Koniec znanej nam sieci dystrybucji energii elektrycznej
Od lat 1850. posiadamy opisy w przybliżeniu 100 silnych burz magnetycznych, z których dwie wystąpiły w ostatnich 25 latach i były tak silne, że doprowadziły do awarii kluczowych składników utrzymujących zasilanie w energię elektryczną, powodując straty liczone w milionach dolarów. W marcu 1989 roku silna geomagnetyczna burza wzbudziła potężne prądy w przewodach sieci, które usmażyły główne transformatory kanadyjskiego systemu Hydro-Quebec, powodując kaskadową zapaść sieci, wskutek której sześć milionów odbiorców zostało pozbawionych prądu na dziewięć godzin. Ta sama burza zniszczyła transformatory w New Jersey i w Wielkiej Brytanii. W październiku 2003 roku nieco słabsza, ale trwająca dłużej, geomagnetyczna burza spowodowała wyłączenie prądu w Szwecji oraz wzbudziła potężne prądy w południowoafrykańskiej sieci, co doprowadziło do poważnego uszkodzenia, wręcz zniszczenia, 14 głównych transformatorów oraz dezorganizacji handlu i usług komunalnych na dużych obszarach kraju, zmuszając władze do trwających przez wiele miesięcy rozległych naprzemiennych wyłączeń prądu.2
W dniach 14–15 maja 1921 roku potężna burza geomagnetyczna wzbudziła w gruncie prądy, które były w przybliżeniu dziesięć razy silniejsze od tych w Quebecu z roku 1989 i sięgały na północnej półkuli od bieguna północnego aż do Meksyku i Puerto Rico a na południowej od bieguna południowego aż do Samoa.3
Uwiecznionym w zapisach historycznych pradziadkiem geomagnetycznych burz było Zdarzenie Carringtona z roku 1859. W czasie tamtej geomagnetycznej superburzy, która trwała od 28 sierpnia do 4 września, północne zorze były obserwowane w tak odległych od bieguna miejscach, jak Kuba i Hawaje. Owa burza indukowała tak silne prądy, że linie, słupy i stacje telegraficzne w wielu miejscach na świecie zapaliły się. Najskromniejsze szacunki oceniają, że Zdarzenie Carringtona było o połowę silniejsze od tego z roku 1921.4
Rozwój amerykańskiej sieci linii wysokiego napięcia i roczne zużycie energii elektrycznej w okresie 50 lat. Wraz z jej rozrastaniem się i wprowadzaniem linii przewidzianych na wyższe obciążenia wzrasta stopień jej złożoności i skłonność do przepuszczania większych przepływów prądu będących następstwem GIC (geomagnetically induced current – prąd indukowany geomagnetycznie). [Rozmiary sieci przyjęto na podstawie EHV Transmission Line Reference Book (Przewodnik po liniach transmisyjnych ekstrawysokiego napięcia) oraz bazy danych NERC (North American Electric Reliability Council – Północnoamerykańska Rada ds. Niezawodności Elektryczności) obejmującej podaż i popyt na energię elektryczną, natomiast zużycie energii elektrycznej ustalono na podstawie danych Departamentu Energii USA].5
W ramach drobiazgowych badań przeprowadzonych pod auspicjami Komisji Elektromagnetycznych Impulsów (Electromagnetic Pulse Commission; w skrócie EPC) i Federalnej Agencji ds. Zarządzania Kryzysowego (Federal Emergency Management Agency; w skrócie FEMA) szczegółowo ocenionych przez Państwowe Laboratorium Oak Ridge (Oak Ridge National Laboratory) i Państwową Akademię Nauk (National Academy of Sciences) korporacja Metatech przeprowadziła modelowanie i analizę potencjalnego wpływu ekstremalnych burz geomagnetycznych na amerykańską sieć energetyczną. Metatech oparł swoje modele na burzy około dziesięciokrotnie silniejszej od tej z Quebecu z roku 1989, czyli odpowiadającej mniej więcej tej z maja 1921 roku.6 Metatech pokazał, jak taka burza wzbudziłaby potężne prądy i spowodowała skoki napięcia w liczących tysiące kilometrów liniach przesyłowych wysokiego napięcia tworzących sieć Stanów Zjednoczonych i działających jak anteny odbiorcze. Metatech oszacował, że tylko w samych kontynentalnych Stanach Zjednoczonych te skoki natężenia i napięcia prądu oraz indukowane harmoniczne anomalie poważnie uszkodziłyby lub zniszczyły ponad 350 transformatorów bardzo wysokiego napięcia (extra-high-voltage; w skrócie EHV), które są kluczowe dla funkcjonowania sieci energetycznej Stanów Zjednoczonych, i przypuszczalnie ponad 2000 takich samych transformatorów na całym świecie.
Transformatory EHV są konstruowane na zamówienie, do każdej instalacji osobno, ważą do 300 ton i kosztują ponad milion dolarów każdy. Biorąc po uwagę, że obecnie trzeba czekać trzy lata na dostawę jednego transformatora EHV (wcześniej czekało się rok, ale zwiększone zamówienia z Chin i Indii wydłużyły ten czas do 3 lat) i że ogólne globalne zdolności produkcyjne wynoszą w normalnych warunkach około 100 transformatorów EHV rocznie, łatwo sobie wyobrazić, co to wszystko może oznaczać.
Okazuje się, że transformatory EHV oraz setki tysięcy kilometrów linii przesyłowych wysokiego napięcia, które działają jak gigantyczne anteny przechwytujące, w których elektromagnetyczne impulsy i słoneczne superburze indukują prądy i napięcia, są szczególnie wrażliwe na potężne geomagnetyczne zakłócenia. Utrata tysięcy transformatorów EHV na całym świecie spowoduje katastroficzne załamanie sieci obejmujące większość uprzemysłowionego świata. Upłynie, w najlepszym wypadku, kilka lat, zanim uprzemysłowiony świat pozbiera się po takim wydarzeniu. Należy przy tym pamiętać, że większość ośrodków produkujących ten sprzęt również będzie zmagała się z powszechną awarią sieci. Na szczęście, ziemskie pole magnetyczne ma tendencję do ochrony tropikalnych szerokości geograficznych przed najbardziej niszczącymi skutkami geomagnetycznych burz. Ta ochrona słabnie jednak w miarę przesuwania się ku biegunom. Jest nadzieja, że infrastruktura i przemysł zlokalizowane w takich miejscach, jak Meksyk, Malezja, Indie i Singapur, zachowają swoją sprawność. Jednakże większość tych krajów jest uzależniona od usług i dóbr wytwarzanych w innych częściach świata, których dostawy będą zakłócone przez wiele miesięcy lub lat po takiej ekstremalnej burzy.
Z różnych analiz przeprowadzonych przez korporację Metatech wynika, że zapaść sieci dotknie co najmniej 130 milionów ludzi w samych Stanach Zjednoczonych. W niedawnej prywatnej rozmowie John Kappenman, autor studium Metatechu, przyznał, że ten szacunek jest przesadnie optymistyczny. Podkreślił, że „zabójczym drzewom” oraz innym pozornie nieistotnym wydarzeniom przypisuje się znaczenie malutkich ziarenek, które wykiełkowały i urosły do potężnych obejmujących wiele krajów przerw w dostawie energii elektrycznej. Ogromna przerwa w dostawach energii elektrycznej do zachodnich stanów z 10 sierpnia 1996 roku zaczęła się, gdy zwisające przewody linii energetycznych zetknęły się z niewłaściwie przyciętymi drzewami w stanie Oregon w czasie trójcyfrowej fali upałów (chodzi o skalę Fahrenheita – przyp. tłum.). W rezultacie doszło do odcięcia dostaw energii do siedmiu zachodnich stanów oraz części Baja, Meksyku i dwóch prowincji kanadyjskich. W czasie tej fali upałów nadmierny pobór prądu przez miliony urządzeń klimatyzacyjnych sprawił, że sieć działała na maksymalnym poziomie przepustowości. Zwarcie, do którego wówczas doszło, spowodowało potok wyłączeń sieci i odcięcie milionów konsumentów od prądu.7 Tak oto niewłaściwie przycięte „zabójcze drzewa” stały się pozorną przyczyną wielkiej zapaści północno-wschodniej sieci elektrycznej i odcięcia ponad 50 milionów ludzi od dostaw prądu.8
Kappenman powołuje się również na wydarzenie z 8–9 września 2011 roku, kiedy to technik narzędziowy przekręcił przełącznik, aby obejść duży kondensator, który nie działał prawidłowo na podstacji w Yumie w stanie Arizona, co z niezrozumiałych powodów wywołało cały łańcuch wydarzeń, które doprowadziły do masowego odcięcia od prądu milionów odbiorców w Arizonie, Kalifornii i Meksyku. W ramach tego samego wydarzenia doszło do automatycznego wyłączenia dwóch reaktorów w elektrowni jądrowej San Onofre oraz odłączenia ich od systemu zasilania, ponieważ tak je skonstruowano na wypadek lokalnego wyłączenia dostaw energii elektrycznej. To jeszcze bardziej pogorszyło sytuację, ponieważ ograniczyło możliwości generowania energii elektrycznej w czasie, gdy technicy rozpaczliwie starali się przywrócić zasilanie w San Diego i innych miejscach.9