Výpadek dodávky elektřiny

Ulice Calle Larga v ekvádorském městě Cuenca za normálních okolností a během tzv. řízeného blackoutu během elektrické krize na přelomu let 2009 a 2010

Výpadek dodávky elektřiny je přerušením přívodu elektrické energie do domácnosti, domu, části města nebo větší oblasti. Je možné jej rozdělit na místní, tj. krátkodobý, malého rozsahu a na oblastní, tj. déletrvající, velkého rozsahu, postihující větší územní celky (kraje, státy nebo i části kontinentu), tj. tzv. blackout.^[1] Příčinou výpadku je rozpojení elektrické sítě (výpadek vedení či transformátoru) v důsledku poruchy sítě nebo v důsledku působení síťových ochran nadproudových, přepěťových či frekvenčních. Dojde-li pouze k poklesu úrovně elektrického napětí v síti, označuje se jev jako brownout.^[2]

Místní výpadky elektřiny (v bytě, budově) mohou být způsobeny poruchou elektrického zařízení, která (například kvůli elektrickému zkratu) vede k vypnutí elektrického jističe, k přepálení tavné pojistky nebo vypnutí proudového chrániče.

Výpadky dodávky v rozsahu obce nebo městské části jsou způsobeny poruchou nadzemního vedení nebo kabelu vysokého či nízkého napětí elektrické distribuční soustavy, například v důsledku větru vyvracejícího sloupy elektrického vedení nebo pádu stromů na elektrické vedení, nebo v důsledku překopnutí elektrického kabelu. Někdy může být výpadek důsledkem plánové odstávky z důvodu údržby sítě.

Protože krátkodobým výpadkům nelze zabránit, jsou důležité na elektřině závislé instituce (například nemocnice nebo datová centra) obvykle chráněny zdroji nepřerušovaného napájení včetně záložních generátorů elektrické energie. V méně důležitých případech se používají jako záložní zdroje alespoň akumulátory, které umožní překlenout krátkodobý výpadek nebo alespoň poskytnout elektrickou energii pro řádné vypnutí nebo přechod systému do nouzového režimu. O tom, proč došlo k výpadku dodávek elektřiny v dané lokalitě nebo kdy je plánovaná odstávka, informují provozovatelé distribučních sítí.^[3] Nicméně, je nutné mít mobilní datové připojení, protože sítě wi-fi v době výpadku elektrické energie nefungují.

Místní výpadky v New Yorku převládají v létě.^[4] V USA většinou souvisejí s počasím.^[5]

Rozsáhlé výpadky elektřiny představují pro moderní společnost významný problém. Chod většiny institucí je do značné míry na dodávkách elektrické energie závislý. Rozsáhlé výpadky vznikají zejména v důsledku mimořádných událostí v přenosové soustavě či distribuční soustavě (např. stáří, extrémní počasí) a mohou postihnout i území několika států.^[6] K vyvolání rozsáhlého výpadku může stačit např. i výpadek jednoho procenta elektrické sítě, který může způsobit dominový efekt, tj. původně místní výpadek může vést ke kaskádě dalších výpadků v rozsáhlé oblasti distribuční nebo přenosové soustavy (výpadek jednoho přetíženého vedení způsobí přetížení dalších vedení).^[7] Při přenosu výkonu po vedení může dojít mj. k překročení meze napěťové stability na vedení a tím ke kolapsu napětí na konci vedení.

Příčinou výpadků může být také nerovnováha bilance mezi výrobou a spotřebou elektrické energie, tj. přebytek nebo nedostatek elektrické energie. Při přebytku elektrické energie roste globálně kmitočet a lokálně napětí, při nedostatku elektrické energie klesá globálně kmitočet a lokálně napětí. Na jedné straně může být automaticky omezována spotřeba elektřiny z důvodu přetížení soustavy, a na druhé straně jsou v důsledku jejího odlehčení automaticky odpojovány nezatížené elektrárny. Při prudké změně bilance mezi výrobou a spotřebou dochází k tzv. rozkývání rotorů synchronních generátorů a tím k překročení mezí dynamické stability alternátorů s následkem jejich vypadnutí ze synchronismu. To může vést až úplnému výpadku dodávek na větším území a jelikož jsou přenosové soustavy států propojeny, může se problém přenést i do sousedních států a blackout tak může postihnout území několika států zároveň.^[8]

Při blackoutu mohou vzniknout tzv. ostrovní provozy, tj. oblasti, které zásobuje konkrétní elektrárna, které se podařilo zregulovat na menší výkon a zůstat tak v provozu. U dostatečně velkých ostrovních provozů s dostatečným regulačním výkonem a vyrovnanou bilancí výroby a spotřeby, lze ostrovní provoz udržet až do doby opětovného připojení k elektrizační soustavě.

K důsledkům blackoutu patří prakticky okamžité zastavení průmyslu, kolejové dopravy a výpadky komunikačních sítí – internetu a mobilního signálu. Při výpadku proudu nelze natankovat na většině čerpacích stanicích, což může způsobit nedostatek pohonných hmot. Ohrožen je ale víceméně i provoz obchodní sítě, ordinací lékařů, úřadů apod.

V České republice zabezpečuje předcházení rozsáhlým výpadkům elektrické energie státní společnost ČEPS, která má ze zákona povinnost zajistit stabilitu přenosové soustavy plněním tzv. kritéria "n-1", tj. při výpadku libovolného prvku soustavy nedojde k přetížení žádného jiného. Spolupracuje také na cvičeních, jež blackouty simulují a během nichž se nacvičuje spolupráce záchranných složek a odstraňování následků rozsáhlých výpadků.^[9]

Opětovné obnovení výroby a dodávek elektřiny, po výpadku typu blackout, se nazývá blackstart (tzv. start ze tmy) a vyžaduje většinou celostátní koordinaci.^[27] Při obnově výroby je nutné zachovávat rovnováhu výroby a spotřeby a zároveň fázově synchronizovat elektrárny (resp. jejich generátory), což je časově a koordinačně náročná operace.

Jediným typem elektráren s dostatečným výkonem, které dokáží najet bez externích dodávek elektřiny, jsou elektrárny vodní.^[28] Ty jsou proto strategickými zdroji elektrické energie v přenosové soustavě v případě nouze, mj. z důvodu zajištění dodávky k pokrytí vlastní spotřeby ostatních typů elektráren, nutné pro jejich rozběh. V Česku se jedná například o přečerpávací vodní elektrárnu Dlouhé stráně (certifikace pro blackstart elektrárny Chvaletice přes 172 km dlouhé vedení),^[29] přečerpávací vodní elektrárnu Dalešice u jaderné elektrárny Dukovany nebo vodní elektrárnu Hněvkovice u jaderné elektrárny Temelín, dále např. Vodní elektrárna Orlík nebo Vodní elektrárna Lipno.

Potenciální riziko přetížení nebo rozkolísání přenosové soustavy představuje výroba elektřiny z OZE, která je obtížně predikovatelná. Mnoho evropských zemí sází na energii téměř výhradně z OZE. Přechod energetiky na OZE je i oficiální politikou Evropské unie.^[30]

Významně se OZE podílí na výrobě elektřiny v Dánsku (88 %, 2023)^[31] Rakousku, Německu, Švédsku, Norsku a dalších zemích. V roce 2024 vyrábělo Rakousko 87 % energie z OZE z toho přibližně 66 % ve svých 130 vodních elektrárnách, doplněných 11 % větrnými elektrárnami a z 9 % fotovoltaickou energií.^[32] Přenosové soustavy kontinentální Evropy jsou ale většinou navrženy na přenos stabilního výkonu a predikovatelnou spotřebu (den/noc, pracovní den/svátek, léto/zima atp.). S nástupem OZE přibývá situací, kdy jsou přenosové soustavy přetíženy náhlou enormní výrobou z OZE (větrnými parky na severu Německa, fotovoltaickými na jihu Evropy). Přetížení při nesprávném nebo pozdním zásahu energetického regulátora může vést k výpadkům typu blackout.

Podle společnosti rakouské energetické společnosti Wien Energie, ještě kolem roku 2015 musel rakouský regulátor krizově zasahovat asi 15 krát ročně, v roce 2020 to bylo už 240 krát.^[33][34] Každá taková situace, není-li zvládnuta, hrozí výpadkem dodávek energie na velkém území. Navíc je evropská přenosová síť z velké části propojena a výpadek se může dominovým efektem rozšířit do okolních zemí.^[35]

Od roku 2011 způsoboval české přenosové soustavě problém přenosu velkého množství energie ze severu na jih Německa, ke kterému se využívá mj. i česká přenosová soustava.^[36] Zejména v případech, kdy na severu Německa výrazně fouká vítr a elektrický výkon rozsáhlých on-shore a off-shore větrných parků je enormní. Od roku 2011 zaznamenávala společnost ČEPS každoročně několikrát vysoké přeshraniční toky elektrické energie z Německa, které měly potenciál přetížit českou přenosovou soustavu a způsobit blackout. Tyto stavy byly odvráceny vždy jen okamžitým a efektivním zásahem operátorů řídícího centra.^[37] Případů však každoročně přibývalo. Z tohoto důvodu byl v roce 2017 za investice 1,6 mld. Kč na hranici s Německem instalován PST transformátor, který dokáže náhlým vysokým přeshraničním tokům efektivně a automaticky zabránit.^[37]

• Blackout v Severní Americe (2003)
• Blackout na Pyrenejském poloostrově (2025)
• Výpadek dodávek elektřiny v Česku (2025)

• MÁSLO, Karel. Příčiny a následky velkých výpadků v dodávkách elektřiny. Elektro. 2006, čís. 5. Dostupné online [cit. 2018-09-15]. ISSN 1210-0889. 

• Obrázky, zvuky či videa k tématu blackout na Wikimedia Commons
• Miloš Křivan: Matematický model elektrické sı́tě