تقریباً حوالی ظهر دوشنبه ۲۸ آوریل، برق در اسپانیا قطع شد. این خاموشی شبکه که بخشهایی از پرتغال و فرانسه را نیز دربر گرفت، دهها میلیون نفر را تحت تأثیر قرار داد — پروازها متوقف شدند، شبکههای تلفن همراه از کار افتادند و کسبوکارها برای روز تعطیل شدند.
بیش از یک هفته پس از این حادثه، مقامات هنوز کاملاً مطمئن نیستند که چه اتفاقی افتاده است، اما برخی (از جمله وزیر انرژی ایالات متحده، کریس رایت) اظهار داشتهاند که ممکن است انرژیهای تجدیدپذیر نقش داشته باشند، زیرا اندکی قبل از وقوع خاموشی، باد و خورشید حدود ۷۰٪ از تولید برق را تأمین میکردند. دیگران، از جمله مقامات دولتی اسپانیا، اصرار داشتند که برای مقصر دانستن زود است.
تهیه گزارش کامل هفتهها طول خواهد کشید، اما چند مورد را در مورد آنچه اتفاق افتاد میدانیم. و حتی در حالی که منتظر تصویر بزرگتر هستیم، چند نکته کلیدی وجود دارد که میتواند به شبکه آینده ما کمک کند.
طبق اطلاعات اپراتور شبکه اسپانیا، Red Eléctrica، اجازه دهید با آنچه تاکنون در مورد آنچه اتفاق افتاد میدانیم شروع کنیم:
- اختلالی در تولید برق اندکی پس از ساعت ۱۲:۳۰ بعدازظهر رخ داد. این ممکن است ناشی از خاموش شدن یک نیروگاه یا از کار افتادن برخی تجهیزات انتقال باشد.
- کمی بیش از یک ثانیه بعد، شبکه بخش دیگری از تولید را از دست داد.
- چند ثانیه پس از آن، اتصال اصلی بین اسپانیا و جنوب غربی فرانسه در نتیجه بیثباتی شبکه قطع شد.
- بلافاصله پس از آن، تقریباً تمام تولید برق اسپانیا آفلاین شد.
یکی از تئوریهای مطرح شده این است که مشکلات به دلیل انحراف شبکه از فرکانس عادی خود رخ داده است. (تمام شبکههای برق فرکانس مشخصی دارند: در اروپا استاندارد ۵۰ هرتز است، به این معنی که جریان ۵۰ بار در ثانیه جهت خود را تغییر میدهد.) فرکانس باید در سراسر شبکه ثابت باشد تا همه چیز به آرامی کار کند.
نشانههایی وجود دارد که خاموشی ممکن است مرتبط با فرکانس باشد. برخی کارشناسان اشاره کردند که نوسانات عجیبی در فرکانس شبکه اندکی قبل از خاموشی رخ داده است.
بهطور معمول، شبکه ما میتواند مشکلات کوچک مانند نوسان در فرکانس یا افت ناشی از خاموش شدن یک نیروگاه را مدیریت کند. اما بخشی از توانایی شبکه برای تثبیت خود به روشهای قدیمی تولید برق گره خورده است.
نیروگاههایی مانند نیروگاههای زغالسنگ و گاز طبیعی دارای ژنراتورهای چرخان عظیم هستند. اگر مشکلات کوتاهمددی در شبکه وجود داشته باشد که تعادل را برهم زند، این قطعات فیزیکی تجهیزات دارای اینرسی هستند: آنها حداقل برای چند ثانیه به حرکت ادامه میدهند و زمان لازم را برای سایر منابع انرژی برای پاسخگویی و جبران افت فراهم میکنند. (من اینجا در حال سادهسازی هستم - برای جزئیات بیشتر، این گزارش از آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدیدپذیر (National Renewable Energy Laboratory) را به شدت توصیه میکنم.)
پنلهای خورشیدی اینرسی ندارند – آنها برای تبدیل برق به شکلی که با شبکه سازگار باشد و با فرکانس آن مطابقت داشته باشد، به اینورترها (inverters) متکی هستند. بهطور کلی، این اینورترها "پیرو شبکه" (grid-following) هستند، به این معنی که اگر فرکانس در حال کاهش باشد، آنها از این کاهش تبعیت میکنند.
در مورد خاموشی در اسپانیا، این احتمال وجود دارد که داشتن مقادیر زیادی برق در شبکه که از منابع بدون اینرسی میآید، این امکان را بیشتر کرده باشد که یک مشکل کوچک به مشکلی بسیار بزرگتر تبدیل شود.
برخی سوالات کلیدی در اینجا هنوز بیپاسخ ماندهاند. ترتیب وقایع اهمیت دارد، به عنوان مثال. در طول آن افت تولید، آیا نیروگاههای بادی و خورشیدی ابتدا آفلاین شدند؟ یا همه با هم از کار افتادند؟
سیور وانگ، مسئول بخش اقلیم در موسسه Breakthrough (یک سازمان تحقیقاتی محیط زیست)، میگوید، چه خورشید و باد به عنوان علت اصلی در خاموشی نقش داشته باشند یا نه، میدانیم که باد و خورشید به همان روشی که سایر منابع انرژی پایداری شبکه را تامین میکنند، در پایداری شبکه سهیم نیستند. وی اضافه میکند که صرف نظر از اینکه انرژیهای تجدیدپذیر مقصر هستند یا خیر، قابلیت بیشتر برای تثبیت شبکه فقط میتواند کمککننده باشد.
این بدان معنا نیست که شبکهای با سهم بالای انرژیهای تجدیدپذیر محکوم به شکست است. همانطور که وانگ در تحلیلی که هفته گذشته نوشت بیان کرد: "این خاموشی نتیجه اجتنابناپذیر بهرهبرداری از یک سیستم برق با مقادیر قابل توجهی انرژی بادی و خورشیدی نیست."
یک راه حل: میتوانیم اطمینان حاصل کنیم که شبکه شامل تجهیزات کافی است که اینرسی را تامین میکند، مانند انرژی هستهای و برقآبی (نیروگاههای آبی). وانگ میگوید، لغو برنامه تعطیل کردن راکتورهای هستهای اسپانیا که قرار است از سال ۲۰۲۷ آغاز شود، مفید خواهد بود. گزینههای دیگر شامل ساخت ماشینهای عظیم است که اینرسی فیزیکی ایجاد میکنند و استفاده از اینورترهایی که "شکلدهنده شبکه" (grid-forming) هستند، به این معنی که میتوانند فعالانه به تنظیم فرکانس کمک کرده و نوعی اینرسی مصنوعی فراهم کنند.
با این حال، اینرسی همه چیز نیست. اپراتورهای شبکه همچنین میتوانند بر نصب باتریهای زیادی که میتوانند به سرعت در هنگام بروز مشکلات پاسخ دهند، تکیه کنند. (اسپانیا ذخیرهسازی شبکه بسیار کمتری نسبت به سایر مکانهایی با سطح بالای نفوذ انرژیهای تجدیدپذیر مانند تگزاس و کالیفرنیا دارد.)
در نهایت، اگر یک نکته کلیدی در اینجا وجود داشته باشد، این است که با تکامل شبکه، روشهای ما برای حفظ قابلیت اطمینان و پایداری آن نیز باید تکامل یابد.
اگر کنجکاو هستید که بیشتر در مورد این داستان بشنوید، بخش پرسش و پاسخ از Carbon Brief در مورد این رویداد و پیامدهای آن و این مطلب از Heatmap در مورد اینرسی، انرژیهای تجدیدپذیر و خاموشی را توصیه میکنم.
این مقاله از خبرنامه هفتگی اقلیم MIT Technology Review با نام The Spark گرفته شده است. برای دریافت آن در صندوق ورودی خود هر چهارشنبه، اینجا ثبت نام کنید.