Resilient power Blackout Informační příručka
Projekt Ministerstva průmyslu a obchodu 2A-1TP1/065 Zvýšení odolnosti distribuční soustavy proti důsledkům dlouhodobého výpadku přenosové soustavy ČR s cílem zvýšení bezpečnosti obyvatel Odpovědný řešitel: Ing. Ivan Beneš, CITYPLAN spol. s r.o. Spoluřešitelé: Ing. František Mejta, EGÚ ČB, a.s., Ing. Jaroslav Pejčoch, T-SOFT spol. s r.o., Ing. Jaroslav Rosa, CSc., ViP s.r.o., Ing. Ladislav Švarc, MEACONT Praha spol. s r.o. Vydal vlastním nákladem: CITYPLAN, spol. s r.o. Praha 2008 ISBN 978-80-254-3816-9
Obsah Použité zkratky a termíny... 2 1 Úvod... 3 2 Hlavní příčiny hrozeb 21. století... 3 3 Výlučnost elektřiny... 6 4 Řešení nouzového zásobování... 11 5 Vytvoření legislativních předpokladů pro vznik ostrovů života... 17 1
POUŽITÉ ZKRATKY A TERMÍNY Blackout BCP DG DS ES Grayout IZS kv Výpadek elektřiny velkého rozsahu Business Continuity Planning, plánování kontinuity obchodní činnosti Distributed Generation, rozptýlená výroba elektřiny Distribuční soustava Elektrizační soustava Nouzová dodávka elektřiny (bezpečnostní minimum) Integrovaný záchranný systém Kilovolt = tisíc voltů N-1 Pravidlo pro dimenzování elektrizačních soustav, znamenající odolnost proti výpadku jednoho prvku soustavy Oblast E.ON Oblast PRE Oblast SČE Oblast SME Oblast STE Oblast VČE Oblast ZČE OP Smart grids PS RESPO Trafo UCTE Oblast jihočeské a jihomoravské energetiky Oblast pražské energetiky Oblast severočeské energetiky Oblast severomoravské energetiky Oblast středočeské energetiky Oblast východočeské energetiky Oblast západočeské energetiky Ostrovní provoz Aktivní distribuční sítě, technologická platforma EU Přenosová soustava RESilient POwer, zkratka projektu Zvýšení odolnosti distribuční soustavy proti důsledkům dlouhodobého výpadku přenosové soustavy ČR s cílem zvýšení bezpečnosti obyvatel Transformátor Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity, asociace provozovatelů přenosových soustav kontinentální Evropy 2
1 ÚVOD V předchozí příručce Energetická bezpečnost, vydané v r. 2007 jsme dospěli k tvrzení, že blackout je Damoklův meč naší euroatlantické civilizace. Rčení Damoklův meč se užívá pro vyjádření situace, kdy člověk nemá být klidný či lhostejný, když ho čeká něco, na čem záleží a co nemusí skončit jen dobře. Doposud skončily všechny blackouty poměrně dobře, bez dlouhodobých následků, neboť pokud zasáhly rozsáhlé území, či celý stát (Itálie, 2003), trvaly jen několik desítek hodin. Pokud trvaly několik týdnů, týkaly se nejvýše milionu lidí (Auckland, Nový Zéland, 1998). Cílem příručky je zviditelnit a upozornit na hrozbu nad naší civilizací. Na rozdíl od Damokla, který ze strachu při pohledu na meč visící na koňské žíni nad svou hlavou již neviděl krásu, bohatství ani hojnost a vzdal se svého místa a povýšení, měla by tato příručka vést především k poznání souvislostí a umožnit těm, kteří rozhodují, učinit moudrá rozhodnutí ve prospěch ochrany obyvatelstva naší země. 2 HLAVNÍ PŘÍČINY HROZEB 21. STOLETÍ V 21 století bude lidstvo obecně a průmyslově vyspělé země (tedy ČR) zvláště čelit hrozbám vyplývajících z omezenosti (dostupnosti) primárních zdrojů ze změn klimatu. Jedním ze základních příkladů zajištění funkcí státu a ochrany životů, zdraví a majetku občanů v průmyslově vyspělých zemí, je zajištění bezpečných dodávek elektřiny za přijatelné ceny. Energetické sítě pro přenos a distribuci elektřiny jsou v ČR vybudovány tak, aby se bez problémů vyrovnaly s technologickými poruchami, běžnou kriminální činností a neúmyslnou chybou personálu. Ale nedokážou se vyrovnat s vícenásobným vyřazením kritických prvků přenosové soustavy, a to bez ohledu na příčinu. Obrázek 1 názorně ukazuje Damoklův meč, kterým je ohrožen stát i jeho občané. Vzhledem k současné závislosti na elektřině nejsme bez ní schopni zajistit základní potřeby člověka nutné k přežití. Obrácená pyramida potřeb podle 3
Maslowa 1 naznačuje, jak může být během několika sekund ohrožena nejen potřeba bezpečí, ale i uspokojení některých základních fyziologických potřeb. Obrázek 1 Damoklův meč 21. století Koincidence poruch Změna klimatu Migrace Zločinnost, deprivace Konflikty o zdroje Extrémní jevy Teroristické akce Guerillové akce Vojenské akce BLACKOUT Fyziologické potřeby: potřeba kyslíku, přiměřené teploty, tekutin, potravin, pohybu, spánku a odpočinku, vyhnutí se bolesti,... Potřeba bezpečí: jistoty, stálosti, spolehlivosti, struktury, pořádku, pravidel a mezí, osvobození od strachu, úzkosti a chaosu Potřeba sounáležitosti Potřeba uznání Potřeba seberealizace Základní potřeby podle Maslowa 1 Abraham Harold Maslow - jeden ze zakladatelů humanistického proudu v psychologii. Uváděn jako autor hierarchie lidských potřeb. 4
Změna klimatu se projevuje vyšší četností a intenzitou extrémních projevů počasí, které mohou, které mohou zasáhnout území i několika států (Kyrill - 2007, Emma 2008). Změna klimatu - bez ohledu na příčinu - bude doprovázena stále rostoucí migrací obyvatel. Migrace a uprchlictví již dnes představují jeden ze zásadních globálních problémů. Stále početnější skupinu běženců tvoří tzv. environmentální (ekologičtí) uprchlíci, kteří opouštějí své domovy v důsledku naprosté devastace přírodního prostředí a vyčerpání přírodních zdrojů, které vedou ke hladomoru. Pokud vlády v dotčených zemích nebudou schopny zvládnout účinky environmentálních tlaků, vznikajících v důsledku desertifikace či eroze půdy, mohou být tyto změny příčinou zničujících konfliktů. Degradace prostředí, chudoba, nespravedlnost a ozbrojené konflikty vstupují mezi sebou do spletitých a mocných interakcí a výsledkem je migrace obyvatel, kteří opouštějí svoje domovy v takto postižených oblastech. V současnosti se jedná o několik desítek miliónů lidí ročně, ale v budoucnu se může toto číslo zvýšit na stovky milionů. Ekonomicky vyspělé země nejsou schopny takový počet přijmout, a to vše za situace, kdy i jejich domovy mohou být zničeny (stoupající hladiny moří). Ústava ČR a Listina základních práv a svobod, která je součástí Ústavy požadují zajištění oprávněných práv a potřeb občanů. To však v ČR (i v EU27) nemůže být zajištěno bez dodávek energie. Této povinnosti se stát nemůže vzdát. Proto si musí pod kontrolou udržet subjekty a objekty kritické infrastruktury, klíčové zdroje energie i hlavní přenosové sítě. Pro případ krizových stavů musí být předem analyzovány možné scénáře jejich vzniku a průběhu a připraveno jejich řešení z pohledu ochrany obyvatelstva. Zajištění dodávek surovin, potravin, vody a energie, představuje složitou úlohu ve smyslu hospodářském, politickém, sociálním a vojenském (obr. 2) V podstatě všechny problémové okruhy, související s energetickou bezpečností ČR, byly zmíněny v kapitole 6 zprávy předložené Nezávislou odbornou komisí pro posouzení energetických potřeb České republiky v dlouhodobém časovém 5
horizontu 2 a z celé řady souvislostí je zřejmé, že tržní prostředí k zajištění energetické bezpečnosti nepostačuje. Obrázek 2 Čtyři oblasti zajišťování energetické bezpečnosti Rada bezpečnosti G 20? (národní) IZS Směrnice EU Vojenské doktríny Zahraniční politika Krizové řízení Liberalizovaný trh 240/2000 Účast v misích Diplomacie Civilní nouzové plánování Podnikání v energetice 406/2000 406/2006 241/2000 239/2000 458/2000 91/2005 Zajištění přístupu ke zdrojům energie a vody Zajištění dopravních cest Objekty kritické infrastruktury Integrovaný záchranný systém Energetické a vodohospodářské podniky Ústřední důležitost pro sílu moderních armád má ropa Kontinuita činnosti Minimalizace ztrát v území Zpráva Nezávislé komise (kapitola 6) Maximalizace zisku Regulované oblasti? Trh? A pak je zřejmé, že tržní prostředí k zajištění energetické bezpečnosti nepostačuje. 3 VÝLUČNOST ELEKTŘINY Výlučnost elektřiny, oproti jiným druhům energie, ilustrují nejlépe takové události jako přerušení dodávky ruského plynu přes Ukrajinu do EU. U 2 http://www.vlada.cz/cz/ppov/nezavisla-energeticka-komise/aktuality/default.htm 6
potrubního zásobování zemním plynem, ropou, teplem (i vodou) nevede nerovnováha zdrojů a spotřeby k okamžitému přerušení dodávky. Potrubní systémy mohou pracovat i s nižším tlakem a při přerušení dodávky může být po určitou dobu zajištěna dodávka ze zásobníků. Život v území se nezastavuje a je čas a prostor na politická jednání, která mohou krizi vyřešit v řádu dnů či maximálně týdnů. Česká republika má vybudovány zásobníky ropy a ropných produktů i zásobníky zemního plynu, a proto je schopna přečkat takovou krizi bez omezení dodávek. Naproti tomu, pokud dojde k nerovnováze výroby a spotřeby v zásobování elektřinou a tato rovnováha není okamžitě odstraněna, dojde k rozpadu provozu soustavy během několika sekund nastane blackout. Elektřina je vzhledem ke své fyzikální podstatě ve velkém měřítku zatím prakticky neskladovatelná. Výsledné škody a ztráty z déletrvajícího výpadku v zásobování elektřinou mohou být značné, srovnatelné s povodněmi v roce 1997 a 2002, i když by byly samozřejmě v konkrétních případech jiného druhu. Tyto škody za použití mezinárodně uplatňovaných metodik byly pro 14ti denní výpadek dodávky elektřiny uvedeny v územních energetických koncepcích Jihočeského, Středočeského, Pardubického kraje (v cenách roku 2000 šlo o částky, které oscilovaly mezi 15 až 20 miliardami Kč). V zemích, kde došlo k vážnému či déletrvajícímu výpadku dodávek elektřiny, se stala problematika blackoutu a jeho prevence předmětem vládních vyšetřovacích skupin a podle závažnosti a příčin vznikla celá řada doporučení adresovaná energetickému průmyslu. Z hlediska nastavených ekonomických podmínek se ukazuje, že je třeba hledat využití i tržních mechanismů jak zvýšit bezpečnost zásobování elektřinou a zlepšit povědomí o možném riziku. Odběratel elektřiny být měl být v kupní smlouvě informován přesněji než dosud o možnostech přerušení dodávek elektřiny. Smlouva o dodávce elektřiny by měla jasně vymezovat (nikoliv jen odkazem na legislativní paragrafy), kdo nese riziko dopadů z přerušení dodávky elektřiny, zda může zákazník očekávat kompenzace škod a v jaké výši. Spotřebitel se pak může snáze rozhodovat o alokaci, akceptaci či pojištění zbytkového rizika, které na něj ze smlouvy připadne. Z rozboru pohrom, hrozeb, zranitelnosti a dopadů vyplývá, že nejzranitelnějším energetickým systémem je elektrizační soustava. Jejími nejzranitelnějšími prvky jsou stožáry vedení 400 kv a transformátory 400/110 kv. Nejvážnější hrozbou pro přenosovou soustavu je koordinovaný vícenásobný teroristický útok. 7
Přenosová soustava je dimenzována podle praxe (N-1), takže jednoduchá porucha bude poměrně snadno eliminována. Jestliže by však byl teroristický útok zaměřen současně na několik kritických míst přenosové soustavy, je pravděpodobné, že dojde k závažnému narušení dodávek energie s dalekosáhlými ekonomickými a sociálními důsledky. Odstranění nebo snížení rizika vícenásobných teroristických útoků je proto v sektoru energetiky prioritní. Současně s tím se sníží i následky technologických poruch a přírodních pohrom. Z hlediska živelních pohrom je pak nejvážnější orkán a tvorba námrazy. Dopady déletrvajícího přerušení provozu přenosové soustavy by byly fatální. Názornou představu poskytuje následující obrázek 3. Obrázek 3 Současná distribuční síť je pasivní (orientační údaje) Elektrárna N=1: 0 obyvatel N=4: 10 mil. obyvatel Obnova: 2 roky Vedení 110 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 100 tis. obyvatel Obnova: 2 týdny Vedení 22 kv N=1: 2 tis. obyvatel N=4: 8 tis. obyvatel Obnova: 1 týden Vedení 220/380 V N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 2 dny Systémové elektrárny Maloodběr Maloodběr Vedení 400 kv N=1: ;0 obyvatel N=4: 10 mil. obyvatel Obnova 3 týdny 110 kv 22 kv 220/380 V Přenosová soustava 400 kv, 220 kv Trafo 400 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 10 mil. obyvatel Obnova: 6 měsíců DG Trafo 22 kv N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 1 týden Největší odběratelé Distribuční soustava n DG Pasivní distribuční soustava Trafo 110 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 50 tis. obyvatel Obnova: 2 měsíce Výrobna N=1: 0 obyvatel N=4: 0 obyvatel Obnova: 1 rok Současné veřejné distribuční sítě elektřiny jsou pasivní, neboť nejsou schopny zajistit zásobování elektřinou z místních zdrojů bez propojení s přenosovou soustavou. Určitá kumulace poruch nad rámec pravidla N-1 tak může ohrozit zásobování obyvatel celého státu (10 mil. obyvatel). Pokud by se podařilo vytvořit v legislativě podmínky pro vznik a provoz ostrovních systémů 8
distribučních soustav, nezávisle na přenosové soustavě, snížil by se dopad blackoutu na obyvatelstvo České republiky stokrát (obr. 4). Postižení se sníží přibližně na 100 tisíc obyvatel, což je situace, kterou je možné zvládnout s pomocí Integrovaného záchranného systému (IZS). Obrázek 4 Zodolněná distribuční síť je aktivní Systémové elektrárny Přenosová soustava 400 kv, 220 kv Největší odběratelé Distribuční soustava Firewall Vedení 110 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 100 tis. obyvatel Obnova: 2 týdny 110 kv 22 kv DG Trafo 110 kv N=1: 0 obyvatel N=4: 50 tis. obyvatel Obnova: 2 měsíce Vedení 22 kv N=1: 2 tis. obyvatel N=4: 8 tis. obyvatel Obnova: 1 týden Vedení 220/380 V N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 2 dny Maloodběr Trafo 22 kv N=1: 100 obyvatel N=4: 400 obyvatel Obnova: 1 týden 220/380 V DG DG DG Aktivní distribuční sít Výrobna N=1: 0 obyvatel N=4: 0 obyvatel Obnova: 1 rok Při vytvoření patřičných legislativních podmínek bude energetika schopna odstranit neakceptovatelné riziko dlouhodobého blackoutu postihujícího všechny regiony a po rozpadu přenosové soustavy (tj. po tzv. systémové poruše) přejít na ostrovní provozy regionálních distribučních sítí. Ostrovní provoz elektrických sítí má obdobnou funkci jako firewall v počítačových sítích. Není jistě náhodou, že nově zvolený americký president Barack Obama považuje tyto aktivní chytré sítě ( smart grids ) za důležitou součást koncepce obnovy elektrizační soustavy USA. Je dokonce součástí ekonomického balíčku, který má pomoci vyvést USA z hospodářské krize. Technologická platforma smart grids existuje i v EU a je podporována Evropskou komisí. Postupná adaptace distribučních sítí povede k sebeuzdravujícím systémům, které obdobně jako imunitní systém člověka, budou schopny čelit nejrůznějším hrozbám (obr. 5). 9
Obrázek 5 Postupná adaptace distribučních sítí Pasivní distribuční síť Aktivní distribuční síť Investice do technické inovace Decentralizované zdroje jsou připojeny k distribuční síti a zapomenuty Úprava ochran a automatik Zodolnění distribučních sítí Změna filosofie řízení distribučních sítí Sebeuzdravující inteligentní sítě s vysokou imunitou proti pohromám 10% 20% Podíl decentralizovaných zdrojů Přechod od pasivních sítí k aktivním je zásadním prvkem ochrany obyvatelstva, neboť snižuje zranitelnost elektrizační soustavy a tedy i společnosti při: extrémních projevech počasí, které mohou překonat pravidlo N-1 (typu Kyrill, Emma); zvládání krizových situací a zmírňování dopadů v případě teroristických útoků; rozvoji využívání obnovitelných zdrojů energie, jejichž provoz je nesouvislý či přerušovaný (větrné a sluneční elektrárny). Aktivní distribuční sítě jsou výrazně méně nákladná řešení, nežli plošné zálohování objektovými zdroji elektřiny a budou znamenat významný přelom v trendu výroby, přenosu a distribuce elektřiny, nastartovaném v 50. letech dvacátého století. 10
4 ŘEŠENÍ NOUZOVÉHO ZÁSOBOVÁNÍ Přístup k řešení vychází z dokumentu nazvaného Koncepce ochrany obyvatelstva do roku 2013 s výhledem do roku 2020, schváleného usnesením vlády č. 165 ze dne 25. února 2008. V něm se v části 4.1.3 mimo jiné uvádí: Poškození, narušení nebo zničení kritické infrastruktury může být způsobeno přírodními katastrofami a vlivem činnosti lidského faktoru, které se váže na selhání techniky a technologických postupů a na úmyslné akce zahrnující terorismus a organizovaný zločin, a to jak jednotlivců, tak skupin. Ochrana kritické infrastruktury je proces, který je zaměřen na takové zajištění fungování subjektů kritické infrastruktury a objektů, které vlastní nebo provozují, tak aby nedocházelo k jejich selhání při zohlednění všech možných rizik a hrozeb. Smyslem ochrany kritické infrastruktury musí být proto minimalizace dopadů výpadku činnosti těchto infrastruktur tak, aby narušení funkcí, činností nebo služeb bylo krátkodobé, málo četné, zvladatelné, přinejmenším provizorním nebo alternativním způsobem a územně omezené tak, aby postihlo co nejmenší počet obyvatelstva. Při krizových stavech je obvykle nutné omezovat veřejnosti poskytování výrobků a služeb. Z hlediska konečného spotřebitele to znamená, že mu může být přiděleno omezené množství toho, co obvykle potřebuje, a to tak, aby mu zmíněné množství umožnilo přežití krizového stavu bez újmy na zdraví. V elektroenergetice, na rozdíl od zásobování vodou, tento systém v současné době neexistuje. Při zmiňovaných hrozbách (extrémní vývoj počasí, úmyslné činy, selhání lidského činitele apod.) jsou spotřebitelé v postižených oblastech zcela odříznuti od dodávek elektřiny i přesto, že by pro přežití postačovalo mnohem menší množství elektřiny, než jsou potřeby v normálním provozu. Tato praxe je přijatelná pokud nepředpokládáme, že by krizový stav výpadků elektřiny velkého rozsahu (blackout) trval déle než 24 hodin. Po této době začínají značné problémy prakticky u všech spotřebitelů a život společnosti je značně narušen. Ukazuje se, že pokud by bylo možné v postižené oblasti zajistit alespoň 30 % obvykle požadovaného elektrického výkonu, společnost by i déletrvající výpadek dodávek mohla překonat bez větších problémů. Systém zajištění nouzového zásobování elektřinou pomocí místních zdrojů elektřiny (zejména městských tepláren) proto vyžaduje schopnost sítě regulovat spotřebu v reálném čase tak, aby byly zásobovány objekty kritické 11
infrastruktury a aby i všichni spotřebitelé dostali bezpečnostní minimum. Přebytek elektřiny by pak mohl cyklicky rotovat. Určitou představu v tomto směru poskytují informace uvedené v tabulce 1. Tabulka 1 Předpoklady provozu ostrovních systémů v regionech Týden Oblast PRE Oblast STE Oblast E.ON Oblast ZČE Oblast SČE Oblast VČE Oblast SME 1 151% 67% 116% 2 17% 118% 47% 99% 154% 71% 120% 3 17% 119% 45% 98% 149% 69% 118% 4 16% 109% 43% 91% 142% 64% 114% 5 16% 114% 45% 94% 148% 64% 118% 6 17% 113% 45% 93% 147% 66% 119% 7 17% 118% 46% 96% 151% 67% 121% 8 17% 118% 46% 96% 149% 72% 120% 9 17% 119% 46% 96% 152% 68% 121% 10 18% 126% 47% 98% 156% 72% 123% 11 18% 126% 49% 102% 161% 80% 125% 12 17% 117% 46% 96% 151% 71% 119% 13 20% 128% 48% 102% 160% 77% 128% 14 21% 134% 49% 103% 163% 76% 127% 15 20% 146% 52% 109% 171% 83% 132% 16 20% 150% 52% 107% 171% 84% 135% 17 20% 154% 53% 110% 176% 84% 138% 18 20% 152% 55% 111% 170% 84% 138% 19 20% 157% 55% 109% 170% 83% 139% 20 20% 154% 53% 106% 166% 83% 136% 21 19% 155% 53% 107% 174% 84% 136% 22 21% 155% 53% 110% 178% 84% 138% 23 20% 154% 53% 111% 179% 85% 138% 24 19% 156% 52% 110% 174% 84% 137% 25 19% 153% 53% 111% 173% 84% 136% 26 21% 150% 54% 109% 179% 83% 142% 27 22% 152% 61% 116% 183% 88% 144% 28 21% 148% 54% 112% 184% 85% 142% 29 19% 142% 52% 110% 185% 86% 138% 30 21% 147% 56% 119% 194% 93% 146% 31 19% 156% 59% 119% 206% 98% 157% 32 19% 152% 57% 119% 197% 92% 144% 33 21% 147% 53% 115% 180% 86% 136% 34 21% 145% 53% 112% 182% 84% 134% 35 22% 148% 54% 113% 180% 85% 140% 36 20% 139% 51% 105% 174% 82% 124% 37 20% 138% 51% 106% 176% 83% 127% 38 20% 138% 51% 106% 173% 82% 129% 39 19% 138% 51% 101% 169% 81% 128% 40 19% 140% 50% 104% 167% 81% 127% 41 18% 128% 48% 101% 165% 76% 122% 42 18% 127% 47% 100% 161% 75% 123% 43 17% 116% 44% 93% 153% 70% 115% 44 17% 119% 46% 96% 156% 74% 112% 45 16% 113% 44% 92% 149% 69% 100% 46 15% 108% 43% 89% 141% 67% 98% 47 15% 104% 43% 89% 139% 65% 97% 48 15% 104% 43% 88% 136% 65% 96% 49 15% 109% 42% 90% 140% 66% 99% 50 15% 106% 44% 88% 138% 65% 97% 51 14% 103% 47% 92% 137% 65% 99% 12
Rozbor situace v jednotlivých zásobovacích územích distribučních společností ukazuje, že kromě hlavního města Prahy jsou ve všech ostatních regionech příznivé podmínky pro zajištění nouzového zásobování elektřinou z místních zdrojů. Ty jsou schopny pokrýt vice než 40% (žlutá) a v některých regionech až 100% (zelená) požadovaného maxima zatížení dané sítě. S ohledem na dále uváděný text a jeho pochopení je nutné připomenout (definovat) nežádoucí stavy energetického systému. Těmi jsou vysoká cena, omezení dodávky a přerušení dodávky energie. Vysoká cena energie - stav, kdy tržní cena energie vzroste na značně vyšší než obvyklou úroveň a tato situace není krátkodobá (řádově několik hodin, maximálně dnů). Situace je na místním liberalizovaném trhu způsobena energetickou nedostatečností, v krátkodobém měřítku pak i výkonovou nedostatečností. Vlivem globálních komoditních trhů může být vysoká cena způsobena rozhodováním spekulantů. Na nedokonalých trzích může být způsobena chováním dominantních firem a kartelovými dohodami. Omezení dodávky energie - stav, kdy je někdy nutno zavádět řízený přídělový systém s cílem dosažení snížení spotřeby. Souvislost mezi situacemi vysoké ceny a omezení dodávky spočívá v tom, že k řízenému omezení dodávky může dojít v případech, kdy při zvýšení ceny nedojde působením trhu k dostatečnému snížení poptávky (poptávka je málo elastická, nebo není změna ceny v reálném čase pro některé skupiny spotřebitelů technicky proveditelná), nebo v případech, kdy je cenová úroveň stanovená trhem sociálně a politicky neúnosná. Omezení dodávky je tedy účinným nástrojem řešení nerovnováhy nabídky a poptávky při předcházení stavu nouze a umožňuje také vznik a řízení ostrovních provozů v krizových situacích. Přerušení dodávky energie - stav, kdy společnost musí čelit dopadům, které se vymykají zkušenosti z obvyklých stavů podchycených statistikami. Znamená postižení rozsáhlejšího území a po delší dobu, než je obvyklé. V důsledku toho vede nedostatečná zkušenost, jak na straně energetických společností, tak i spotřebitelů, k podcenění přípravy preventivních a zmírňujících opatření. Z hlediska možného vzniku krizových situací vyvolaných přerušením dodávek elektřiny je třeba si uvědomit, že krize nevzniká bezprostředně po přerušení 13
dodávky energie, ale vyvíjí se s časem, přičemž vlivem vzájemných závislostí systémů kritické infrastruktury může docházet k zesilujícím a dominovým účinkům. Projekt Zvýšení odolnosti distribuční soustavy proti důsledkům dlouhodobého výpadku přenosové soustavy ČR s cílem zvýšení bezpečnosti obyvatel (zkratka RESPO RESilient POwer) patří do skupiny aktivit zaměřených na zvýšení spolehlivosti chodu elektrizační soustavy (ES), zvýšení bezpečnosti obyvatel a snížení ekonomických dopadů. Cílem je zachovat kontinuitu dodávky elektrické energie při vzniku havarijních stavů v elektrizační soustavě. Jde o pro-aktivní preventivní opatření vedoucí ke snížení primárních škod ve výrobě, souvisejících s poškozením nebo zničením produkce v důsledku výpadku energií a o snížení sekundárních škod průmyslových závodů a dalších spotřebitelů. Přechod stavu elektrizační soustavy do stavu blackoutu může být náhlý, nebo postupný přes stav energetické nedostatečnosti. Stav energetické nedostatečnosti z hlediska spotřebitele (jeden z nouzových stavů z hlediska dodavatele) může zvýšit pravděpodobnost vzniku blackoutu, ale sám o sobě nemusí blackout způsobit. Diskusi o energetické bezpečnosti a možnosti vzniku blackoutu může usnadnit následující obrázek. Barvy mají význam výstražných stupňů používaných v krizovém řízení (obr. 6). Obrázek 6 Stavový model elektrizační soustavy Varování Normální stav Snížení bezpečnosti zásobování Nápravné akce či obnova Stav nouze Blackout Krizová situace Zpoždění (s, min, hodiny, dny) Nežádoucí situace pro spotřebitele mohou mít různé příčiny na straně dodavatele (nedostatek zdrojů, technické poruchy, přírodní pohromy, úmyslné činy i 14 Ztráty u spotřebitelů narůstají exponenciálně s časem
neúmyslné chyby personálu). Vznik nežádoucího stavu blackout v distribuční soustavě je vyjádřen metodu stromu událostí (obr. 7). Obrázek 7 Strom událostí blackout v distribuční soustavě Na rozdíl od jiných nežádoucích stavů (vysoká cena či omezení dodávky) je blackout vždy důsledkem sledu velmi rychlých událostí v elektrizační soustavě. Příčinou je nezvládnuté vyrovnání nabídky a poptávky. Nejslabším článkem je ve světle nových hrozeb závislost blackoutu distribuční soustavy na rozpadu provozu přenosové soustavy. Šipkou je znázorněná vize zodolnění distribuční soustavy řešené projektem RESPO a cíl řešení je naznačen na obrázku 8. Dosažení takového cíle, mimo jiné, vyžaduje vybrané energetické zdroje dovybavit vhodnou technologií a řídicím systémem, distribuční sítě a odběrná místa dovybavit potřebnou jistící, měřící a komunikační technologií. Spolu se speciálním řídícím centrem krizového ostrovního provozu pak mohou plnit funkce aktivních prvků krizové energetiky a jako celek v režimu ostrovního provozu mohou zajistit krizovou dodávku elektřiny subjektům kritické infrastruktury a domácnostem. 15
Obrázek 8 Strom událostí blackout v zodolněné distribuční soustavě V elektrizační soustavě ČR (ES ČR) existují dva možné krajní případy vzniku ostrovních provozů (OP), a to: a) ES ČR se odpojí od evropské propojené elektrizační soustavy a samostatně pokrývá zatížení dané spotřebou ČR; b) Výrobna (teplárna) se odpojí od ES ČR a pracuje samostatně pro svoji vlastní spotřebu. Mezi těmito dvěma mezními stavy je žádoucí pro zvýšení ochrany obyvatelstva zajistit možnost vzniku veřejných ostrovních provozů, které by v případě krizové situace zjistily nouzově zásobovat domácnosti, objekty kritické infrastruktury a ostatní spotřebitele z místních zdrojů, zejména z veřejných tepláren, napojených do distribučních soustav. Tak se z blackoutu stane grayout, zajišťující nezbytné množství elektřiny a umožňující zachovat funkci domova jako útočiště k přežití krizové situace. Princip je jednoduchý: zdroj (elektrárna nebo teplárna) se záměrně vydělí z deficitního ostrova (ostrov s nedostatkem aktuálního výkonu, ve kterém kmitočet klesá) do vlastního lokálního ostrova a zásobuje oblast, která je svojí 16
velikostí přizpůsobena aktuálním výkonovým možnostem elektrárny či teplárny. Přizpůsobení se provádí způsobem, který rovněž řeší tento projekt RESPO. Využívá se skutečnosti, že odběrná místa jsou postupně vybavována elektronickými (statickými) elektroměry, které je možné doplnit zařízením pro omezování proudové hodnoty vstupního jističe na technologické minimum. Řízení takového ostrova života pak může probíhat podle priorit stanovených v krizovém plánu daného území. Určitá část obecných požadavků na systémové a podpůrné služby je již definována v Pravidlech provozování distribučních soustav. Pro zamýšlené zodolnění je však nutné provést doplnění těchto pravidel o podrobný fyzikální popis jednotlivých služeb, jejich parametrizaci a způsob ověřování a certifikace. Další neméně důležitou oblastí je navržení, projednání a odsouhlasení metodiky ekonomického ohodnocení a stimulace poskytovatelů podpůrných služeb. V první řadě musí být zajištěna úprava legislativy, která podmínky vzniku ostrovů života umožní. 5 VYTVOŘENÍ LEGISLATIVNÍCH PŘEDPOKLADŮ PRO VZNIK OSTROVŮ ŽIVOTA Navržená koncepce řešení je v souladu s předpokládanou nutností transformace pasivní distribuční sítě na síť aktivní (obr. 5), která je vyvolána zejména rostoucím podílem distribuovaných zdrojů elektřiny, často i zdrojů, jejichž výkon nelze předem plánovat (větrné a sluneční elektrárny) a také novými hrozbami, jímž budeme čelit ve 21. století. Je nutné, aby v kritických situacích energetické systémy fungovaly a stát měl potřebné prostředky k plnění své úlohy. Základní úloha státu a jeho orgánů je vymezena v Ústavě České republiky, v Listině základních práv a svobod (je součástí Ústavy) a zákonem č. 2/1969 Sb., o zřízení ministerstev a jiných ústředních orgánů státní správy ČR v platném znění. Z těchto dokumentů a zejména z textu Listiny základních práv a svobod vyplývá, že mimo jiné stát musí chránit životy, zdraví a majetek svých občanů. K tomu disponuje určitými specifickými pravomocemi danými zákony, což může soukromý sektor chápat jako svým způsobem rušivý element v neoliberálním pojetí tržních vztahů. Nicméně krizové situace jsou samy o sobě vybočením z normálního stavu a role státu pro nastolení a realizaci potřebných opatření je nezastupitelná. Tento zdánlivý rozdílný postoj ovšem vůbec nebrání tomu, aby stát společně s oběma stranami (dodavateli i odběrateli energií) vytvořil 17
optimální strategii celostního řízení rizik, aplikoval ji formou dohledu v klidovém stavu a formou řízení ve stavech krizových. Vyjděme tedy z toho, že základní vlastností dobré organizace je existence procesu plánování kontinuity (Business Continuity Planning - BCP) a organizace provádí tuto činnost ve svém vlastním zájmu v rámci svých vnitřních procesů, na vlastní náklady a s respektováním pravidel, která jsou dána okolím (obchodní pravidla, legislativa, pojištění, apod.). Přestože je pro organizaci BCP zdánlivě čistě nákladovou položkou, pomáhá jí minimalizovat rizika a rovněž zvyšuje dobré jméno (goodwill) organizace, a tedy zvyšuje její tržní hodnotu, což se v poslední době stává stále důležitějším ukazatelem při hodnocení úspěšnosti. Stát, resp. řídicí složky regionů a měst jsou na tom podobně. Stát navíc má silnější roli v definování prostředí pomocí legislativy. Může tedy pro umožnění či usnadnění řešení případné krizové situace využívat mimořádných opatření, která v normálních podmínkách nelze použít (tzv. krizové zákony). Stát má zavedené mechanismy pro krizové plánování, které jednak postihují samotnou veřejnou správu a rovněž definují činnost vybraných ekonomických subjektů, které mají ze zákona povinnost zpracovávat plány krizové připravenosti, či předávat informace o civilních nouzových zdrojích pro plán nezbytných dodávek. Vyjdeme-li z potřeby integrovaného řízení rizik, má smysl uvažovat o těsné spolupráci a provázání veškerých těchto dokumentů mezi zúčastněnými subjekty na obou stranách. Jinými slovy dokumenty by měly být uvnitř organizace harmonizovány tak, aby celý systém plánů kontinuity (na straně energetické společnosti i spotřebitele - zejména subjektu kritické infrastruktury) a krizových plánů (organizace státní správy a samosprávy) tvořil jeden celek reflektující řízení rizik z celospolečenské úrovně. Bylo dostatečně prokázáno, že největší hrozbou z pohledu funkce celého území ČR, která může vyústit v těžko zvladatelný krizový stav, je v oblasti kritické infrastruktury déletrvající rozpad elektrizační soustavy blackout. Elektrizační soustava je nejvíce centralizovaná infrastruktura, navržená podle praxe N-1 (musí zvládnout výpadek jednoho kritického prvku), nemající možnost využití zásobníků jako má ropa a zemní plyn. Při nezvládnutí rovnováhy výroby a spotřeby dochází k rozpadu sítě během několika sekund. Vlivem prakticky totální závislosti životů občanů a národního hospodářství na elektřině dochází po několika hodinách výpadku ke kolapsu života v postiženém území. Například v prvních minutách výpadku uvíznou tisíce lidí ve výtazích, v metru, ve vlacích mimo stanice ale i v autech na ucpaných komunikacích, 18
neboť je vyřazena dopravní signalizace. Po několika hodinách je ochromeno zásobování vodou, teplem, bankovnictví, finanční trhy, elektronický platební styk, užití bankomatů, ambulantní péče ve zdravotních zařízeních a lékárnické služby, provoz letišť. Po 24 hodinách se stává situace kritickou. Toto riziko je téměř permanentně přítomno a je jen stěží akceptovatelné. Přitom je nemůže nést pouze stát, ale na jeho snižování se musí podílet energetické podniky i koneční spotřebitelé. Protože během sekund, při kterém dochází k rozpadu sítě, se nestačí sejít žádný krizový štáb, postupy musí být připraveny předem a automatizovány. Z hlediska možností státu a z výše zmíněných skutečností je nutné: A) Vytvořit předpoklady pro zajištění dodávek elektřiny (energií) subjektům a objektům tzv. kritické infrastruktury. V připravované novele zákona č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů, se zavádí pojem kritická infrastruktura ( 2, písmeno b). Kritickou infrastrukturou se rozumí výrobní systémy, nevýrobní systémy nebo služby, jejichž narušení by mělo závažný dopad na bezpečnost státu, ekonomiku, veřejnou správu, zabezpečení základních životních potřeb obyvatelstva, nebo plnění mezinárodních závazků ( 2, písmeno f). Součinnost vlastníků objektů kritické infrastruktury by měla spočívat v plánu krizové připravenosti pro případ výpadku veřejné sítě, zajišťující alespoň nouzové plnění služeb. V tomto smyslu existuje vazba mezi energetickým zákonem (zákon č. 458/2000 Sb.) a zákonem o krizovém řízení (zákon č. 240/2000 Sb.). B) Vytvořit předpoklady (legislativních a věcných) pro vznik ostrovních provozů zajišťujících přiměřené dodávky elektřiny v krizových stavech. Důsledkem vícenásobného narušení přenosové sítě je tzv. blackout. V tom případě mohou sehrát významnou úlohu lokální výrobny dodávající v tzv. ostrovním provozu určité množství elektřiny do distribuční sítě pro pokrytí základních (nouzových) potřeb. S ohledem na vývoj v posledních letech by měla být takto zodolněna všechna statutární města, což představuje zvýšenou ochranu pro 1/3 obyvatelstva ČR. Zejména v Praze, kde sídlí většina vládních institucí, včetně bank a firemních center, se jedná o velice vážný problém, jehož řešení nelze odkládat. Je nutné též zajistit, aby ostrovy ostrovní provozy byly schopny startu ze tmy. V tomto smyslu je nutná vazba mezi energetickým zákonem (zákon č. 458/2000 Sb.) a zákonem o krizovém řízení (240/2000 Sb.) a zákonem o hospodářských opatřeních pro krizové stavy (241/2000 Sb.). 19
C) Požadovat doplnění existujících Územních energetických koncepcí ( 4 zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií) o zajištění elektřiny (energií) v případě krizových stavů. Z dostupných informací pouze 3 kraje (Jihočeský, Středočeský a Pardubický) mají zpracované dokumenty doplňující jejich Územní energetické koncepce o část zaměřenou na krizové stavy v dodávkách elektřiny (energií). S ohledem na vývoj v posledních letech se jedná o velice vážný problém, jehož řešení nelze odkládat. V tomto smyslu je nutná vazba na zákon o hospodaření energií (406/2000 Sb.) a zákon o krizovém řízení (240/2000 Sb.) a zákon o hospodářských opatřeních pro krizové stavy (241/2000 Sb.). Opatřeními zmíněnými ad A), ad B) i ad C) se pro případ krizových stavů vytvářejí podmínky zajišťující připravenost regionů pro krytí základních potřeb občanů žijících na jejich území a pro zachování přiměřené funkce státní správy a územní samosprávy (obr. 9). Obrázek 9 Soběstačnost a propojení přirozených celků v krizových stavech Je na rozhodnutí vlády a zákonodárného sboru (Parlamentu ČR), jak budou přistupovat k požadavku zajištění ostrovů života přistupovat. 20
2008 // design by dani