Почти везде в Испании, Португалии и на юге Франции снова дали свет после повсеместного отключения электроэнергии в понедельник. Блэкаут породил хаос, в который попали десятки миллионов людей. Отключились светофоры и банкоматы, остановился общественный транспорт, прервалась телефонная связь, и люди были вынуждены ужинать при свечах с наступлением ночи. Многие люди оказались заперты в поездах и лифтах.
Премьер-министр Испании Педро Санчес заявил, что точная причина отключения электроэнергии ещё не установлена. В первых сообщениях сообщалось, что оператор энергосистемы Португалии REN обвинил в случившемся редкое явление, известное как «наведённые атмосферные вибрации». Впоследствии REN опроверг эту информацию.
Но что это за вибрации такие? И как можно усовершенствовать энергетические системы, чтобы снизить риск повсеместных отключений?
Как сильно погода влияет на передачу электроэнергии?
Погода — одна из основных причин перебоев в подаче электроэнергии. Так, в Соединённых Штатах 83 % отключений электроэнергии в период с 2000 по 2021 год были связаны с погодными явлениями.
Погодные условия могут влиять на электроснабжение самыми разнообразными способами. Например, циклоны могут вывести из строя линии электропередач, тепловые волны — создать слишком высокую нагрузку на сеть, а пожары в лесах и кустарниках — уничтожить подстанции.
Ветер также может вызвать вибрации линий электропередач. Эти вибрации характеризуются либо высокой амплитудой и низкой частотой (известны как «галопирующие или танцующие проводники»), либо низкой амплитудой и высокой частотой (известны как «эоловы вибрации»).
Эти вибрации представляют собой серьёзную проблему для операторов электросетей. Они могут создавать повышенную нагрузку на инфраструктуру энергосистемы, что может привести к отключению электричества.
Чтобы снизить риск вибраций, операторы электросетей часто используют проволочные стабилизаторы, известные как «демпферы вибрации Стокбриджа».
Что такое «наведённые атмосферные вибрации»?
Вибрации в линиях электропередач могут быть вызваны экстремальными изменениями температуры или давления воздуха. Это одна из гипотез о том, что стало причиной недавнего широкомасштабного отключения электроэнергии на Пиренейском полуострове.
Как первоначально сообщила газета The Guardian, Португальская компания REN заявила:
Из-за экстремальных колебаний температуры во внутренних районах Испании возникли аномальные вибрации в линиях очень высокого напряжения (400 кВ) — явление, известное как «наведённые атмосферные вибрации». Эти вибрации вызвали сбои в синхронизации между электрическими системами, что привело к последовательным нарушениям в объединённой европейской сети.
Термин «наведённые атмосферные вибрации» используется довольно редко, но, скорее всего, в объяснении имелись в виду физические процессы, о которых учёные-климатологи знают уже давно.
Проще говоря, речь идёт о волнообразных движениях или колебаниях в атмосфере, вызванных резкими изменениями температуры или давления. Они могут быть вызваны экстремальным нагревом, крупномасштабными выбросами энергии (например, взрывами или пожарами) или интенсивными погодными явлениями.
Когда часть земной поверхности быстро нагревается — например, в результате прохода тепловой волны, — воздух над ней нагревается, расширяется и становится легче. Поднимающийся тёплый воздух создаёт дисбаланс давления по отношению к окружающему более холодному и плотному воздуху. Атмосфера реагирует на этот дисбаланс, создавая волны, чем-то похожие на рябь, распространяющуюся по пруду.
Эти волны давления могут перемещаться по атмосфере. В некоторых случаях они могут взаимодействовать с энергетической инфраструктурой — особенно с дальними высоковольтными линиями электропередач.
Эти типы атмосферных волн обычно называют гравитационными, тепловыми или акустико-гравитационными. Хотя выражение «наведённые атмосферные вибрации» формально не утвердилось в метеорологии, оно, по-видимому, описывает то же семейство явлений.
Важно, что эти эффекты вызываются не только высокими температурами, но и тем, как быстро и неравномерно меняется температура в том или ином регионе. Именно это приводит атмосферу в движение и может вызвать вибрации линий электропередач. Однако до сих пор неясно, было ли это причиной недавнего отключения электричества в Европе.
Понимать то, как ведёт себя атмосфера в таких условиях, для человечества со временем всё более и более важно. Поскольку наши энергетические системы становятся всё более взаимосвязанными и всё больше зависят от передачи энергии на большие расстояния, даже относительно малозаметные атмосферные возмущения могут иметь огромные последствия. То, что раньше могло быть эффектом с ограниченным влиянием, теперь становится всё более важным фактором устойчивости энергосистем.
В условиях растущего экологического и электрического стресса централизованные энергетические сети становятся опасно уязвимыми. Растущая электрификация зданий, быстрое распространение электромобилей и интеграция нестабильных возобновляемых источников энергии оказывают беспрецедентное давление на традиционные сети, которые никогда не были рассчитаны на такой уровень сложности, динамичности и централизации.
Продолжая полагаться на централизованные сетевые структуры без фундаментального переосмысления их устойчивости, целые регионы оказываются под угрозой — не только из-за технических неполадок, но и из-за нестабильности окружающей среды.
Способ избежать таких катастрофических рисков очевиден: мы должны принять инновационные решения, такие как введение общественных микросетей. Это децентрализованные, гибкие и устойчивые энергетические сети, которые могут работать самостоятельно в случае необходимости.
Укрепление местной энергетической автономии является ключом к созданию безопасной, доступной и готовой к будущему электроэнергетической системы.
Европейский блэкаут, независимо от его непосредственной причины, демонстрирует, что наши электрические сети стали опасно чувствительными. Неспособность устранить эти структурные недостатки приведёт к последствиям гораздо худшим, чем те, что были во время пандемии COVID.
