Энергия солнца бьет по энергоснабжению

Небывалый зной этим летом стал суровым испытанием для многих национальных энергосистем: люди и предприятия вынуждены были запускать чрезвычайно энергоемкие приборы кондиционирования. С ростом температуры на планете масштабные скачки потребления электричества все чаще испытывают на прочность генерирующие мощности и сетевое хозяйство. Как вести себя энергетикам в этих условиях? В Европе потерю производительности «нежаропрочных» станций компенсируют усилением работы солнечных. На российских АЭС осваивают новые технологии, ​такие как вентиляторные градирни.

Земля закипает

«Наша планета только что перенесла сезон кипения — ​самое жаркое лето за всю историю наблюдений. Начался климатический кризис», — ​заявил 6 сентября Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш. Ощутили это кипение и энергетики.

В конце июля крупнейшая электросетевая компания США PJM Interconnection объявила чрезвычайную ситуацию первого уровня для энергосистемы 13 штатов восточной части страны. PJM Interconnection, обслуживающая более 65 млн человек от Вашингтона до Иллинойса, рекомендовала всем станциям работать на полную мощность. Обеспокоенность сетевиков (а PJM Interconnection выпустила предупреждение о чрезвычайной ситуации) была связана с ростом валового потребления электроэнергии при температуре выше 45 °C, когда все включают кондиционеры, сообщило агентство Bloomberg. Поставщикам, проигнорировавшим предупреждение, грозили крупные штрафы.

По данным метеорологической службы США, 14–18 июля в некоторых частях Аризоны, Нью-Мексико, Невады, внутренних районах Калифорнии и Техаса температура колебалась между 40,5 и 46 °C, а местами превышала 49 °C. В Долине Смерти в Калифорнии температура достигла 55 °C, в Лас-Вегасе — ​47 °C, что стало рекордом в истории наблюдений. В Финиксе, столице Аризоны, бывали дни, когда тротуары раскалялись до 70 °C.

Не легче было и в Европе. Почти во всей Испании в июле установилась экстремальная жара — ​45,3 °C, сообщала газета La Vanguardia. Государственное метеорологическое агентство объявило красный уровень опасности (риск серьезного материального ущерба и человеческих жертв). Температурные пики зафиксированы во Франции и Италии 18 июля — ​40,6 и 42,2 °C соответственно.

16 июля максимально высокая температура воздуха была отмечена на северо-западе Китая — ​52,2 °C. Местных жителей призвали не покидать дома, работать и учиться удаленно.

Атомные риски

Погодная аномалия сказалась не только на качестве жизни людей по всему миру. Пострадали критически важные отрасли промышленности — ​главным образом энергетика. Жара вкупе с засухой привела к обмелению рек во Франции, Бельгии, Польше, Нидерландах, из-за чего там было ограничено или вовсе парализовано судоходство. Но это полбеды. Страны Европы столкнулись с резким падением выработки энергии на гидроэлектростанциях. Под ударом оказались не только ГЭС. Например, основу энергосистемы Польши составляют угольные станции, которым требуется много воды. А снижение уровня рек грозило обернуться (правда, не обернулось) массовым отключением электроэнергии.

В значительной степени от нехватки воды для охлаждения реакторов пострадала и атомная энергетика европейских стран. Так, Électricité de France, ведущая энергокомпания Франции и крупнейший в Европе оператор АЭС, была вынуждена вдвое снизить мощность станций вдоль реки Роны: с 3,6 до 1,8 ГВт на АЭС «Бюже» и с 2,6 до 1,3 ГВт на АЭС «Сен-Альбан», сообщал канал Euronews. Венгерская АЭС «Пакш» снизила мощность трех из четырех реакторов в сумме на 240 МВт из-за нагрева воды в Дунае (13 июля — ​почти 30 °C). В Бельгии сбавить мощность АЭС «Тианж» вынудил недостаток воды в реке Маас.

Включаем солнечные батареи

Обойти энергетический тупик в Европе помогла солнечная энергетика. Массовых отключений и даже серьезных ограничений потребления из-за выбывания мощностей атомной и угольной генерации удалось избежать.

«Резкое увеличение выработки солнечной энергии в основном компенсирует пики, вызванные кондиционированием воздуха», — ​сообщил Euronews генеральный секретарь ассоциации Eurelectric Кристиан Руби. Испания и Греция — ​в перечне стран с самым большим парком солнечных батарей в Евросоюзе. В прошлом году Испания установила батареи общей мощностью 4,5 ГВт. По данным консалтинговой компании Ember, в июле этого года солнечная энергия обеспечила почти 24 % энергопотребления в Испании. Годом ранее — ​16 %. На Сицилии (Италия) 24 июля при температуре до 45 °C солнечные фермы покрыли половину избыточного спроса на электроэнергию в размере 1,3 ГВт. По данным компании IPTO, в Греции в тот же день солнечные панели выработали 3,5 ГВт из общей потребности 10,35 ГВт.

В России прохладнее

Волна аномальной жары, накрывшая европейские страны, коснулась нас лишь отчасти. Но и это сказалось на энергетике. На начало августа пришлись рекордные показатели потребления мощности сразу в трех объединенных энергосистемах (Северо-Запад, Средняя Волга, Юг) и в нескольких территориальных системах поменьше.

Нынешним летом в европейской части России установлен абсолютный рекорд потребления — ​132 ГВт, что на 5,7 ГВт больше, чем летом 2022‑го. Самая сложная ситуация была в Дагестане: там пришлось отключить от электроснабжения несколько населенных пунктов, чтобы снизить колоссальную нагрузку на трансформаторное оборудование. Из-за скачкообразного роста потребления произошли аварии сразу на трех энергоблоках Новочеркасской ГРЭС и на одном силовом агрегате Ставропольской.

Обо всем этом говорили в Минэнерго на совещании по итогам работы ЕЭС России в условиях экстремально высокой температуры. «Снижение мощности станций обусловлено особенностями работы как самого генерирующего оборудования, так и систем его охлаждения. Ситуация осложнялась также повышенным объ­емом неплановых ремонтов энергообъектов. В момент максимума потребления суммарный объем аварийных ремонтов составил более 5,6 ГВт», — ​сообщил министр энергетики Николай Шульгинов.

В частности, высокая степень аварийности генерирующего оборудования зафиксирована в ОЭС Юга, где для покрытия дефицита мощности были задействованы резервные мобильные газотурбинные станции.

Вентиляция АЭС

В температурные пики часть блоков Ростовской и Нововоронежской АЭС, самых южных в стране, приходилось частично разгружать, незначительно (с 1100 до 960 МВт) снижая мощность, рассказывает заместитель директора «Росэнергоатома» по производству и эксплуатации АЭС Рамис Султанов.

По мнению специалистов-эксплуатационщиков концерна, у нас в стране пока не так жарко, чтобы энергетики били тревогу. «Мы не фиксируем тренда на ежегодный рост температуры на территории России», — ​подчеркивает Рамис Султанов.

Однако технические решения, сглаживающие последствия жары, атомщики уже применяют. Так, на третьем блоке Ростовской АЭС в 2022 году были запущены в промышленную эксплуатацию вентиляторные градирни. Они работают, только когда температура воздуха превышает 40 °C, а почвы — ​60 °C. «Это решение хорошо себя зарекомендовало. В периоды жары в 2022–2023 годы при совместной работе большой испарительной и вентиляторных градирен была обеспечена стабильная, надежная работа основного оборудования блока. Средняя электрическая мощность генератора составила не менее 1050 МВт, что обеспечило выработку электроэнергии в соответствии с заданием», — ​говорит главный инженер Ростовской АЭС Андрей Горбунов.

Опираясь на результаты промышленной эксплуатации вентиляторных градирен блока № 3, специалисты запланировали строительство таких же для четвертого. Сейчас разрабатывается техзадание, сообщили «СР» на станции.

«Мы модернизируем системы, чтобы увеличить эффективность их работы, когда появляется соответствующая техническая возможность. Все системы атомных станций постоянно эволюционируют. Строительство вентиляторных градирен на Ростовской АЭС — ​как раз такой шаг, он не является вынужденным», — ​поясняет Рамис Султанов.

Работы по строительству вентиляторных градирен начались и на Нововоронежской АЭС. Это плановая деятельность, отмечает Рамис Султанов. В будущем такое техническое решение найдет применение на большинстве российских атомных станций.

В ТРОЙКЕ САМЫХ ЖАРКИХ

Лето 2023 года в России — ​третье в списке самых жарких за всю историю наблюдений, которые ведутся с 1891 года. Первые два были в 2021 и 2016 году. Однако на азиатской территории страны это лето — ​рекордное. Август стал самым теплым в метеорологической статистике, в основном из-за жары в азиатской части. На Северо-Западе России он занял второе место в списке самых жарких, в Сибири — ​третье.

Прошедший август также был самым жарким в Северной Африке и Арктике. В Канаде и Китае он второй по жаре, в США и Индии — ​третий.

По данным Гидрометцентра России.