До європейського майбутнього: відновлення українських електромереж

Енергосистема у спадок

Після розпаду радянського союзу Україна отримала у спадок якісну за будовою, але не надійну енергосистему. Вона базується на енергетичному кільці, яке поєднує п’ять атомних електростанцій (чинних – чотири). Потім від нього електромережі розходяться на міські підстанції або до великих промислових споживачів. Додатково в різних частинах країни побудовані теплові електростанції, а також маємо річку Дніпро, яка служить базисом для наших найпотужніших гідроелектростанцій. Відновлюваних джерел, окрім вже зазначених ГЕС, в нас взагалі не будували до 2010 року. Така структура електромереж створює можливості: по-перше, передавати великі потужності майже в будь-які куточки країни з мінімальними втратами, по-друге, підключати нових споживачів без створення значної нової інфраструктури. Саме з таким спадком наша країна почала незалежний шлях з початку 90-х років.

Чому саме так будують електромережі?

Найбільш небажане явище – втрати при передачі. Чим довша лінія електромереж – тим вони більші, адже така природа змінного струму, яким ми користуємося). Для зменшення впливу довжини лінії на втрати використовують дуже велику напругу – у нашій країні це 750 кВ. Також намагаються встановлювати більш енергоефективні трансформатори (з липня 2021 року це стало вимогою, згідно з постановою Кабінету Міністрів). Але є нюанси. Електрообладнання для ліній 750 кВ коштує дуже дорого. Його окупність має прийнятні терміни, але початкові інвестиції колосальні. Більш того, в Україні таке обладнання не виготовляють, а імпорт займає багато часу, що робить неможливим швидку модернізацію. 

Про генерацію електроенергії

Атомні станції мають найнижчу собівартість 1кВт/г, але повинні працювати на тій потужності, на яку їх проєктували. А, як ми знаємо, попит на електроенергію впродовж доби нерівномірний (ранок та вечір – години пік, ніч – мінімум). Для балансування використовують маневрову потужність, яку забезпечити чинні АЕС не можуть. Останній раз, коли спробували маневрувати за допомогою АЕС, світ дуже гарно запам’ятав як Чорнобильську катастрофу 26 квітня 1986 року. Тому для маневрової  генерації використовують теплові та гідроелектростанції. Тут все просто: відкрив шлюз на ГЕС та отримав більше потужності, закинув вугілля у котел – те ж саме. Не потрібна потужність – не кидаєш вугілля. І ніякого ризику.

Відновлювальні джерела енергії: майбутнє та проблеми інтеграції

За ВДЕ майбутнє – це факт. Але як інтегрувати такі джерела без наслідків у чинну енергосистему – це ще той головний біль. Я вже писав про це на Liga, а для цієї статті буде достатньо нагадати, що електромережа завжди працює у балансі. Тобто, якщо залучити потужності генерації, які значно перевищують споживання, то напруга у мережі збільшиться настільки, що побутовим пристроям точно настане кінець, а промислове обладнання не буде здатне працювати. А як можливо балансувати те, що залежить тільки від небесної канцелярії: вітер, хмари, сонце?  Також без спеціальних тарифів зелена енергетика зараз не є економічно доцільною.

Враховуючи вищезазначене, підсумую – «маємо, що маємо». З одного боку, є базис для побудови надійних мереж, з іншого – за роки незалежності помітна модернізація енергетики проводилася тільки з 2015-2016 років. Але тепер ми маємо змогу не просто оновити цю сферу, а й перебудувати її з урахуванням майбутнього розвитку ВДЕ. А також створити інфраструктуру для передачі енергії між Україною та ЄС, адже наші електромережі тепер пов’язані. 

Модернізація енергетики після війни в Україні: як це зробити ефективно?

Перше і найважливіше – треба відбудовувати тільки ті ТЕС, які дійсно потрібні для маневрування в певному регіоні. Треба чітко визначити, що деякі локації, де були побудовані ці ТЕС, навіть до війни, не потребували такої потужності. А вироблена енергія передавалася в інші куточки держави, втрачаючи при цьому значну її частину. Що у кінці впливає на тарифи, які діють в Україні. Навіть побудувати сонячну чи вітрову станцію з накопичувачем енергії (energy storage) може бути не тільки більш екологічно, але й економічно доцільно. 

Другий момент стосується як відбудови, так і модернізації електричних розподільчих мереж. І здається, що з цим все зрозуміло – будуй теж саме, використовуючи більш сучасне обладнання, і буде щастя. Але не все так просто. Розвиток джерел ВДЕ потребуватиме можливостей балансування. І тут нам допоможе концепція побудови мереж за принципом Smart Grid. Вона дає можливість змінювати будову електромережі таким чином, щоб споживач був розташований якомога ближче до генерації, звісно, з метою зниження втрат на передачу енергії. Таким чином утворюються локальні енергоострови, у яких, зазвичай, використовуються відновлювальні джерела. За такою схемою будуються та успішно функціонують електромережі у Німеччині та країнах Скандинавії. І вже є позитивний досвід впровадження таких рішень. Проте для цього треба встановлювати розподільчі пристрої середньої напруги з можливістю дистанційного перемикання, які поки не є поширеними в Україні.

Щодо модернізації. Наразі вже діє програма ЄБРР щодо модернізації української енергомережі. Нові підстанції будуються за сучасними вимогами надійності та цифровізації. Можна використовувати цей досвід та обладнання для відбудови підстанцій і поза програмою.

І останній крок – це побудова нових підстанцій для забезпечення експорту та імпорту електричної енергії з ЄС. А на підстанціях, що пов’язували нас з росією та Білоруссю, варто повісити табличку «зачинено» назавжди. 

Проте навіть якщо фінанси на відбудову виділятимуться у достатньому об’ємі, а спеціалісти працюватимуть понаднормово й без вихідних (були часи, що саме так ми й робили), залишається ще один негативний фактор світового масштабу. Нестача компонентів та напівпровідників. Вплинути на це ми не зможемо, тож повинні планувати роботи, враховуючи доступність елементів. Сюди ж можна віднести проєктування підстанцій з можливістю встановлення цифрового обладнання у майбутньому, якщо наразі немає можливості отримати усі необхідні компоненти. 

Замість висновків

Це буде важка праця, яка забере багато років та зусиль. Але я впевнений в одному – ми це зробимо. Тому що без енергетики неможливо побудувати сильну економіку. Не зробити цього ми просто не маємо права. Все буде Україна!