Za výpadkom prúdu môžu byť rôzne dôvody. Pripraviť sa na ne dá len čiastočne

Elektrina sa stala neoddeliteľnou podmienkou existencie modernej civilizácie. Aj keď v ostatnom čase zasiahol veľký výpadok Pyrenejský polostrov, kratší či dlhší nedostatok tohto druhu energie sa vyskytuje po celom svete.

Čím je spoločnosť vyspelejšia, tým má výpadok elektriny vážnejšie následky. Zastavia sa elektrické vlaky, trolejbusy, električky aj metro. Vypnuté semafory vnášajú chaos a zapchávajú cesty aj pre tých, ktorých vozia fosílne palivá. Hromadná doprava zdieľa osud individuálnej. Najspoľahlivejším dopravným prostriedkom sa stávajú vlastné nohy.

Stroje v priemysle stíchnu, klesá produktivita aj následné daňové príjmy. V roztápajúcich sa chladničkách domácností aj supermarketov sa začínajú kaziť potraviny. Niektoré firmy síce investovali do zálohovacích riešení, majú však problém s neprítomnosťou zamestnancov neschopných dostaviť sa do zamestnania.

Bankomaty prestávajú vydávať peniaze, aj keď banky fungujú. Elektronické platby sa vracajú do roviny sci-fi, kde boli ešte pred pár desaťročiami. Prístup k dostatku hotovosti je skutočným bohatstvom.

Obnovenie dodávky elektrickej energie sa pri výpadku dostáva medzi politické aj ekonomické priority. Náhradné zdroje napájania vydržia len pár dní a potom už ide o životy. Nehybní pacienti v nemocniciach dýchajúci z kyslíkových púmp či obete úrazov ležiace na operačných sálach a pripojené na elektronický monitoring životných funkcií sú od elektriny závislí.  

Dôležitá komodita, ktorú nevieme skladovať

Na rozdiel od ropy a plynu, pre ktoré existujú zásobníky poskytujúce pri výpadku aj niekoľkomesačnú spotrebu, sa elektrina dá skladovať len v obmedzenom množstve.

Hoci akumulátory, teda batérie schopné skladovať elektrickú energiu, sú súčasťou každého prenosného zariadenia, nezávisle od toho, či ide o smartfón, notebook alebo prenosnú vŕtačku, ako hromadné úložisko energie nie sú veľmi vhodné. Vo vyššej kapacite sú príliš drahé. V elektromobile takáto batéria tvorí aj desiatky percent z ceny.

Jedným z mála zásobníkov elektriny využívaných v elektrickej sieti sú prečerpávacie vodné elektrárne. Tie sa „nabíjajú“ počas prebytku elektriny čerpaním vody do hornej nádrže, pri jej nedostatku vyrábajú energiu jej opätovným púšťaním do spodnej lokality.  

Aj schopnosť akumulácie energie v prečerpávacej elektrárni je limitovaná. Naše najväčšie zariadenie tohto druhu, PVE Čierny Váh, dokáže pracovať s výkonom 735 megawattov, čo zodpovedá asi jedenapolnásobku jadrového bloku.

Energiu však poskytuje len niekoľko hodín, nedokáže zabezpečiť dlhodobú podporu počas výpadku. A ako pri každom stavebnom projekte je aj výstavba prečerpávacej elektrárne nielen finančne a časovo náročná, ale miestni obyvatelia bojujú proti zabratiu priestoru.

V elektrickej sieti tak platí hlavné pravidlo – výroba sa vždy musí rovnať spotrebe. Odchýlky do určitej miery vieme vyrovnávať spúšťaním záložných zdrojov, prenosom energie z iných lokalít či uchovávaním prebytkov v „prečerpávačkách“. Ak sa limit prekročí, môže dôjsť ku kolapsu siete.

Poistky sa dajú „vyraziť“ aj vo veľkom

Každé elektrické vedenie má limitovanú kapacitu. Hoci ide len o „kus drôtu“, počas prevádzky sa prietokom prúdu zahrieva, teplotná rozťažnosť kovu tvoriaceho vodič môže spôsobiť dotyk s predmetom nachádzajúcim sa v blízkosti vedenia. V prípade extrémneho preťaženia vzniká od prehriatia aj riziko požiaru.       

Vedenia sú preto chránené proti nadmernému prúdu. Ak sú preťažené, zariadenie ich „pre istotu“ odpojí. Pri budovaní energetickej siete používajú pravidlo „N+1“, dokáže teda prekonať výpadok jedného vodiča, keď sa tok elektriny presmeruje na zvyšné funkčné vedenia.

Ak však dôjde k ďalším výpadkom, nasleduje kolaps vo forme „domino efektu“. Presmerovaná elektrina z vypadnutého vedenia vytvorí nadmerný prúd na tom náhradnom, ktoré je následne tiež odpojené. Jednotlivé prenosové trasy sa tak postupne preťažujú a odpájajú.

Deviateho novembra roku 1965 spôsobil problém s nesprávne nastavením istením jedného vedenia „dominový kolaps“ výraznej časti elektrickej siete na severozápade USA.

Orchester odpája falošné hlasy

Koncom 19. storočia sa konal „boj“ medzi jednosmerným a striedavým prúdom. Zástancom toho, ktorý nemení smer, bol Thomas Edison, napätie, ktoré pravidelne mení polaritu, obhajoval George Westinghouse. Aj s podporou Nikolu Teslu, ktorý objavil konštrukčne jednoduchý motor na trojfázový prúd, nakoniec zvíťazil striedavý prenos energie.       

Jeho základnou výhodou je schopnosť jednoduchej transformácie, teda zvýšenia napätia, keď je možné preniesť rovnaký výkon pri oveľa nižšom prúde. To umožňuje použiť na prenos tenšie vodiče.

Pri striedavom prúde však treba počítať s veličinou, ktorá je pri jednosmernom prúde nezmyselná. Takzvaná frekvencia, teda počet zmien polarity napätia za sekundu je v Európe ustálená na hodnote 50 hertzov, kým v USA kmitá elektrina na 60 hertzoch. V Japonsku sa využívajú obidve frekvencie.

Kmitočet napätia veľmi citlivo indikuje aj nerovnováhu v sieti. Ak je spotreba vyššia ako výroba, frekvencia klesá, tak ako keď auto s rovnakou polohou plynového pedálu v kopci spomalí. Opačný jav, teda zvýšenie frekvencie, nastáva, keď pri rovnakej výrobe elektriny náhle poklesne spotreba. Dá sa to prirovnať k jazde dolu kopcom, vtedy sa otáčky kolies náhle zvýšia.

Nesprávna frekvencia v sieti však môže poškodiť napríklad transformátory, ktoré sú navrhnuté na maximálny prenos konkrétneho kmitočtu. Už pri päťpercentnej odchýlke od normálu sa preto začnú zdroje elektriny aj jej spotrebiče od siete odpájať, čo môže opäť spôsobiť dominový kolaps, kde každé odpojenie situáciu zhoršuje.

Toto môže byť aj príčinou náhleho „zmiznutia“ energie v Španielsku, keď počas piatich sekúnd poklesla výroba z 32 gigawattov na 14. Hoci nadpolovičná väčšina energie vtedy pochádzala so solárnych zdrojov, odpojené boli aj jadrové a uhoľné elektrárne.                  

Ak je však pokles frekvencie pri permanentnom preťažení len malý, sieť ako celok môže stále fungovať. Prejaví sa to spomalením hodín, niektoré kuchynské spotrebiče počítajú čas pomocou kmitočtu elektrickej siete.

Zdrojom takéhoto spomalenia v roku 2018, ktorý ovplyvnil frekvenciu celej siete v Európe, bol spor v dodávkach energie medzi Srbskom a Kosovom.

Ľudia či softvér

Výpadok môže spôsobiť aj obyčajný ľudský omyl. Desiateho mája 1977 v Rumunsku dokázala ľudská chyba vyprodukovať päťhodinový výpadok, ktorého škody boli väčšie ako po zemetrasení o štyri dni skôr.

Ôsmeho januára 1981 skupina väzňov v Utahu spaľovala odpad, keď došlo k nečakanému výbuchu. Ohnivá guľa z neho skratovala vedenie a odpojila od elektriny prakticky celý Utah aj časť susedných štátov Idaho a Wyoming.             

Riadenie čoraz komplikovanejších sietí sa v súčasnosti nedá robiť bez počítačov. Štrnásteho augusta 2003 ochromil severovýchod USA rozsiahly výpadok. Jednou z jeho príčin bola softvérová chyba v monitorovacom systéme, ktorá operátorom zakryla informáciu o preťaženom vedení. To následne spôsobilo výpadok.

„Občasné“ zdroje alebo kryptoťažba

Tradičné elektrické siete museli prispôsobovať premenlivej spotrebe. Dodávku energie však zabezpečovali zdroje, ktorých výkon sa nemenil podľa počasia a závisel len od rozhodnutia operátorov, tí nimi prispôsobovali výrobu spotrebe.

To už dnes dávno neplatí. Spotreba je stále premenlivá, do elektrických sietí sa však pripája aj čoraz viac solárnych a veterných elektrární, ktorých výkon závisí od slnečnej žiary či fúkania vetra. Vykompenzovanie rovnice, kde premenné sa nachádzajú na obidvoch stranách, sa tak stáva čoraz komplikovanejšou úlohou.

Aj ENTSO-E, asociácia európskych správcov elektrických prenosových sietí, varuje, že slnečné počasie v kombinácii s relatívne vysokým podielom solárnej energie vyžaduje špeciálnu pozornosť.

Za určitých okolností môže viesť k výpadkom elektriny aj energeticky náročná ťažba kryptomien. V Kuvajtskom meste Al-Wafra sa podarilo po odhalení nelegálnych „ťažiarov“ znížiť spotrebu energie až o 55 percent.

Ohrozuje nás aj príroda

Údery blesku spôsobili kolaps elektrickej siete v New Yorku v USA 13. až 14. júla 1977. Počas 26 hodín bez elektriny došlo k nárastu lúpeží. Blesk spolu s „domino efektom“ boli aj príčinou najdlhšieho výpadku. V Brazílii trval od 11. marca, v niektorých oblastiach až do 22. júna.

Vietor na západnom pobreží USA zhodil 22. decembra 1982 niekoľko stožiarov, čo vytvorilo výpadok. Vzhľadom ku komplexnosti porúch hlásil monitorovací systém rozporuplné údaje.

Hurikán Andrew prerušil 24. augusta 1992 vedenia a spôsobil energetický kolaps. Elektrinu na niektoré ostrovy zo súostrovia Florida Keys dostali až po niekoľkých mesiacoch.

Zvláštny prírodný jav spôsobil kolaps energetiky v Kanade. 13. marca 1989 „vyhodilo“ ističe v zariadeniach spoločnosti Hydro-Quebec. Príčinou boli zmeny v magnetickom poli Zeme spôsobené časticami prilietajúcimi zo Slnka, ktoré v tom období prechádzalo maximom svojej aktivity.

Treba byť pripravený

Výpadok energie môže prekvapiť hocikedy. Treba počítať s alternatívnym spôsobom dopravy, keď prestanú fungovať nielen prostriedky napájané priamo elektrinou, ale výpadok semaforov ochromí aj tie ostatné.

Mať k dispozícii aspoň nejakú hotovosť dokáže minimalizovať problémy s nedostupnosťou elektronických platieb. Miesto nefungujúceho bankomatu bude snáď možné získať peniaze priamo v niektorej pobočke banky, tie mávajú energetické zálohovanie. Okrem poplatku za výber to však bude "stáť" nervy aj čas.  

Kritické inštitúcie používajú ako riešenia na výpadky elektriny alternatívne zdroje energie napájané napríklad naftovým generátorom. Ide o banky, úrady či nemocnice. Telekomunikační operátori takto dokážu zabezpečiť prevádzku mobilných sietí aj počas kolapsu elektrickej energie.

Bežnej domácnosti pomôže aspoň takzvaná „powerbanka“, teda batéria schopná nabiť mobilný telefón či iné malé zariadenie. Zdroj svetla na batérie uľahčí orientáciu v tme. Existujú aj takzvané "energetické stanice", teda väčšie batérie poskytujúce rôzne druhy napätí, primárne určené pre turistiku či chaty bez zdroja energie.

Benzínový generátor je dlhodobejším riešením, schopným zásobovať aj väčšie spotrebiče, treba však pamätať na prevádzku v otvorenom priestranstve, aby sa jedovaté výfukové plyny dostatočne rozptýlili.

Mraznička dokáže bez elektriny udržať chlad aj 24 hodín, nesmieme ju však otvárať. Varná kanvica, mikrovlnná rúra, kávovar či elektrický sporák fungovať bez elektriny nebudú. Aj niektoré plynové sporáky zapaľujú plameň elektrickou iskrou zo siete. Krabička zápaliek alebo malý turistický varič na plynové bombičky pomôžu prečkať výpadok. Opäť netreba zabúdať na dôsledné vetranie, elektrické ventilátory alebo digestory fungovať nebudú.

Aj keď obnoviteľné zdroje v energetickej sieti môžu byť príčinou výpadku elektriny, solárne panely na rodinnom dome vedia zvýšiť samostatnosť a následky kolapsu zmierniť. Malý slnečný zdroj, napríklad na dobitie "powerbanky", si na balkón môže umiestniť aj obyvateľ paneláku.