Вітроенергетична установка в комбінації із системою гідроакумулювання бере участь у регулюванні навантаження об’єднаної енергосистеми.
Практично впродовж усіх років незалежності України її паливно-енергетичний комплекс (ПЕК) неухильно занепадає. Головною причиною є зменшення обсягів генерації енергії електричними станціями Об’єднаної енергетичної системи України (ОЕСУ) спочатку через надто великі ціни на мазут і природний газ для ТЕС/ТЕЦ, через що різко скоротилися обсяги їх використання, а з 2015 року через захоплення терористами 60 вугільних шахт Донбасу із 95, від чого енергетичне вугілля для ТЕС/ТЕЦ стало великим дефіцитом. У 2015-му електростанції ОЕСУ виробили 163,3 млрд кВт/год електроенергії, що майже удвічі менше, ніж 1991 року.
Трохи історії
Усі ТЕС/ТЕЦ ОЕСУ було збудовано ще в 50—60-ті роки минулого століття, і нині вони вичерпали нормативний термін експлуатації. На деяких з них сталися великі аварії (Старобешівська і Вуглегірська ТЕС). Якщо взяти до уваги високу собівартість електроенергії на нових вугільних ТЕС/ТЕЦ, великі й неухильно зростаючі ціни на вугілля, значно більші від цін на світовому ринку, та його дефіцит, то очевидно, що не варто чекати, коли на ТЕС/ТЕЦ почнуть завалюватись стіни й димарі, а починати поступово виводити їх з експлуатації і не будувати нові.
США та ЄС таке рішення вже прийняли і мають намір до 2030-го зовсім припинити використання вугілля на ТЕС. Добігає кінця і 30-річний нормативний термін експлуатації більшості блоків українських АЕС. Уряд дозволив подовжити їх експлуатацію ще 10—20 років. Відомо, що при відсутності перехресного субсидування і врахуванні усіх статей витрат на спорудження і експлуатацію АЕС, собівартість генерованої ними електроенергії є однією із найвищих порівняно з іншими типами електричних станцій.
Якщо взяти до уваги велику собівартість електрики на АЕС, гігантські фінансові витрати на довготривале будівництво, втрати від аварій на АЕС «Трі-Майл-Айленд», ЧАЕС і «Фукусіма» та трагічні наслідки для життя і здоров’я населення, його протести щодо забруднення довкілля, то стає очевидним, що від використання АЕС треба відмовлятись, бо подальше нарощування потужності їх парку гальмуватиме розвиток економіки, погіршуватиме стан екології й умови життя населення.
Від «стратегій» до діла
Цивілізовані країни після аварії на АЕС «Фукусіма» прийняли рішення не будувати нових АЕС. А лобісти інтересів РФ із НАНУ супроти здорового глузду намагаються «нав’язати» владі України необхідність спорудження нових АЕС. Це вони впродовж 16 років «розробляють» «Енергетичну стратегію України до 2030 року» і «Енергетичну стратегію України до 2035 року».
Реальною стратегією в цих «опусах» і не пахне, бо в стратегіях обов’язково мають бути представлені нові оригінальні рішення, які забезпечать високий результат реалізації необхідних заходів. «Стратеги» вирахували, що фінансові витрати на модернізацію
ОЕСУ становитимуть понад 1 трлн грн. Де взяти такі гроші? З держбюджету на «стратегію» декілька років для Держенергоефективності виділяли по 650 млн грн. Ці гроші зникали невідомо куди, але навіть якби ці кошти надходили для виконання завдань «стратегії», то виділяти їх потрібно було б впродовж понад півтори тисячі років!
Очевидно, що ані до 2030-го, ані до 2035-го заходи «стратегії» виконані не будуть. Тому Україні не варто планувати будівництва ані нових АЕС, ані нових ТЕС/ТЕЦ. До того ж дуже сумнівним є те, що якась із цивілізованих неворожих нам країн захоче надати необхідні фінансові кошти, бо відомо, що спорудження АЕС і ТЕС триває понад 10 років і увесь цей час матимемо лише витрати коштів, а прибутків від виробництва електрики не буде. Тому розвиток економіки України різко гальмуватиметься.
Майбутнє за сонцем і вітром?
Позитивних результатів модернізації ОЕСУ можна досягти лише в разі застосування досвіду розвинутих країн, який засвідчує, що сьогодні головним трендом є широкомасштабне використання енергії сонячної інсоляції й вітру, ресурси яких більші від обсягів споживання електрики на Землі відповідно в 15000 і 450 разів.
Масштаби використання поновлюваних джерел енергії (ПДЕ) після 2015 року ознаменували початок глобальної модернізації енергетики. Приріст потужності світового парку вітрових електростанцій (ВЕС) у 2015-му перевищив 63 ГВт і досяг приблизно 433 ГВт. У Китаї протягом 2015 року споруджено 30,753 МВт ВЕС. Тепер ВЕС Китаю налічує понад 146 ГВт. Це більше, ніж в усіх країнах ЄС разом взятих. А до кінця 2020-го Китай планує довести потужність своїх ВЕС до 250 ГВт!
Лідером зі спорудження ВЕС в Європі 2015-го була Німеччина, яка встановила новий для себе рекорд приросту парку ВЕС в обсязі 6 ГВт, з яких 2 ГВт — це офшорні ВЕС. У США в 2015 році було споруджено ВЕС сумарною потужністю 8,6 ГВт. За оцінками, потужність світового парку ВЕС до 2030-го досягне 2000 ГВт. Середньорічний приріст світового парку АЕС уже 15 років не перевищує 1 ГВт, його потужність досягла 382,55 ГВт. Після закриття низки АЕС потужність їх світового парку значно знизиться, і тому після 2030 року ВЕС світу генеруватиме удвічі, а то і втричі більше електроенергії, ніж всі АЕС, а собівартість електрики, генерованої ВЕС, буде меншою у три-чотири рази.
Навіщо ж тоді Україні будувати АЕС? Вітроенергетика поки що є ефективнішою від сонячної енергетики. В 2015 році парк сонячних фотоелектричних станцій (СФЕС) досяг потужності 230 ГВт, а річний приріст — 50 ГВт. Недоліками СФЕС порівняно з ВЕС поки що є більші питомі капітальні витрати на будівництво та значно менша — через низький ККД (8—15%) — видавана потужність.
Про переваги
Однак сонячна енергетика навіть нині має низку переваг порівняно з ВЕС, а невдовзі на ринок вийдуть фотоелектричні перетворювачі (ФЕП) з ККД 50—60%, які забезпечать собівартість електрики в 1—2 центи США за кВт/год. При цьому, для ОЕСУ найдоцільніше буде використання СФЕС потужністю до 30 кВт на дахах житлових і адміністративних будівель, а СФЕС потужністю до 100 кВт — на ринках, автостоянках тощо.
Це зменшить питомі фінансові витрати на спорудження СФЕС, мінімізує втрати енергії в мережах та сприятиме децентралізації її генерування. СФЕС такої потужності в країнах ЄС становлять приблизно 70% їх парку. СФЕС потужністю 10 МВт і більше значно ускладнюють роботу електричних мереж і підвищують рівень втрат електроенергії на ТП і ЛЕП. Такі СФЕС доцільніше будувати над відкритими лініями метрополітену, залізниць, тролейбусів і трамваїв.
Отже, модернізація ОЕСУ має передбачати поступове виведення з експлуатації ТЕС/ТЕЦ і АЕС, а на зміну їм необхідно використовувати переважно ВЕС і СФЕС. У перехідному періоді модернізації ОЕСУ для економії фінансів і збереження робочих місць варто створювати енергокомплекси типу ВЕС+СФЕС+ТЕС/ТЕЦ і ВЕС+СФЕС+ГЕС/ГАЕС.
Для того щоб процес модернізації ОЕСУ відбувався без збоїв, потрібно щорічно складати відповідні плани фінансового забезпечення уведення в експлуатацію ВЕС і СФЕС та виведення з експлуатації ТЕС/ТЕЦ і АЕС. З огляду на фінансові можливості, модернізація ОЕСУ може відбуватися впродовж приблизно 20 років.
Оскільки за цей час вичерпаються нормативні терміни експлуатації всіх АЕС і ТЕС/ТЕЦ, а нового їх будівництва не відбуватиметься, то ВЕС, СФЕС і ГЕС ОЕСУ мають досягти обсягів генерації електроенергії приблизно 180 млрд кВт/год/рік. Упродовж усього періоду модернізації ОЕСУ в експлуатацію в середньому щорічно потрібно буде уводити по 1,8 ГВт ВЕС і по 2 ГВт СФЕС.
Щоб цього досягти, Україні потрібно налагодити вітчизняне серійне виробництво ВЕУ та СФЕМ, а також забезпечити фінансування спорудження ВЕС та СФЕС, які після введення в експлуатацію можуть виставлятись на продаж інвесторам.
Очевидно, що в цьому разі за прийнятних цін і тарифів інвестори матимуть більше стимулів для придбання повністю готових і діючих ВЕС та СФЕС, ніж втрачати два-п’ять років на їх будівництво. А держава завдяки цьому значно прискорить темпи модернізації ОЕСУ.
Щоб максимально запобігти непродуктивним втратам енергоресурсів і електроенергії в мережах ОЕСУ необхідно буде впровадити ефективні технології її тимчасового акумулювання. Для централізованого електропостачання (ОЕС) доцільним може бути спорудження ГАЕС, пневматичних акумулюючих електричних станцій та використання гелевих батарей.
ГАЕС проти ПАЕС
Якщо співставити усереднені показники середньодобової тривалості роботи ГАЕС на повну потужність упродовж календарного року (таблиця 1), побачимо, що три українські ГАЕС неспроможні забезпечити необхідну 5—6-годинну тривалість роботи в години пікових навантажень ОЕСУ. Причиною цього є недостатні ресурси води, закачаної на недостатньо високий верхній б’єф. Використання ГЕС як маневрової потужності ОЕСУ після закінчення повеневого періоду відбувається впродовж лише 1,5—2,5 години на добу. У цій ситуації для покриття пікових навантажень ОЕСУ залучаються ТЕС/ТЕЦ, яким доводиться видавати енергію з різко перемінною потужністю в інтервалі 60—100%, що зумовлює значні непродуктивні витрати надзвичайно дорогих нині енергоносіїв.
Наведені аргументи переконливо свідчать, що наміри щодо спорудження Канівської ГАЕС, яким опікується ПАТ «Укргідроенерго», безперспективні. Через тривалий час її спорудження — до 2030 року — і низьку ефективність, через порушення екології, протести місцевого населення, а також надто великі капітальні витрати.
Набагато ефективнішими від ГАЕС є ПАЕС, для яких споруджують каверни в щільних соляних пластах. Умови для спорудження ПАЕС трапляються не часто, але в Україні вони існують. Максимальні питомі витрати на спорудження ПАЕС становлять 900 євро/кВт, мінімальні — 200 євро/кВт, тоді як для спорудження Канівської ГАЕС планується витрачати понад 2000 євро/кВт.
Недоліком ПАЕС є те, що для забезпечення високої ефективності їх частіш усього споруджують у комплексі з ГТУ, теплові скиди яких використовуються для запобігання переохолодженню повітря при адіабатичному розширенню його під час подачі в турбодетандер. Для створення ПАЕС в Україні є практично все — турбодетандери, компресори, генератори, проектувальники і навіть готові пневмощільні порожнини — виробки в соляних пластах, що можуть витримати тиск повітря до 150 атмосфер. В Україні найкращим місцем для будівництва ПАЕС є місто Калуш. Тут є ТЕЦ потужністю 200 МВт і геотермальні ресурси, що дають змогу відмовитися від закупівлі природного газу, є також фахівці потрібного профілю, є можливість використати наявні закриті соляні шахти. Це скоротить час спорудження ПАЕС потужністю 3—4 МВт і зменшить до 200 євро/кВт питомі витрати коштів. До проектування і спорудження ПАЕС в Калуші може бути залучено фахівців та інвесторів з Німеччини.
Такий вигляд має ПАЕС потужністю 290 МВт поблизу міста Хунторф у Німеччині.
Олексій ОНІПКО, президент УАН.
Борис КОРОБКО, член УАН.
Фото з відкритих джерел.
