Novinky

Na čem pracujeme: Poruchovost české rozvodné sítě při zvýšené sluneční aktivitě opět na scéně

Před rokem jsme psali o práci prokazující vliv zvýšené sluneční aktivity na zařízení v české rozvodné síti. Článek vzbudil zájem Dr. Didiera Mourenase, pracujícího pro francouzské Ředitelství vojenských aplikací Komise pro jadernou energetiku, a společně s Michalem Švandou, pracujícím i pro ASU, znovu analyzovali poskytnuté poruchové deníky jinou metodikou. Ukazují, že v některých případech lze vysledovat statisticky zvýšenou poruchovost zařízení rozvodné sítě záhy po prudkém zvýšení geomagnetické aktivity. 

Výkyvy sluneční aktivity, zejména pak bouřlivé erupční události, jsou spojovány s rychlými změnami zemského magnetického pole, tzv. geomagnetickou aktivitou. Geomagnetická aktivita je přímým důsledkem úzké vazby mezi Sluncem a Zemí, o níž mezi prvními spekuloval v druhé polovině 19. století Richard Carrington, očitý svědek první zaznamenané sluneční erupce. Známá Carringtonova událost ze září 1859 dodnes platí za nejsilnější zaznamenanou geomagnetickou bouři v moderní historii s výrazným vlivem na tehdejší technologické prvky.

V dnešní přetechnizované době jsou ohroženými zejména technologické prvky rozvodných sítí elektrické energie. Omezení dodávek elektřiny vede k ztrátám a velkoplošný výpadek by znamenal velký logistický i společenský problém. Z historie je známo několik významných výkyvů aktivity, které k lokálním výpadkům rozvodných sítí vedly. Současně se před několika lety objevily první studie pojímající problém statisticky. Z nich vyplývá, že např. v severoamerické rozvodné síti lze celá čtyři procenta závad připsat na vrub působení sluneční aktivity.

Michal Švanda, pracovník Slunečního oddělení ASU a MFF UK, se před lety začal zaobírat tímto tématem i v podmínkách České republiky. Podařilo se mu získat od českých rozvodných společností závadové deníky a společně se studenty je analyzovat. Tato práce potvrdila zvýšenou závadovost české rozvodné sítě v období zvýšené geomagnetické aktivity.

Nyní se k těmto datům výzkumný tým vrátil, neboť o spolupráci projevil zájem Dr. Didier Mourenas, francouzský vědec zabývající se jevy v zemské magnetosféře pracující pro francouzskou vládní organizaci. Dr. Mourenas navrhl porovnávat četnost závad v rozvodné síti nikoli s indexy geomagnetické aktivity, ale s jejich průběhy vysčítanými v čase. Výhodou takto modifikovaných indexů je to, že zohledňují nejen výrazné výkyvy aktivity, ale i dlouhodobé působení opakujících se slabších událostí.

Bylo jasné, že pokud dochází ke zvýšení závadovosti bezprostředně po ataku geomagnetické aktivity, bude toto zvýšení malé, utápějící se v realizaci závad z jiných důvodů. Autoři tedy použili techniky superponované analýzy epoch. Tato metodologie “na sebe” sesazuje časové průběhy datových řad tak, že významné časové okamžiky (epochy) spolu koincidují a takto složené datové řady se sečtou. Události vyskytující se v blízkosti zvolených epoch se sečtou a zvýrazní, zatímco ostatní události nesouvisející s epochou se naopak potlačí, neboť se předpokládá, že se v řade vyskytují náhodně. V případě představované práce byly epochami nástupy událostí registrované v časově integrovaných indexech geomagnetické aktivity, tedy nástupy rychlých silných nebo dlouhých středních geomagnetických bouří. Za zmíňku stojí, že vypracováním této části programového řetězce byla v rámci své Středoškolské odborné činnosti pověřena studentka kutnohorského gymnázia Karla Žertová. A odvedla bezvadnou práci, takže se i ve svém mladém věku přirozeně stala spoluautorkou impaktované publikace.

U některých hustých záznamů se skutečně prokázalo zvýšení závadovosti bezprostředně po nástupu geomagnetické bouře, tedy ještě téhož dne. Toto zvýšení je zejména patrné na četnosti závad vysokonapěťových rozvodů a nárůst v prvním až pátém dni po nástupu bouře činí 5 až 10 procent obvyklé četnosti. Nárůst byl zaznamenán i v případě datové řady vysokonapěťových transformátorů, zde se však nárůst objevil asi s třídenním zpožděním. Toto zpoždění je zcela v souladu s očekáváním z důvodu kumulativního vlivu. Zvýšení bylo pozorováno i v případě elektrických stanic, a to jak bezprostředně tak se zpožděním. Elektrické stanice jsou komplikovanými zařízeními v uzlech elektrizační sítě a projevují se tedy jak okamžité tak kumulované efekty.

Potvrzený vliv sluneční aktivity na zařízení v české rozvodné síti je statisticky významný, z hlediska celkového počtu závad z jiných důvodů však malý. Sluneční aktivita v běžné úrovni tedy neznamená pro českou rozvodou síť ohrožení. Na stranu druhou, studie ukazuje, že i elektrizační síť v České republice je sluneční aktivitou ovlivněna. Lze tedy očekávat, že v případě výraznějšího výkyvu aktivity, třeba srovnatelného s Carringtonovskou událostí, by byl dopad jistě větší.

Citace práce

M. Švanda, D. Mourenas, K. Žertová a T. Výbošťoková, Immediate and delayed responses of power lines and transformers in the Czech electric power grid to geomagnetic storms, Journal of Space Weather and Space Climate v tisku, preprint arXiv:2005.14448.

Kontakt: doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., svanda@asu.cas.cz