وقتی چراغ ها خاموش شد: شبکه های برق اروپا تحت فشار

در ساعت 12:33 روز 28 آوریل 2025، چراغ ها در سراسر اسپانیا و پرتغال خاموش شدند. در عرض چند ثانیه، بیش از 50 میلیون نفر برق را از دست دادند که یکی از بزرگ‌ترین خاموشی‌ها در اروپا در بیش از دو دهه گذشته است. تمام قطارهای RENFE متوقف شدند. فرودگاه باراخاس مادرید تاریک شد. بیمارستان ها به ژنراتورهای اورژانسی روی آوردند. این رویداد همچنین قربانی گرفت و برای چندین ساعت زندگی همانطور که اروپای مدرن می داند به سادگی متوقف شد. این قطعی کمتر از یک روز به طول انجامید، اما پیامدهای آن بسیار طولانی تر خواهد بود. یانوش بیالک، پژوهشگر اصلی در می گوید: «یکی از چیزهایی که خاموشی ایبری نشان داد. امپریال کالج لندن و یکی از کارشناسان برجسته اروپا در دینامیک سیستم های قدرت، “این است که زندگی، همانطور که ما می دانیم، اگر برق نباشد، به طور کامل متوقف می شود. چیزهایی که ما به آنها فکر نمی کنیم – آنها دیگر کار نمی کنند.” خاموشی فقط یک نقص فنی نبود. این سیگنال یک سیستم قدرت بود که سریع‌تر از قوانین، زیرساخت‌ها و سیستم‌های کنترلی که برای مدیریت آن ساخته شده‌اند، تغییر شکل می‌دهد.

این تحول به خوبی در حال انجام است. را آژانس بین المللی انرژیy (IEA) جهان را به سرعت در حال حرکت به عصر جدید الکتریسیته توصیف کرده است: طی دهه آینده، مصرف جهانی برق قرار است رشد کند. شش برابر سریعتر به عنوان کل تقاضای انرژی از سال 2010، ظرفیت نصب شده جهانی PV خورشیدی بیش از 50 برابر شده است، در حالی که ظرفیت باد شش برابر شده است. شبکه برق در حال تبدیل شدن به سیستم عصبی مرکزی اقتصاد مدرن است. این کار را در یک زمینه ژئوپلیتیکی انجام می‌دهد که هر آسیب‌پذیری را تشدید می‌کند: جنگ در مرزهای اروپا، خطرات فزاینده حملات فیزیکی و سایبری به زیرساخت‌های حیاتی، و افزایش فشار بر زنجیره‌های تامین برای اجزایی که این گذار را ممکن می‌سازد. در این تصویر، خاموشی ایبری با دقت ناراحت کننده ای وارد می شود. ماشه فوری به مسائل مربوط به کنترل ولتاژ در جنوب اسپانیا مرتبط بود – اما بیالک و رنا کوواهاتا، سرب برنامه برای نوسازی شبکه و برق رسانی در Agora Energiewende، به یک علت عمیق تر اشاره کنید. کوواهاتا استدلال می‌کند: «چالش واقعی در قوانین عملیاتی و بازار منسوخ نهفته است – انرژی‌های تجدیدپذیر برای کمک به مدیریت سطوح ولتاژ مورد نیاز یا پیکربندی نشده بودند، و ژنراتورهای معمولی نیز به طور مداوم تعهدات پایداری سیستم خود را انجام نمی‌دادند». بیالک خاطرنشان می کند که این تفاوت فنی نیست، بلکه عملیاتی است: “دلیل اساسی خاموشی این بود که اسپانیا عملکرد و کنترل سیستم خود را با نفوذ بالای انرژی های تجدید پذیر تطبیق نداده بود.”

این به چالشی اشاره دارد که فراتر از اسپانیا است. در سیستم قدرت سنتی، پایداری به طور خودکار فراهم می‌شد – توسط فیزیک ژنراتورهای سنکرون بزرگ، که جرم دوارشان به شبکه اینرسی، پشتیبانی فرکانس و انعطاف‌پذیری می‌داد. همانطور که باد، خورشید و باتری ها جای خود را می گیرند، تثبیت خودکار از بین می رود. بیالک توضیح می دهد: “دیگر فیزیک وجود ندارد، زیرا همه چیز قابل برنامه ریزی است” – به این معنی که ثبات دیگر با اینرسی فیزیکی تضمین نمی شود، بلکه باید به طور فعال طراحی و کنترل شود. آنها دستگاه‌های الکترونیک قدرت هستند و شما آنها را طوری برنامه‌ریزی می‌کنید که مانند ماشین‌های سنکرون رفتار کنند – اما اینطور نیست. نتیجه یک سیستم پر از ناشناخته است: صدها هزار دستگاه مختلف، مدل‌های کاملاً شناخته نشده، ناپایداری‌های جدیدی که قبلاً در چندین کشور ظاهر شده است. بیالک خاطرنشان می کند: «تقریباً یک قرن طول کشید تا چارچوب هایی ساخته شوند که سیستم های قدرت سنتی را قابل اعتماد کنند. اکنون، ما باید همان سفر را در حدود یک دهه طی کنیم.»

تصویر سرمایه‌گذاری چالش را تشدید می‌کند: سرمایه‌گذاری هنوز با آنچه که سیستم واقعاً به آن نیاز دارد، همسو نیست. به قول دیگری گزارش آژانس بین المللی انرژیبه ازای هر دلاری که برای انرژی تجدیدپذیر خرج می‌شود، تنها 60 سنت برای شبکه‌ها و ذخیره‌سازی هزینه می‌شود – نسبتی که برای حفظ امنیت انتقال باید به 1:1 برسد. بیالک می‌گوید: «اگر ندانید چگونه آن را ایمن اجرا کنید، نمی‌توانید تمام پول خود را صرف سخت‌افزار کنید. کووهاتا همین موضوع را در قالب گسترده‌تری بیان می‌کند: اروپا باید «به طور قابل ملاحظه‌ای زیرساخت‌های اتصال، انتقال و توزیع را گسترش و نوسازی کند».

دقیقاً این شکاف – بین سخت افزار انتقال انرژی و نرم افزار مورد نیاز برای مدیریت آن – است که پروژه های اروپایی مانند INTERSCDA برای آدرس دهی طراحی شده اند. آنتونلو مونتی می‌گوید: «سیستم‌های سنتی SCADA، پلتفرم‌های نرم‌افزاری که اتاق‌های کنترل شبکه را اجرا می‌کنند، برای دوره‌ای متفاوت ساخته شده‌اند. هماهنگ کننده پروژه در Fraunhofer FIT و استاد دانشگاه RWTH آخن. آنها معماری های یکپارچه و بسته هستند که برای دینامیک الکترومکانیکی کند و یک نوع جریان طراحی شده اند. با گسترش شبکه‌های هیبریدی AC/DC – ترکیب خطوط انتقال معمولی با پیوندهای DC، ذخیره‌سازی باتری و تولید مبتنی بر مبدل – این سیستم‌ها برای سازگاری با مشکل مواجه هستند. او توضیح می‌دهد: «وقتی یک راه‌حل ماژولار ندارید، اما یک نرم‌افزار یکپارچه و پیچیده ندارید، ارتقاء اجزاء دست و پا گیر و مستعد خطا می‌شود، زیرا نمی‌توانید به راحتی آنچه را که باید اصلاح شود، جدا کنید». پاسخ پروژه پلتفرمی است که در کنار سیستم‌های قدیمی قرار می‌گیرد نه جایگزین کردن آنها – منبع باز، مستقل از فروشنده و ماژولار. مونتی می‌گوید: «این سیستم به یک توسعه مشترک تبدیل می‌شود که اپراتورهای شبکه عمیقاً درگیر آن هستند و می‌توانند با انعطاف‌پذیری بیشتری نیازها را تأمین کنند».

همانطور که مونتی اذعان می کند، چالش این است که این تحول باید بدون خاموش کردن سیستم اتفاق بیفتد. شما تغییر را در زمانی که سیستم زنده است انجام می دهید – و نمی توانید حتی برای یک روز جلوی آن را بگیرید، در حالی که به طور کامل روش کار خود را متحول می کنید. همین محدودیت برای انتقال گسترده تر اعمال می شود. Bialek یک دینامیک “مرغ و تخم مرغ” را در هسته آن توصیف می کند: تولیدکنندگانی که اینورترها را طراحی می کنند باید بدانند که اپراتورهای سیستم برای پایداری چه چیزی نیاز دارند. اپراتورهای سیستم باید بدانند که دستگاه ها واقعاً چه چیزی می توانند ارائه دهند. او می گوید: «یک طرف باید طرف دیگر را مطلع کند. باید همکاری نزدیکی وجود داشته باشد – تولیدکنندگان و فروشندگان از یک طرف، اپراتورهای سیستم از طرف دیگر – تا مطمئن شویم همه چیز با هم کار می کند. همکاری باز، توسعه مشترک و سیستم هایی که تحت کنترل اروپا باقی می مانند – این فرهنگی است که پروژه هایی مانند INTERSCADA در تلاش برای ایجاد آن هستند.

آنچه ظاهر می شود یک تشخیص مشترک – و یک فوریت فزاینده است. کووهاتا خواستار «برنامه‌ریزی زیرساخت‌های بلندمدت یکپارچه‌تر، فرآیندهای مجوز و اتصال سریع‌تر»، همراه با امکان‌پذیری انعطاف‌پذیری ناشی از تقاضا و منابع انرژی توزیع شده است. بیالک در مورد مقیاس این چالش کمتر صادق نیست: “اپراتورهای سیستم ترسیده اند – آنها متوجه می شوند که سوالاتی وجود دارد که پاسخی برای آنها ندارند. اما این مشکلات با قرار دادن یک انسان روی ماه در سال 1969 قابل مقایسه نیستند. اگر ذهن و پول خود را برای حل آنها بگذاریم، می توان آنها را حل کرد.”

در 28 آوریل 2025، سیستم قدرت اروپا نگاهی اجمالی به آنچه که در صورت عدم تطبیق با آن رخ می دهد ارائه داد. آزمون بعدی این خواهد بود که آیا می تواند در زمان خود را تطبیق دهد یا خیر.