Перебои с поставками электроэнергии в Европе и США этой зимой сделали очевидным тезис, который давно постулирует атомная отрасль во всем мире: электроэнергетика должна быть не только чистой, но и надежной.
В январе 2021 года из-за электроэнергетической аварии в Европе возникла угроза континентального блэкаута. Спустя месяц в США выход из строя генерирующих мощностей привел к веерным отключениям в Техасе. Главным объектом упреков со стороны СМИ и экспертов стала политика экстенсивного наращивания генерации на возобновляемых источниках энергии. Во Франции, Германии и Швеции СМИ призвали не создавать проблем собственными руками.
Европа
Из-за аварии на подстанции в Хорватии 8 января 2021 года объединенная энергосистема Европы чуть не обрушилась. Она разделилась на две части, каждая из которых старалась поддержать частоту и сохранить энергопоставки. Примерно 200 тыс. домохозяйствам по всей Европе, а также промышленным предприятиям во Франции и Италии электроэнергия не поступала. Электростанции в других странах Европы должны были срочно наращивать объемы генерации, чтобы удержать необходимые технические параметры в сети.
Во Франции «дочка» Electricité de France (EDF) выпустила обращение к гражданам с призывом экономить электроэнергию: выключить свет, снизить отопление до 17 градусов, если никто не остается дома, отложить запуск стиральных машин и отключить роутеры, если никто не выходит в Интернет. Причина обращения — необычно высокое энергопотребление в 88 ГВт по всей стране на фоне снижения генерации на АЭС. По данным EDF, в январе 44 из 56 блоков были отключены от электросети, так как из-за коронавирусных ограничений станции не смогли вовремя провести ремонтные кампании.
Эксперты, опрошенные европейскими СМИ, отметили, что увлеченность генерацией на ВИЭ может стать опасной для стабильности энергосистемы. «Было бы очень горько, если бы у нас было много возобновляемых источников энергии в сети. Потому что, если бы вы не могли просто случайным образом включить ветряные электростанции или если бы у вас не было достаточно солнечной энергии, сеть наверняка рухнула бы», – уверен профессор электротехники Университета прикладных наук Верхней Австрии Петер Целлер.
“Проблема заключается не в прямом росте «зеленой» электроэнергии, а в сокращении обычных мощностей. В результате возникают проблемы с безопасной выработкой электроэнергии и балансировкой сетей, которые должны быть решены”, — говорит Эглантин Куэнле, главный специалист по моделированию электрических систем Института экономики энергетики (EWI) Кельнского университета.
В Швеции также задаются вопросами о последствиях вывода из эксплуатации базовых энергомощностей. «С выводом из эксплуатации Ringhals 1 и приходом того, что раньше было обычной шведской зимой, мы видим, как шведская электросистема дает трещины. Южные районы страны, где ранее располагалось еще шесть реакторов, теперь вынуждены импортировать ископаемое электричество — будь то уголь из Польши или Дании или российский газ, сжигаемый в Германии. Что было бы, если бы пришла настоящая волчья зима?», – интересуются в статье «Швеция должна пересмотреть свою ядерную политику» для шведского издания Dagens Industri гендиректор Всемирной ядерной ассоциации (WNA) Сама Бильбао-и-Леон и менеджер по связям с общественностью WNA Джон Линдберг.
Не исключено, что в будущем проблема с надежностью поставок в Европе только усугубится, так как Германия – один из крупнейших потребителей электроэнергии в регионе – намерена продолжить вывод атомных и угольных мощностей, которые пока еще обеспечивают базовую генерацию. Замещать ее генерацией на ВИЭ все сложнее, так как население все сильнее выступают против строительства ВЭС в непосредственной близости. Но дело даже не в наличии установленных мощностей – их уже в Германии более чем достаточно. В 2017 году установленная мощность станций, работающих на ВИЭ, составляла 112 ГВт при пиковых объемах потребления мощности в 80-85 ГВт. В перспективе в стране не будет хватать надежных источников генерации, доступных в любой момент, а не только при благоприятных погодных условиях.
По данным профессора Бранденбургского университета технологий Гаральда Шварца, планируемый сценарий развития электроэнергетики Германии до 2030 года предполагает, что выработка электроэнергии на ТЭС и АЭС упадет с 57,2 ГВт до 19,1 ГВт. Если этот сценарий будет реализован, генерирующие мощности, доступные в любой момент, сократятся с 87,2 ГВт в 2017 году до 54,8 ГВт в 2030-м. Это гораздо ниже пиковых нагрузок в 80-100 ГВт, спрогнозированных для 2030 года. А расчет на то, что при дефиците доступных мощностей можно будет импортировать электроэнергию из Польши или Франции может не оправдаться – если соседи тоже, например, столкнутся с повышенным спросом или нехваткой генерации у себя.
Критика нестабильности поставок электроэнергии в Германии встречается в СМИ все чаще: «Прогнозируемые погодные условия означают почти нулевую солнечную энергию, и ожидаемый сильный ветер может потребовать остановки ветряных турбин или вызвать сильную неустойчивость в подаче. Одно можно сказать наверняка: в ближайшие часы и дни энергосистеме будет брошен вызов. Скорее всего, сеть выдержит и спасет всех от холода и темноты. Но плохая новость заключается в том, что зимой работа энергосистемы превратилась в игру в энергетическую рулетку, и гражданам приходится полагаться на “немного удачи” каждый раз, когда погода становится штормовой и холодной – во многом благодаря катастрофической энергетической политике немецкого правительства», – сетует немецкий блогер, специализирующийся на темах климата и энергетики, Пьер Л. Госселин.
США
О приходе шторма, холодов и снега в Техасе знали минимум за два дня. Местная компания CPS Energy, поставщик электроэнергии и газа, 9 февраля 2021 года сообщила, что готовится к суровой погоде и возможным отключениям, а также к необходимости реагировать на запросы клиентов. Но уже 12 февраля губернатор Техаса Грег Эббот официально объявил о бедствии в штате.
13 и 14 февраля власти столицы Техаса Сан-Антонио и электросетевая компания – Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) – опубликовали призывы минимизировать использование электроэнергии из-за рекордного спроса на электроэнергию. Причины ажиотажа были очевидны: люди пытались согреться, включив электропечи и обогреватели.
В ночь на 15 февраля ERCOT принял решение об управляемых веерных отключениях электроэнергии. Предполагалось, что отключения будут длиться несколько часов, но фактически отключения затянулись до 18 февраля. Отключения затронули примерно две трети всех сетей. В пиковые моменты количество отключенных клиентов достигало 4,5 млн. Все – на фоне аномально низких температур и 3-6 дюймов снега. Это рекорд с 1985 года.
Положение для жителей Техаса обострилось еще и тем, что насосы на водоводах тоже были электрические, поэтому подача воды прекратилась или шла с перебоями. «Накануне первых заморозков магазины наводнили покупатели, запасающиеся продуктами. Никто не мог предположить, что готовиться нужно к другому: длительным отключениям электричества и отсутствию воды. Еду, купленную впрок, было невозможно ни разогреть, ни тем более приготовить. Дровами и пропаном никто не догадался закупиться, многим пришлось в экстренном порядке искать способы обогрева жилищ. Здания в Техасе, где практически не бывает минусовой температуры, не рассчитаны на морозы и отсутствие электричества и полностью остывают за пару часов при –10 снаружи», – делится впечатлениями аспирантка Техасского университета A&M Екатерина Мейнор. Начать восстановление электроснабжения смогли только 18 февраля. В течение следующих нескольких дней, когда температура повысилась, поставки электроэнергии постепенно наладились. Сейчас в штате идут разбирательства, кто и как будет платить за электроэнергию, цена на которую взметнулась на 16000% до 9 тыс. долларов за МВт – максимум, возможный на рынке.
Причинами техасского блэкаута стал выход из строя 46 ГВт установленной мощности – примерно 40% генерирующих мощностей штата. 61% из них – это угольные и газовые станции, 39% – генерация на ВИЭ. Так, по данным ERCOT на 8.15 вечера 15 февраля, из 30 ГВт установленной мощности ветропарков Техаса электроэнергию поставляли лишь 800.
Также временно отключился Блок №1 на South Texas Project – АЭС в Техасе. Причина отключения – ложное срабатывание датчика защиты насосов питательной воды. А датчик, в свою очередь, сработал из-за отсутствия турбинного зала. Как объяснил в своем блоге эксперт в атомной отрасли Род Адамс, турбины на STP расположены прямо на открытом воздухе.
В США спорят, усугубило ли положение дел в Техасе минимальное количество сетевых связей с соседними штатами и мог ли Техас получить электроэнергию в условиях, когда они тоже были вынуждены справляться с ростом спроса на электроэнергию из-за аномальных холодов. Тем не менее, участники общественной дискуссии и власти штата сходятся в том, что система поставок электроэнергии в Техасе не была готова к аномальным холодам – несмотря на их нечастую, но все же повторяемость.
С такими же холодами Техас столкнулся еще десять лет назад, причем с тем же результатом: электричество было отключено, электрооборудование частично повреждено.
«Ключевые рекомендации экспертов заключались в том, чтобы потребовать утепления энергетического оборудования и инфраструктуры доставки топлива, такой как газопроводы, а также предусмотреть резервные генерирующие мощности, которые понадобятся при резком росте спроса или при отключении некоторых поставщиков. Оба шага повлекли бы за собой несколько более высокие затраты и привели бы к незначительно более высоким тарифам на электроэнергию. Но они могли бы предотвратить гораздо более высокие издержки, с которыми сейчас сталкиваются техасцы из-за сбоев в работе бизнеса, сломанных труб, наводнений и огромных счетов за электричество, не говоря уже о человеческих страданиях и смерти», – вспоминает Джеффри Болл из texasmonthly.com.
Также споры идут относительно надежности генерации на ВИЭ. «Техасские отключения света доказывают, что «Зеленый Новый курс» будет смертельным для Америки», – заявил губернатор Техаса. Впрочем, этим спорам местные СМИ не забывают придавать политическую окраску, указывая, например, что Грег Эббот – республиканец. Позднее губернатор признал, что и станции на газе показали свою неустойчивость к низким температурам.
Еще один аспект дискуссии – устойчивость ветроустановок к обледенению. Сторонники возобновляемой энергии настаивают на том, что проблема не в столько в принципе действия ветроустановок, сколько в том, что они не были подготовлены или даже рассчитаны на работу во время холодов.
Последствия
В Европе, которая радикальнее прочих отреагировала на аварию на Фукусиме, постепенно начинают появляться публикации с требованием сохранять и развивать атомную энергетику, которая обеспечивает и устойчивые поставки электроэнергии, и не генерирует опасных выбросов в атмосферу. «Мы призываем шведское правительство пересмотреть свою ядерную политику и подтвердить то, что наука говорила на протяжении десятилетий: ядерная энергия не только сделала Швецию очень успешной страной, но также и то, что ядерная энергия может принести огромную пользу каждой части нашей планеты», – заявили представители WNA.
Почетный профессор ядерно-энергетических систем в ETH Хорст-Михаэль Прассер на лекции на мероприятии Швейцарского ядерного форума заявил, что «отказ от ядерной энергии более рискован, чем продолжение эксплуатации современных атомных электростанций». В противном случае вероятна реализация существенных экологических рисков.
«В Швейцарии не удастся заменить энергоснабжение атомных электростанций только ветряной и солнечной энергией. Рано или поздно правительству придется подумать о возможных альтернативах. Поскольку газовые электростанции саботируют достижение климатической цели, а безопасность импорта, вероятно, очень скоро окажется под угрозой, возникает вопрос о будущих новых атомных электростанциях», – отмечается в заметке, посвященной докладу Хорста-Михаэля Прассера.
Даже если погодные катаклизмы длятся всего несколько дней в несколько лет, их последствия могут чувствоваться еще долго, влияя на повседневную жизни и благополучие людей и экономику. Надежность поставок электроэнергии постепенно начинает осознаваться как не меньшая ценность, чем экологичность. Благодаря строжайшим требованиям в области безопасности современные АЭС – защищенные станции, которые могут обеспечить поставки электроэнергии в любых погодных и климатических условиях от крайнего севера до тропиков. Примеры есть: АЭС Росатома работают как на Чукотке, так и в Индии и Китае, строится станция в Бангладеш.
