5 уроков блэкаута в Техасе
Научил ли чему-нибудь Техасский энергетический кризис 2021 года? Есть по крайней мере пять «уроков», которые стоило бы усвоить, чтобы подобные катастрофы не повторялись.
№ 1. Необходимо адаптировать всю
энергетическую систему к изменению климата
Из-за климатического кризиса такие явления, как экстремально высокие и экстремально низкие температуры, учащаются. Если бы энергетическая инфраструктура Техаса была готова к зиме, всем удалось бы как минимум частично избежать того, что произошло. Если говорить конкретно про ветровые электростанции, которые хоть и не так сильно, но тоже снижали генерацию электроэнергии, как и все традиционные источники, то происходило это по тем же самым причинам — из-за отсутствия необходимой подготовки к холодам.
Ветрогенераторы могут и успешно работают и в гораздо более суровых условиях, например, в Норвегии и Швеции, Канаде и даже Антарктике. На севере России тоже успешно работает Кольская ВЭС — крупнейшая за полярным кругом.
Для борьбы с обледенением лопастей используют обогреватели. Принцип работы похож на обогрев стёкол автомобилей или крыльев самолётов. На лопастях ветрогенераторов в Техасе этого не было, так же, как и не было должной подготовки систем газоснабжения.
№ 2. Энергоэффективные здания помогают пережить
экстремальные погодные явления
Кризис февраля 2021 года в Техасе хорошо показывает, что чем ниже энергоэффективность зданий, тем они более зависимы от внешних источников электроэнергии и тепла. Причём эта зависимость проявляется не только в зимнее время года, но и во время летней жары. Энергоэффективные здания сохраняют прохладу в помещениях летом так же, как и тепло — зимой.
Даже у нас в России существуют так называемые «пассивные» дома, которые не зависят или почти не зависят от внешних источников энергии. За счёт энергоэффективности самих зданий, солнечных тепловых коллекторов, тепловых насосов, солнечной и ветровой электрогенерации здания могут быть полностью автономными. Такие проекты существуют во многих странах мира, в том числе и в США.
Отсутствие стандартов энергоэффективности или их недостаточное соответствие современным условиям — общая проблема многих регионов и стран. К примеру, в России требования по повышению энергоэффективности зданий существовали с 2009 года, но в 2020 году они были отменены не будучи выполненными даже частично.
К использованию национальных стандартов энергоэффективности зданий в контексте кризиса в Техасе призывал Питер Крэмтон, профессор экономики Кёльнского и Мэрилендского университетов. В своей статье об уроках кризиса он пишет, что в рейтинге энергоэффективности Техас находится на 37 месте из 48 из-за дешевизны энергоресурсов, в первую очередь — газа.
Но низкая стоимость энергоресурсов — плохое оправдание недостаточной энергоэффективности. Дешёвый газ очень быстро стал экстремально дорогим с приходом кризиса. И этот газ не спас людей, которые замерзали в своих домах. А повышение энергоэффективности домов могло бы это сделать.
№ 3. Возобновляемые источники энергии стоит наращивать
Как показал кризис, ветровая и солнечная генерация вели себя достаточно прогнозируемо, а при условии адаптации к низким температурам с учётом независимости от топливного цикла они могут хорошо вкладываться в закрытие пиков нагрузки и повышать устойчивость сети.
Солнечная генерация во время кризиса показала себя лучше, чем ожидалось. Она хоть и не спасла Техас от кризиса (с установленными на тот момент мощностями на это никто и не надеялся), но смогла хотя бы не допустить ещё более плохого сценария. Благодаря манёвренности, простоте и скорости ввода в строй и относительной дешевизне, солнечная и ветровая генерация будут играть всё более возрастающую роль в энергетическом секторе Техаса.
В феврале 2022 года группа исследователей из Environment America Research & Policy Center и Frontier Group изучила ситуацию с солнечной генерацией во время шторма 2021 года, а также потенциал крышной фотовольтаики в штате Техас. Группа пришла к выводу, что при более активном развитии, солнечная генерация и крышные солнечные установки в частности могут существенно сократить вероятность блэкаутов.
На момент кризиса в Техасе было установлено около 5 ГВт мощности солнечных электростанций и 25 ГВт ветроэлектростанций. Осенью 2023 года Техас вышел на первое место в США по солнечной генерации с более чем 18 ГВт установленной мощности. То есть за 3 года в Техасе было введено более 13 ГВт солнечных электростанций.
Ветряная электрогенерация за это время увеличилась на 15 ГВт. Сейчас она составляет уже более 40 ГВт.
№ 4. Накопление электрической энергии — это важно
Солнце и ветер — прерывистые источники генерации. Для получения от них электроэнергии на постоянной, предсказуемой основе нужны накопители энергии. В солнечные дни излишки электроэнергии можно резервировать и использовать во время нехватки мощности. При наличии в достаточном объёме накопителей энергии они могли бы существенно снизить риски блэкаута, как это происходило летом 2023 года, когда во многом благодаря накопителям отключений удалось избежать.
Для накопления энергии используются разные технологии, в том числе не связанные с использованием электрических аккумуляторных батарей. Существуют работающие гравитационные, гидроаккумулирующие станции, хранилища на основе маховиков и т.д. Развитие технологий накопления энергии является ключевым фактором в укреплении положения ВИЭ в энергетическом секторе.
На момент энергетического кризиса 2021 года суммарная мощность энергохранилищ в Техасе составляла 180 МВт, что крайне мало по сравнению с мощностью солнечной и ветрогенерации. Однако к сентябрю 2023 года мощность запасаемой энергии в штате превысила 3 ГВт, а в январе 2024 года составила уже более 5 ГВт. В ближайшие годы системный оператор ERCOT планирует ввести от 25 до 50 ГВт энергохранилищ, из которых до 10 ГВт планируется ввести уже в 2024 году, параллельно с вводом в строй новых солнечных и ветроэлектростанций.
№ 5. Распределённая генерация — это тоже важно
Электроэнергетическая сеть не обязательно должна состоять лишь из одного или нескольких больших генерирующих элементов. Генераторами могут выступать и частные домовладения, и небольшие компании и производства. Одна небольшая солнечная станция на крыше частного дома, мощностью, например, в 15–30 кВт — это практически ничто в сравнении со всей сетью, мощность которой исчисляется десятками гигаватт. Тем не менее, дом с такой крышной солнечной станцией может как минимум обеспечивать собственные потребности в электроэнергии. А при наличии в сети тысяч таких домов они будут вносить уже заметный вклад в её устойчивость. Накопители электроэнергии в домах могут сглаживать кривую спроса, выполняя своего рода арбитраж — накопление энергии в период низкой цены и отдача её в сеть в период высокой.