A villamosenergia-rendszerek egyre összetettebbé válásával nem minden üzemzavar előzhető meg, a kockázatok azonban jelentősen csökkenthetők. Egy friss nemzetközi tanulmány azt vizsgálja, hogyan lehet a hálózati zavarokat korábban felismerni, hatásaikat mérsékelni, illetve egy esetleges kiesés után gyorsabban helyreállítani. A kutatás eredményei különösen fontosak lehetnek az ipari és kritikus infrastruktúrák számára, amelyek működése nagymértékben függ a stabil energiaellátástól.
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Villamos Energetika Tanszékének tudományos főmunkatársa, Hartmann Bálint társszerzőségével a Nature Reviews Electrical Engineering folyóiratban jelent meg ezzel kapcsolatban egy összegző tanulmány. A szerzők a múltbeli üzemzavarok elemzésétől és a hálózati sérülékenységek feltárásától a valós idejű monitoringon, a proaktív beavatkozásokon és az automatizált vezérlésen át egészen a helyreállításig tekintették át a lehetséges megoldásokat.
Hartmann Bálint a BME FASTER kutatócsoport vezetőjeként a villamosenergia-rendszerek topológiáját, dinamikáját és sérülékenységét kutatja. A kritikus jelenségek vizsgálatához kapcsolódóan korábban empirikus kiesési adatok elemzésével és realisztikus hálózatokon végzett hibakaszkád-szimulációkkal igazolta, hogy a vastag farkú eloszlások hátterében az önszerveződő kritikusság mellett ritka régióhatások és optimalizált toleranciamechanizmusok is szerepet játszhatnak.
A kockázatok között egyre fontosabbak a szélsőséges időjárási események. A kutatás szerint a 2014 és 2023 között regisztrált időjárási eredetű áramkimaradások száma nagyjából kétszerese volt a 2000–2009 közötti időszakban tapasztaltnak. Emellett a kisebb, lokális hibák is súlyos rendszerszintű problémává válhatnak: a komplex hálózatokban egy kezdetben jelentéktelennek tűnő meghibásodás dominóhatást indíthat el. Jól mutatja ennek súlyos következményeit a 2021-es texasi áramszünet, amely a becslések szerint 195 milliárd dolláros gazdasági kárt okozott.
Hartmann Bálint szerint a nagy üzemzavarok ritkák ugyan, de gyakrabban fordulhatnak elő annál, mint amit a hagyományos statisztikai modellek alapján várnánk.
„Ha egy rendszert a legvalószínűbb zavarokra optimalizálunk, más, ritkább eseményekkel szemben szükségszerűen sérülékenyebb maradhat”
– magyarázta a kutató, aki arra is felhívta a figyelmet, hogy egyes szélsőséges, úgynevezett „dragon king” történések (olyan szélsőséges, katasztrofális események, amelyek messze túlmutatnak a megszokott váratlan eseményeken) mögött rendszerszintű mechanizmusok állhatnak, amelyek bizonyos mértékig előre jelezhetők.
Erre az egyik szemléletes példa a 2025 áprilisában bekövetkezett ibériai-félszigeti áramszünet. Az összeomláshoz több tényező együttes hatása vezetett: oszcillációk, a feszültség- és meddőteljesítmény-szabályozás hiányosságai, gyors termeléscsökkenések, majd generátorok egymást követő lekapcsolódása. „E tényezők egyike sem feltétlenül lett volna önmagában végzetes, de egymás hatását erősítették, és a baj annyira gyorsan következett be, hogy még az automatikus védelmek sem tudták megakadályozni” – emlékeztetett Hartmann Bálint.
A jövőben ezért felértékelődhet a folyamatos és kiterjedt mérés, a fejlett szenzorok adatainak mesterséges intelligenciával történő feldolgozása, valamint a hálózati szimuláció és az automatizált vezérlés. A digitális ikrek például lehetőséget adhatnak arra, hogy a rendszerüzemeltetők még éles helyzet előtt teszteljék a különböző üzemzavarokra és helyreállítási forgatókönyvekre adott reakciókat. Az energiatárolók és a mikrohálózatok szintén hozzájárulhatnak a rendszer rugalmasságának növeléséhez.
Mindezekkel együtt a BME kutatója szerint nem létezik egyetlen technológia, amely önmagában megoldaná a problémát. „A reziliencia ugyanakkor nem pusztán digitalizációs kérdés. A fizikai hálózat megerősítése, a tartalékok, az energiatárolók és a fejlett irányítás egymást kiegészítő eszközök” – hangsúlyozta. A cél az, hogy a veszélyes állapotokat minél korábban felismerjék, és legyen elegendő beavatkozási lehetőség ahhoz, hogy egy lokális meghibásodás ne váljon rendszerszintűvé.
Magyarország jelenlegi helyzetét részben az európai villamosenergia-rendszerbe való erős beágyazottság, a szomszédos országokkal meglévő távvezetéki összeköttetések és a MAVIR rendszerirányítási képességei erősítik. A BME szerint a megbízható és rugalmas villamosenergia-rendszer ugyanakkor az energiaátmenet, a megújulók integrációja és a kritikus infrastruktúrák biztonságos működésének is alapfeltétele.
A cikk és a borítókép forrása: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
