Δρ. Ανδρέας Πουλλικκάς*
Στις 28 Απριλίου 2025, η Ιβηρική Χερσόνησος βίωσε μία από τις μεγαλύτερες διακοπές ρεύματος στην ευρωπαϊκή ιστορία, καθώς ένα εκτεταμένο blackout έπληξε την Ισπανία και την Πορτογαλία, επηρεάζοντας περίπου 55 εκατομμύρια πολίτες. Οι συνέπειες ήταν εκτεταμένες: διακοπή λειτουργίας μέσων μαζικής μεταφοράς, τηλεπικοινωνιών, κρίσιμων υποδομών και σοβαρές δυσλειτουργίες στις υπηρεσίες υγείας και πρώτων βοηθειών. Το εν λόγω συμβάν έφερε στο προσκήνιο και προκάλεσε έντονη συζήτηση για το θέμα της αδράνειας (inertia) στα ηλεκτρικά συστήματα. Με αφορμή αυτό το γεγονός, πιο κάτω δίνονται με απλά λόγια τι είναι η αδράνεια, ποιος είναι ο ρόλος της στη σταθερότητα του ηλεκτρικού δικτύου και γιατί θεωρείται κρίσιμη για την ασφαλή λειτουργία του συστήματος.
Η συχνότητα του δικτύου είναι η ταχύτητα περιστροφής των περιστρεφόμενων μερών του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας και μετριέται σε Hertz (Hz), δηλαδή ταλαντώσεις ανά δευτερόλεπτο. Οι συγχρονισμένες περιοχές, δηλαδή περιοχές που μοιράζονται τη συχνότητα του δικτύου και άρα και την ευθύνη διατήρησής της, συχνά δεν συμπίπτουν με τα εθνικά σύνορα ή τις δικαιοδοσίες των συστημάτων εμπορίας ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, το δίκτυο των ΗΠΑ χωρίζεται σε τρία συγχρονισμένα δίκτυα. Αντίθετα, είκοσι τέσσερα κράτη σε όλη την ηπειρωτική Ευρώπη μοιράζονται ένα κοινό συγχρονισμένο δίκτυο.
Η σχεδιαστική συχνότητα όλων των παγκόσμιων δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας είναι είτε 50 Hz είτε 60 Hz. Για να διατηρηθεί η συχνότητα σε αυτό το προκαθορισμένο σταθερό επίπεδο, απαιτείται ακριβής ισορροπία μεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης ηλεκτρισμού σε όλο το σύστημα. Αν η συχνότητα αποκλίνει εκτός εύρους από το ονομαστικό επίπεδο, το ηλεκτρικό σύστημα εισέρχεται σε «κατάσταση έκτακτης ανάγκης» και μπορεί να υποστεί μερικές διακοπές ρεύματος, είτε προγραμματισμένες είτε απρογραμμάτιστες. Αν η απόκλιση γίνει ακόμη πιο σοβαρή, μπορεί να προκαλέσει αστοχία του συστήματος και κατάρρευση, με πλήρη απώλεια της παροχής ηλεκτρισμού. Μια τέτοια κατάσταση μπορεί να χρειαστεί σημαντικό χρόνο για να αποκατασταθεί, με ακραίες οικονομικές και κοινωνικές συνέπειες.
Η διατήρηση του ελέγχου της συχνότητας του ηλεκτρικού συστήματος είναι επομένως υψίστης σημασίας. Ο έλεγχος ξεκινά από τις ηλεκτρογεννήτριες όπου περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα, που αντιστοιχεί στη συχνότητα του συστήματος. Η περιστροφική τους ενέργεια λειτουργεί ουσιαστικά ως μια μορφή αποθήκευσης. Παρέχει στο σύστημα ένα «αδρανειακό αποθεματικό» (inertial buffer) έναντι των αλλαγών, καθιστώντας το ανθεκτικό σε διαταραχές που μπορεί να επηρεάσουν τη συχνότητα. Αν, για παράδειγμα, χαθεί ένας μεγάλος καταναλωτής ή μια μονάδα ηλεκτροπαραγωγής ή μια ηλεκτρική διασύνδεση, προκύπτει στιγμιαία ανισορροπία.
Επειδή η προσφορά ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει πάντα να ισούται με τη ζήτηση το ηλεκτρικό σύστημα πρέπει να ανταποκριθεί σε αυτήν την απώλεια. Η χαμένη παραγωγή αντισταθμίζεται από την επιβράδυνση της περιστροφής όλων των συγχρονισμένων μονάδων ηλεκτροπαραγωγής που είναι συνδεδεμένες στο σύστημα (έτσι, η συχνότητα μειώνεται) και η ενέργεια που απελευθερώνεται από αυτή την επιβράδυνση διοχετεύεται στο σύστημα ως ηλεκτρική παραγωγή που αντισταθμίζει την απώλεια.
Ένα νοητικό μοντέλο που περιγράφει τη συχνότητα του συστήματος και τον ρόλο της αδράνειας σύμφωνα με τις πραγματικές φυσικές αρχές μπορεί να παρουσιαστεί μέσω της «αναλογίας της μπανιέρας». Εδώ, η παραγωγή ηλεκτρισμού αντιστοιχεί στην προσθήκη νερού στη μπανιέρα από τη βρύση, ενώ η κατανάλωση είναι η ροή του νερού από την αποχέτευση. Σε αυτό το μοντέλο, η στάθμη του νερού στην μπανιέρα αντιπροσωπεύει τη συχνότητα του ηλεκτρικού συστήματος, που παραμένει σταθερή όσο η εισροή (παραγωγή) και η εκροή (κατανάλωση) είναι ίσες. Οποιαδήποτε διαταραχή, δηλαδή αύξηση ή μείωση της ροής προς οποιαδήποτε κατεύθυνση που προκαλεί διαφορά στους ρυθμούς, θα κάνει τη στάθμη του νερού (ή τη συχνότητα) να αρχίσει να αλλάζει. Αν υπάρξει φραγή στην αποχέτευση (δηλαδή μείωση της κατανάλωσης), η στάθμη του νερού (και η συχνότητα) θα αρχίσει να ανεβαίνει. Αν υπάρξει μείωση της ροής και η βρύση παρέχει λιγότερο νερό (δηλαδή μείωση της παραγωγής), η στάθμη του νερού (και η συχνότητα) θα αρχίσει να πέφτει. Όσο μεγαλύτερη είναι η μπανιέρα, τόσο πιο αργή και μικρότερη είναι η αλλαγή της στάθμης του νερού για μια δεδομένη ανισορροπία. Ο όγκος του νερού στη μπανιέρα είναι ανάλογος με την αδράνεια του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.
Συμπερασματικά, όσο μεγαλύτερη είναι η αδράνεια ενός συστήματος (system inertia), τόσο πιο αργή και μικρότερη είναι η μεταβολή της συχνότητας για μια δεδομένη διαταραχή. Η αδράνεια επομένως δημιουργεί χρόνο ώστε η ρύθμιση της ενεργού ισχύος του συστήματος να ανταποκριθεί και να σταθεροποιήσει τη συχνότητα μετά από διαταραχές. Σε επίπεδο ΕΕ για τη διατήρηση μεγάλης αδράνειας με την αυξανόμενη παραγωγή ηλεκτρισμού από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας απαιτείται η ενίσχυση όλων των ηλεκτρικών διασυνδέσεων, η χρήση συστημάτων αποθήκευσης και η εφαρμογή μετατροπέων διαμόρφωσης δικτύου (grid-forming inverters) που παρέχουν λειτουργίες όπως είναι η αδράνεια (inertia) και η υποστήριξη συχνότητας – λειτουργίες που παραδοσιακά προσφέρουν οι περιστρεφόμενες ηλεκτρογεννήτριες.
*Καθηγητής Ενεργειακών Συστημάτων
Frederick University
