглавы испанского министерства экологического перехода Жоан Гроисар сетовал на низкую пропускную способность линий электропередачи, связывающих Пиренеи с Францией.
«Подобные системы всегда отличаются высоким уровнем сложности — это связано с тем, что там много разновидностей генерации, много абонентов, большие мощности, большие площади с разными природными условиями и колебаниями температур… Одним словом, 28 апреля этот уровень сложности вышел за границы возможностей систем управления», — предполагает Игорь Чаусов.
Учитывая, что до сих пор не установлено исходное событие, приведшее полуостров к блэкауту, можно предположить, что имел место «идеальный шторм», когда нехватка мощности на франко-испанском интерконнекторе совпала с «провалом» или, наоборот, «набросом» выработки на электростанциях, работающих на ВИЭ. Как поясняет Игорь Чаусов, слишком быстрый рост поступающей в сеть мощности приводит к стремительному росту частоты (в силу физики процесса), «провалы» же — к резкому падению частоты. Автоматика моментально реагирует на эти импульсы распространяемых по системе изменений и может отключать как электростанции, так и непосредственных потребителей, защищая их от стремительных и значительных (как правило, более 5% от нормативных 50 Гц) колебаний.
Не сбрасывается со счетов и вероятность внешнего воздействия. В современной истории уже были подобные блэкауты, когда помехи, возникшие в критической точке энергосети, провоцировали массовые отключения. Например, в начале этого года в Шри-Ланке обезьяна сломала важный трансформатор, оставив без света 22 млн человек. В 2019 году в Великобритании более 1 млн человек погрузились во тьму из-за повреждения опорной автоматики во время грозы, что привело к отключению крупной газовой станции и всей ветрогенерации в стране. В начале 2017 года схожее ЧП произошло в России: кот, проникший в трансформаторную будку на подстанции карельского города Сортавала, спровоцировал короткое замыкание и оставил без электричества несколько тысяч человек.
Если подобные «диверсии» под силу животным и молниям, их могут осуществлять и люди. Испанские спецслужбы уже начали расследование на предмет возможной кибератаки, сообщив, что за несколько дней до ЧП зафиксирована «значительная необычная активность, исходящая из Северной Африки», а в политических кругах предсказуемо ищут российский след.
Пока, правда, безрезультатно. Несмотря на то что физика — точная наука и все события, происходящие в энергетической системе Европы, протоколируются в режиме реального времени, закономерный для блэкаутов вопрос «а что это было?» в данном случае до сих пор остается без ответа.