Il blackout che il 28 aprile ha colpito Spagna, Portogallo e una parte della Francia è stato il risultato di una sequenza complessa di eventi, aggravati da carenze strutturali nel sistema elettrico iberico.
Secondo gli aggiornamenti più recenti di fonti istituzionali come il gestore della rete di trasmissione spagnola Red Eléctrica (REE), la Rete europea dei gestori dei sistemi di trasmissione ENTSO-E e altre fonti ufficiali iberiche, i problemi principali hanno riguardato possibili sovratensioni in alcune sottostazioni, la limitata capacità di interconnessione con il resto d’Europa, insufficienti riserve di frequenza e la bassa inerzia del sistema, legata alla scarsa presenza di turbine rotanti nelle fasi del blackout e alla predominanza invece di fonti rinnovabili basate su inverter, non configurati per creare autonomamente la frequenza di rete.
L’insieme di queste concause avrebbe portato al collasso il sistema in meno di trenta secondi.
Sovratensioni, perdita di generazione e crollo della frequenza
“Il blackout potrebbe essere stato innescato da sovratensioni che hanno causato tre distacchi di centrali nelle province di Granada, Siviglia e Badajoz”, secondo quanto dichiarato dalla ministra spagnola della Transizione energetica, Sara Aagesen.
Questi distacchi “potrebbero essere stati dovuti a sovratensioni, come elemento scatenante della caduta di tensione a cascata”, ha detto la ministra rispondendo in Parlamento a una serie di interrogazioni. ENTSO-E ha identificato una serie di distacchi di generazione nel sud della Spagna, stimati in circa 2.200 MW, avvenuti alle 12:32:57 del 28 aprile.
In altre parole, le sovratensioni, superando i limiti di sicurezza, avrebbero attivato i sistemi di protezione automatica delle centrali elettriche collegate a quelle sottostazioni. In meno di 20 secondi, circa 2,2 GW di capacità produttiva sarebbero usciti dalla rete.
Questa perdita improvvisa di generazione avrebbe causato un rapido calo della frequenza elettrica nella penisola iberica, che in soli 27 secondi è scesa fino a 48,0 Hz, livello critico che compromette la stabilità dell’intero sistema.
L’isolamento completo e il collasso
Sugli eventi di natura locale rilevati nel sud della Spagna si è innestata una debolezza strutturale, relativa alla limitata interconnessione della Spagna e del Portogallo con il resto del continente. L’interconnessione principale con la Francia ha una capacità complessiva di appena 3 GW, pari a circa il 3% della capacità installata spagnola, contro il 15% raccomandato dalle linee guida europee.
A fronte del calo di frequenza in Spagna, i dispositivi di protezione installati sulle linee ad alta tensione tra Francia e Spagna si sono attivati alle 12:33:21 del 28 aprile, disconnettendo fisicamente la penisola iberica dal resto del sistema elettrico europeo.
Gli impianti di difesa automatica, come il distacco di carichi programmato, non hanno potuto fermare la caduta di frequenza: la reazione necessaria avrebbe dovuto essere molto più rapida e potente di quanto disponibile.
Questo isolamento dal resto del continente avrebbe impedito qualsiasi supporto esterno per contenere la crisi, accelerando il collasso. Come ha osservato Ric O’Connell della società di analisi energetiche californiana GridLab, “una maggiore capacità di interconnessione avrebbe potuto aiutare a stabilizzare la rete dopo la perdita di generazione”.
Va aggiunto che nei minuti precedenti al collasso la rete europea aveva sperimentato insolite oscillazioni di potenza e frequenza (inter-area oscillation) che hanno interessato anche la penisola Iberica. Gli operatori di rete di Spagna (REE) e Francia (RTE) erano intervenuti per smorzare queste oscillazioni, e al momento dell’incidente i parametri elettrici risultavano rientrati in norma.
Tuttavia, secondo Aagesen, la presenza di tali fluttuazioni anomale poco prima dell’evento potrebbe aver indirettamente predisposto il sistema al blackout.
Rinnovabili e bassa inerzia
Al momento del blackout, circa il 70% della produzione elettrica iberica proveniva da impianti fotovoltaici ed eolici, tecnologie basate su inverter. A differenza dei generatori sincroni, dotati di turbine rotanti, come le centrali a gas, idroelettriche e nucleari, gli inverter usati attualmente in moltissimi impianti a energie rinnovabili europei non forniscono inerzia naturale o virtuale al sistema, rendendo la rete più vulnerabile alle oscillazioni di frequenza.
“In presenza di una quota così elevata di generazione rinnovabile non sincrona, il sistema non è riuscito a resistere alle oscillazioni di frequenza”, ha spiegato Jonas Kristiansen Nøland, professore alla Norwegian University of Science and Technology.
Anche i condensatori sincroni e gli impianti solari a concentrazione, che contribuiscono con generazione sincrona, non sono riusciti a impedire il collasso.
La possibile reazione a catena che ha spento la rete
Sulla base dei dati fin qui disponibili, Matthias Fripp, responsabile per la ricerca globale presso la californiana Energy Innovation, ha proposto il seguente, ipotetico, scenario riassuntivo.
- La rete partiva già in equilibrio precario
In condizioni di bassa domanda, tipiche di una giornata primaverile, alcune centrali stavano assorbendo potenza reattiva per evitare che la tensione salisse troppo. È una pratica nota, usata per contenere la tensione quando la rete è “leggera”. - I primi distacchi hanno fatto salire la tensione
Quando una o più centrali si sono spente a causa delle sovratensioni, la tensione di rete è aumentata ulteriormente e bruscamente, perché è venuta meno la loro funzione di assorbimento di potenza reattiva. Questo ha fatto scattare le protezioni di altri impianti, provocando nuovi distacchi. - La rete ha iniziato a perdere frequenza
A quel punto, la frequenza elettrica è precipitata. Per cercare di rallentare il crollo, si è attivato il sistema automatico di distacco dei carichi, che ha scollegato una parte della domanda. - Il carico più basso ha peggiorato la sovratensione
Paradossalmente, staccare i carichi ha ridotto ulteriormente l’assorbimento sulla rete, facendo salire ancora di più la tensione e sbilanciando ancora di più la frequenza. Questo ha destabilizzato ulteriormente il sistema. - Ulteriori distacchi e blackout totale
Con l’aggravarsi della sovratensione, ancora più centrali si sono spente, fino a superare il punto di non ritorno: la rete iberica, isolata dal resto della rete continentale, ha perso sincronismo e si è spenta del tutto.
Prospettive
Dal blackout è emersa in Spagna una forte accelerazione dell’interesse per progetti di accumulo energetico, che avrebbero potuto contribuire a bilanciare gli sbalzi di frequenza, anche in presenza di una folta generazione rinnovabile e di una scarso apporto delle centrali sincrone tradizionali.
Inoltre, “l’evento iberico ha dimostrato che è necessario aggiornare software e hardware degli inverter per garantire la continuità durante disturbi di rete. Reti ad alta penetrazione di rinnovabili richiedono pianificazione meticolosa e riserve operative robuste”, ha aggiunto Ric O’Connell di GridLab.
Fonte: Qualenergia.it