28 kwietnia 2025 roku na Półwyspie Iberyjskim doszło do jednego z największych blackoutów w Europie w ostatnich dekadach. Awaria objęła niemal całą Hiszpanię i Portugalię, a przyczyną – wbrew intuicji – nie był brak energii, lecz zbyt wysokie napięcie w sieci i kaskada wyłączeń elektrowni oraz szereg dodatkowych czynników towarzyszących. Wnioski z raportu operatorów zrzeszonych w ENTSO-E są bardzo ważne dla całej Europy, w tym dla Polski. Wyzwania z którymi przyjdzie się zmierzyć wynikają z szybko postępującej elektryfikacji poszczególnych sektorów gospodarki, dynamicznego zwiększenia zapotrzebowania na energię, przy jednoczesnym starzeniu się wyeksploatowanych i nieelastycznych jednostek węglowych oraz równoczesnym dynamicznym rozwoju pogodowo zależnych odnawialnych źródeł energii. Przypadek ten wymaga podjęcia szeregu działań o charakterze regulacyjnym i operacyjnym które zapewnią prawidłowe działanie systemu elektroenergetycznego w dobie jego dynamicznych przemian które w nim występują.

Co się właściwie wydarzyło

Zdarzenie nie było pojedynczą awarią, lecz procesem, który rozwijał się przez kilkadziesiąt minut. W systemie elektroenergetycznym zaczęły pojawiać się oscylacje napięcia i przepływów mocy. Operator systemu próbował stabilizować sytuację, m.in. zmniejszając eksport energii do Francji, ale w efekcie doprowadziło to do wzrostu napięcia w hiszpańskiej sieci.

W systemie elektroenergetycznym napięcie musi być utrzymywane w bardzo wąskim zakresie. Za niskie napięcie powoduje niedobór mocy i wyłączenia, ale za wysokie napięcie jest równie niebezpieczne – może uszkodzić urządzenia i elektrownie. Właśnie to się zaczęło dziać – napięcie zaczęło rosnąć powyżej dopuszczalnych poziomów.

Przeczytaj też: Nadwyżki prądu z OZE można za darmo oddać autom elektrycznym

Elektrownie są wyposażone w zabezpieczenia i gdy napięcie jest zbyt wysokie, automatycznie się odłączają, aby się nie uszkodzić. Problem polega na tym, że kiedy pierwsze elektrownie się wyłączyły, napięcie wzrosło jeszcze bardziej. To spowodowało wyłączenie kolejnych jednostek. Powstał klasyczny efekt domina, czyli tzw. cascading trip – kaskadowe wyłączanie się elektrowni.

W pewnym momencie system elektroenergetyczny Hiszpanii i Portugalii odłączył się od reszty europejskiej sieci, a następnie rozpadł się na mniejsze obszary i doszło do całkowitego blackoutu. Cały proces rozpadu systemu trwał zaledwie kilka sekund.

Najważniejszy wniosek z raportu jest taki, że był to pierwszy w Europie blackout spowodowany nadnapięciem (overvoltage), a nie brakiem energii.

Główne przyczyny – wytłumaczenie dla laika

Raport wskazuje, że nie było jednej przyczyny. To była kombinacja kilku problemów, które nałożyły się na siebie.

Najważniejszym problemem był brak wystarczającej kontroli napięcia w systemie. System elektroenergetyczny potrzebuje źródeł i urządzeń, które regulują napięcie – mogą je podnosić lub obniżać. Taką rolę pełnią elektrownie synchroniczne (np. węglowe, gazowe, jądrowe), kompensatory, magazyny energii oraz nowoczesne falowniki.

W dniu blackoutu takich zasobów było zbyt mało. System miał za mało „urządzeń”, które trzymają napięcie w ryzach.

Drugim problemem była mała liczba elektrowni synchronicznych pracujących w systemie, czyli takich, które stabilizują sieć swoją bezwładnością. Duże elektrownie działają jak ogromne koła zamachowe – stabilizują częstotliwość i napięcie. Gdy jest ich mało albo nie pracują system staje się bardziej wrażliwy na zakłócenia.

Trzecim ważnym czynnikiem był duży udział źródeł odnawialnych, czyli fotowoltaiki i wiatru. Same OZE nie były przyczyną awarii, ale zmieniły sposób działania systemu. Większość OZE jest podłączona do sieci przez falowniki, czyli elektronikę, a nie przez wirujące generatory jak w elektrowniach klasycznych. Taki system ma mniejszą bezwładność i jest bardziej wrażliwy na zmiany napięcia.

Grid-following i grid-forming – dlaczego to takie ważne

Po blackoutcie bardzo dużo mówi się o pojęciach grid-following i grid-forming, bo to klucz do zrozumienia całego zdarzenia.

Żeby to zrozumieć trzeba znać różnicę pomiędzy oboma pojęciami: Grid-following – falownik „podąża za siecią”, czyli działa tylko wtedy, gdy sieć jest stabilna; Grid-forming – falownik lub elektrownia „tworzy sieć”, czyli stabilizuje napięcie i częstotliwość.

Przeczytaj też: Potężna awaria sieci w Estonii. Winny magazyn energii?

Większość instalacji PV i wiatrowych pracuje obecnie w trybie grid-following. Natomiast elektrownie klasyczne oraz niektóre magazyny energii mogą pracować w trybie grid-forming.

Problem polegał na tym, że w systemie było za mało źródeł grid-forming, które stabilizują system, a za dużo źródeł grid-following, które potrzebują stabilnej sieci, żeby działać. Kiedy napięcie zaczęło „uciekać”, nie było wystarczająco dużo urządzeń, które mogły je ustabilizować.

Dlaczego to bardzo ważne dla Polski

To zdarzenie jest szczególnie ważne dla Polski, ponieważ polski system elektroenergetyczny będzie w najbliższych latach przechodził bardzo podobną transformację. Czeka nas bardzo szybki rozwój fotowoltaiki i energetyki wiatrowej. Stopniowo będziemy wyłączać elektrownie węglowe. Znacząco zwiększy się liczba źródeł podłączonych przez falowniki. Jednocześnie: nie będzie wystarczającej liczby magazynów energii, a sieci przesyłowe wciąż będą modernizowane.

To oznacza, że Polska będzie miała dokładnie te same wyzwania: stabilność napięcia, bezwładność systemu, regulacja napięcia, grid-forming, potrzeba przyłączenia do systemu dużej ilości magazynów energii zapewniających elastyczność systemu.

Przeczytaj też: Wojna hybrydowa trwa. Energetyka na celowniku

Po blackoutcie eksperci z Forum Energii zwracali uwagę, że to wydarzenie wywołało dyskusję w całej Europie o bezpieczeństwie dostaw energii w czasie transformacji energetycznej i o tym, że system z dużą ilością OZE musi być zarządzany zupełnie inaczej niż tradycyjny system oparty na dużych elektrowniach.

Kluczowym pojęciem, które pojawia się w analizach, jest elastyczność systemu – czyli zdolność systemu do szybkiego reagowania na zmiany produkcji i napięcia.

Rekomendacje po blackoutcie

Wnioski z raportu i analiz branżowych są bardzo konkretne. Europa będzie musiała w najbliższych latach zainwestować nie tylko w same źródła energii, ale również w elastyczność i stabilność systemu.

Najważniejsze rekomendacje dotyczące poprawy stabilności systemu elektroenergetycznego obejmują przede wszystkim rozwój magazynów energii, które mogą stabilizować pracę sieci i reagować na nagłe zmiany podaży oraz popytu na energię. Istotne jest również wprowadzenie falowników typu grid-forming, które mogą stabilizować częstotliwość i napięcie w systemie, a także zwiększenie możliwości regulacji napięcia w sieci.

Konieczna jest także budowa kompensatorów i urządzeń typu STATCOM (czyli energoelektronicznych urządzeń do stabilizacji napięcia w sieci, które bardzo szybko kompensują wahania mocy biernej i poprawiają jakość energii), oraz modernizacja zabezpieczeń elektrowni, tak aby jednostki wytwórcze nie wyłączały się automatycznie zbyt szybko w sytuacjach chwilowych zakłóceń. Ważnym elementem jest również wzmocnienie połączeń międzynarodowych między krajami, co pozwala na lepsze bilansowanie systemów elektroenergetycznych w sytuacjach kryzysowych.

Rekomendacje obejmują także rozwój rynków usług systemowych, czyli mechanizmów wynagradzania podmiotów za stabilizowanie pracy systemu elektroenergetycznego, a także postępującą cyfryzację i wdrażanie nowoczesnych systemów zarządzania siecią, które umożliwiają szybsze reagowanie operatorów na zmiany w systemie i lepsze sterowanie przepływami energii.

W praktyce oznacza to, że energetyka przyszłości to nie tylko produkcja energii, ale przede wszystkim zarządzanie systemem i stabilnością sieci.

Wyzwania dla sieci w najbliższych latach

Blackout pokazał, że największym wyzwaniem dla energetyki nie jest już sama produkcja energii, lecz również elastyczność i stabilność systemu. W najbliższych latach operatorzy sieci w całej Europie będą musieli zmierzyć się z kilkoma problemami.

Po pierwsze, spada bezwładność systemu, bo ubywa elektrowni z dużymi wirującymi generatorami. Po drugie, coraz większym problemem staje się napięcie, a nie tylko częstotliwość jak kiedyś. Po trzecie, sieci przesyłowe stają się wąskim gardłem transformacji energetycznej. Po czwarte, system musi być dużo bardziej elastyczny – potrzebne są magazyny energii, zarządzanie popytem, elektrolizery, inteligentne sieci i nowe usługi systemowe.

Można powiedzieć, że wchodzimy w epokę, w której najważniejszą „elektrownią” staje się sieć elektroenergetyczna.

Zdj. Matthew Henry on Unsplash