Для регулирования "пилы производства" электроэнергии, базирующейся на энергии солнца и ветра, необходимы дополнительные меры, использование которых приводит к повышению потребления природного газа пиковыми электростанциями. Второй способ борьбы с дополнительной нагрузкой, ложащейся на объединенные энергетические системы в результате включения в их состав объектов альтернативной электрической генерации, — передача пиков и провалов энергетическим системам стран-соседей. Оба метода не способствуют кооперации государств Евросоюза, что мы, собственно, и наблюдаем в нашей с вами реальности.
Экономические войны и электроэнергетика
Еврокомиссия, провозгласившая одной из основных целей своей деятельности борьбу с зависимостью ЕС от поставок российского газа, с удивлением и досадой наблюдает, как европейские газовые компании идут на многомиллиардные вложения в новые российские проекты.
Страны, согласные с линией, проводимой Еврокомиссией, призывают уже чуть ли не к санкционным действиям по отношению к тем, кто участвует в общих с "Газпромом" проектах. Энергетики стран, граничащих со странами — активистами возобновляемых источников энергии (ВИЭ), тратят меньше слов, но их действия основательно тормозят развитие проекта объединенной общеевропейской энергетической системы ENTSO-E.
В результате никакого единства Евросоюз выработать не может, что только ослабляет его позиции в двух экономических войнах, участником которых он стал. Антироссийские санкции введены ЕС по его собственной инициативе, а сейчас у нас на глазах разворачивается еще и борьба пошлин с США. Но мы с вами изучаем не политические, а энергетические, технические аспекты, поэтому еще раз подчеркнем именно их.
Развитие принципиально недиспетчеризуемой альтернативной энергетики ведет к росту себестоимости электроэнергии, вырабатываемой объединенными энергетическими системами. Для обеспечения роста доли ВИЭ-энергетики приходится тратить дополнительные деньги на строительство дополнительных пиковых электростанций, повышение цены электроэнергии повышает себестоимость производства любых товаров и услуг, что только снижает конкурентные возможности европейской экономики.
Есть ли выход из этого порочного круга, который могли бы предложить не политики и экономисты, а энергетики?
Один из вариантов очевиден — просто отказаться от развития ВИЭ-энергетики, освободить самих себя от всех этих проблем. Но очевидно, что ЕС на это не пойдет — борьба за пресловутую декарбонизацию энергетики приобрела религиозный характер. Любого человека, который пытается призвать к здравому смыслу, критикуют яростно, азартно — так, как это и положено делать религиозным фанатикам.
Повторю, что на сегодняшний день нет ни одного строго научного подтверждения, что промышленные выбросы газов приводят к глобальным последствиям для климата планеты. Возможно, когда-то такие подтверждения и удастся найти, ученые не сидят на месте. Но это в будущем и только возможно, а вот борьба за декарбонизацию идет уже сейчас и с каждым годом только расширяется.
Идеальный накопитель электроэнергии
Второе направление борьбы с последствиями массового внедрения прерывистой альтернативной генерации в объединенные энергосистемы — активизация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию новых технологий накопления электроэнергии.
Требования к новому поколению аккумуляторов весьма высоки. Прежде всего, они должны быть очень емкими — иметь возможность принять всю электроэнергию пиков альтернативной генерации. Если погода обеспечивает работу ветряных и солнечных электростанций, то это тоже становится проблемой объединенной энергетической системы.
В энергосистеме электроэнергии может быть ровно столько, сколько ее в данный момент готовы потребить все, кому она необходима. Это — следствие фундаментального физического закона: скорость распространения электрического тока в металлических проводниках равна скорости света, в случае возникновения излишка электроэнергии энергосистема должна быть способна мгновенно "включить дополнительных потребителей".
Сегодняшний уровень развития автоматизированных систем управления технологическими процессами позволяет обеспечить такое включение, дело остается за "малым" — нужно иметь в резерве вот такого идеального потребителя, который согласится принимать такие излишки, продолжая при этом оставаться в работоспособном состоянии.
И этот же идеальный емкий накопитель энергии должен отвечать еще и третьему требованию — в тот момент, когда все та же погода обрывает производство электроэнергии ветряными и солнечными электростанциями, накопитель должен мгновенно выдать в сеть электроэнергии столько, сколько ее необходимо для сглаживания такого "провала". Не весь накопленный объем, а строго дозированный — ровно столько, сколько ее в данный момент требуется потребителям.
Если "провал" окажется недолгим, накопитель должен мгновенно переключиться на прием очередной порции "излишков" или просто "успокоиться" — ничего не делать, если объемы производства и потребления электроэнергии на какое-то время совпали и никакой корректировки не требуется.
Есть и четвертое требование — такой накопитель должен выдерживать описанный режим работы как можно дольше, чтобы энергетикам не приходилось постоянно тратить средства и время, чтобы создавать новые и новые накопители.
Гидроаккумулирующие электростанции
Список требований не самый маленький, сами требования — весьма жесткие. Но самое удивительное заключается в том, что выше был весьма полно описан принцип действия ГАЭС, гидроаккумулирующих электростанций.
В электротехнике действует закон обратимости электрических двигателей — один и тот же электромеханизм может работать как потребитель электроэнергии, и он же способен выполнять функции ее производителя. Именно на принципе обратимости работают гидроагрегаты ГАЭС — в режиме потребления они выполняют функции насосов, закачивающих воду из нижнего бассейна в верхний, в режиме производства они работают как обычные турбины гидроэлектростанции, вырабатывая электроэнергию.
Эти гидроагрегаты изначально создаются так, чтобы переход из одного режима в другой осуществлялся с максимальной скоростью — следовательно, они соответствуют двум из описанных выше свойств идеальных накопителей.
Объем энергии, которую способны запасти ГАЭС, зависит только от объема верхнего, накопительного, бассейна — чем он больше, тем больше можно закачать в него воды, тем больше энергии смогут потребить насосы, тем более высокие пики производства электроэнергии, выработанной ветряными и солнечными электростанции, может сгладить ГАЭС.
В случае штиля или пасмурной погоды ГАЭС способна поставить в объединенную энергосистему энергию в том объеме, сколько ее позволяет выработать накопленная в верхнем бассейне вода — чем больше объем бассейна, тем дольше гидроагрегаты ГАЭС могут работать в турбинном режиме. Ну а сроки работы ГАЭС — это десятки лет, они определяются только прочностью конструкции плотины и прочих ее сооружений. Следовательно, ГАЭС отвечает всем требованиям — она и есть искомый идеальный накопитель.
Но есть у ГАЭС один крохотный недостаток — для их создания нужно, чтобы в распоряжении энергетиков имелся рельеф с очень специфическими особенностями. Требуется место для верхнего и нижнего бассейнов, требуется перепад высоты между ними, верхний и нижний бассейны должны иметь значительные объемы. Каждый участок местности, отвечающий этим требованиям, — едва ли не буквально на вес золота. Чем больше общая емкость объединенной энергосистемы, чем больше доля ВИЭ-генерации — тем больше требуется ГАЭС, тем больше должны быть объемы их бассейнов.
ГАЭС на территории Прибалтики ровно одна — Круонисская. Равнинный характер местности не подарил возможности сооружения ГАЭС соседям Литвы — у Эстонии, Латвии, Белоруссии, Польши и Калининградской области России для такого рельефа места не нашлось. Мы уже не раз касались темы инженерного чуда Литвы, но, как видите, Круонисская ГАЭС просто требует пристального внимания.
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.