Jadrová energia - „Houston, máme problém“… Black-out v Texase.

Autor: Marian Nanias | 18.2.2021 o 11:02 | Karma článku: 2,65 | Prečítané:  490x

„Winter Storm Uri“ (Severoamerická zimná búrka) medzi 13. až 16. februárom  2021 spôsobila výpadky elektrického napájania dokopy pre viac ako 9,7 milióna ľudí, a najmenej 12 priamych a 9 nepriamych úmrtí.

Jadrová energia - „Houston, máme problém“… Black-out v Texase.

„Winter Storm Uri“ (Severoamerická zimná búrka) medzi 13. až 16. februárom  2021 spôsobila výpadky elektrického napájania dokopy pre viac ako 9,7 milióna ľudí, a najmenej 12 priamych a 9 nepriamych úmrtí.

Nie, teraz nebudeme písať o kozmickej lodi Apollo 13 a jej chrabrej posádke, ktorá do vesmírneho riadiaceho centra USA v Hustone (v Texase) poslala ten známy signál že, „Houston, máme problém“.

Teraz budeme písať o obrovskom výpadku dodávok elektrickej energii, ktorá spôsobila že iba v USA to postihlo  viac ako 5 miliónov ľudí v USA a ďalších 4,7 milióna ľudí v Mexiku .

Táto búrka (veľký extratropický cyklón) začala na severozápade Tichého oceánu a rýchlo sa presunula do južných Spojených štátov, mala rozsiahle dopady po celých Spojených štátoch, severnom Mexiku a častiach Kanady. O pár dní neskôr sa presunula do stredo-západných a severo-východných štátov. Výsledkom zimnej búrky bolo viac ako 170 miliónov Američanov umiestnených pod rôzne výstrahy zimného počasia v USA. Búrka priniesla ničivé nepriaznivé počasie aj na juhovýchod USA, vrátane niekoľkých tornád.

Prečo sa to stalo? Je to „masívne zlyhanie?“, resp. prečo sú ešte stále milióny ľudí v Texase bez elektrickej energii?

Skúsme to vysvetliť: - Výpadky elektriny v Texase uprostred extrémne chladného zimného počasia viedli k postupnému výpadku dodávok elektriny s výsledkom, že sú milióny ľudí bez elektriny. Tu je predbežný dôvod, prečo sa to stalo....

Najprv sa pozrime na mapu?

Texas má približne 678 052 km2, zatiaľ čo Nemecko má približne 357 022 km2, čo znamená, že celé Nemecko je iba cca polovica rozlohy Texasu. Teda ak by sme chceli vnímať Texas očami Európana, mohli by sme si to predstaviť napr. ako (geograficky) konglomerát štátov Nemecka, Švajčiarska,  celý BENELUX, Rakúsko a aj Česko-Slovensko dokopy!

Keď sa však pozrieme kde leží Texas na zemeguli, tak to je približne (cez Atlantický oceán smerom od Ameriky k nám) v pásme severnej Afriky – Južné Maroko, Južné Alžírsko a pod. takže nejaké užasne nízke mrazy by tam asi človek nemusel očakávať. A je to skutočne tak, Február je v Texase zvyčajne iba miernym zimným mesiacom. Priemerné vysoké teploty sú vo februári v Texase v rozmedzí od plus 14,4 ° C do plus 23,9 ° C, zatiaľ čo priemerné nízke teploty ležia medzi (iba! - Na naše pomery) – mínus 3,3 ° C až do plus 13,3 ° C.

Odborníci tvrdia, že medzi faktory, ktoré viedli k výpadkom elektriny, boli extrémne vysoký dopyt po elektrickej energie a preťažené doslova „zmrazené“ elektrárne. Riaditeľ Energetického inštitútu na Texaskej univerzite v Austine Varun Rai, však zastáva názor, že je to zlyhanie štátu – pretože ten má v Texase pod palcom rozvodné a distribučné siete.

Počas utorkovej tlačovej konferencie zástupcovia (ERCOT - Electric Reliability Council of Texas) teda Rady pre elektrickú spoľahlivosť v Texase uviedli, že im chýba až 45 GW. Z toho 15 GW predstavujú veterné elektrárne a 30 GW plyn a uhlie.

Ale prečo vôbec má Texas výpadky výroby elektrickej energie a postupné výpadky dodávok elektrickej energie?

Úplne prioritným dôvodom bolo zrejme mimoriadne ochladenie a teda výpadky boli spôsobené tým, že dopyt bol vyšší ako plánované dodávky energie, ktorá využíva obyvateľstvo na vykurovanie a napájanie domov. Toto potvrdil aj profesor Daniel Cohan na Rice University.

V roku 2019 mal Texas celkovú letnú kapacitu 125 117 MW prostredníctvom všetkých svojich elektrární a čistú výrobu 483 201 GWh. Zodpovedajúca zmes výroby elektrickej energie bola 53,5% zemného plynu, 19,0% uhlia, 17,3% vetra, 8,6% jadrová energia, 0,9% solárna energia, 0,3% vodná elektráreň, 0,3% biomasa a 0,1% iné zdroje. Malé fotovoltaické zariadenia vygenerovali v roku 2019 pre elektrickú sieť v Texase ďalších 1 001 GWh.

Napríklad v októbri 2020 bolo v Texase vyrobených 19,890,000 MWh elektrickej energie z plynu (čo bolo 52 percent), 8,679,000 MWh elektrickej energie z veterných elektrární (čo bolo 23 percent), 6,664,000 MWh elektrickej energie z uhlia (čo bolo 17 percent) a  ale iba   3,193,000 MWh elektrickej energie z iných zdrojov – kde je mimochodom zaradená aj výroba elektrickej energie z jadrových elektrární, (čo bolo ale iba 8 percent !).

Profesor Cohan uviedol, že pravdepodobne budú hrať v pozadí tri rôzne faktory, aj keď je príliš skoro povedať, do akej miery každý z nich zohral úlohu pri spôsobení výpadkov.

Prvý dôvod je že, niektoré elektrárne nemuseli byť v prevádzke kvôli bežnej údržbe. V teplom Texase sa špičkový dopyt elektrickej energie zvyčajne vyskytuje v lete (na chladenie), takže je bežne očakávané, že elektráreň na uhlie alebo zemný plyn je výhodnejšie opravovať mimo hlavnej sezóny v snahe naladiť sa na teplejšie mesiace.

Ako druhý dôvod sa zdá, že niektoré elektrárne pravdepodobne zlyhali ako dopad prílišného nízkeho ochladenia sa. Texasské elektrárne sú optimalizované tak, aby fungovali v tam typických a viac extrémnych letných podmienkach, ale nie sú tak dobre pripravené a skonštruované na extrémne mrazy. Navyše, možno by aj krátkodobo vydržali, ale ak by mali tieto elektrárne v príliš extrémnych podmienkach (v zmysle extrémne nízkych teplôt) fungovať príliš dlho, môže byť ich prevádzka buď napríklad príliš nákladná alebo môže aj spôsobiť poškodenie zariadenia, čo by mohlo ešte viac prehĺbiť ich následné výpadky na dlhšie časové obdobie.

No a po tretie, niektoré elektrárne na zemný plyn nemuseli byť schopné získať dostatočné dodávky plynu na to, aby sa mohli elektrinu vôbec vyrábať! Na rozdiel od uhoľnej elektrárne, ktorá má pripravené zásoby, (a na rozdiel od jadrovej elektrárne, ktorá má palivo na roky!) - elektrárne na zemný plyn nemajú prakticky žiadne zásoby, čo znamená, že akékoľvek prerušenie dodávok plynu napájania povedie k prakticky okamžitému odstaveniu danej elektrárne!

Výroba elektrickej energie v Texase

Dve štátom prevádzkované jadrové elektrárne zvyčajne dodávajú žiaľ iba  desatinu výroby elektrickej energie pre Texas. Väčšina elektrickej energie v Texase je od roku 2010 je vyrábaná hlavne zemným plynom alebo veternými elektrárňami.

Ako unikát (teraz asi nevýhoda) je, že spomedzi 48 susediacich štátov USA je Texas jediným štátom so samostatnou elektrickou sieťou!

Texas vyrába viac elektriny ako ktorýkoľvek iný štát USA a vyrába takmer dvakrát viac ako Florida, ktorá je na druhom mieste vo výrobe elektriny. V roku 2019 elektrárne na zemný plyn dodali viac ako polovicu výroby elektrickej energie, asi 5 000 MW v Texase predstavovala uhoľná výrobná kapacita, ktorá však bola vyradená z prevádzky od roku 2016. Výsledkom bolo, že uhoľné elektrárne dodávali v roku 2019 už menej ako jednu pätinu výroby, čo je pokles z asi jednej tretiny k roku 2014.

Naopak výrova elektrickej energie z veterných elektrární sa v Texase v priebehu posledných dvoch desaťročí rýchlo zvýšila. V roku 2019 veterná energia predstavovala už viac ako šestinu.

Texas má rozširujúcu sa paletu výrobných zdrojov na uspokojenie rastu spotreby. Inštalovaná veterná kapacita vzrástla na konci roku 2019 na 28 800 MW a solárna kapacita na 3 100 MW. Výroba elektrickej energii z vetra v roku 2014 prevýšila výrobu elektrickej energii z jadra a v roku 2019 sa blížila už k prekonaniu uhlia na pozícii dvojky.

Výroba z fosílnych palív a jadrová energia zostali teda v posledných dvoch desaťročiach takmer konštantné, pričom uhlie postupne nahradzoval zemný plyn.

Ako sme už spomenuli, spomedzi 48 susediacich štátov je Texas jediným štátom so samostatnou elektrickou sieťou. Hoci Texasu slúžia až štyri elektrické siete, hlavnú elektrickú sieť štátu prevádzkuje ERCOT. Sieť ERCOTu pokrýva asi trom štvrtiny štátu a je do značnej miery izolovaná od ostatných vzájomne prepojených energetických systémov slúžiacich na východ a západ susediacich štátov USA. Táto izolácia znamená, že sieť ERCOT nepodlieha federálnemu dohľadu a je z väčšej časti , závislá od vlastných zdrojov na dodávky  energetických potrieb štátu. Dodávky elektriny sa každým rokom síce zvyšovali, ale rovnako tak stúpal aj dopyt. Texas je faktický najväčším spotrebiteľom elektriny medzi štátmi USA!

Najväčší podiel na maloobchodnom predaji elektrickej energie má bytový sektor, nasledovaný komerčným sektorom a potom priemyselným sektorom. Tri z piatich domácností v Texase používajú elektrinu ako primárny zdroj na vykurovanie domu, dopyt však vrcholí počas horúceho leta – teda mesiacov so zvýšeným využívaním elektriny na chladenie.

Mimochodom v roku 1999 sa stal Texas prvým štátom USA, ktorý zaviedol štandard zdrojov energetickej efektívnosti (EERS). Táto norma vyžaduje, aby energetické spoločnosti vlastnené investorom v štáte znížili spotrebu energie a dopyt. Počiatočný cieľ úspory pre každú spoločnosť sa rovná 30% ročného rastu maximálneho dopytu spoločnosti. Po splnení tohto cieľa vyžaduje EERS, aby sa ročné úspory rovnali 0,4% maximálneho dopytu každého podniku.

Jadrové elektrárne v Texase:

  • Jadrová elektráreň „South Texas Project Electric Generating Station“ (tiež známa ako STP, STPEGS, South Texas Project) je jadrová elektráreň juhozápadne od Bay City. STP je asi 140 kilometrov juhozápadne od Houstonu. Je má dva reaktorové bloky, každý má tlakovodný jadrový reaktor Westinghouse a je chladená vodným rezervoárom (2 800 ha), ktorý eliminuje potrebu chladiacich veží. Reaktory prevádzkuje spoločnosť STP Nuclear Operating Company (STPNOC). Vlastníctvo je rozdelené medzi NRG Energy (44 percent), komunálne služby v San Antoniu CPS Energy (40 percent) a Austin Energy (16 percent). JE začali stavať 22. decembra 1975, prvý reaktorový blok pripojili do elektrizačnej siete 30. marca 1988, druhý blok 11. apríla 1989. Oba reaktorové bloky sú  rovnaké, stavané ako „dvojičky“ so štyrmi cirkulačnými slučkami a tlakovodnými reaktormi, každý s výkonom 1280 MWe Netto. Platné licencie prevádzkovania majú do 20. augusta 2047, resp. 15. decembra 2048. Okrem týchto dvoch prevádzkovaných reaktorových blokov boli na tejto JE plánované dva ďalšie reaktorové bloky typu ABWR s 1350 MWe, ale zatiaľ je projekt pozastavený.  
  • JE „Comanche Peak“ je približne 97 km juhozápadne od Dallasu. Na chladenie používa neďalekú vodnú nádrž Squaw Creek. Prevádzkovaná je spoločnosťou Luminant Generation, čo je dcérska spoločnosť z Vistra Energy. JE „Comanche Peak“ začali stavať 19. decembra 1974, prvý reaktorový blok prifázovali do energetickej siete 24. apríla 1990, a druhý 9. apríla 1993. Aj na tejto Je sú oba reaktorové bloky rovnaké, stavané ako „dvojičky“ so štyrmi cirkulačnými slučkami a tlakovodnými reaktormi Westinghouse, s výkonom 1209 MWe Netto (resp. 1197 MWe Netto). A aj na tejto JE plánovali postaviť ďalšie dva reaktorové bloky s reaktormi typu US-APWR, každý s výkonom 1700 MWe.  

Bohužiaľ k výpadkom energetických zdrojov v Texase sa v tomto prípade pridal aj výpadok prvého bloku JE South Texas.

Ale ako je to možné?

Veď predsa sa hovorí, že „jadrová elektráreň musí vydržať všetko!“

Výpadok prvého reaktorového bloku JE South Texas:

Počas spomínaného black-outu spôsobeného cyklónom a prudkými na Texas nezvyčajne nízkymi teplotami automaticky vypadol z prevádzky na JE South Texas aj prvý reaktorový blok JE South Texas. Podľa hlásenia amerického jadrového dozoru (autor informácie Ron Rohan, NRC Officer Thomas Kendzia, a zástupca prevádzkovateľa John Dixon), prvý reaktorový blok JE South Texas bol odpojený automatickou ochranou z dôvodu vyhodnotenia merania ako „nízka úroveň hladiny v parogenerátore“. Nízka úroveň parogenerátora bola spôsobená výpadkom dvoch čerpadiel napájacej vody (spočiatku z neznámej príčiny). V hlásení je zdôrazňované, že systémy hlavných a pomocných napájacích vôd fungovali podľa projektu. Taktiež že jadrový reaktor bol bezpečne odstavený (Všetky regulačné a havarijné kazety sú úplne zasunuté). Že počas odstavovanie neboli otvorené žiadne primárne ani sekundárne poistné ventily, a taktiež že neboli zaznamenané žiadne elektrické problémy. Bola dosiahnutá normálna prevádzková teplota a tlak predpísaná na tento režim, a že neboli ani zaregistrované žiadne významné udalosti. Ďalej sa konštatuje, že táto udalosť nebola významná pre zdravie a bezpečnosť verejnosti, a taktiež že druhý reaktorový blok danej JE (blok č.2) nebol ovplyvnený a zostal na 100 percentom výkone.

Ale pre túto JE (South Texas) to nebola prvá takáto skúška!

V roku 2017 JE South Texas plne odolala hurikánu Harvey.

No terajšie arktické mrazy vo februári 2021 „premohli“ elektráreň. 15. februára bol preto musel prevádzkovateľ atómovej elektrárne STP Nuclear Operating Company informovať, že jej prvý energetický blok jadrovej elektrárne bol o 5.37 ráno odstavený.

Ako sa predbežne z vyšetrovania príčin zdá, príčinou bolo zamrznutie línii tlakomerov k čerpadlám napájacej vody, čo vyslalo falošný signál straty napájacej vody.

Výsledkom bolo, že automatizácia (síce na základe falošného signálu, ale podľa projektu úplne správne!) vypla dve napájacie čerpadlá a potom odstavila samozrejme celý reaktorový blok JE.

To je zatiaľ prvý odhad, že prečo sa to stalo, ktorý však pochopiteľne musí byť dôkladne preverený a potvrdený, resp. iné dôvody vylúčené!

Takže samozrejme je to tak ako to aj uvádzajú v oficiálnom ozname spoločnosti JE: „Tímy STP pracujú na rýchlom návrate 1. bloku do prevádzky, ale preverujeme všetky dôvody, ktoré viedli k odstaveniu čerpadiel napájacej vody, a prijmeme potrebné opatrenia, aby sa zabránilo opakovaniu...“.

No ale prečo tie línie tlakomerov k čerpadlám napájacej vody zamrzli?

Odpoveď by sa mohla zdať aj celkom jednoduchá:

Oba reaktorové bloky na JE South Texas majú špeciálnu – úplne originálnu a v porovnaní s väčšinou iných JE vo svete, nezvyčajnú konfiguráciu. Ich „strojovňa“, teda sekundárna časť kde sa nachádzajú turbogenerátory nie je v žiadnej zakrytej budove, ale dalo by sa povedať je „pod holým nebom“. Tu na obrázku (fotke) z kozmu môžete vidieť oba bloky JE South Texas, pričom turbogenerátory sú ľahko rozlíšiteľné - sú namaľované modrou ochrannou farbou!

Je to z dôvodu ušetrenia nákladov, čo umožnilo práve zvyčajné mierne teplé počasie. Veď v Texase, druhom najväčšom štáte v USA (najväčšia je Aljaška) je v priemere teplota zriedkavo nad plus 35 ° C, a veľmi zriedka pod nulu, a veľmi veľmi zriedka do maximu mínus -5 ° C. Takže práve toto neochránené meranie línii napájacej vody bola asi príčina zamrznutia a následne vyslanie falošného signálu straty napájacej vody.

Texasský dispečer oznámil v utorok, že nočný energetický deficit dosiahol až 18,9 GW. Agentúry Bloomberg (Javier Blas) v tejto súvislosti poznamenal, že toto množstvo elektriny je potrebné pre tri milióny domácností a deficit sa rovná 36 hodinám postupného výpadku elektrickej energie. Dodávky plynu na exportné terminály poklesli o polovicu. A nie je to len kvôli príliš veľkému dopytu v Spojených štátoch. Napríklad v permskej kotline v Texase studne a potrubia na ich pomery nevídane jednoducho mrznú. Ťažba ropy v regióne poklesla o štvrtinu - o 1 milión barelov denne.

Pripomeňme si ešte raz na záver, že do USA prišli neočakávané arktické mrazy a za posledný týždeň v stredných a južných štátoch USA zaznamenali viac ako 800 teplotných rekordov, v niektorých regiónoch teplomer klesol na nikdy v ich oblastiach nevídaných mínusových hodnotách stupňov Celzia.

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Už ste čítali?