Ramy ochrony przeciwpowodziowej dla podstacji National Grid w Zjednoczonym Królestwie

W Zjednoczonym Królestwie szereg podstacji elektroenergetycznych znajduje się na równinach zalewowych. Podstacje odgrywają kluczową rolę w sieci dostaw energii. W przypadku wystąpienia powodzi mogą one wypaść, co powoduje efekt kaskadowy w innych sektorach, takich jak zaopatrzenie w wodę, opieka zdrowotna, transport, komunikacja i służby ratunkowe. Silne wiatry często idą w parze z powodzią i mogą dodatkowo wpływać na sieć dystrybucyjną, np. usuwając słupy i przewody.

Spadek dostaw energii elektrycznej może mieć daleko idące skutki dla życia ludzi, a także szersze skutki gospodarcze, które w znacznym stopniu zwiększają pośrednie skutki powodzi. Powódź latem 2007 r. spowodowała, że około pół miliona osób nie miało dostępu do dostaw energii. Całkowite koszty tego wydarzenia oszacowano na ponad 3,2 miliarda funtów. Szacunkowy koszt ekonomiczny powodzi zimowych (2015-2016) w sektorze energetycznym (głównie dystrybucyjnym) wynosi 83 mln GBP (niskie 75 mln GBP - wysokie 91 mln GBP w cenach z 2015 r.).

Oczekuje się, że zmiana klimatu zwiększy ryzyko powodziowe, zwiększając intensywność i częstotliwość powodzi.

Krajowe ramy ochrony przeciwpowodziowej podstacji sieciowej to ogólnokrajowy program mający na celu poprawę odporności sieci elektroenergetycznej przesyłu energii elektrycznej na wszelkiego rodzaju powodzie (powodzie rzeczne, pływowe, wodociągowe i gruntowe, a także potencjalne powodzie z kanalizacji i kanalizacji oraz powodzie spowodowane awarią zbiornika). Celem szczegółowym środków dostosowawczych wdrażanych w ramach tego programu jest ochrona podstacji sieci krajowej przed powodzią poprzez zapobieganie przedostawaniu się wody do tych infrastruktur, zmniejszając w ten sposób ryzyko dla bezpieczeństwa dostaw i zapewniając utrzymanie dostaw energii elektrycznej w sieci przesyłowej.

Zidentyfikowano i opracowano środki mające na celu zapewnienie ochrony przed powodzią w skali 1:1 000 lat, biorąc pod uwagę skutki zmiany klimatu spodziewane w scenariuszu wysokiej emisji (UKCP09, odpowiadającym scenariuszowi IPCC SRES A1FI) do 2080 r. W przypadkach, w których cel ten nie jest możliwy do osiągnięcia, sieć krajowa zmniejszy tę ochronę w celu ochrony przed powodzią w okresie 1:200 lat, przy jednoczesnym uwzględnieniu skutków zmiany klimatu w 2050 r. w przypadku scenariusza zakładającego wysoki poziom emisji lub powodzi w okresie 1:1000 na obecnych poziomach.

Podejście zastosowane w celu poprawy odporności podstacji sieci na powodzie składało się z dwóch etapów. Pierwszy etap koncentrował się na ocenie podatności na zagrożenia i ryzyka powodziowego. Zidentyfikowano podstacje dotknięte powodzią 1:100, 1:200, 1:1000 i 1:1000, biorąc pod uwagę oczekiwane skutki zmiany klimatu zgodnie ze scenariuszem wysokiej emisji UKCP09. Drugi etap dotyczy identyfikacji, projektowania i wdrażania rozwiązań ochrony przeciwpowodziowej dla każdej z krytycznych podstacji. Krok ten został zrealizowany w dwóch etapach. W pierwszym etapie zidentyfikowano i zabezpieczono 11 podstacji wysokiego ryzyka; Są to podstacje, które mogą doświadczyć skutków powodzi w okresie 1:100 lat. Drugi etap koncentruje się na ochronie kolejnych 38 podstacji średniego ryzyka; są to podstacje, które mogą doświadczyć skutków w przypadku powodzi w skali 1:200 lub 1:1000. Program rozpoczął się w 2008 r., a do 2021 r. wszystkie 49 krytycznych (wysokiego i średniego) podstacji National Grid zostaną zabezpieczone przed powodzią. Szacuje się, że do 2026 r. chronionych będzie kolejnych 100 miejsc zagrożenia wód powierzchniowych.

Stosowane rozwiązania w zakresie odporności przeciwpowodziowej składają się z kombinacji następujących praktyk: bariery przeciwpowodziowe; przenośne środki ochrony przeciwpowodziowej; wiązki ziemi; drzwi i bramy przeciwpowodziowe; systemy odwadniające i przepompownie; zbiorniki przeciwpowodziowe; środki oparte na gospodarowaniu gruntami; oraz koordynuje lokalne rozwiązania z Agencją Środowiska.

W przypadku większych obszarów z wieloma punktami ryzyka ochrona całego obszaru, łącząca powyższe środki, jest często preferowanym i skutecznym podejściem w celu zapewnienia ochrony całego obszaru operacyjnego przed zagrożeniami powodziowymi. Zazwyczaj wiąże się to z budową twardej ściany przeciwpowodziowej wokół obwodu terenu. Zostało to na przykład zastosowane w podstacji Walham, znajdującej się na obrzeżach Gloucester w południowo-zachodniej Anglii, gdzie stosy stali były schowane w ziemi wokół 1 km obwodu terenu, aby stworzyć bazę dla muru obronnego. Następnie zbudowano żeliwną ścianę przeciwpowodziową o wysokości od 1,6 do 1,9 m, aby chronić teren przed powodzią 1: 1000 lat. Zainstalowano również pięć przepompowni, aby poradzić sobie z potencjalnym przesiąkaniem lub jakimkolwiek resztkowym wnikaniem wody powodziowej. Innym przykładem jest stacja Stella South, położona w pobliżu rzeki Tyne w Newburn, o mocy 132 kV. Ta podstacja została zabezpieczona twardą barierą przeciwpowodziową i miękkim obronno-ziemnym pakietem zbudowanym z lokalnych materiałów w celu zmniejszenia wpływu budowy na środowisko. Trzecim przykładem jest podstacja Aberthaw na zachód od Cardiff w Południowej Walii; ta podstacja 132 kV jest obecnie chroniona przez ścianę przeciwpowodziową z betonu palowego o wysokości 2,4 m.

Jednak ochrona całego terenu nie zawsze jest najlepszym podejściem, ponieważ może zmniejszyć obszar zalewowy do magazynowania wody i może przekierować wody powodziowe na tereny sąsiednich domów. Pod warunkiem, że wody powodziowe nie mają wpływu na sprzęt krytyczny, teren może nadal działać, nawet jeśli część terenu jest zalana.

Uznając, że ryzyko powodziowe nie zostanie natychmiast złagodzone, National Grid zakupił początkowy system barier zdejmowalnych o długości 1,7 km i rozszerzył go do 2,3 km w następstwie powodzi w latach 2014–2015. Ten mobilny sprzęt obronny o długości 2,3 km umożliwia jednoczesną ochronę wielu obiektów: jeden bardzo duży obiekt; lub dwóch dużych obiektów; lub trzy miejsca o normalnej wielkości. Obecnie istnieje siedem przyczep ułożonych w trzy pary (z siódmą przyczepą przewożącą dodatkowe narożniki i wyposażenie), które mogą działać niezależnie z własnym wózkiem widłowym i zasilaniem olejem napędowym do pomp. Bariera jest również dostępna dla gazowni i, biorąc pod uwagę wystarczającą mobilizację i czas instalacji, może być używana w dowolnym miejscu. Pompy o pojemności 12 x 3000 litrów, które mogą pompować 3 tony na minutę, są częścią wyposażenia bariery i są uzupełniane o kolejne 10 mniejszych pomp do użytku na mniejszych obszarach, takich jak budynki itp. Zazwyczaj od przybycia do przeciętnego miejsca rozmieszczenie bariery w zależności od złożoności miejsca zajęłoby od 8 do 12 godzin. Regularnie wykonywane są ćwiczenia barierowe.

National Grid prowadzi całodobową obserwację zagrożeń związanych z pogodą za pośrednictwem swojej sterowni. Siedziby Agencji są zarejestrowane w systemie ostrzegania przeciwpowodziowego Agencji Środowiska i codziennie otrzymują ostrzeżenia w ramach Centrum Prognoz Powodziowych i Partnerstwa na rzecz Zagrożeń Naturalnych. National Grid jest członkiem Centrum Prognoz Powodziowych i grup roboczych Natural Hazards Partnership, a dane z biura MET i inne prognozy pogody są monitorowane pod kątem potencjalnych zagrożeń.

Krajowe ramy ochrony przeciwpowodziowej sieci mają zastosowanie wyłącznie do przesyłu energii elektrycznej i zostały opracowane w celu wdrożenia ETR 138. Oceny ryzyka zostały przeprowadzone przez szereg profesjonalnych firm doradczych. Na etapach oceny narażenia i projektowania środków przeciwpowodziowych National Grid ściśle współpracował z brytyjską Agencją Środowiska, Walijskimi Zasobami Naturalnymi, władzami lokalnymi, wewnętrznymi radami ds. odwadniania i ich partnerami energetycznymi w ramach ETR 138. Ponadto, opracowując ramy oparte na ETR 138, National Grid zwrócił się o zatwierdzenie planów obronnych do Departamentu Biznesu, Energii i Strategii Przemysłowej (BEIS) oraz naszego regulatora, Urzędu Rynków Gazu i Energii Elektrycznej (Ofgem).

Czynniki sukcesu we wdrażaniu środków przystosowawczych stanowiących część krajowych ram ochrony przeciwpowodziowej podstacji elektroenergetycznych obejmują jasną wizję, jasne docelowe poziomy odporności, silne przywództwo oraz dobrą współpracę i partnerstwo z władzami lokalnymi i krajowymi. Ponieważ BEIS i Ofgem są sygnatariuszami i są zaangażowane w opracowywanie i aktualizację ETR 138, usprawniło to proces finansowania i uzasadniania inwestycji w odporność na powodzie.

Lokalnie istotne czynniki ograniczające mogą obejmować inne sektory, które nie osiągają tak wysokiego poziomu odporności. Ponieważ dane dotyczące powodzi, modelowanie i doświadczenia z rzeczywistych zdarzeń powodziowych stale dojrzewają i są udoskonalane, stwarza to trudną sytuację, aby utrzymać docelowy poziom odporności 1: 1000. Istnieje kilka przykładowych miejsc, w których poziomy powodzi wzrosły lub zmniejszyły się, co wpłynęło następnie na rozwiązanie w zakresie odporności na powodzie.

Całkowity koszt wdrożenia pierwszej fazy National Grid Substation Flood Defence Framework wynosi około 117 milionów funtów, z oczekiwanymi dodatkowymi 59 milionami funtów na dalsze inwestycje w odporność na zagrożenia związane z wodami powierzchniowymi. Wydatki na obronę dającą się zdemontować szacuje się na 2,5–3 mln GBP i obejmują one rozmieszczenie zarówno ćwiczeń, jak i rzeczywistych wydarzeń.

Oczekiwane korzyści to ochrona przed zalaniem podstacji National Grid i utrzymanie dostaw energii, a tym samym zapobieganie efektom kaskadowym w innych sektorach i usługach.

Głównymi prawnymi czynnikami napędzającymi środki dostosowawcze stanowiące część krajowych ram ochrony przeciwpowodziowej podstacji sieciowych są rozporządzenie w sprawie ryzyka powodziowego (2009 r.), które jest częścią procesu wdrażania unijnej dyrektywy powodziowej, oraz brytyjska ustawa o zmianie klimatu (2008 r.), w tym wymogi dotyczące sprawozdawczości okresowej w podziale na sektory.

Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie ryzyka powodziowego z 2009 r. wiodące lokalne organy ds. powodzi, Agencja Środowiska i Walia ds. Zasobów Naturalnych muszą przygotować i opublikować plany zarządzania ryzykiem powodziowym w cyklu sześcioletnim. Zgodnie z brytyjską ustawą o zmianie klimatu National Grid musi regularnie składać sprawozdania z działań w zakresie reagowania na przystosowanie się do zmiany klimatu. Ta ocena i sprawozdawczość zachęciły również National Grid do kontynuowania działań w zakresie ochrony przeciwpowodziowej.

Krajowe ramy ochrony przeciwpowodziowej podstacji sieciowej rozpoczęły się w 2008 r. Oczekuje się, że wdrożenie ochrony przeciwpowodziowej przed zagrożeniem pływowym i rzecznym zostanie zakończone do 2021 r. Jednak tam, gdzie zidentyfikowano usprawnienia w koordynowaniu prac z głównymi programami rozwoju terenów i agencjami ochrony środowiska, niewielka liczba terenów będzie wykraczać poza tę datę. Dalsze inwestycje w ryzyko związane z wodami powierzchniowymi zostaną dokonane w regulacyjnym okresie sprawozdawczym 2021–2026.

Krajowe ramy ochrony przeciwpowodziowej podstacji sieciowej obejmują szeroki zakres konkretnych środków, z których każdy ma określony okres eksploatacji. Ogólnie rzecz biorąc, żywotność waha się od 30 do 80 lat. National Grid postrzega ryzyko powodziowe jako długoterminowy problem adaptacyjny i będzie wymagał częstego przeglądu i czujności.

Douglas Dodds
Environmental Engineer
National Grid Electricity Transmission
E-mail: douglas.dodds@nationalgrid.com 
Tel.: +44 (0)7825 385425