Без води – ніяк. Чому при русі в Європу у ГАЕС немає альтернативи
Про це йдеться в публікації «ДС» .
В кінці червня компанія «Укренерго» підписала угоду про приєднання до Європейської мережі системних операторів передачі електроенергії (ENTSO-E). Це означає, що в перспективі українська енергосистема буде підключена до європейської, ставши її складовою частиною. Відбудеться це не завтра і не післязавтра – тільки на виконання вимог, висунутих ENTSO-E, буде потрібно мінімум п'ять років. Однак готуватися до об'єднання з європейцями потрібно вже сьогодні, тоді як технологічна готовність української енергосистеми до подібного кроку оцінюється всього лише в 15%.
Головне завдання, яке потрібно вирішити українським енергетикам і владі – підвищити надійність об'єднаної енергосистеми (ОЕС) України, зокрема, в частині якості продукції, що поставляється споживачам електроенергії та стабільності її поставок. Іншими словами, ОЕС України повинна поставляти споживачам досить електроенергії під час пікових навантажень, і захищати від стрибків напруги вночі, коли її споживання різко падає.
Готуватися до об'єднання з європейцями потрібно вже сьогодніДля цього в енергосистемі є маневрові та регулювальні потужності, які дозволяють оперативно реагувати на зміну споживання електроенергії в мережах і підтримувати баланс між виробленням електроенергії та її споживанням. Однак в ОЕС України якраз такі потужності – в дефіциті. Кістяк маневрених потужностей мають становити гідроелектростанції, однак сьогодні їх частка в загальному балансі не перевищує 9%, тоді як оптимальний рівень повинен бути в межах 15-20%.
Для маневру потужністю в Україні застосовуються вугільні блоки теплоелектростанцій (ТЕС) потужністю 200 і 300 МВт. Однак проблема в тому, що вони були спроектовані якраз для роботи в базовому режимі, а не в режимі регулювання потужності. Їх діапазон регулювання становить всього лише 20-30% від номінальної потужності, і цього явно недостатньо, щоб вугільні блоки могли використовуватися як регулювальні потужності. Однак через використання вугільних блоків не за призначенням, диспетчерам енергосистеми доводиться щодня, під час нічного провалу в споживанні електроенергії, давати команди на зупинку до 10 енергоблоків. А вранці, щоб пройти ранковий і вечірній максимуми навантажень в енергосистемі, їх вмикають знову. Фактична кількість циклів «пуск/зупинка» вугільних блоків значно перевищує ліміт, встановлений заводами-виробниками для цього обладнання, і такі «гойдалки» в їх роботі призводять до того, що турбогенератори енергоблоків ТЕС виходять з ладу в 3-4 рази частіше, ніж якщо б вони працювали в стабільному, базовому режимі.
Перекіс на користь теплової енергетики не дозволяє якісно регулювати добовий графік навантажень в енергосистемі, проходження нічних "провалів" споживання електроенергії, забезпечувати аварійні та частотні резерви. Все це в підсумку знижує стійкість і надійність ОЕС України. Тому стійкість і надійність ОЕС потрібно підвищувати. Але за рахунок чого?
Стійкість і надійність ОЕС потрібно підвищуватиУ світі основна технологія для регулювання і маневрування потужністю – гідроакумулюючі станції (ГАЕС). За даними Міжнародного енергетичного агентства, в 2013 році частка ГАЕС серед всіх накопичувачів енергії займала 99% і досягла 141 ГВт. Потужність ГАЕС в європейських країнах досягла 45 ГВт і продовжує збільшуватися – в Швейцарії будується станції Linth-Limmern потужністю 1 ГВт і Nant de Drance потужністю 900 МВт, в Португалії – Venda Nova III потужністю 736 МВт.
В Україні вирішити проблему з дефіцитом регулювальних потужностей також можна за рахунок введення в дію нових блоків ГАЕС, оскільки це дозволить знизити кількість пусків блоків ТЕС, стабілізувати їх навантаження і підвищити їх ККД. А також – заощадити газ і електроенергію, що дуже актуально в українських реаліях. Наприклад, тільки один гідроагрегат дає економію від 100 до 170 тис. кубометрів газу і від 930 до 2800 тонн вугілля на добу. Річний ефект від використання тільки одного гідроагрегата потужністю 324 МВт складає в середньому 35 млн доларів. Сьогодні в Україні функціонує лише 3 гідроагрегати на Дністровській ГАЕС. Однак в перспективі на цій станції буде працювати 7 гідроагрегатів, а ще 4 гідроагрегати буде функціонувати на Канівській ГАЕС, то в сумі виходить значний економічних ефект.
У використанні ГАЕС є й екологічний плюс – експлуатація тільки трьох гідроагрегатів Дністровської ГАЕС скорочує викиди діоксиду вуглецю на 180 тис. тонн на місяць, SO2 – на 2,3 тис. тонн, а пилу - на 700 тонн.
При цьому гідроенергетика, як один з видів відновлюваної низьковуглецевої енергетики, відповідає природоохоронним директивам ЄС і підтримується Паризькою кліматичною угодою, яку Україна підписала в квітні минулого року.
При всіх перерахованих вище вигодах ГАЕС ще й вигідніше будувати. Наприклад, згідно з Програмою розвитку гідроенергетики до 2026 року, капітальні витрати на будівництво 1 МВт встановленої потужності Дністровської та Канівської ГАЕС порівнянні з витратами на модернізацію 1МВт встановленої потужності блоку ТЕС. Однак якщо побудовані ГАЕС будуть експлуатуватися в середньому ще 100 років, то термін служби реконструйованих блоків ТЕС обмежений 15-20 роками.
Останнім часом в світі постійно виникають нові ідеї вирішення проблеми дефіциту регулювальних потужностей, зокрема, за рахунок накопичення електроенергії на системному рівні. Наприклад, технологія промислового застосування електричних акумуляторів-накопичувачів тільки почала розвиватися, і потужність пілотних зразків не перевищує 60-90 МВт. Але у цього методу є й більш суттєві недоліки – при виробництві та утилізації таких систем дуже велика загроза забруднення довкілля, цикл заряду таких пристроїв довше циклу розряду в кілька разів, і вони втрачають ємність задовго до того, як вичерпають свій ресурс. Все як у батарей смартфонів, тільки масштаби набагато більші. Тому в доступній для огляду перспективі ця технологія не зможе замінити ГАЕС ні в світі, ні в Україні.
Ще одним перспективним напрямом регулювання потужності є управління попитом енергоспоживання – так звані інтелектуальні електромережі SmartGrid. Ця технологія базується на вирівнюванні добового споживання електроенергії окремими домогосподарствами. Але в Україні на цю технологію припадає набагато менша частка енергобалансу, ніж в Європі. Тому й ефект від таких заходів в українській енергосистемі буде мізерним.
З цієї ж причини передчасно говорити про іншу новоу технологію - V2G. Це двостороннє використання електромобілів і гібридів, коли автомобіль підключається до загальної енергомережі не тільки для підзарядки, а й для повернення надлишків енергії, виробленої в процесі експлуатації. Однак цей метод, швидше за все, стане реальністю тільки в далекому майбутньому. В Україні поки що зареєстровано трохи більше 3000 електроавтомобілів і гібридів, і важко спрогнозувати, коли кількість такого транспорту досягне таких величин, що він зможе впливати на енергосистему країни. І це ще ми не беремо до уваги вартість електрокарів, яка для більшості громадян України в найближче десятиліття буде просто непідйомною.
Поки що в Україні іншої альтернативи ГАЕС, як технології регулювання потужностей об'єднаної енергосистеми, просто немаєЩо стосується побутових акумуляторних систем на кшталт Tesla PowerWall, які дозволяють створювати "віртуальні електростанції" на дому, то загальна вартість такої системи для кінцевого споживача з установкою «під ключ» досягає 15 тис. доларів. Для України це поки що – недосяжна величина.
Тому всі перераховані вище методи можуть стати вирішенням проблеми регулювання потужності української ОЕС, але в далекому майбутньому. А поки що, в нинішніх реаліях, в Україні іншої альтернативи ГАЕС, як технології регулювання потужностей об'єднаної енергосистеми, просто немає.
