Urenlang in het donker en de kou

In Canada zorgde een explosie op de zon elf jaar geleden voor een lange stroomstoring bij miljoenen mensen.

Frank Kuin

BIJNA NIEMAND in Canada nam de officiële uitleg serieus van een stroomstoring waarbij in 1989 miljoenen mensen in de deelstaat Québec zonder elektriciteit kwamen te zitten. Hydro-Québec, het elektriciteitsbedrijf in de overwegend Franstalige deelstaat, weet de storing aan een magnetische storm.

Die storm was veroorzaakt door een buitengewoon krachtige explosie op de zon. Een gigantische golf van deeltjes die drie dagen eerder vanaf de zon was geslingerd, was op de magnetosfeer van de aarde ingebeukt; de hoogspanningslijnen en transformators van het bedrijf waren vervolgens overbelast geraakt door de elektrische stromen die dat had opgewekt, zo liet Hydro-Québec weten.

,,Hydro geeft zon de schuld van stroomstoring'', meldde een noodeditie van de Montreal Gazette de volgende morgen enigszins schamper. De storing, die midden in de nacht begon, leidde in de morgen tot het gesloten blijven van kantoren, scholen, de metro en het vliegveld.

Zes miljoen mensen zaten tot ver in de middag zonder licht en in de kou en er heerste chaos in het verkeer. Hydro-Québec had de laatste tijd met meer problemen te kampen gehad, dus het leek erop dat het nutsbedrijf nu in wanhoop ,,de sterren'' maar de schuld gaf van een ,,derde stroomstoring in de hele deelstaat in minder dan een jaar''.

Léonard Bolduc, ingenieur van Hydro-Québec, erkent achteraf dat de meeste mensen de spot dreven met de uitleg van het fenomeen. ,,Het leek erop dat we er marsmannetjes bijhaalden'', zegt hij. ,,De meeste mensen geloofden gewoon niet dat een zonnestorm tot dergelijke problemen kon leiden.''

Verhoogde activiteit van de zon was onbekend, of werd hoogstens gezien als een curiositeit voor astronomen. ,,Maar'', zegt Bolduc, ,,sinds 1989 weten we dat een geomagnetische storm wel degelijk grote effecten kan hebben op aarde.''

Inderdaad, de verklaring van Hydro-Québec hield stand. De stroomstoring in Canada op 13 maart 1989 staat tot op heden te boek als het ernstigste gevolg ooit van een verhoogde zonneactiviteit op een aards stroomnet. Bovendien hielp de storing in Québec om de tot dan toe theoretische effecten van verhoogde zonneactiviteit op elektriciteitsnetwerken, radiogolven, satellieten en pijpleidingen te verheffen tot een praktisch risico. En dat doet er vooral dit jaar toe, want de activiteit van de zon maakt een ongeveer elfjarige cyclus door.

Wat ging er elf jaar geleden mis bij Hydro-Québec? Bolduc vertelt dat in de vroege uren van 13 maart het controlecentrum fluctuaties begon waar te nemen in het voltage van het netwerk - de eerste aanwijzing voor een geomagnetische storm. De golf aan protonen en elektronen die tijdens de eruptie van 10 maart van de zon was gelanceerd, had als het ware de magnetische zone van de aarde ineengedrukt. Deze samenpersing, die het sterkst is nabij de poolgebieden, leidde tot de vorming van elektrische velden. En, legt Bolduc uit, als de daardoor ontstane stroom de kans krijgt om door een geleidend materiaal te vloeien, dan kiest het die weg.

Vooral wegens die wet der natuurkunde bleek Hydro-Québec extra kwetsbaar. Reden is dat het nutsbedrijf zijn stroom van ver haalt. Het bedrijf maakt geen gebruik van nucleaire energie, die relatief dicht bij de stad kan worden opgewekt, maar van waterenergie die afkomstig is van stuwdammen bij James Bay en Churchill Falls, duizend kilometer ten noordwesten en noordoosten van Montréal. Hydro-Québec beschikt daarom over ontzaglijk lange hoogspanningslijnen naar het noorden - daar waar de magnetische storm intensiever is. ,,Je zou kunnen zeggen dat de lange lijnen werken als grote antennes die het magnetische signaal opvangen'', verklaart David Boteler, wetenschappelijk onderzoeker aan de Geological Survey of Canada.

Gevolg van een zware geomagnetische storm is dat de lijnen, naast de opgewekte wisselstroom (AC-stroom), een tweede stroom geleiden die meer lijkt op een gelijkstroom (DC), legt hij uit. Het probleem ontstaat wanneer deze stroom de transformator bereikt. ,,Je krijgt een veel grotere stroom in de transformator'', aldus Boteler. ,,Dit wekt een magnetisch veld op binnen de transformator dat veel sterker is dan hij aankan.''

Vanaf dat moment ging het snel bergafwaarts, zegt Bolduc van Hydro-Québec. De vervorming van het voltage leidde tot overbelasting van de zogeheten 'static compensators', die het evenwicht van de lijn bewaren. ,,Het principe is hetzelfde als in huis: bij overbelasting slaan ze af'', aldus Bolduc. ,,Rond kwart voor drie sloeg de ene na de andere af en waren we de stabiliteit van het netwerk kwijt.'' Kort daarop werd het systeem automatisch afgesloten voordat er verdere problemen ontstonden.

Bolduc was die nacht op zijn werk juist bezig met het uitprinten van onderzoeksresultaten toen de stroom uitviel. ,,Er was niets in het gebouw en niets buiten'', herinnert hij zich.

Een prettige bijkomstigheid was dat hij ongehinderd de aurora borealis (noorderlicht) kon bewonderen die met de zware geomagnetische storm gepaard ging. ,,Het was een prachtig donkerrood licht in trechtervorm aan de hemel'', aldus Bolduc. ,,Het was heel intensief boven Montréal, en er was geen kunstmatig licht om het uitzicht te blokkeren.''

Naderhand heeft Hydro-Québec veel moeite gedaan om last van geomagnetische stormen in het vervolg te voorkomen, zegt Boteler. ,,Ze hebben het probleem zeer serieus genomen en een hoop geld gestoken in onderzoek en nieuwe uitrustingen voor het netwerk'', verklaart hij. Zo zijn condensators aangebracht die de geleiding van DC-stromingen tegenhouden. Verder bleek dat de drempel voor het afslaan van de static compensators flink verhoogd kon worden zonder gevaar voor het systeem.

Bovendien worden verhoogde zonneactiviteit en geomagnetische stormen sinds 1989 veel scherper in de gaten gehouden.

Boteler acht herhaling van problemen bij Hydro-Québec tijdens het komende maximum van de zonnecyclus dan ook onwaarschijnlijk. Hij waarschuwt echter voor de mogelijke gevolgen van de verhoogde zonneactiviteit op netwerken die minder aandacht aan het probleem hebben besteed. Zo zijn de meeste stroomnetwerken in Noord-Amerika nu zwaarder belast dan elf jaar geleden, wat hun magnetische aantrekkingskracht vergroot.

Als er één les is getrokken uit de storing bij Hydro-Québec, dan is het dat ,,de gevolgen van een geomagnetische storm groot genoeg kunnen zijn om ernstige effecten te hebben op aarde'', besluit wetenschapper Boteler. ,,Van de ene op de andere dag is men zich daar veel bewuster van geworden.''