Dünya çapındaki güç sistemleri nasıl çökebilir?

Avrupa'nın İber Yarımadası’nda son 20 yılın en büyük elektrik kesintisi bu hafta başında İspanya, Portekiz ve Fransa'nın bazı bölgelerinde insanların saatler süren bir kaos yaşamasına neden oldu. Ancak bunun ardından kıta genelindeki hükümetler için ortak bir soru ortaya çıktı: Aynı şey burada da olabilir mi?

Avrupa'nın siyasi liderleri ve enerji sistemi operatörleri, bu tür kesintilerin olağanüstü nadir olduğu ve Avrupa elektrik şebekelerinin dünyadaki en istikrarlı şebekelerden bazıları olduğu konusunda güvence verdiler. Ancak enerji uzmanları, geniş çaplı elektrik kesintileri nadir görülse de hiçbir şebekenin kusursuz olmadığı konusunda uyardı. Cardiff Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Başkanı Prof Jianzhong Wu, Guardian'a yaptığı açıklamada kesintilerin “her yerde olabileceğini” söyledi.

“Hiçbir sistem yüzde 100 dirençli olamaz”

Wu, “Günümüzün yüksek güvenilirlik standartlarına rağmen, düşük olasılıklı ancak yüksek etkili kesinti olayları hala meydana gelebilir. Bu şebekeler asla kesinti yaşanmayacak şekilde tasarlanmamıştır, çünkü böyle bir güvenilirlik seviyesine ulaşmak ekonomik olarak mümkün olanın çok ötesinde bir yatırım gerektirecektir” dedi.

Birleşik Krallık hükümeti destekli Energy Systems Catapult'ta üst düzey bir yönetici olan Charmalee Jayamaha, “Hiçbir sistem yüzde 100 dirençli olamaz” diye vurguladı. Eğer hiçbir güç sistemi kurşun geçirmez değilse, o zaman herhangi bir ülkede feci bir elektrik kesintisini tetikleyebilecek riskler neler? Bir güç sisteminin çökmesinin en önemli nedenleri: 

Aşırı hava olayları ve afetler

Büyük güç sistemi çöküşleri sıklıkla öngörülmesi veya kontrol edilmesi zor faktörlerden kaynaklanıyor. Aşırı hava olayları ve doğal afetler açık bir risk oluşturmaktadır çünkü fırtınalar, sıcak hava dalgaları ve depremler kritik ulusal altyapıda yıkıcı hasara yol açabilir. Yıldırım düşmeleri ve güneş patlamalarının da trafo merkezleri ve elektrik hatları gibi hayati önem taşıyan ve şebekenin istikrarını korumak için çok önemli olan ekipmanlara zarar verdiği bilinen bir durum. İlk raporlar İspanya'daki elektrik kesintisinin ani sıcaklık değişimine bağlı nadir bir atmosferik fenomenden kaynaklandığını ve bunun da şebekenin dengesini bozmuş olabileceğini öne sürüyordu. Ancak şebeke operatörü Red Eléctrica daha sonra bu teoriyi reddetti.

Doğal afetlerden kaynaklanan kesintilerin çoğunu tespit etmek daha kolay. ABD'nin Teksas eyaletinde 2021'in başlarında meydana gelen üç fırtına rüzgar santrallerinin ve gaz santrallerinin donmasına neden oldu, 4,5 milyon ev ve işyerinde bazılarında birkaç gün süren elektrik kesintileri yaşandı. İklim krizi aşırı hava olaylarının sıklığını ve şiddetini artırdıkça bu olayların riski de artıyor.

İnsan kaynaklı faktörler

Bazı kesintiler tamamen insan kaynaklıdır. Jayamaha, jeopolitik faktörlerin ve siber saldırıların şebekede büyük kesintilere neden olma potansiyeline sahip olduğunu söyledi. İnsan hatası da bir rol oynayabilir. İber'deki kesintinin ardından birçok kişi kötü niyetli devlet aktörlerinin şebekeyi hedef alıp almadığını sorguladı. Ancak Red Eléctrica bir saldırı belirtisi olmadığında ısrar etti.  Yine de Hollandalı siber güvenlik uzmanı Dave Maasland'a göre elektrik şebekesi altyapısına yönelik siber saldırı riski bilim kurgu değil. Hollanda basınına verdiği demeçte güç kaynaklarına yönelik saldırıların mümkün olduğunu ve geçmişte de kesintilere neden olduğunu ifade etti. Maasland, Rusya'nın 2015 ve 2016'da Ukrayna'nın elektrik sistemine yaptığı saldırılara ve 2022'deki işgalinin ardından başarısızlıkla sonuçlanan bir girişimine işaret etti.

En basit ifadeyle, elektrik kesintisi güç sisteminin çalışmayı durdurmasıyla meydana gelir: Bu elektrik hatları, trafo merkezleri veya diğer şebeke altyapısı ile ilgili beklenmedik bir mekanik aksaklıktan veya sistemin nasıl çalıştığına dair daha karmaşık bir sorundan kaynaklanabilir. İspanya'daki elektrik kesintisinin ardından ortaya çıkan en önemli endişelerden biri, yenilenebilir enerjinin sistemin çökmesinde oynamış olabileceği rol. Uzmanlar, kesintiye ilişkin net bir açıklama yapılmadan yorum yapmak için henüz çok erken olduğunu söyledi.

Şu ana kadar bilinenler, İspanya'nın elektrik sisteminin, ülkenin güneş açısından zengin güneybatısında saniyeler içinde iki büyük üretim kaybına neden olduğu, bunun da İspanya ile Fransa arasındaki şebeke bağlantısını istikrarsızlaştırmış olabileceği ve nihayetinde enerji sistemi genelinde tam bir güç kaybına yol açtığı. İlk tetikleyici sorunun ne olduğu ise hala inceleniyor.

Yenilenebilir enerji kaynakları açısından zengin bir şebekenin işletilmesinin fosil yakıtlarla çalışan bir şebekeden daha zor olduğu doğru. Bunun nedeni şebekenin başlangıçta büyük kömür, gaz ve nükleer enerji santralleri düşünülerek tasarlanmış olması. Bu santraller, sistemde atalet yaratan ve şebekenin frekansını yaklaşık 50Hz'de tutmaya yardımcı olan dönen türbinlere sahip. Rüzgar ve güneş enerjisi santralleri şebekede atalet yaratmaz, bu da yenilenebilir enerji üretiminin yüksek olduğu zamanlarda ani bir güç kaybı olması halinde frekansı sabit tutmanın daha zor olabileceği anlamına gelir. Frekanstaki önemli bir dalgalanma, jeneratörlerin otomatik olarak bağlantısının kesilmesine neden olarak sistemin çökmesine yol açabilir.

Jayamaha, yenilenebilir enerjiye geçişin şebeke şirketlerinin şebeke dengeleyici teknolojilere yatırım yapmasını gerektireceğini söyledi. Jayamaha, “Fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azalttığımız ve daha ucuz, daha iyi ve daha temiz çözümlere geçtiğimiz için elektrik şebekesi benzeri görülmemiş bir değişim geçiriyor. Bu da yönetilmesi gereken farklı esneklik zorlukları yaratıyor” dedi.