A provocat „vibrația atmosferică indusă” pana de curent europeană? Un expert explică fenomenul13 min read

Mehdi Seyedmahmoudian, profesor de inginerie electrică la Universitatea Swinburne din Melbourne, Australia, explică cum se formează unul din fenomenele meteo care ar fi putut sta la baza penei de curent majore din Spania, Portugalia și Franța.

Majoritatea luminilor s-au reaprins în Spania, Portugalia și sudul Franței, //„’We slept on the floor like dogs’: Travel chaos in Spain, as officials try to find power cut cause”, bbc.com // după pana majoră de curent din regiune de luni.

Întreruperea a provocat haos pentru zeci de milioane de oameni. Pana de curent a oprit semafoare și bancomate, a paralizat transportul public, a tăiat semnalul de mobil și a forțat oamenii să ia cina la lumina lumânărilor noaptea. Multe persoane au fost blocate în lifturi și vagoane de tren.//„‘People were stunned’: how massive blackout unfolded across Spain and Portugal”, theguardian.com //

Premierul spaniol Pedro Sanchez a spus că motivul exact al penei de curent nu a fost încă determinat. În primele relatări de presă, operatorul rețelei electrice naționale a Portugaliei, Redes Energéticas Nacionais (REN), a blamat evenimentul pe un fenomen rar cunoscut sub numele de „vibrație atmosferică indusă”. Însă, de atunci, REN a infirmat acest lucru.//„ What could have caused the major power outage in Spain and Portugal? Experts weigh in”, euronews.com //

Dar ce este această vibrație? Și cum pot fi îmbunătățite rețelele electrice pentru a scădea riscul unor pene de curent majore?

Acest articol a fost publicat inițial, în limba engleză, în The Conversation.

Albert Llop/Nur Photo via Getty Images

Cât de mult afectează vremea rețele electrice?

Condițiile meteo sunt o cauză majoră a întreruperilor de alimentare cu energie electrică. De fapt, în Statele Unite, 83% din penele de curent raportate între 2000 și 2021 au fost cauzate de fenomene meteorologice. //„Surging Weather-related Power Outages”, climatecentral.org //

Sunt multe moduri//„Extreme weather and electricity supply”, energycouncil.com // în care vremea poate afecta furnizarea de electricitate. Spre exemplu, cicloanele pot distruge liniile de înaltă tensiune, valurile de căldură pot crea o cerere prea mare pentru o rețea, iar incendiile de vegetație pot distruge stațiile electrice.

Vântul, de asemenea, poate face liniile de înaltă tensiune să vibreze. Astfel de vibrații fie au amplitudine ridicată și frecvență scăzută (fenomen cunoscut sub numele de „galopaj”) sau, invers, amplitudine mică și frecvență ridicată („vibrații eoliene”).

Aceste vibrații sunt o problemă majoră pentru operatorii rețelelor electrice. Ele pot crește stresul pe infrastructura de rețea, ceea ce poate duce la pene de curent.

Pentru a reduce riscul de vibrație, operatorii folosesc, de multe ori, dispozitive care stabilizează cablurile de tensiune, cunoscute ca „amortizoare Stockbridge”.

Ce este vibrația atmosferică indusă?

Vibrațiile în liniile de tensiune pot fi, de asemenea, provocate de schimbări extreme și bruște ale temperaturii sau presiunii atmosferice. Și asta este una din ipotezele despre cauza penelor din Peninsula Iberică.

Iată ce ar fi declarat operatorul rețelei portugheze inițial, conform The Guardian://„Spain and Portugal power outage: what caused it, and was there a cyber-attack?”, theguardian.com //

Din cauza variațiilor extreme de temperatură din interiorul Spaniei, au avut loc oscilații anormale în liniile de înaltă de tensiune (400 kV), fenomen cunoscut sub numele de „vibrație atmosferică indusă”. Aceste oscilații au provocat defecțiuni de sincronizare între sistemele electrice, ceea ce a dus la perturbări în lanț asupra rețelei europene interconectate.

 

De fapt, „vibrația atmosferică indusă” nu este un termen folosit des, dar probabil că explicația se referea la procese fizice despre care climatologii știu de ceva vreme.//„Atmospheric Oscillations”, sciencedirect.com //

Pe scurt, operatorul portughez pare să se refere la mișcări similare unor unde sau oscilații din atmosferă, provocate de schimbări bruște ale temperaturii sau presiunii. Acestea pot fi cauzate de temperaturi extreme, eliberări de energie la scară largă (precum explozii sau incendiile de vegetație) sau fenomene meteo intense.

Atunci când o parte a suprafeței terestre se încălzește foarte rapid – de exemplu, în cazul unui val de căldură – aerul de la suprafață se încălzește, se extinde și devine mai ușor. Aerul cald se ridică, intră în contact cu aerul mai rece și dens de la altitudini mai mari, iar asta creează un dezechilibru de presiune. Atmosfera răspunde la acest dezechilibru prin crearea unor unde, nu foarte diferite de cele care se creează atunci când suprafața apei este deranjată.

Undele de presiune se deplasează în atmosferă. În unele cazuri, ele pot interacționa cu infrastructura electrică – în special cu liniile de tensiune de distanță lungă și voltaj ridicat.

Astfel de unde atmosferice sunt denumite, în mod normal, unde gravitaționale atmosferice,// Fenomen distinct de undele gravitaționale cosmice, nasa.gov // oscilații termice//„ Thermal oscillations, second sound and thermal resonance in phonon hydrodynamics”, royalsocietypublishing.org // sau unde gravitațional-acustice.//„Acoustic-Gravity Wave Propagation in a Temperature- and Wind-Stratified Atmosphere”, ametsoc.org // Sintagma „vibrație atmosferică indusă” nu este folosită, în mod formal, în meteorologie, dar pare să descrie același tip de fenomen.

Important este faptul că aceste fenomene nu sunt provocate doar de temperaturi ridicate – ele depind de cât de rapid și neuniform se schimbă temperaturile de-a lungul unei regiuni. Acesta este factorul care pune atmosfera în mișcare și poate provoca vibrația liniilor de înaltă tensiune. Nu este, totuși, clar dacă acest fenomen este cauza penei recente de curent din Europa.

Fermin Rodriguez/Nur Photo via Getty Images

Mai centralizat, dar și mai vulnerabil

Devine, deci, tot mai important de înțeles cum se comportă atmosfera sub astfel de condiții. Pe măsură ce rețelele de energie devin tot mai interconectate și dependente de transportul electricității pe distanțe lungi, chiar și tulburări atmosferice relative subtile pot avea un impact major. Ceea ce, acum ceva timp, părea doar un efect marginal devine, astăzi, tot mai important pentru rezistența rețelelor.

Confruntate cu creșterea factorilor de stres climatic și a cererii pentru electricitate, rețelele centralizate de energie devin periculos de vulnerabile. Electrificarea în ritm tot mai crescut clădirilor, creșterea adoptării mașinilor electrice și integrarea surselor intermitente de energie regenerabilă pun o presiune fără precedent pe rețelele de distribuție tradiționale, care nu au fost create pentru a susține un nivel atât de ridicat de complexitate, dinamism sau centralizare.

Dacă se va continua utilizarea structurilor de rețea centralizate fără a regândi fundamental modul în care acestea pot rezista la factori de stres, asta va pune regiuni întregi în pericol – nu doar atunci când apar probleme tehnice, dar și atunci când mediul înconjurător devine volatil.

Există, însă, soluții inovative pentru a evita astfel de riscuri, precum microrețelele electrice comunitare. //„ AI Applications to Enhance Resilience in Power Systems and Microgrids—A Review”, mdpi.com // Acestea sunt descentralizate, flexibile și rezistente, în sensul în care pot funcționa independent față de rețeaua mai largă atunci când este nevoie.

Întărirea autonomiei energetice locale este cheia pentru a construi un sistem electric sigur, accesibil la nivel de costuri și pregătit viitor.

Și, indiferent de cauză, pana de curent din sud-vestul Europei demonstrează că rețelele electrice actuale au devenit periculos de sensibile. Dacă astfel de slăbiciuni structurale nu vor fi adresate, asta va avea consecințe chiar și mai grave decât cele din timpul pandemiei de COVID-19.

Traducere de Ionuț Preda

The Conversation este un site independent de știri și comentarii scrise de persoane din comunitatea academică.