«…это лучшие друзья!». Советский призыв к здоровому образу жизни вполне себе применим к любимым игрушкам западной энергетики – солнечным (СЭС), ветряным (ВЭС, обычно под электростанциями на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) подразумевают именно, эти два вида электростанций) и гидроэлектростанциям. Вот только люди постарше помнят и альтернативное продолжение этой фразы – «это, братцы, ерунда». Как по мне, оно значительно лучше подходит для общей характеристики как минимум СЭС и ВЭС. Давайте разбираться почему, на примере северного Причерноморья. Благо там сейчас проблемы с тепловой генерацией, и помощь любой альтернативной генерации была бы весьма кстати.
Гидроэнергетику мы рассматривать не будем, потому что ничего нового в ней, собственно, и нет, все более-менее крупные украинские электростанции располагаются на Днепре, и одна — на Днестре. Интересно, что именно в гидроэнергетике мировой тенденцией сейчас является самый настоящий регресс — широкое распространение (в том числе и на Украине) получают ГЭС малой мощности, которые вовсю использовались на заре электроэнергетики, но повымирали в процессе развития энергосистем.
Оценку финансовой составляющей широкого внедрения ВИЭ-электростанций я оставлю в сторонке (хотя бы потому, что считаю это банальным распилом для большинства стран и вынужденной необходимостью для меньшинства стран (не буду указывать пальцем, сейчас это вообще стало очевидно), которые и раздули их применение до мировой проблемы).
До поры до времени ВИЭ в странах бывшего СССР, и в том числе на Украине, были не в чести — преобладали традиционные взгляды на энергетику. Хотя именно на Украине, в Крыму, (хотя тогда ещё в РСФСР) построили первую ветровую электростанцию. Но после развала Союза, ВИЭ появилась и здесь. И очень так не хило появилась — на конец 2021 года украинцы насчитали у себя 8 ГВт солнечной энергетики, 1,8 ГВт ветровой при всего 6,7 ГВт гидроэнергетики (правда, это с Крымом и Донбассом). Казалось бы, ну теперь-то на Украине не должно быть проблем с электричеством, даже несмотря на то, что больше половины ВИЭ-генерации с началом СВО ушло из-под контроля Киева (кстати, это не означает, что из-под контроля Укрэнерго). Но...
Если просто посмотреть на новоявленных спасителей западной энергетики, то сразу видно проблемы именно с точки зрения энергосистемы:
1) низкая удельная плотность выработки электроэнергии. То есть, для выдачи серьёзной мощности нужна серьёзная площадь. Чего, естественно, нет на плотно заселённой Украине, поэтому и ВИЭ-электростанции там получаются маломощными (самая мощная ВЭС, Ботиевская — 200 МВт, а самая мощная СЭС, Приозёрная — 55 МВт).
2) нестабильность выработки электроэнергии. Если для СЭС можно достаточно точно определить, когда электроэнергии не будет (что, в общем-то, тоже неплохо), то для ВЭС вообще ничего толком предсказать нельзя с адекватным сроком прогнозирования (несколько суток). Соответственно, периодически выпадающую мощность ВИЭ необходимо чем-то компенсировать.
Вот теперь и перейдём к примерам. Для начала возьмём кусочек чисто солнечной генерации, это украинская Бессарабия – южной части Одесской области.
У этого района есть интересная особенность: он очень плохо увязан напрямую с остальной территорией Украины (одна ВЛ 110 кВ) и очень хорошо – с Молдавией (пять ВЛ 110 кВ) и с Приднестровьем (одна ВЛ 330 кВ и две ВЛ 110 кВ). Поэтому о генерации региона можно судить по сайту молдавского системного оператора, ГП “Moldelectrica”. На данной карте характерными цифрами являются перетоки на Украину: на Болград (с молдавской ПС 400 кВ Вулканешты), на Староказачье и Арциз (с приднестровской Молдавской ГРЭС). Положительные числа означают, что электроэнергия идёт с Украины, отрицательные – на. Как уже говорилось, украинская генерация представлена исключительно СЭС, суммарной мощностью примерно 200 МВт (по некоторым станциям нет достоверных данных). Соответственно, в хорошую солнечную погоду они легко покрывают небольшую местную нагрузку и выдают на гора за бугор до 150 МВт. Но стоит набежать тучкам – и передаваемая мощность летит вниз стремительным домкратом. Ну а когда наступает ночь, электроэнергия на всю катушку идёт уже в Украину. Соответственно, колебания генерации, как предсказуемые (смена времени суток), так и не предсказуемые (те же тучки), контролируются более адекватными объектами генерации - теплоэлектростанциями, румынскими и Молдавской ГРЭС. Естественно, пребывание в горячем резерве (т.е. турбины вращаются на номинальных оборотах, но не вырабатывают электроэнергию, поэтому такой резерв ещё называют вращающимся) для них не обходится даром – в таком режиме работы они всё равно расходуют энергию в районе 5-10% от нормального режима генерации. Получается, что солнечные электростанции на самом деле не настолько уж и безуглеродные – за них горючее приходится жечь резервирующим их теплоэлектростанциям. Соответственно, солнечные электростанции и сами имеют коэффициент использования установленной мощности (отношение фактически вырабатываемой мощности к максимально возможной) сильно ниже 50%, так ещё и понижают его своим куда более полезным коллегам.
Но может быть совместить солнце и воздух, вдруг полегчает? Посмотрим на другой район юга Украины, уже упоминавшийся ранее – между Одессой и Николаевым. Тут к солнечной генерации примерно в 53 МВт добавляется ветровая, около 37,5 МВт.
Увы, элементарная логика подсказывает, что у режимов работы СЭС и ВЭС имеются четыре режима работы в стиле «могу работать, а могу и не работать»:
1) солнечный день, хороший ветер - ВЭС и СЭС работают с нормальной выработкой;
2) солнечный день, штиль – ВЭС отдыхает, СЭС работает;
3) ночь, хороший ветер – СЭС отдыхает, ВЭС работает;
4) ночь, стиль – ВЭС и СЭС отдыхают, пашут ТЭС и АЭС.
В общем, чуда не будет, будет меньшая предсказуемость подобной энергосистемы – и опять отдуваться будут традиционные электростанции.
А что если, скажете вы, электроэнергию от нестабильных СЭС и ВЭС куда-нибудь складировать и расходовать по мере необходимости? Не вопрос, благо чуть севернее есть такой склад – Ташлыковская гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС). В её окрестностях расположена очередная толпа СЭС суммарной мощностью 83,4 МВт. Накопили мы, значит, немножечко электроэнергии и в дверь ГАЭС, значит, постучали. А из-за двери отвечают, извините, у нас приёмка товара от вашего коллеги, живущего по соседству. И кто у нас коллега? А это Южноукраинская АЭС мощностью 3000 МВт. Мы всей толпой СЭС годимся разве что на собственные нужды её работать. Нет, не годимся, прерывистая генерация АЭС вот вообще не упёрлась в соседи, спасает только то, что подобные колебания нагрузки там принимают за дрожание стрелки ваттметра. Но мы как люди упорные стучимся ещё раз, типа ГАЭС, она же для всех, вы и под нас проектировались тоже. А из-за двери отвечают, уже грубее, нас специально проектировали под АЭС, когда никакими ВИЭ в Союзе ещё и не пахло. Тут уж крыть точно нечем…
А чего это мы скачем какими-то прыжками? Почему бы мощность южноукраинских СЭС не качнуть, скажем, в Киев? Там как раз напряг с электроэнергией. И тут нам подножку ставит маломощность ВИЭ-генерации – от такой мощности до Киева добежит разве что на зарядку сотового телефона.
В общем, не понос, так золотуха с этими возобновляемыми источниками. Украинская ВИЭ-генерация, мало того, что страдает общими для ВИЭ проблемами (в первую очередь — нестабильностью), но и имеет местную особенность — небольшую мощность многочисленных и рассредоточенных станций, что не даёт возможность им серьёзно влиять на то, ради чего и нужна энергосистема — на перетоки электроэнергии: маломощные станции остаются сугубо местным — и не предсказуемым — источником электроэнергии. Ни о какой замене традиционной энергетики речи не идёт, особенно в складывающихся условиях. Максимум чего можно ожидать — это некоторое послабление с веерными отключениями днём, в районах распространения СЭС.
Ну и особо повезло пограничным районам Украины — типа Бессарабии и Закарпатья, там электроэнергия регулируется с помощью мощной европейской энергосистемы. Правда, у Бессарабии электрическое будущее не совсем уже и безоблачное...