Klasická energetika minulého století stála na jedné jednoduché premise. Výrobu lze řídit. Operátor sítě věděl, že v šest ráno se ve městech rozsvítí světla, v sedm začnou cvakat rychlovarné konvice a v pět odpoledne začne vaření. Tomu se přizpůsobovala výroba elektrické energie.
Větrná energie a sluneční energie jsou bez setrvačnosti
Články na téma obnovitelné zdroje energie:
- Obnovitelná energie a mýty kolem ní
- Ukládání přebytků energie do vodíku: Má to smysl v kontextu obnovitelných zdrojů?
- Obnovitelné zdroje energie: Pravda o větrných elektrárnách
- Obnovitelné zdroje energie nemají setrvačnost, pro síť je to problém - právě čtete
Uhelné bloky, jádro, plyn: to všechno se dalo nastartovat, přibrzdit, zrychlit na pokyn z dispečinku. Frekvence sítě se držela na 50 Hz s tolerancí deseti milihertzů. To je nutná podmínka pro to, aby celá evropská synchronní soustava ENTSO-E vůbec fungovala. Pak přišla fotovoltaika a větrné elektrárny. A současně s nimi úplně jiný druh problémů.
Co je vlastně se sluncem a větrem za potíž
Slunce a vítr mají dvě nepříjemné vlastnosti najednou. Za prvé je jejich výkon proměnlivý v čase a často naprosto nepředvídatelně. Mrak přejde přes solární pole o výkonu 100 MW a výkon klesne během pár sekund na třetinu. Větrná farma 500 MW dodává plný výkon, pak vítr utichne a dodávka skončí v nule. Za druhé, a tohle je zásadnější, ani jeden z těchto zdrojů nemá to, čemu se v branži říká rotační setrvačnost. Pojďme si tu druhou věc rozebrat. Je to technicky to nejpodstatnější.
Klasická elektrárna má obrovský parní turbogenerátor. Hmotnost rotoru jsou desítky tun, otáčky 3000 za minutu, kinetická energie uložená v jeho otáčení dosahuje stovek megajoulů. Generátor je se sítí synchronní. Když v síti dojde k nějakému rušení, třeba vypadne velký blok nebo se prudce zvedne odběr, tahle rotující hmota funguje jako tlumič.
Také čtěte
Hřídel sice začne mírně zpomalovat, frekvence pod 50 Hz klesne, ale ne okamžitě. Dispečer nebo automatický systém má desítky sekund na to, aby na to zareagoval. Spustí regulační rezervy, dorovná výkon, frekvenci vrátí, kam patří.
Solární panel ani moderní větrná turbína takovou setrvačnost nemají. Obě technologie jsou k síti připojené přes elektronické střídače, takzvané invertory, které proud z panelů (DC) nebo z generátoru turbíny (proměnný AC) převedou na pevných 50 Hz. Invertory reagují bleskově, ale fyzickou setrvačnost neposkytují. Když síť „houpne“, nemají nic rozpohybovaného, co by ten náraz utlumilo.
Když podíl proměnlivých obnovitelných zdrojů v síti přeleze zhruba 60 procent, frekvenční stabilita začíná být reálný problém. Operátor přichází o reakční čas. Drobné poruchy, které by dřív síť ani neucítila, mohou najednou eskalovat.
- Přečtěte si také: Větrné elektrárny nejsou takové peklo, jak se někdy říká
Iberská katastrofa jako učebnice
Kdo měl o vážnosti pochybnosti, dostal odpověď 28. dubna 2025 ve 12:33 SELČ. Toho dne se kompletně sesypala energetická síť Španělska a Portugalska. 55 až 60 milionů lidí zůstalo bez proudu na 10 až 23 hodin, zemřelo osm lidí, ekonomické škody odhadem 1,6 až 4,5 miliardy eur.
Co se vlastně stalo?
Pět minut před výpadkem vypadala skladba výroby ve Španělsku takhle: 78 procent obnovitelné zdroje, z toho sám solár 60 procent. Klasické rotační zdroje, tedy jádro, plyn a voda, dohromady jen 22 procent. Síť byla extrémně náchylná na cokoliv, co by ji rozhodilo.
A pak došlo ke dvěma rychlým výpadkům solární výroby v jihozápadním Španělsku. Během několika sekund zmizelo zhruba 10 GW dodávaného výkonu. Síť, která neměla rotační setrvačnost na to, aby takovou propast rozdýchala, začala kmitat. Frekvence se začala odchylovat. Další zdroje se začaly samy odpojovat ze sítě, jak je k tomu nutí jejich vlastní ochrany. Kaskáda katastrofy byla hotová za pět sekund. Iberský poloostrov se odpojil od zbytku evropské synchronní sítě přes francouzské interkonektory.
Co je na tom poučné? Studie ENTSO-E z května 2025 jednoznačně řekly, že primární příčinou nebyl „přebytek obnovitelných zdrojů". Počasí toho dne bylo typické pro duben. Výroba i spotřeba dosahovaly běžných hodnot. Skutečnou příčinou byly tři věci zároveň:
- Nedostatečná kapacita pro řízení reaktivního výkonu.
- Slabé interkonektory s Francií – Iberský poloostrov má jen 3,4 procenta interkonexní kapacity, zatímco evropský cíl je 10 až 15 procent.
- Skoro nulová kapacita bateriových úložišť – Španělsko mělo v dubnu 2025 jen 60 MW instalovaných v bateriích, oproti Anglii s více než 5 GW.
Obnovitelné zdroje samotné tedy nezavinily nic. Pochybila infrastruktura kolem nich. Vysoký podíl proměnných zdrojů znamená, že musí být doplněn úložišti, syntetickou setrvačností přes grid-forming střídače a robustními interkonektory.
- Mohlo by vás zajímat: Ukládání přebytků energie do vodíku: Má to smysl v kontextu obnovitelných zdrojů?
Co se s tím dá dělat?
Energetika reaguje hned několika cestami. První je masivní výstavba bateriových úložišť. Anglie měla na konci roku 2024 instalováno přes 5,6 GW bateriové kapacity. Itálie zhruba 1 GW. Baterie poskytují takzvanou rychlou frekvenční odezvu, Fast Frequency Response, kdy v řádu milisekund až sekund dodají proud do sítě v momentě, kdy frekvence padá.
Funguje to jako náhrada za chybějící rotační setrvačnost. Pravdou ovšem je, že tahle náhrada není zcela ekvivalentní. Setrvačnost klasického generátoru je v podstatě nenahraditelná a automatická (daná konstrukcí elektrárny). Bateriová odezva je softwarově řízená. Ve většině situací to stačí, ale v některých scénářích, hlavně při kaskádových poruchách, je rozdíl znát.
Druhou cestou jsou zmíněné grid-forming střídače. Tradiční střídače fungují jako grid-following, tedy synchronizují se s existujícím rytmem sítě. Grid-forming střídače rytmus síti naopak vnucují. Podobně jako klasický synchronní generátor. Pokud je jich dost, mohou v podstatě udržet stabilní síť, i kdyby drtivá většina výroby pocházela ze solárů a větru. Technologie je zatím v začátcích.
Třetí cestou je demand response – aktivní řízení spotřeby. Pokud máte v okolí dostatek elektromobilů, tepelných čerpadel a průmyslových odběratelů ochotných v krátkém čase reagovat na pokyny operátora (přibrzdit spotřebu, nebo naopak víc nasát), získáte další stupeň flexibility. Něco podobného v Česku už pilotně funguje přes HDO signál, ale moderní implementace přes API a smart metery teprve čeká na realizaci v masovém měřítku.
A pak interkonektory. Čím víc jsou jednotlivé národní sítě propojené, tím líp. Pokud na severu Skandinávie fouká vítr a v Německu zrovna prší na solární pole, energie může téct požadovaným směrem. Pokud má Iberský poloostrov 3,4procentní propojení s Francií, je to málo. Pokud má Norsko silné propojení s Anglií, Holandskem, Německem a Dánskem, je to robustní systém, který je poměrně těžké rozhodit.
České sítě jsou v tomhle ohledu naštěstí dobře propojené, máme silné spojení s Polskem, Německem, Rakouskem i Slovenskem (jakkoliv je to často kritizováno a ano, je pravda, že Německu pomáháme žehlit jejich průšvihy v energetické síti).
Zdroj info: ENTSO-E, National Renewable Energy Laboratory, Red Eléctrica de España, ČEPS.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
