Вперед у минуле. Чи потрібні Україні нові великі греблі

Фактор чайника

Щовечора мільйони українців повертаються з роботи додому і вмикають чайники, освітлення, зігрівають їжу в мікрохвильових пічках. Синхронні дії величезної кількості користувачів різко збільшують споживання електроенергії. Енергетики називають це вечірнім піком.

Щоб забезпечити додаткову потужність на час вечірнього піку, диспетчери мережі використовують маневрові потужності — електростанції, що можуть швидко і в широкому діапазоні змінювати обсяг виробництва електроенергії.

До таких потужностей належать, зокрема, гідроелектростанції (ГЕС) та гідроакумулюючі електростанції ( ГАЕС). Саме вони дозволяють спокійно вмикати чайник увечері без остраху, що через нестачу потужності відключиться цілий район.

Вони також є резервом, який може швидко компенсувати раптовий дефіцит потужності в енергосистемі. Вони можуть швидко увімкнутися, якщо вийде з ладу якийсь енергоблок. Хоча кінцевий споживач цього не бачить, зупинка блоків електростанцій — не така рідкісна подія.

Акумулятори для АЕС

Радянське бачення енергетики передбачало активну побудову атомних електростанцій. Особливістю їх роботи є те, що вони дуже повільно нарощують або зменшують потужність, тому різкі маневри просто небезпечні.

Саме тому атомні електростанції не можуть збільшувати виробництво під час вечірніх піків і зменшувати його вночі, коли настає “нічний провал”.

“Зайву” електроенергію з атомних електростанцій вночі потрібно або використовувати, або накопичувати. Роль накопичення в Радянському Союзі відігравали ГАЕС. Останні не виробляють первинну електроенергію, а лише дозволяють накопичувати, зберігати та видавати енергію у потрібні моменти.

Зазвичай ГАЕС закачують воду вночі, коли споживання мінімальне та є надлишок електроенергії, а скидають в години пікового попиту — в ранкові та вечірні години.

В середньому ефективність ГАЕС становить 75%, оскільки в насосному режимі гідроагрегати споживають більше електроенергії, ніж продукують в генераторному режимі. В одному циклі чверть електроенергії втрачається, при цьому первинна енергія генерується на шкідливих для довкілля АЕС та вугільних ТЕС.

Основу гідроенергетики України становить каскад з шести великих ГЕС на Дніпрі: Київська ГАЕС, недобудований Дністровський гідроенерговузол у складі ГЕС-1, ГЕС-2 та Дністровської ГАЕС, а також Ташлицька ГАЕС на річці Південний Буг.

Все це залишилося у спадок від радянської індустріалізації. Будівництво великих ГЕС та ГАЕС тривало понад 50 років і було важливим елементом радянської енергетичної програми, орієнтованої на централізовану інфраструктуру.

Сумнівна спадщина

З аварією на ЧАЕС радянське бачення енергетики зазнало поразки — атомна енергетика, на яку робилася основна ставка, була дискредитована жахіттям катастрофи.

Всі проекти з будівництва АЕС (Кримської АЕС, Чигиринської АЕС, Харківської та Одеської атомних теплоелектроцентралей) зупинені та скасовані. Та сама доля спіткала проект Канівської ГАЕС. Вона повинна була стати резервно-маневруючим додатком Чигиринської АЕС, яку починали будувати у 1985 році.

Деякі гідроенергетичні проекти, які планувалися з огляду на розширення атомної енергетики, зокрема, Ташлицька ГАЕС та Дністровська ГАЕС, пережили крах радянської програми і були реанімовані у 2000 роках.

Дністровська ГАЕС з проектною потужністю 2 268 МВт, будівництво якої почалося у 1983 році, повинна була стати важливим енерговузлом та проміжною ланкою у ”другій енергетичній магістралі” з високовольтних ліній електропередач (ЛЕП), які повинні були з'єднати Хмельницьку, Южноукраїнську та Запорізьку АЕС.

На початку 2000 років уряди Януковича, Азарова та Тимошенко намагалися реанімувати цей радянський енергетичний план з надією залучити кредитні кошти від міжнародних банків та збільшити експорт електроенергії в ЄС, не дуже зважаючи на потреби та інтереси власних громадян.

Замість підвищення якості та надійності енергопостачання, реконструкції потужностей та розподільчих мереж кошти пішли на проекти-довгобуди.

Перша черга Дністровської ГАЕС з трьох гідроагрегатів сукупною потужністю 972 МВт в генераторному режимі та 1 248 МВт у насосному вже введена в експлуатацію, але доцільність будівництва ще чотирьох гідроагрегатів без третього та четвертого блоків Хмельницької АЕС, які б збільшили надлишок базових потужностей та потребували балансування і швидкого резерву у вигляді ГАЕС, залишається під великим питанням.

Добудова Ташлицької ГАЕС у складі Южноукраїнського енерговузла так само дозволяє балансувати його роботу і забезпечувати необхідний резерв потужності на випадок аварійної зупинки одного з енергоблоків Южноукраїнської АЕС, але для цього доводиться підвищувати рівень води в Олександрівському водосховищі на руслі ріки Південний Буг.

За проектом станція повинна була складатися з шести гідроагрегатів, два добудували і запустили у 2006-2007 роках.

Нові радянські плани

Після пуску двох добудованих блоків на Рівненській та Хмельницькій АЕС у 2004 році наступним кроком, запрограмованим ще в радянські часи, стало відновлення будівництва Дністровської ГАЕС під резервно-маневруюче обслуговування цих АЕС.

До того ж планувалося будівництво ще двох блоків на Хмельницькій АЕС, але ці плани розсипалися, коли 2 жовтня 2015 року угода з Росією була денонсована.

Здавалося б, зараз саме час відкласти радянські плани сорокарічної давнини та починати розбудову самостійної енергонезалежної країни, базуючись на реаліях сучасного світу.

За сорок років енергетична парадигма у світі докорінно змінилася: від екстенсивного нарощування енергоспоживання завдяки невідновлюваним джерелам (вугіллю, нафті, газу, урану) до енергоефективності, відновлюваних джерел та енергетичної децентралізації.

Однак попри політичні зміни, війну з Росією та задекларований курс на сталий розвиток енергетики в рамках договору про Енергетичне співтовариство з ЄС, уламки радянської енергетичної програми отримали друге життя.

У липні 2016 року уряд схвалив програма розвитку гідроенергетики України до 2026 року, яка передбачає будівництво каскаду ГЕС на верхньому Дністрі, добудову Дністровської і Ташлицької ГАЕС і навіть будівництво Канівської ГАЕС.

Масштаб інвестицій для реалізації цієї програми більший, ніж загальні інвестиції в енергосектор за всі роки незалежності.

Лише будівництво Канівської ГАЕС може коштувати 1,28 млрд євро, які пропонується залучати через кредити міжнародних банків під державні гарантії. За це заплатить український споживач електроенергії.

Ці витрати ляжуть в тарифи на електроенергію, і споживачі у своїх квитанціях протягом багатьох років будуть виплачувати не тільки вартість сумнівного проекту, а й відсотки за кредитами.

Довкілля як витратний матеріал

Реанімація всього переліку радянських гідроенергетичних довгобудів викликала передбачуваний шквал критики з боку громадських організацій, що опікуються охороною довкілля та збереженням культурної спадщини.

За словами голови правозахисної організації “Гельсінська ініціатива—XXI” Олександра Степаненка, заплановані проекти порушують низку законів України та її міжнародних зобов'язань, зокрема щодо дотримання Оргуської конвенції, конвенції “Еспо” та угоди про співробітництво у сфері охорони і сталого розвитку басейну річки Дністер між Україною і Молдовою.

“Попри популярну риторику, що позиціонує старі проекти будівництва ГЕС та ГАЕС як частину боротьби із змінами клімату, вони лише відвертають ресурси та увагу суспільства від більш ефективних рішень з впровадження сучасних технологій відновлюваної енергетики”, — наголошує національний координатор енергетичних програм міжнародної мережі НУО CEE Bankwatch Network в Україні Ірина Головко.

Радянські енергетики більше переймалися масштабністю, ніж ефективністю та екологічною безпекою, тому схема енергопостачання на основі базових потужностей АЕС та балансуючих ГАЕС має значні недоліки.

Відчутна частка електроенергії в добовому циклі роботи втрачається, від зарегульованості страждають річкові екосистеми, а робота АЕС продукує високонебезпечні радіоактивні відходи.

Альтернативи радянському підходу

Одним з часто вживаних аргументів на виправдання добудови ГАЕС є необхідність вирівнювання генерації сонячної та вітрової енергетики.

Однак такий аргумент легко вводить в оману і лише частково відповідає дійсності. Незбалансованості в енергосистемі створюють перш за все потужні сонячні та вітрові електростанції. Велика ж кількість малих електростанцій лише стабілізує роботу енергосистеми.

Саме тому США та країни ЄС ідуть шляхом розвитку децентралізованої енергетики.

Наприклад, сотні тисяч дахових електростанцій у Німеччині видають потужність під час годин підвищеного попиту на електоренергію, що сприяє вирішенню проблеми дефіциту потужностей.

Іншою технологією, що дозволяє вирішити проблему балансування й активно розвивається у світі, є використання електромобілів разом з “розумними” зарядними станціями — V2G (vehicle-to-grid). Суть технології проста: електромобілі масово заряджаються вночі, коли є надлишок електроенергії.

Крім того, технологія дозволяє власникам електрокарів продавати електроенергію в мережу під час піків споживання. Таким чином, десятки тисяч “акумуляторів на колесах” можуть замінити потребу в побудові ГАЕС.

В умовах ринку оператори будуть прагнути уникати таких випадків, щоб не переплачувати власникам електромобілів за цю послугу і не втрачати електроенергію під час її передавання, акумулювання та перетворення.

В Україні уже розглядається пілотний проект з впровадження цієї технології у рамках ініціативи “Електросьогодні”.

Щоб заповнити нічний провал споживання в енергосистемі України на 1 ГВт (середня потужність роботи українських ГАЕС у насосному режимі) потрібно 100 тис електромобілів, підключених до V2G.

При довготерміновому плануванні роботи енергомережі слід зважати, що на дорогах України вже більше 3 тис електромобілів — удвічі більше, ніж рік тому, а їх продажі зростають в геометричній прогресії. Під час зарядки один електромобіль в середньому споживає 10 кВт потужності.

З поточними темпами росту ринку електромобілів та за умов державного стимулювання цього можна досягти вже за п'ять-шість років — швидше, ніж час реалізації великих інфраструктурних проектів на зразок будівництва ГАЕС.

Того ж ефекту можна досягнути завдяки домашнім накопичувачам електроенергії. Масове встановлення у населення акумуляторних систем на кшталт Tesla PowerWall дозволяє створювати “віртуальні електростанції”, які можуть в моменти різкого збільшення попиту швидко видавати в мережу значні обсяги енергії.

Розуміючи це, уряд Швеції субсидує громадянам країни до 60% вартості домашніх систем накопичення електроенергії.

Все більшого розмаху у розвинутих країнах набуває ще один підхід до балансування системи — керування попитом (demand response).

Він полягає у тому, що диспетчери можуть віддалено впливати на споживання. Наприклад, збільшити на 1-2 градуси температуру, на якій працюють кондиціонери. Якщо таку операцію зробити з десятками тисяч користувачів, то споживання одномоментно падає на мегавати, при цьому такі зміни майже не помітні самому користувачу.

Головне — для такого підходу не потрібні нові потужності. В момент надлишку електроенергії диспетчери можуть віддалено увімкнути, наприклад, десятки тисяч бойлерів, кожен з яких може мати потужність 2-5 КВт.

На відміну від України, яка все ще копирсається з радянськими планами, розвинуті країни залучають споживача до балансування енергосистеми і не зациклюються на надмірно централізованій енергетиці та концепціях, розроблених в 70-х роках минулого століття.

Щоб залишити Україні шанс долучитися до клубу таких країн, варто уважно вивчати не лише своє минуле, а й сьогодення лідерів, які будують розумну енергетику.