Fact sheet: black-out in Spanje en Portugal

Grootschalige verstoringen in het Iberisch elektriciteitsnet

Eerder deze week werd het Iberisch schiereiland (Spanje en Portugal) getroffen door een grootschalige stroomuitval. De precieze oorzaak is nog niet volledig duidelijk, maar een incident in het Spaanse netwerk gaf aanleiding tot de uitval van enkele zonneparken. Verder onderzoek moet nog duidelijkheid brengen over de initiële oorzaak. Eerdere meldingen over een uitzonderlijk atmosferisch fenomeen zijn uit de lucht gegrepen, maar in elk geval leidde het tot een “textbook example” van een black-out: tot een cascade van incidenten die resulteerde in een grootschalige black-out.

Het initiële incident leidde namelijk tot zogeheten interarea-oscillaties: trage, periodieke schommelingen in elektrisch vermogen en spanning tussen grote regio’s of landen binnen een gekoppeld elektriciteitsnet. Zulke oscillaties ontstaan wanneer groepen generatoren in de ene regio uit fase raken met die in een andere, bijvoorbeeld door een storing of een plotselinge wijziging in vraag of aanbod. Hoewel de algemene netfrequentie, zoals 50 Hz in Europa, op het eerste gezicht stabiel blijft, kunnen deze interarea-oscillaties optreden aan veel lagere frequenties, doorgaans tussen 0,1 en 1 Hz. Het gaat dus niet om de basisfrequentie zelf, maar om trage golfbewegingen die daar als het ware bovenop komen.

Het Iberisch netwerk begon dus op zeer korte tijd (schaal van seconden) te schommelen ten opzichte van het rest van het Europese hoogspanningsnet, tot in Letland toe. Daarop werden de interconnecties tussen het Iberisch schiereiland en Frankrijk automatisch afgeschakeld om verdere schade te voorkomen. Het resultaat: van de ongeveer 26 GW geïnstalleerd vermogen werd naar schatting meer dan 20 GW in enkele seconden afgeschakeld. Ook in andere delen van Europa waren de effecten meetbaar, al bleef de impact elders binnen de normale veiligheidsgrenzen en werd er geen uitval gemeld. Er was geen impact op het Belgische net.

Uitzonderlijk fenomeen, maar niet uniek

Hoewel dergelijke incidenten zeldzaam zijn, zijn ze zeker niet uniek. Grote netverstoringen komen vaker voor, vaak als gevolg van natuurlijke fenomenen zoals orkanen (denk aan orkaan Katrina en Sandy) of bosbranden (bijv. Californië). Daarnaast kunnen ook technische storingen – het gelijktijdig falen van meerdere installaties – of menselijke fouten aanleiding geven tot wijdverspreide uitval. Twee bekende voorbeelden zijn de tweedaagse grootschalige black-outs in India in 2012, waarbij respectievelijk 400 en 620 miljoen mensen getroffen werden. Europa kende zelf eerder al enkele ‘medium-sized’ storingen, zoals de black-out in Italië in 2003. Vaak ligt een combinatie van factoren aan de basis van een grootschalige netuitval.

Meteen rijst de vraag of een dergelijke black-out ook in België kan voorkomen. De laatste echte black-out dateert van augustus 1982. De bezorgdheid rond black-outs in de winters van 2014-2015 en van 2018-2019 was van een andere aard: toen ging het om een mogelijk gecontroleerd uitschakelen van een beperkt gedeelte van de belasting als gevolg van een tekort aan generatie. Onder meer door de versnelde afbouw van zowel steenkoolcentrales als nucleair werd gevreesd voor ernstige stroomtekorten in de winter, maar tot een echte black-out kwam het toen niet.

Het Belgische net: sterke Europese inbedding

In tegenstelling tot het Iberisch schiereiland is België veel sterker ingebed in het Europese net, met robuuste verbindingen met de buurlanden. Het Iberisch schiereiland daarentegen is geografisch en technisch minder sterk gekoppeld aan de rest van Europa – onder andere door de Pyreneeën die het verbinden met Frankrijk bemoeilijken. Daardoor wordt het bij grote storingen snel een “netwerkeiland”, wat de situatie verergert. In het geval van Spanje en Portugal bedraagt de interconnectiecapaciteit (de hoeveel elektriciteit die maximaal over de grenzen kan worden uitgewisseld tussen landen) slechts een 10% van de belasting, of een 2 à 3% van het totaal geïnstalleerde vermogen. Dat betekent dat ze slechts beperkt kunnen importeren of exporteren naar de rest van Europa. Ter vergelijking: de Europese Unie legt een doelstelling op van 15% interconnectiecapaciteit tegen 2030, om de bevoorradingszekerheid tussen lidstaten te versterken en hernieuwbare energie efficiënter te benutten.

Ook al is België beter geconnecteerd, ook hier is een grootschalige storing niet onmogelijk. Wanneer een ernstig incident zich in België zou voordoen, is de kans dan weer reëel dat ook andere delen van Europa mee getroffen worden door de onderlinge verwevenheid van onze netwerken. Het Europese elektriciteitsnet is echter bijzonder stabiel. In normale omstandigheden blijft het systeem in werking, zelfs bij het uitvallen van één of meerdere componenten. Toch zijn er grenzen: absolute zekerheid tegen elk incident is technisch en economisch niet haalbaar, en ook niet wenselijk. Daarom ligt de focus steeds meer op robuustheid (resilience): het vermogen om snel en gecontroleerd opnieuw op te starten, en om de impact van fouten te beperken door het netwerk in zones af te dammen.

Een black-out en de heropstart

Een black-out zoals deze op het Iberisch schiereiland toont de afhankelijkheid van de maatschappij van elektrische energie. De onmiddelijke effecten zijn zeer breed: de uitval van liften, verlichting, verkeer (inclusief verkeerslichten, trein, metro en vliegverkeer), betalingsverkeer,… en de geleidelijke uitval van communicatie. De maatschappij valt stil, en in sommige gevallen breekt paniek uit. Ook de industrie is getroffen: de meeste industriële processen vallen uit, en sommigen kunnen hierdoor ook beschadigingen ondervinden. Er zijn er ook langdurige effecten, bijvoorbeeld het verval van (niet langer) gekoeld voedsel, zieken of ouderen die niet voldoende hulp verkrijgen en economische en imagoschade.

Voor de heropstart bestaan er gedetailleerde procedures. Die zorgen ervoor dat het net veilig en gefaseerd terug online komt – eerst het transmissienet, daarna de rest. De herinschakeling is een stapgewijs proces, in detail voorbereid door de netbeheerder. In elke stap moet er beslist worden welke combinatie van belasting en generatie ingeschakeld wordt, en dit in voldoende kleine stappen om het fragiele netwerk in wederopbouw niet opnieuw te verliezen. Dit proces wordt grotendeels vanop afstand geschakeld, maar dit gebeurt in een situatie waar de exacte status van het netwerk niet gekend is, en er geen of beperkte communicatie beschikbaar is. Het is ook niet onmogelijk dat bepaalde acties een manuele interventie vergen, wat natuurlijk tijdrovend is. Het merendeel van de gebruikers kan meestal binnen enkele uren opnieuw aangesloten worden, maar voor afgelegen gebieden of bij fysieke schade kan het oplopen tot een dag of langer.

De rol van hernieuwbaar: sterkte of zwakte?

Het groeiende aandeel van hernieuwbare energiebronnen (wind en zon) maakt het beheer van het elektriciteitsnet complexer. Hernieuwbare productie bestaat vaak uit vele kleinere, gedistribueerde eenheden die minder tot niet bijdragen aan de zogeheten “inertie” of traagheid van het net – een belangrijke eigenschap die helpt om de frequentie van het net stabiel te houden bij plotse veranderingen in vraag of aanbod. Hoe minder inertie, hoe sneller en sterker de frequentie gaat schommelen bij storingen. Meer hernieuwbare bronnen toevoegen aan het systeem betekent dus dat het net gevoeliger wordt voor verstoringen.

Tegelijk bieden deze bronnen ook voordelen. Moderne hernieuwbare bronnen kunnen bijdragen aan de regeling van de frequentie (zoals de tradionele generatoren), er zijn ook veel meer kleine installaties die elk een veel kleinere impact hebben dan de zeer grote centrales. Ook bij de heropstart kunnen bepaalde hernieuwbare installaties (semi-)autonoom helpen. Wel vraagt de energietransitie om grondige aanpassingen aan het net en de bijbehorende netbeheersystemen, en in die overgangsfase is het te verwachten dat er meer incidenten kunnen plaatsvinden.

Belang van netstabiliteit in intergeconnecteerde netten met veel hernieuwbare energie

Het elektriciteitsnet van vandaag is bijzonder goed ontworpen en kan heel wat opvangen. Toch blijft het belangrijk om te investeren in een sterker en robuust netwerk. Hierbij dient men voldoende aandacht te besteden aan de nodige stabiliteitsmechanismen en netcontrole, maar ook aan de processen om grootschalige incidenten in te dijken en het systeem zo snel mogelijk terug op te starten bij uitval.

Etch, onze recent opgerichte Energy Transmission Competence Hub, voert met steun van de Vlaamse Overheid baanbrekend onderzoek uit op het gebied van futureproof elektriciteitsnetwerken.