Avaruussää riski sähköverkoille muuallakin kuin pohjoisilla leveysasteilla

Tutkimus osoitti, että myös Kiinassa GIC-virrat saattavat olla huomattavan korkeita avaruussäämyrskyjen aikana. Ilmatieteen laitos on ollut mukana yli viisi vuotta kestäneessä projektissa, jossa yhteistyössä kiinalaisten kanssa on tutkittu avaruussään synnyttämiä haitallisia GIC-virtoja Kiinan korkeajännitesähköverkossa. GIC-virtojen havaittiin olevan Kiinassa huomattavan korkeita avaruussäämyrskyjen aikana. Tämä selittyy maan suurella koolla sekä sähkönsiirrossa käytettävillä erittäin korkeilla jännitetasoilla. Maan sijainti matalilla leveysasteilla antaisi aiheen olettaa, että GIC-riski Kiinassa ei ole kovin suuri verrattuna esimerkiksi Pohjoismaiden ja Pohjois-Amerikan tilanteeseen.

Tutkimuksessa arvioitiin mittaushavaintojen ja mallilaskujen avulla, kuinka suuria GIC-virtoja esiintyy Luoteis-Kiinan 750 kilovoltin sähköverkossa. Tulokset osoittavat, että vaikka avaruussään synnyttämä geomagneettinen myrsky ei ole poikkeuksellisen voimakas, GIC-arvot saattavat nousta huomattavan korkealle.

Uusia tietoja voidaan käyttää hyväksi verkon suojaustoimenpiteitä suunniteltaessa. Koska yhteiskunnan useat toiminnat ovat enenevässä määrin riippuvaisia luotettavasta sähkönsaannista, GIC-virtoja koskevat tutkimukset ovat merkittäviä taloudelliselta kannalta ja tärkeitä ihmisten yleistä hyvinvointia ajatellen.

Avaruussää vaikuttaa sähköverkkoihin

Avaruussää, jonka alkuperä on auringossa tapahtuvissa purkauksissa, synnyttää sähkönsiirtoverkkoihin haitallisia tasasähkövirtoja. Näiden ns. GIC-virtojen ("geomagnetically induced current") seurauksena sähköverkon muuntajat saattavat kyllästyä, mikä voi johtaa monenlaisiin haittoihin verkon toiminnassa, jopa laajoihin sähkökatkoksiin tai pysyviin muuntajavaurioihin.

Avaruussäähäiriöt ja -myrskyt ovat voimakkaimmat korkeilla leveysasteilla. Tämän takia GIC-virtojen aiheuttamien riskien on perinteisesti ajateltu rajoittuvan samoille alueille. Suurin osa GIC-tutkimuksista on tehty tämän takia vain Pohjoismaissa ja Pohjois-Amerikassa. Suomessa GIC-ilmiön tutkiminen aloitettiin jo 1970-luvulla ja Suomi onkin yksi alan tutkimuksen johtavista maista.

GIC-virrat voivat vahingoittaa myös matalampien leveysasteiden sähköverkkoja

GIC-virtojen suuruus ja niiden aiheuttama riski sähköverkon toiminnalle eivät kuitenkaan riipu pelkästään avaruussäämyrskyn voimakkuudesta, vaan myös monilla sähköteknisillä yksityiskohdilla on ratkaiseva merkitys. Etenkin viime vuosina on ymmärretty, että GIC-virtojen aiheuttamat vahingot voivat kohdata myös matalampien leveysasteiden sähköverkkoja. Erityisen alttiita ovat verkot, joissa käytettävät jännitetasot ovat korkeita ja siirtojohdot pitkiä. Nämä molemmat seikat tekevät Kiinan sähköverkot alttiiksi GIC-virroille, vaikkakaan maa ei sijaitse alueella, jossa avaruussäämyrskyt ovat voimakkaimmat. Samantapainen tilanne on myös muun muassa Brasiliassa ja Etelä-Afrikassa.

Tutkimusta ovat rahoittaneet Ilmatieteen laitoksen lisäksi North China Electric Power University (NCEPU, Natural Science Foundation of Hebei Province, National High Technology Research and Development of China sekä "Natural Resources Canada (NRCan).

Lisätietoja:

Tutkimuspäällikkö Risto Pirjola, puh. +1-613-8375138, risto.pirjola@fmi.fi