Ramy ochrony przeciwpowodziowej dla podstacji sieci krajowych w Zjednoczonym Królestwie

W Zjednoczonym Królestwie wiele podstacji elektroenergetycznych znajduje się na równinach zalewowych. Podstacje odgrywają kluczową rolę w sieci dostaw energii. W przypadku wystąpienia powodzi mogą one wypaść, powodując efekt kaskadowy w innych sektorach, takich jak zaopatrzenie w wodę, opieka zdrowotna, transport, komunikacja i służby ratunkowe. Silne wiatry często towarzyszą powodziom i mogą mieć dalszy wpływ na sieć dystrybucyjną, np. usuwając słupy i przewody.

Zanik zasilania może mieć daleko idący wpływ na życie 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 dystrybucji) 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 ogólnopolski program mający na celu poprawę odporności sieci przesyłowej energii elektrycznej na wszelkiego rodzaju powodzie (powodzie rzeczne, pływowe, opadowe i gruntowe, a także potencjalne powodzie z kanalizacji i kanalizacji oraz powodzie z powodu awarii zbiornika). Celem szczegółowym środków dostosowawczych wdrażanych w ramach tego programu jest ochrona podstacji sieci krajowej przed zalaniem poprzez zapobieganie przedostawaniu się wody do tych infrastruktur, zmniejszając tym samym ryzyko dla bezpieczeństwa dostaw i zapewniając utrzymanie dostaw energii elektrycznej w sieci przesyłowej.

Określono i opracowano środki mające na celu zapewnienie ochrony przed powodzią trwającą 1:1 000 lat, biorąc pod uwagę skutki zmiany klimatu spodziewane w ramach scenariusza wysokiej emisji (UKCP09, odpowiadającego scenariuszowi IPCC SRES A1FI) do 2080 r. W przypadkach, w których cel ten nie jest możliwy do osiągnięcia, National Grid ograniczy tę ochronę w celu ochrony przed powodzią o sile 1:200 lat, przy jednoczesnym uwzględnieniu skutków zmiany klimatu w 2050 r. w scenariuszu wysokiej emisji lub powodzi o sile 1:1000 na dzisiejszych poziomach.

Podejście zastosowane w celu poprawy odporności podstacji sieci na powódź składało się z dwóch etapów. Pierwszy etap koncentrował się na ocenie podatności na zagrożenia i ryzyka powodziowego. Zidentyfikowano podstacje dotknięte powodzią w okresie 1:100 lat, 1:200 lat, 1:1000 lat i 1:1000 lat+, biorąc pod uwagę oczekiwane skutki zmiany klimatu zgodnie ze scenariuszem wysokiej emisji UKCP09. Drugi etap dotyczy identyfikacji, projektowania i wdrażania rozwiązań w zakresie ochrony przeciwpowodziowej dla każdej z podstacji krytycznych. Etap 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 odczuwać skutki w przypadku powodzi trwającej 1:200 lat lub 1:1000 lat. Program rozpoczął się w 2008 r., a do 2021 r. wszystkie 49 krytycznych (wysokiego i średniego ryzyka) podstacji sieci krajowej będzie zabezpieczonych przed powodzią. Szacuje się, że do 2026 r. 100 miejsc zagrożonych wodami powierzchniowymi zostanie objętych ochroną.

Zastosowane rozwiązania w zakresie odporności na powodzie 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 skoordynowanie lokalnych rozwiązań z Agencją Środowiska.

W przypadku większych terenów o wielu punktach zagrożenia preferowanym i skutecznym podejściem jest często ochrona całego terenu łącząca powyższe środki w celu zapewnienia, aby cały obszar operacyjny pozostał chroniony przed zagrożeniami powodziowymi. Zazwyczaj wiąże się to z budową twardej ściany przeciwpowodziowej wokół obwodu terenu. Zostało to zastosowane na przykład w podstacji Walham, znajdującej się na obrzeżach Gloucester w południowo-zachodniej Anglii, gdzie stalowe pali były schowane w ziemi wokół 1 km obwodu terenu, aby stworzyć podstawę dla muru obronnego. Następnie zbudowano odlewany betonowy mur przeciwpowodziowy o wysokości od 1,6 do 1,9 m, aby chronić teren przed powodzią o wartości 1:1 000 lat. Zainstalowano również pięć przepompowni, aby poradzić sobie z potencjalnym przesiąkaniem lub 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 przez twardą barierę przeciwpowodziową i miękki zestaw ziemi obronnych zbudowany z lokalnych materiałów w celu zmniejszenia ekologicznego wpływu konstrukcji. Trzeci przykład stanowi podstacja Aberthaw na zachód od Cardiff w Południowej Walii; ta podstacja 132 kV jest teraz chroniona przez betonową ścianę zalewową o wysokości 2,4 m.

Jednak ochrona całego terenu nie zawsze jest najlepszym podejściem, ponieważ może zmniejszyć powierzchnię równiny zalewowej do przechowywania wody i może przekierować wody powodziowe na tereny sąsiednich domów. Pod warunkiem, że wody powodziowe nie mają wpływu na sprzęt o krytycznym znaczeniu, teren może pozostać operacyjny, nawet jeśli część terenu jest zalana.

Uznając, że ryzyko powodziowe nie zostanie natychmiast złagodzone, National Grid zakupiła początkowy 1,7 km demontowalnego systemu barierowego i rozszerzyła go do 2,3 km w następstwie powodzi w latach 2014–2015. Ten 2,3-kilometrowy mobilny sprzęt obronny umożliwia jednoczesną ochronę wielu obiektów: jedno bardzo duże miejsce; lub dwa duże obiekty; lub trzech witryn o normalnej wielkości. Obecnie istnieje siedem przyczep ułożonych w trzy pary (z siódmą przyczepą z dodatkowymi narożnikami i wyposażeniem), które mogą działać niezależnie z własnym wózkiem widłowym i zasilaniem pomp olejem napędowym. Bariera jest również dostępna dla obiektów gazowych i, biorąc pod uwagę wystarczający czas mobilizacji i 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 uzupełnione o kolejne 10 mniejszych pomp do użytku w mniejszych obszarach, takich jak budynki itp. Regularnie wykonywane są ćwiczenia barierowe.

National Grid utrzymuje całodobową czujność, monitorując ryzyko związane z pogodą za pośrednictwem swojego pokoju kontrolnego. Jego tereny są zarejestrowane w systemie ostrzegania o powodziach Agencji Środowiska i otrzymują codzienne ostrzeżenia dotyczące 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 konsultingowych. Na etapach oceny narażenia i opracowywania środków przeciwpowodziowych National Grid ściśle współpracowało z brytyjską Agencją Środowiska, Natural Resources of Wales, władzami lokalnymi, wewnętrznymi radami odwadniającymi i jej partnerami energetycznymi w ramach ETR 138. Ponadto, przy opracowywaniu ram opartych na ETR 138, National Grid zwrócił się o zatwierdzenie planów obronnych do Departamentu Biznesu, Energii i Strategii Przemysłowej (BEIS) oraz naszego organu regulacyjnego, Urzędu Rynków Gazu i Energii Elektrycznej (Ofgem).

Czynniki sukcesu we wdrażaniu środków przystosowawczych stanowiących część krajowych ram ochrony przeciwpowodziowej podstacji sieci 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 tworzenie 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 działają na tak wysokim poziomie odporności. Ponieważ dane powodziowe, modelowanie i doświadczenia z rzeczywistych zdarzeń powodziowych stale dojrzewają i są udoskonalane, stwarza to trudną sytuację do utrzymania docelowego poziomu odporności na poziomie 1:1 000. Istnieje kilka przykładów miejsc, w których poziomy powodzi wzrosły lub zmniejszyły się, co następnie wpłynęło na rozwiązanie w zakresie odporności na powodzie.

Całkowity koszt wdrożenia pierwszej fazy ram ochrony przeciwpowodziowej krajowej podstacji sieciowej wynosi około 117 mln GBP, z oczekiwanymi dodatkowymi 59 mln GBP na dalsze inwestycje w odporność na ryzyko związane z wodami powierzchniowymi. Wydatki na demontowalne środki obronne szacuje się na 2,5–3 mln GBP i obejmują one rozmieszczenie zarówno na potrzeby ćwiczeń, jak i rzeczywistych wydarzeń.

Oczekiwanymi korzyściami są ochrona przed zalaniem podstacji sieci krajowej i utrzymanie dostaw energii, co zapobiega efektowi kaskadowemu w innych sektorach i usługach.

Głównymi czynnikami prawnymi wpływającymi na środki dostosowawcze stanowiące część krajowych ram ochrony przeciwpowodziowej podstacji sieci 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 okresowej sprawozdawczości w podziale na sektory.

Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie ryzyka powodziowego z 2009 r. wiodące lokalne organy ds. powodzi (LLFA), Agencja Środowiska i Walia ds. Zasobów Naturalnych są zobowiązane do przygotowania i opublikowania planów zarządzania ryzykiem powodziowym w cyklu sześcioletnim. W brytyjskiej ustawie o zmianie klimatu zwrócono się do National Grid o regularne składanie sprawozdań z działań w zakresie reagowania na zmiany klimatu. Ta ocena i sprawozdawczość zachęciły również National Grid do kontynuowania działań w zakresie ochrony przeciwpowodziowej.

Ramy ochrony przeciwpowodziowej krajowej podstacji sieciowej rozpoczęły się w 2008 r. Oczekuje się, że wdrożenie ochrony przeciwpowodziowej przed zagrożeniami pływowymi i rzecznymi zostanie zakończone do 2021 r. Jednak tam, gdzie stwierdzono poprawę efektywności w koordynowaniu prac z głównymi programami rozwoju obiektów i agencjami ochrony środowiska, niewielka liczba obiektów wykroczy poza tę datę. Dalsze inwestycje w ryzyko związane z wodami powierzchniowymi zostaną dokonane w regulacyjnym okresie sprawozdawczym 2021–2026.

Ramy ochrony przeciwpowodziowej krajowej 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 długoterminowe zagadnienie związane z przystosowaniem się do zmiany klimatu i będzie wymagało częstych przeglądów i czujności.

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