Ветроэнергетическая установка в сочетании с системой гидроаккумулирования участвует в регулировании нагрузки объединенной энергосистемы.

Практически на протяжении всех лет независимости Украины ее топливно-энергетический комплекс (ТЭК) неуклонно приходит в упадок. Главной причиной является уменьшение объемов генерации энергии электрическими станциями Объединенной энергетической системы Украины (ОЭСУ) сначала из-за слишком больших цен на мазут и природный газ для ТЭС/ТЭЦ, из-за чего резко сократились объемы их использования, а с 2015 года из-за захвата террористами 60 угольных шахт Донбасса из 95, от чего энергетический уголь для ТЭС/ТЭЦ стал большим дефицитом. В 2015-м электростанции ОЭСУ произвели 163,3 млрд кВт/ч электроэнергии, что почти в два раза меньше, чем в 1991 году.

Немного истории

Все ТЭС/ТЭЦ ОЭСУ были построены еще в 50—60-е годы прошлого века, и сейчас исчерпали нормативный срок эксплуатации. На некоторых из них произошли крупные аварии (Старобешевская и Углегорская ТЭС). Если учесть высокую себестоимость электроэнергии на новых угольных ТЭС/ТЭЦ, большие и неуклонно растущие цены на уголь, значительно выше, чем цены на мировом рынке, и его дефицит, то очевидно, что не стоит ждать, когда на ТЭС/ТЭЦ начнут обрушиваться стены и дымоходы, а начинать постепенно выводить их из эксплуатации и не строить новые.

США и ЕС такое решение уже приняли и намерены до 2030-го вовсе прекратить использование угля на ТЭС. Истекает и 30-летний нормативный срок эксплуатации большинства блоков украинских АЭС. Правительство разрешило продлить их эксплуатацию еще на 10—20 лет. Известно, что при отсутствии перекрестного субсидирования и учете всех статей затрат на сооружение и эксплуатацию АЭС, себестоимость генерированной ими электроэнергии является одной из самых высоких по сравнению с другими типами электрических станций.

Если учесть большую себестоимость электричества на АЭС, гигантские финансовые затраты на длительное строительство, потери от аварий на АЭС «Три-Майл-Айленд», ЧАЭС и «Фукусима» и трагические последствия для жизни и здоровья населения, его протесты против загрязнения окружающей среды, то становится очевидным, что от использования АЭС надо отказываться, потому что дальнейшее наращивание мощности их парков будет тормозить развитие экономики, ухудшать состояние экологии и условия жизни населения.

От «стратегий» к делу

Цивилизованные страны после аварии на АЭС «Фукусима» приняли решение не строить новых АЭС. А лоббисты интересов РФ из НАНУ вопреки здоровому смыслу пытаются «навязать» украинским властям необходимость сооружения новых АЭС. Это они в течение 16 лет «разрабатывают» «Энергетическую стратегию Украины до 2030 года» и «Энергетическую стратегию Украины до 2035 года».

Реальной стратегией в этих «опусах» и не пахнет, так как в стратегиях обязательно должны быть представлены новые оригинальные решения, которые обеспечат высокий результат реализации необходимых мер. «Стратеги» высчитали, что финансовые затраты на модернизацию ОЭСУ будут составлять свыше 1 трлн грн. Где взять такие деньги? Из госбюджета на «стратегию» несколько лет для Госэнергоэффективности выделяли по 650 млн грн. Эти деньги исчезали неизвестно куда, но даже если бы эти средства поступали для выполнения задач «стратегии», то выделять их нужно было бы в течение более полутора тысяч лет!

Очевидно, что ни до 2030-го, ни до 2035-го мероприятия «стратегии» выполнены не будут. Поэтому Украине не стоит планировать строительства ни новых АЭС, ни новых ТЭС/ТЭЦ. К тому же очень сомнительно, что какая-то из цивилизованных невраждебных нам стран захочет предоставить необходимые финансовые средства, поскольку известно, что строительство АЭС и ТЭС длится свыше 10 лет и все это время будут только затраты средств, а прибыли от производства электричества не будет. Поэтому развитие экономики Украины будет резко тормозиться.

Будущее за солнцем и ветром?

Положительных результатов модернизации ОЭСУ можно достичь лишь в случае использования опыта развитых стран, который свидетельствует, что сегодня главным трендом является широкомасштабное использование энергии солнечной инсоляции и ветра, ресурсы которых больше объемов потребления электричества на Земле соответственно в 15000 и 450 раз.

Масштабы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) после 2015 года ознаменовали начало глобальной модернизации энергетики. Прирост мощности мирового парка ветровых электростанций (ВЭС) в 2015-м превысил 63 ГВт и достиг примерно 433 ГВт. В Китае в течение 2015 года сооружено 30,753 МВт ВЭС. Теперь ВЭС Китая насчитывает свыше 146 ГВт. Это больше, чем во всех странах ЕС вместе взятых. А до конца 2020-го Китай планирует довести мощность своих ВЭС до 250 ГВт!

Лидером по строительству ВЭС в Европе в 2015-м была Германия, которая установила новый для себя рекорд прироста парка ВЭС в объеме 6 ГВт, из которых

2 ГВт — это оффшорные ВЭС. В США в 2015 году было сооружено ВЭС суммарной мощностью 8,6 ГВт. По оценкам, мощность мирового парка ВЭС до 2030-го достигнет 2000 ГВт. Среднегодовой прирост мирового парка АЭС уже 15 лет не превышает 1 ГВт, его мощность достигла 382,55 ГВт. После закрытия ряда АЭС мощность их мирового парка значительно снизится, и потому после 2030 года ВЭС мира будет генерировать в два, а то и в три раза больше электроэнергии, чем все АЭС, а себестоимость электричества, генерируемого ВЭС, будет меньше в три-четыре раза.

Зачем же тогда Украине строить АЭС? Ветроэнергетика пока более эффективна, чем солнечная. В 2015 году парк солнечных фотоэлектрических станций (СФЭС) достиг мощности 230 ГВт, а годовой прирост — 50 ГВт. Недостатками СФЭС по сравнению с ВЭС пока являются большие удельные капитальные затраты на строительство и значительно меньшая — из-за низкого КПД (8—15%) — выдаваемая мощность.

О преимуществах

Однако у солнечной энергетики даже сейчас есть ряд преимуществ по сравнению с ВЭС, а вскоре на рынок выйдут фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) с КПД 50—60%, которые обеспечат себестоимость электричества в 1—2 цента США за кВт/ч. При этом, для ОЭСУ целесообразнее будет использование СФЭС мощностью до 30 кВт на крышах жилых и административных зданий, а СФЭС мощностью до 100 кВт — на рынках, автостоянках и т. п.

Это уменьшит удельные финансовые затраты на сооружение СФЭС, минимизирует потери энергии в сетях и будет способствовать децентрализации ее генерирования. СФЭС такой мощности в странах ЕС составляют около 70% их парка. СФЭС мощностью 10 МВт и больше значительно усложняют работу электрических сетей и повышают уровень потерь электроэнергии на ТП и ЛЭП. Такие СФЭС целесообразнее строить над открытыми линиями метрополитена, железных дорог, троллейбусов и трамваев.

Итак, модернизация ОЭСУ должна предусматривать постепенный вывод из эксплуатации ТЭС/ТЭЦ и АЭС, а в качестве замены необходимо использовать преимущественно ВЭС и СФЭС. В переходном периоде модернизации ОЭСУ для экономии финансов и сохранения рабочих мест следует создавать энергокомплексы типа ВЭС+СФЭС+ТЭС/ТЭЦ и ВЭС+СФЭС+ГЭС/ГАЭС.

Для того чтобы процесс модернизации ОЭСУ проходил без сбоев, нужно ежегодно составлять соответствующие планы финансового обеспечения ввода в эксплуатацию ВЭС и СФЭС и вывода из эксплуатации ТЭС/ТЭЦ и АЭС. Учитывая финансовые возможности, модернизация ОЭСУ может происходить в течение примерно 20 лет.

Поскольку за это время истекут нормативные сроки эксплуатации всех АЭС и ТЭС/ТЭЦ, а нового их строительства не будет, то ВЭС, СФЭС и ГЭС ОЭСУ должны достичь объемов генерации электроэнергии примерно 180 млрд кВт/ч/год. В течение всего периода модернизации ОЭСУ в эксплуатацию в среднем ежегодно нужно будет вводить по 1,8 ГВт ВЭС и по 2 ГВт СФЭС.

Чтобы этого достичь, Украине нужно наладить отечественное серийное производство ВЭУ и СФЭМ, а также обеспечить финансирование строительства ВЭС и СФЭС, которые после ввода в эксплуатацию могут выставляться на продажу инвесторам.

Очевидно, что в этом случае при приемлемых ценах и тарифах инвесторы будут иметь больше стимулов для приобретения полностью готовых и действующих ВЭС и СФЭС, чем терять два-пять лет на их строительство. А государство благодаря этому значительно ускорит темпы модернизации ОЭСУ.

Чтобы максимально предотвратить непроизводительные потери энергоресурсов и электроэнергии в сетях ОЭСУ, необходимо будет внедрить эффективные технологии ее временного аккумулирования. Для централизованного электроснабжения (ОЭС) целесообразным может быть строительство ГАЭС, пневматических аккумулирующих электрических станций и использования гелевых батарей.

ГАЭС против ПАЭС

Если сопоставить усредненные показатели среднесуточной продолжительности работы ГАЭС на полную мощность в течение календарного года (таблица 1), увидим, что три украинские ГАЭС не могут обеспечить необходимую 5—6-часовую продолжительность работы в часы пиковых нагрузок ОЭСУ. Причина — недостаточные ресурсы воды, закачанной на недостаточно высокий верхний бьеф. Использование ГЭС как маневровой мощности ОЭСУ после окончания паводкового периода происходит в течение всего 1,5—2,5 часа в сутки. В этой ситуации для покрытия пиковых нагрузок ОЭСУ привлекаются ТЭС/ТЭЦ, которым приходится выдавать энергию с резко переменной мощностью в интервале 60—100%, что обусловливает значительные непроизводительные затраты очень дорогих нынче энергоносителей.

Приведенные аргументы убедительно свидетельствуют, что намерения строительства Каневской ГАЭС, которые преследует ПАО «Укргидроэнерго», бесперспективны. Из-за длительности ее сооружения — до 2030 года — и низкой эффективности, нарушения экологии, протестов местного населения, а также слишком больших капитальных затрат.

Намного эффективнее, чем ГАЭС — ПАЭС, для которых сооружают каверны в плотных соляных пластах. Условия для строительства ПАЭС случаются не часто, но в Украине они есть. Максимальные удельные затраты на строительство ПАЭС составляют 900 евро/кВт, минимальные — 200 евро/кВт, тогда как для сооружения Каневской ГАЭС планируется тратить свыше 2000 евро/кВт.

Недостатком ПАЭС является то, что для обеспечения высокой эффективности их чаще всего строят в комплексе с ГТУ, тепловые сбросы которых используются для предотвращения переохлаждения воздуха при его адиабатическом расширении при подаче в турбодетандер. Для создания ПАЭС в Украине есть практически все: турбодетандеры, компрессоры, генераторы, проектировщики и даже готовые пневмоплотные пустоты — выработки в соляных пластах, которые могут выдержать давление воздуха до 150 атмосфер. В Украине лучшее место для строительства ПАЭС — город Калуш. Здесь есть ТЭЦ мощностью 200 МВт и геотермальные ресурсы, позволяющие отказаться от закупки природного газа, есть также специалисты нужного профиля, есть возможность использовать имеющиеся закрытые соляные шахты. Это сократит время на строительство ПАЭС мощностью 3—4 МВт и уменьшит до 200 евро/кВт удельные затраты средств. К проектированию и строительству ПАЭС в Калуше могут быть привлечены специалисты и инвесторы из Германии.

Так выглядит ПАЭС мощностью 290 МВт вблизи города Хунторф в Германии.

Алексей ОНИПКО, президент УАН.

Борис КОРОБКО, член УАН.

Фото из открытых источников.