Suure elektrikatkestuse päeva, 28. aprilli hommikul ei olnud Pürenee poolsaare elektrisüsteemis midagi ebatavalist – nõudlus oli aastaaja kohta tavapärane ning seda suudeti olemasoleva tootmisvõimsusega hõlpsasti rahuldada.

Päev varem oli Hispaania riiklik elektrivõrk (REE, Red Eléctrica Española, ärinimega Redeia) korraldanud oma tavapärase igapäevase oksjoni, et määrata järgmise päeva jooksul energiaga varustajad. REE haldab Hispaanias elektrivõrku ning kuigi formaalselt on tegemist eraettevõttega, kontrollib seda Hispaania riik, mille osalus REEs on 20%. 

Hispaania elektrienergia allikad ja tarbimine kell 12.30

12.30: tavapärane olukord

Kell 12.30 kaeti suurem osa riigi energiavajadusest taastuvatest allikatest, eriti päikeseenergiast, mis andis veidi üle poole kogutoodangust. Selline seis oli olnud terve kuu jooksul, kuna Hispaanias võib päikese- ja tuuleenergia kombineeritud võimsus sobivate tingimuste korral katta päeva kõige valgemal ajal kogu riigi elektritarbimise.

Riigi tuumaelektrijaamad töötasid plaanipäraselt poolel võimsusel.

Elektri hind oli turul negatiivne, umbes -1€/MWh. Selliste hindade juures eksportis Hispaania elektrit Marokosse, Portugali ja ka Prantsusmaale. Lisaks kasutati suurt osa saadaolevast energiast vee pumpamiseks madalal asuvatest jõeorgudest veehoidlatesse.

12.33: toimub midagi kummalist

Viie minuti jooksul kella 12.30 ja 12.35 vahel juhtus midagi anomaalset, millele pole seni veel ametlikku selgitust: äkiline langus Pürenee poolsaare elektrivõrgus põhjustas täieliku elektrikatkestuse.

Esimestel minutitel valitses segadus, mida süvendas laua- ja mobiiltelefonivõrkude häiritud töö. Levis info, et mõjutatud on ka teised Euroopa riigid ja kiiresti hakati kahtlustama võimalikku küberrünnakut. Spetsialistid seadsid selle võimaluse aga kahtluse alla, kuna elektrisüsteeme juhtivad arvutivõrgud ei ole tavaliselt internetiga ühendatud, ja üleeuroopaline võrgu katkestus viiks millegi sarnaseni, mis meenutaks “Black Mirrori” episoodi.

Siis öeldi raadiouudistes – mis oli paljudele eluliin -, et elektrikatkestus piirdub Pürenee poolsaarega, mis tähendab, et kõige tõenäolisem põhjus oli tehniline rike.

Mis läks valesti?

REE-lt kella 12.30 ja 12.35 vahel saadaolevaid andmeid analüüsides võis täheldada mitut ebatavalist sündmust.

Mõni minut enne katkestust tuvastati võrgus kõikumisi ning tuuleenergia tootmine, mis oli seni olnud väga madal, tõusis järsult. Prantsusmaa lõpetas järsku elektri importimise Hispaaniast, võib-olla seetõttu, et ta tuvastas poolsaare võrgus probleemi, ja see süvendas pakkumise ja nõudluse vahelist tasakaalustamatust.

Sel hetkel said vähesed töötavad tuumaelektrijaamad ülekoormuse signaali. Vastavalt protokollile sisestati kontrollvardad ja need lülitati automaatselt välja.

Kuid kõige üllatavam oli päikesepaneelide käitumine, mis langes järsult, vaid mõne sekundiga, 18 000 MW-lt kõigest 8000 MW-le. Kuna päike ei olnud kadunud, pidi see olema automatiseeritud käsk, mis lülitas välja tuhandeid päikeserajatisi.

REE allikad viitavad, et probleemi võis vallandada mõne päikeseelektrijaama lahtiühendamine Edela-Hispaanias, kuid võrk oleks tavaliselt suutnud seda tasakaalustada ja reguleerida. Seda tehti peamiselt hüdroenergiaga, nagu tavaliselt, kuid ühel hetkel oli see energiaallikas ammendanud oma reguleerimissuutlikkuse.

Praegu teadaoleva põhjal oli seega probleem võrgu sünkroniseerimisel. Kõik võrku energiat andvad allikad peavad olema sünkroniseeritud samal sagedusel, 50 hertsi. Selle sünkroniseerimise hõlbustamiseks on vaja stabiilset baaskoormuse energiat, mida tavaliselt pakuvad tuuma- ja muud suured gaasi- ja hüdroelektrijaamad. Need allikad toimivad häirete vastu loomuliku puhvrina, aidates äkiliste muutuste korral tootmises või nõudluses sagedust stabiilsena hoida.

Kuid muutlikud taastuvad energiaallikad, näiteks päikesepaneelid, ei oma seda võimekust. Nad toodavad alalisvoolu, mis konverteeritakse vahelduvvooluks sagedusel 50 hertsi, kuid ei suuda automaatselt reageerida sageduse muutustele.

Kell 12.33 oli Hispaania võrgus vähe stabiilseid baasallikaid ja lisaks lülitati välja vähesed töötavad tuumaelektrijaamad, kui need tuvastasid võrgus järsu tõusu. Hüdroelektrijaamad olid oma reguleerimissuutlikkuse piiril ja gaasijaamade kättesaadavuse kohta polnud mingit ettevalmistust tehtud.

Õnneks oli vähem kui 10 tundi hiljem elektrisüsteem peaaegu taastunud. Sellest hoolimata oli kahju sündinud ja selle tagajärjed on siiani tunda.

Esialgne diagnoos

See ebatavaline olukord viitab täiuslikule tormile, mille põhjustasid halb võrgu juhtimine ja päikeserajatiste ebapiisav ühendamine võrku, samuti muud tundmatud vead. Suure tõenäosusega mängisid olulist rolli neid süsteeme juhtivad arvutiprogrammid, mis ei pruukinud olla selliste olukordade jaoks piisavalt ette valmistatud.

Kuigi võrk on jagatud erinevateks tsoonideks, mida saab üksteisest isoleerida, mõjutati kõiki tsoone, kui tuhandeid üle kogu võrgu laiali olevaid väikeseid päikeserajatisi korraga lahti ühendati. 

Päikeseenergia moonutab päikesepaistelisematel tundidel kõiki pakkumisi, muutes stabiilsemad allikad majanduslikult elujõuetuks, kui neil pole garanteeritud hinda, ja pärssides nende tootmist. Küsimus ei ole seega mitte taastuvenergia versus tuumaenergia, vaid pigem kui palju päikeseenergiat võib võrgus igal hetkel olla, säilitades samal ajal stabiilsuse.

Üks murettekitav põhjus on ka REE politiseeritus, kuna selle presidendiks on tavaliselt kas endine minister või kõrge poliitik. Praegune president Beatriz Corredor, advokaat ja endine eluasememinister juhindub mõnevõrra politiseeritud eesmärgist, milleks on 100% taastuvenergia.

Mõned tunnid pärast elektrikatkestust vihjas Hispaania peaminister Pedro Sánchez, nagu oleksid elektrikatkestuse põhjustanud eraoperaatorid ja süüdistas asjatundmatuses neid, kes väitsid, et suurem panus tuumaenergiat aitaks võrku stabiliseerida. Hispaania on praegu võtnud suuna sulgeda kõik tuumaelektrijaamad aastatel 2027–2035.

Juhtunu kinnitab veel kord, kui oluline on energiaga seotud otsuste juures sõltumatu tehniline tugi, analüüs ja avalikkuse teavitamine. Analüüs ei tohiks vastandada taastuvaid energiaallikaid tuumaenergiale, ning süsteemi peaksid juhtima inimesed väljastpoolt poliitilisi võimustruktuure, eelistatavalt vastava tehnilise koolitusega. 

Samuti peaks Euroopa Liidul olema koordineeritud energiapoliitika ja üleeuroopaline elektrivõrk, mis suudaks toime tulla katkestuste või potentsiaalse välise agressiooniga.

Artikli autor on matemaatikadoktor, füüsik ja tehnikainsener J. Guillermo Sánchez León Salamanca ülikoolist. Artikkel on avaldatud veebilehel The Conversation Spain 29. aprillil Creative Commonsi litsentsi alusel.