Pokud jste měli pocit, že se vám v domácnosti zpožďuje budík nebo hodiny na mikrovlnce, nezdá se vám to. Podobně na tom byli lidé ve 25 zemích Evropy. Tolik zemí je totiž zapojeno do tzv. kontinentální evropské sítě. A tato síť od ledna řeší problém s nedostatečnou dodávkou energie z energetického bloku Srbska, Kosova a Černé Hory.
Celkové zpoždění budíků a některých hodinek dosáhlo podle tiskové zprávy ENTSO-E šesti minut. Samotné zpoždění samozřejmě není v této situaci hlavním problémem, spíše zajímavým důsledkem toho, jak elektrická síť funguje. Rozhodli jsme se proto zeptat odborníků, jak je možné, že nedostatečné dodávky energie někde v Kosovu mají za následek, že vás dnes ráno budík probudil o šest minut později.
Hodinky Proč se zpozdily některé hodiny a jiné ne?
Nejprve je potřeba vysvětlit, proč se zpozdily zrovna hodiny ve vaší troubě nebo v jednom budíku, zatímco nástěnné hodiny, náramkové hodiny, hodiny v počítači nebo jiné budíky zůstaly těchto problémů ušetřeny. Připravte se tedy na stručné osvěžení středoškolské fyziky.
Prakticky každé hodinky potřebují nějaký „zdroj rytmu“, a ten zdroj musí být tak pravidelný, přesný a stálý, jak je to jen možné. Kyvadlové hodiny například využívají toho, že frekvence kyvadla (počet zhoupnutí za časový úsek) je při zachování délky kyvadla předem daný a neměnný. U mechanických hodinek je kyvadlo nahrazeno pružinkovým „nepokojem“, který opět tiká s železnou pravidelností.
Přesný čas ze satelituK získání přesného času lze využít i rádio nebo signál z družic GPS... |
U moderních elektrických hodinek má výrobce na výběr prakticky mezi dvěma možnostmi. Zmíněné náramkové hodinky používají jako zdroj své přesnosti krystal, tedy elektronický oscilátor, často dokonce dva krystaly pro zajištění vyšší přesnosti i v různých teplotách.
Frekvence střídavého elektrického proudu v evropských zásuvkách je 50 Hz. (ilustrační snímek)
Ale mikrovlnná trouba tento luxus nemá. „Pro domácí spotřebiče se krystal často nehodí z ekonomického hlediska, zvláště pokud funkce hodin není hlavní funkcí daného zařízení,“ připomíná Jiří Zemánek z Katedry řídicí techniky ČVUT v Praze. „Výrobce by musel řešit provoz hodinek v různých teplotách, což je třeba u trouby nepraktické. Namísto toho tedy využívá frekvenci střídavého proudu, která je v našich podmínkách dlouhodobě udržována přesně na 50 Hz.“
Frekvence sítě Jak se reguluje elektrický čas
Češi mají s nepřesností hodinek závislých na elektrické síti své zkušenosti. „Než jsme se v roce 1995 připojili do evropské elektrické sítě, byli jsme připojeni do východoevropské sítě Mír. Tam se ty odchylky elektrického času vůbec nesledovaly, ta frekvence byla dlouhodobě nižší,“ řekl nám Miroslav Šula, ředitel sekce Dispečerské řízení České energetické přenosové soustavy. Pokud si tedy někdo tehdy koupil například německý spotřebič, který spoléhal na frekvenci střídavého proudu jako na zdroj pravidelnosti, měl doma velmi nespolehlivé hodinky, které se zpožďovaly i o několik minut denně.
Bezpečnost sítěDodejme ještě, že konstantní frekvence elektrického proudu není důležitá jen kvůli elektrickým hodinám na ní závislých. „Všechny komponenty pro výrobu a distribuci elektřiny jsou navrženy pro danou fixní frekvenci,“ vysvětluje Kristian Hengster- Movric, odborný asistent Katedry řídicí techniky FEL ČVUT. „Tato frekvence musí být stejná v celé síti, jinak by elektřinu nebylo možné využívat a mohlo by dokonce dojít k poškození komponentů.“ Aktuální frekvenci měří a zveřejňuje švýcarský dispečink. Frekvence je udržována na 50 Hz přesně. V případě, že je potřeba dohnat přesný čas, se krátkodobě nastavuje frekvence 50,010 Hz, v opačném případě se frekvence naopak snižuje na 49,990 Hz. |
Zato od roku 1995 si Šula nepamatuje na výraznou odchylku elektrického času od toho přesného, astronomického. „Rozhodně se to neděje často. My jsme k této síti připojení od roku 1995 a od té doby určitě k takovéto situaci nedošlo. Elektrický čas vždycky, plus minus jedna minuta, sledoval ten astronomický. Hodiny řízené síťovou frekvencí byly relativně přesné.“
„V evropské soustavě, do které jsme připojení (tzv. „synchronní zóna kontinentální Evropa“), máme nastavený mechanismus, který má za úkol jakékoli odchylky kompenzovat,“ vysvětluje Šula. „Jakmile se elektrický čas odchýlí od toho astronomického řekněme o 30 vteřin, začneme nějakým způsobem kompenzovat. Když by byla frekvence nižší (a tedy čas elektrický by se zpožďoval za časem přesným, pozn. red.), tak následující den nastavíme frekvenci regulátorů v elektrárnách na 50,01 Hz, tedy o 10 miliherzů vyšší. A toto nastavení zajistí, že elektrický čas dožene ten astronomický asi o 16 sekund za den.“
Díky této pečlivé a pravidelné kontrole je tak elektrický čas, který vychází z frekvence střídavého proudu v zásuvce, celkem spolehlivý. Samozřejmě ne až tak spolehlivý, jako jsou třeba rádiem řízené budíky, ale stále jde o čas, který je prakticky řízen na dálku.
Proč tedy letos tato kompenzace selhala a hodiny se zpožďují?
Generátory se točí Jak souvisí proud a frekvence?
Střídavý proud se v elektrárnách vyrábí v tzv. generátorech. Jde v podstatě o alternátor, který umí přeměnit mechanickou energii na elektrickou a naopak. Když elektrárna roztáčí generátor, dodává tak do elektrické sítě proud. Úkolem dispečerů (v České republice je to již zmíněný ČEPS) je zajišťovat, aby energie dodávaná do sítě odpovídala co nejpřesněji odběru sítě v daný okamžik.
„Když dispečeři odhadnou odběr sítě na příští den, spočítají, zda budou muset dokoupit elektřinu z okolních států, nebo budou mít naopak přebytek energie, který budou muset prodat čí uložit do zásoby,“ popisuje rutinu Kristian Hengster- Movric, odborný asistent Katedry řídicí techniky FEL ČVUT.
„Jednoduchá poučka zní: když panuje výkonová rovnováha, když se výroba rovná spotřebě, tak zůstává frekvence 50 Hz,“ říká Miroslav Šula z ČEPS. „Na této hodnotě se snažíme frekvenci udržet, malé odchylky jsou běžné a vyplývají z běžného kolísání spotřeby a výroby. Každá větší odchylka od této frekvence je potenciálně nebezpečná.“
Pokud elektrárny vyrobí více energie, než kolik lidé v danou dobu odebírají, přebytečná energie se neztratí. Místo toho se přemění na kinetickou energii. Jinými slovy, dojde k urychlení pohybu generátoru. Ten se tak místo ideálních otáček (odpovídajících 50 Hz) začne zrychlovat. Naopak pokud spotřebitelé odeberou ze sítě více energie, než kolik do ní elektrárny dodávají, přemění se část kinetické energie několikatunových generátorů na energii elektrickou a otáčky začnou klesat. Tím dochází k dočasnému snižování frekvence.
Jiří Zemánek přirovnává situaci k jízdě na šlapacím kole pro více lidí: „Když šlape deset lidí, jeden z nich si může říci, že se jenom poveze a šlapat nebude. Ostatní pak musejí šlapat o něco více, jinak začne kolo zpomalovat.“
Chybějící elektřina Dozvuk balkánských válek
Zde se konečně dostáváme k jádru toho, proč frekvence evropské sítě poklesla v posledních týdnech z požadovaných 50 Hz na průměrně 49,996 Hz. Může za to regulační blok Srbska, Kosova, Makedonie a Černé hory, který už od ledna 2018 vytrvale nedodává svůj díl elektřiny tak, jak má určeno dohodami a smlouvami. „Technické vysvětlení je jednoduché,“ dodává Šula. „Kosovo odebírá více elektřiny, než si nakoupilo. Ten deficit trvá už delší dobu. Ostatní soustavy na to reagují a snaží se tento deficit vyrovnat, aby nedošlo k přílišnému poklesu frekvence pod 50 Hz.“
Mapa 25 zemí zapojených do synchronně propojeného systému kontinentální Evropy (ENTSOE)
Kdyby to byl jen krátkodobý, jednorázový výpadek, mezinárodní systém by si s ním bez větších problémů poradil. „Systém je připravený i na mnohem větší výpadek, třeba tři tisíce megawattů. Během několika sekund pomohou sítě z okolních států. Do 15 minut pak národní síť musí buď výpadek vyrovnat zvýšením výroby, nebo nakoupit elektřinu z jiných území,“ popisuje postup Šula. „Například Česká republika stoprocentně dodržuje své závazky a má také dostatečnou rezervu pro případy náhlého výpadku.“
Produkce v oblasti Kosova ovšem za závazky zaostává dlouhodobě: „Celkové množství chybějící energie dosáhlo hodnoty 113 GWh,“ uvedla organizace ENTSO-E sdružující národní dispečinky. „Dodavatelé z ostatních zemí tak vlastně na základě principu solidarity dodávali energii, kterou mělo dodat Kosovo,“ vysvětluje Šula. Národní systémy přispívaly poměrným podílem podle svých velikostí.
Ale takové „sponzorování“ není zadarmo a po týdnech dochází ostatním státům trpělivost. Nekompenzují celý deficit, ale jen jeho část, aby nedošlo k narušení funkčnosti mezinárodní sítě. Frekvence ovšem dlouhodobě poklesla, což způsobilo rekordní zpoždění elektrického času. I proto je tisková zpráva ENTSO-E relativně ostrá: „Tato odchylka frekvence, největší v naší historii, musí přestat.“
Vyhrocení situace, která je problematická už 19 letIncident ukázal na problém, který trvá už delší dobu. Příčiny výpadku totiž vlastně leží pouze v jedné části Kosova - zhruba 40tisícové téměř čistě srbské části na severu země, která je s ústřední vládou v trvalém sporu. Srbská enkláva sice odebírá elektřinu, ale dlouhodobě, už 19 let, za ni neplatí. Dluhy podle kosovské vlády dosahují výše zhruba kolem osmi milionů eur ročně (cca 200 milionů korun). Spor měl vyřešit vstup srbského operátora EMS do Kosova, který by severu země dodával „politicky přijatelnější“ elektřinu. Ale k tomu zatím nedošlo: kosovská vláda tvrdí, že srbský operátor nechce respektovat zákony země, srbská strana říká, že Kosovo dělá obstrukce. K Novému roku navíc kosovské úřady snížily cenu elektřiny o 3,5 procenta s tím, že už nenechají ostatní spotřebitele doplácet za spotřebu srbské části, a k problému se tedy v podstatě obrátily zády. Možná šlo o snahu upozornit na problém jeho vyhrocením, alespoň zatím ovšem řešení znovu spočinulo na bedrech Kosova. Aby se vyhnula případným potížím s evropskými partnery, kosovská vláda uhradila alespoň část dluhů srbské enklávy. Měl by se tak měl obnovit normální stav, kdy Kosovo přestane srbskou enklávu ve svých energetických plánech ignorovat, a neměl by tedy vznikat rozdíl mezi plánovanou a skutečnou spotřebou. Ale dlouhodobé řešení to zřejmě není. |
A co dál? Hodiny budete muset přeřídit dvakrát
Síť nyní „zpoždění“ dohání, což bude mít pro ty nejsvědomitější malou nevýhodu: pokud jste si nastavili na svých mikrovlnkách a elektrických budících správný čas, v příštích několika týdnech by se vám mohly tyto hodinky pro změnu začít předbíhat. To proto, že postupně dojde k vyrovnání elektrického času s časem astronomickým. Šest minut tedy postupně přibude.
Pokud jste si zpožděné hodinky nastavili na aktuální čas, budou se vám teď pro změnu několik týdnů předbíhat, přibližně o čtvrt minuty denně. Po vyrovnání šesti „dlužných“ minut pak bude frekvence opět stabilní. |
Podle odborníků jde o relativně důležitý incident. Celoevropský systém řízení elektrické sítě pro ně představuje velmi ceněný výdobytek, který sice nakládá na zúčastněné země nároky, ale zároveň poskytuje jistotu: „Kdyby došlo k velkému výpadku, propojený systém si s tím mnohem lépe poradí,“ říká Miroslav Šula. Jak ovšem dodává, může to fungovat jen ve chvíli, kdy všichni dodržují pravidla.
Na druhou stranu je potřeba říci, že v žádném okamžiku nehrozilo například nebezpečí blackoutu a z technického hlediska šlo skutečně o problém snadno řešitelný. Zato politické a ekonomické řešení se hledá či lépe řečeno ještě bude hledat déle.
Možná nejdůležitější je však nakonec připomenutí oné mezinárodní provázanosti v rámci propojené elektrické sítě. Zní to neuvěřitelně, ale neochota či neschopnost někoho v Kosovu zaplatit za elektřinu vedla přes výše popsané mechanismy k tomu, že lidé po celé Evropě ráno vstávají o šest minut později.
