8 января 2021 года нас едва отделял волосок от массового отключения электроэнергии по всей Европе. Опасность блэкаута, который почти погрузил Европу в темноту, ещё раз подчеркнула тот факт, что некоторые западноевропейские страны проводят ошибочную энергетическую политику, устанавливая в систему возобновляемые источники энергии в форсированных темпах и непродуманно и закрывая все или часть своих базовых электростанций, в том числе атомные электростанции. Сбой в системе электроснабжения дал толчок к размышлениям венгерского эксперта в сфере энергетики Жолта Харфаша, автора веб-сайта atombiztos.blogstar.hu.
Происшедший на европейском уровне сбой в системе, уже наполовину состоящей из погодозависимых возобновляемых источников энергии, – при дефиците достаточных резервных мощностей – теперь уже указывает на проблему системного уровня, которую было бы напрасным рассматривать как простую техническую проблему, как это сделал эксперт по энергетике, недавно высказавшийся на портале 444.hu. Случившееся событие является проблемой системного уровня, и вызвана она непродуманным развитием возобновляемых источников энергии.
ENTSO-E, Европейская ассоциация системных операторов передачи электроэнергии, почти в течение месяца расследует, что именно произошло 8 января. В опубликованном 26 января заявлении организации упоминаются новые, не окончательные выводы, но и они уже заставляют задуматься. Ниже приведены события, вскрытые ENTSO-E, и факты, которые я извлёк из доступных системных данных, которые проливают свет на корень проблемы.
Первое домино в цепи событий
Из сообщения ENTSO-E выясняется, что отправной точкой события на системном уровне была подстанция Эрнестиново (Эрнёхаза) в Хорватии, в 50 км от венгерской границы. Подстанции в системах передачи электроэнергии – это сетевые узлы, в которых линии передачи с разными уровнями напряжения встречаются друг с другом, поэтому для обслуживания электроэнергетических потоков необходимы трансформаторы.
На этой конкретной подстанции в Хорватии защита от перегрузки по току перемычки двух сборных шин отключила этот компонент системы 8 января около 14:05, то есть прервала поток энергии в юго-восточном и северо-западном направлениях. Однако это было только началом, так как всё остальное произошло после того, как упало первое домино.
Потоки энергии отводились на соседние линии, но их защита от перегрузки по току также отключала их одну за другой. Конечный результат уже известен: единая электроэнергетическая система континентальной Европы разделилась на две части…
Разрыв системы привёл к нехватке мощности в размере 6300 МВт на северо-западе Европы и избытку мощности в размере 6300 МВт мощности на юго-востоке. В результате всего этого, например, только во Франции потребовалось ограничить энергопотребление 16 промышленных предприятий, и в Румынии также могли столкнуться с последствиями такой системной проблемы, поскольку отключения электроэнергии происходили и там. В сообщении ENTSO-E пока не рассматривается, что конкретно привело к технической проблеме, проявившейся в разрыве связи между северо-западным и юго-восточным направлениями. Ниже приведены причины, которые я смог раскрыть на основе имеющихся данных.
В этот день в Западной Европе не хватало электричества
Анализируя данные, выяснилось, что 8 января 2021 года в данный период экспорт электроэнергии из Юго-Восточной Европы на Запад был необычно высоким, что привело к перегрузке на хорватской подстанции. Основной причиной было увеличение потребления по всей Европе из-за холодной погоды, с одной стороны, и тот факт, что производство погодозависимых солнечных и ветряных электростанций было минимальным на всём континенте, с другой стороны, что привело к нехватке мощностей в Западной Европе. Это означает, что в течение данного периода мощности электростанций не были достаточными для полного обслуживания потребителей электроэнергии, из-за чего электроэнергия перетекала или могла бы перетекать из Юго-Восточной Европы на Запад.
Что означает дефицит мощности в 6300 МВт?
Спустя месяц после события новостному порталу 444.hu также удалось уделить внимание происшедшему. По словам эксперта, к которому обратился 444.hu, возобновляемые источники энергии не имели большого отношения к почти что блэкауту, потому что «в европейской системе доля возобновляемых источников энергии ещё не настолько высокая, что нужно было бы беспокоиться, что у нас не осталось достаточно электростанций с возможностью регулирования». Что ж, этому эксперту стоило бы проверить факты.
Доля погодозависимых возобновляемых источников энергии уже сейчас чрезвычайно высока не только в некоторых странах Западной Европы, но и на уровне системного оператора ENTSO-E. Приведённые ниже данные показывают, что, к сожалению, нам есть о чём беспокоиться, потому что мощности базовых электростанций постоянно выводятся из производства, и ситуация будет ещё более серьёзной из-за постоянно растущей доли возобновляемых источников энергии! В отличие от утверждений, опубликованных 444.hu, всё это, к сожалению, является фактом и только настолько обусловлено лоббированием, насколько лобби возобновляемой энергетики держит в своих руках лидеров Европейского Союза.
Цифры не лгут
Давайте начнём с начала! Если мы посмотрим на пропорции на уровне европейского системного оператора ENTSO-E, то по данным 2018 года (организация ещё не публиковала более новых данных) чистая установленная мощность традиционных базовых электростанций (атомных, угольных, газовых и т.д.) в странах-членах составляла около 607 000 МВт (52,2 процента), а возобновляемых источников энергии (воды, ветра, солнца, биомассы и т.д.) – 556 000 МВт (47,8 процента). В 2018 году только доля солнечных и ветряных электростанций составляла уже 26 процентов, и в последние годы эта цифра продолжала расти.
Вместе с гидроэнергетикой, которая также зависит от погодных условий и имеет довольно постоянную установленную мощность, возобновляемые источники энергии в настоящее время составляют как минимум половину установленной мощности, в то время как многие базовые электростанции в Европе остановлены или, как ожидается, будут остановлены.
По сравнению с общеевропейской мощностью 2018 года, составлявшей 1 163 000 МВт, дефицит электроэнергии в размере 6300 МВт незначителен, но Европа почти погрузилась в темноту уже и из-за такого относительно небольшого дефицита! В венгерских масштабах 6300 МВт – это, конечно, много, поскольку во время события 8 января в Венгрии нагрузка на систему была едва больше – 6400 МВт. Другими словами, дефицит электроэнергии в Западной Европе был таким же, как и текущее потребление в Венгрии.
Настоящий вопрос заключается в том, что произойдёт, если 170 000 МВт мощностей угольных электростанций будут утрачены из европейской системы по причинам защиты климата и из-за старения электростанций? В то же время, в основном по чисто политическим причинам и не по причинам отраслевой политики, некоторые страны во главе с Германией хотят закрыть свои всё ещё действующие блоки атомных электростанций. Кроме того, к концу 2022 года немцы остановят все атомные электростанции, а к 2038 году все угольные электростанции. Это приведёт к потере 52 000 МВт мощностей базовых электростанций, которые способны непрерывно генерировать электроэнергию, из немецкой (и европейской) системы… При использовании возобновляемых источников энергии, особенно солнечной и ветряной энергии, эту постоянно доступную мощность невозможно восполнить.
Это также показывает, что если в краткосрочной перспективе не произойдёт радикальных изменений в энергетической политике каждой страны, мы в Европе сможем забыть о том, что электричество должно быть доступно нам 24 часа в сутки… Давайте теперь посмотрим, в разбивке по странам, почему дефицит в 6300 МВт возник в Западной Европе и что эти события предвещают на общеевропейском уровне!
Германия постепенно осознаёт
В Германии солнечные и ветряные электростанции, как и французские, едва могли производить, в то время как нагрузка на немецкую систему колебалась от 55 000 до 70 000 МВт в течение суток. Большая часть производства в Германии, почти 80 процентов, обеспечивалась угольными, газовыми и атомными электростанциями, поскольку зависящие от погодных условий возобновляемые источники энергии почти не обеспечивали электроэнергию, при установленной мощности в 117 000 МВт их общая фактическая мощность колебалась от 4600 до 6400 МВт! Можно сказать и так, что в Германии возникла серьёзная нехватка мощности в размере около 110 000 МВт из-за солнечных и ветряных электростанций…
В этот день немцы импортировали электроэнергию из Австрии, Чехии, Швеции и Швейцарии. Давайте немного подумаем! Всего в европейской системе не хватало 6300 МВт. За последние 11 лет Германия по политическим причинам вывела из системы 12 000 МВт непрерывных генерирующих мощностей своих атомных электростанций. Если бы, например, они были доступны сейчас, нам не пришлось бы сейчас говорить о сбое в системе, который произошёл 8 января.
Однако в случае с Германией существует ещё одна системная проблема другого типа. В этом десятилетии немцы планируют строить всё больше и больше газовых электростанций вместо утраченных угольных и атомных электростанций, удваивая при этом текущую мощность солнечной и ветряной энергетики, что в будущем означает более 200 000 МВт мощности зависящих от погодных условий возобновляемых источников энергии.
В то же время немцы не обращают внимания на то, какое серьёзное влияние эта огромная возобновляемая мощность окажет на европейскую электросеть, не только тогда, когда возобновляемые источники энергии будут едва производить энергию, но и когда погодные условия оптимальны (светит солнце и дует сильный ветер).
В последнем случае огромное количество электроэнергии будет поступать в качестве принудительного экспорта в европейские сети, поскольку хранение излишков энергии не решено, и это опять же приведёт к системной проблеме. В Германии не только крупная промышленность, но уже и семейные предприятия обеспокоены колебаниями в сети и неизбежно происходящими отключениями электроэнергии, которые связаны с необдуманным развитием возобновляемых источников энергии (в основном солнечных и ветряных).
Сложившая ситуация уже сейчас считается «взрывоопасной» и требует срочного вмешательства для обеспечения надёжности снабжения, поскольку недостаточное производство энергии возобновляемыми источниками и недостаточные возможности импорта требуют ограничений на потребление электроэнергии крупными промышленными предприятиями в Германии.
Италия и Испания также страдали дефицитом
В этот день и Италии требовался значительный импорт из соседних стран, баланс импорта был от 500 до 3400 МВт. Испания также была вынуждена импортировать от 1000 до 5300 МВт электроэнергии, в основном из французских АЭС, в то время как испанцы также хотят остановить все свои действующие блоки атомных электростанций и планируют резко увеличить долю возобновляемых источников энергии…
В Австрии прозвучал набат
В этот пасмурный день Австрия также была вынуждена импортировать из соседних стран, более того, австрийские газовые электростанции вырабатывали от 1600 до 1900 МВт электроэнергии в течение всего дня. У нашего соседа производство гидроэлектроэнергии упало в начале января, поэтому была доступна только половина установленной мощности гидроэлектростанций, в то время как австрийские солнечные и ветряные электростанции почти не давали электроэнергию.
Мощность солнечных электростанций варьировалась от 0 до 140 МВт (их установленная мощность 1850 МВт), а ветряных электростанций — от 28 до 260 МВт при установленной мощности 3200 МВт! Неслучайно один из крупнейших поставщиков электроэнергии Австрии, компания Wien Energie, забила набат в связи с инцидентом, происшедшим 8 января, поскольку, по их мнению, Европе едва удалось избежать серьёзного отключения электроэнергии.
Причиной этого они назвали растущее распространение возобновляемых источников энергии, поскольку постоянно меняющееся производство электроэнергии солнечными и ветряными электростанциями оказывает постоянное влияние на сети электроэнергии.
В любом случае показательно, что ведущая энергетическая компания такой страны, которая является абсолютной сторонницей возобновляемых источников энергии, начинает беспокоиться о плачевной энергетической ситуации в Европе…
Возобновляемые источники энергии не были на высоте положения и в Венгрии
В Венгрии, как и в других европейских странах, большая часть производства в этот день обеспечивалась базовыми электростанциями (атомными, угольными и газовыми электростанциями). Неудивительно, что зависящие от погодных условий возобновляемые источники энергии в Венгрии также были не на высоте положения. Мощность солнечных электростанций составляла от 120 до 130 МВт (из почти 1400 МВт установленной мощности) на момент сбоя всей европейской системы.
Особенно плохо работали ветряные электростанции – их мощность весь день колебалась между 1,12 МВт! и 9 МВт при установленной мощности 320 МВт! В этот день было 53 (!) различных пятнадцатиминутных периода, когда мощность внутренних ветряных электростанций была отрицательной, то есть их собственное потребление превышало их производство. К счастью, производство энергии атомной электростанцией Пакш была стабильным, поэтому в такие пятнадцатиминутные периоды ветряные турбины для покрытия собственного потребления в основном использовали электричество, вырабатываемое АЭС…
У нас нет особых причин для безмятежности
Как мы видели, отправной точкой событий, происшедших 8 января, был отказ сетевого элемента, который можно проследить до нехватки мощности на уровне системы в 6300 МВт. Дефицит был вызван увеличением потребления электроэнергии в Европе, в то время как возобновляемые источники энергии, особенно солнечные и ветряные электростанции, едва могли производить энергию по всей Европе, тогда как их установленная мощность уже составляет около половины общевропейских установленных мощностей! Между тем, очень похоже, что резервных мощностей тоже не хватало.
Если в будущем не будет достаточной мощности базовых электростанций и достаточных резервов, в то время как будет продолжаться форсированное распространение использования возобновляемых источников энергии, зависящих от погодных условий, энергетическая система Европы будет вынуждена столкнуться с ещё более серьёзными сбоями. Случай, происшедший 8 января 2021 года, показал, что тот, кто рассчитывает на импорт, «садится на плохую лошадь».
Надёжность снабжения может быть максимально обеспечена только в том случае, если все страны будут потреблять почти столько же электроэнергии, сколько производят. Если это не так, электрические сети будут становиться всё более и более уязвимыми из-за утраты мощности базовых электростанций и дальнейшего стремительного распространения возобновляемых источников энергии. А через некоторое время наступит момент, когда сбой в энергосистеме, подобный происшедшему 8 января, больше не будет управляемым! Не стоит ждать, пока это произойдёт!
Европейская электроэнергетическая система нуждается в комплексном и профессиональном развитии. Во всех странах должно быть достаточное количество электростанций, способных обеспечивать производство базовой электроэнергии, и резервных мощностей, способных вырабатывать электроэнергию в любое время в соответствии с текущим потреблением, без чего подключение в систему значительного количества зависящих от погодных условий возобновляемых источников энергии только усугубит ситуацию. Кроме того, на европейском уровне существует острая необходимость в изучении и осуществляемом в необходимой степени развитии сетевых соединений. Надеемся, что Европа извлечёт уроки из того, что произошло!
Жолт Харфаш эксперт по атомной энергетике автор веб-сайта atombiztos.blogstar.hu
