"Зеленый" энергохаос

Полный мрак

Сбой начался в полдень 28 апреля в Испании. Были зафиксированы два падения напряжения, после чего подача электроэнергии обнулилась, произошло отключение электроэнергии в Португалии и частично во Франции. Авиа-, железнодорожное сообщение, метро, светофоры, банкоматы, холодильники в супермаркетах и так далее — всё было парализовано. Частично восстановление электричества началось через 9 часов и длилось около суток.

Прозвучавшая вначале версия кибератаки довольно быстро была исключена. Масштаб и скорость отключения вызвали серьезную озабоченность как на региональном, так и на международном уровне.

Как проанализировал старший аналитик Rystad Energy Пратикша Рамдас (Pratheeksha Ramdas), в часы, предшествовавшие отключению, электроэнергетическая система Испании работала около полуденных пиковых уровней. Спрос колебался около 27 500 мегаватт (МВт), в основном за счет сочетания солнечных батарей ветряков, природного газа и некоторой остаточной ядерной генерации. Португалия управляла устойчивым спросом на уровне около 8000 МВт, в основном полагаясь на гидроэнергетику, ветер и часть импортируемой электроэнергии из Испании. Между тем, Франция со своей стабильной ядерной энергосистемой поддерживала выработку выше 55 000 МВт и продолжала экспортировать излишки электроэнергии через свои границы.

«Эта региональная взаимозависимость обычно является силой, но в данном случае она стала проблемой. Испания традиционно сильно зависела от импорта электроэнергии из Франции, и как правило, Испания также передает часть импортируемой электроэнергии в Португалию, чтобы помочь сбалансировать возобновляемые энергосистемы обеих стран. Во время отключения французский сетевой оператор RTE активировал автоматические механизмы безопасности, которые отключили соединительные линии, изолировав Пиренейский полуостров, чтобы не допустить распространения нестабильности в Центральную Европу», — сказал Рамдас.

В результате Португалия внезапно оказалась отрезанной от внешнего электроснабжения в момент сбоя генерации, что привело к немедленному дефициту энергии. Испания, аналогично, лишилась как французского импорта, так и собственных внутренних поставок, получив дефицит более 10 000 МВт.

«Роль Франции в кризисе была критической. Хотя ее сеть оставалась стабильной, внезапное падение спроса на Пиренейском полуострове заставило страну временно сократить выработку электроэнергии и перенаправить потоки энергии. В частности, атомная электростанция Гольфек в регионе Окситания, как сообщается, была вынуждена закрыться около 12:30–12:45 дня — в то же время, когда произошло отключение на Пиренейском полуострове, что указывает на вероятную связь через нарушение частоты в масштабах всей сети», — полагает аналитик.

Существенную роль сыграла структура генерации в каждой стране, подчеркивают в Rystad Energy. Сильнее всего пострадала возобновляемая генерация Португалии, при этом выработка ветровой энергии упала более чем на 54% во время отключения. Высокая генерация солнечной энергии также способствовала начальным колебаниям сети, поскольку на солнечную энергию приходилось около 29% от общего объема генерации Испании на момент события, что сделало систему более чувствительной к нестабильности напряжения.

Однако ядерный парк Франции обеспечивал стабильную генерацию базовой нагрузки на протяжении всего события, что дало ей возможность быстро отреагировать после повторного включения соединительных линий.

По мнению Рамдаса, ситуация показала, насколько зависимым стал регион от трансграничного балансирования, высокая степень ВИЭ в энергобалансе Испании выявила трудности в балансировке прерывистых поставок, а Португалия обнаружила отсутствие внутренней гибкости и систем хранения.

«Франция тем временем продемонстрировала преимущества стабильной, диверсифицированной и частично изолированной сети, но также столкнулась с проблемой корректировки потоков без предварительного уведомления», — заметил он.

«Это нарушение служит четким предупреждением: без более сильной внутренней устойчивости и улучшенной региональной координации будущие сбои в работе сетей могут иметь еще более серьезные последствия», — резюмировал аналитик.

Эффект домино

Как заявил в телеинтервью DW профессор Университета бизнес-школы Сассекса Бенджамин Совакул (Benjamin Sovacool), обычно 87% отключений электроэнергии вызваны погодными условиями или стихийными бедствиями, 12% — неадекватностью системы, а 2% — преднамеренными атаками или вмешательством третьих лиц.

По его словам, хорошо, что энергосистема европейских стран объединена, но это сопряжено с рисками, и чем больше соединять сети, тем чаще могут происходить подобные отключения электроэнергии.

FT также полагает, что авария может быть не последней в Европе. Пока версия кибератаки исключена, наиболее активно рассматривается анализ причин, лежащий в структуре электроэнергетики: в тот день солнечная и ветровая энергия обеспечивали 70% энергобаланса.

«Традиционные электростанции — угольные, газовые и ядерные — обладают важнейшей особенностью, называемой инерцией, физическим импульсом от больших вращающихся турбин, который помогает поддерживать стабильную частоту сети. Солнечные панели и ветряные турбины, которые работают через инверторы, а не вращающуюся массу, не обеспечивают такого же стабилизирующего эффекта. Когда что-то идет не так в сети, где доминируют ВИЭ, остается меньше времени на реакцию — и меньше буфера, чтобы предотвратить эффект домино», — пишут журналисты FT.

Апрельский блэкаут был именно таким домино. Первоначальный сбой генерации, предположительно произошедший на юге Испании, вызвал дисбаланс частот. Сеть не смогла достаточно быстро исправить ситуацию, это привело к отключению электростанций, что затем перекинулось на Португалию. Власти говорят, что Испания потеряла 60% своей электроэнергии всего за пять секунд, — заметили в FT.

Что делать?

Напомним, что рост электрификации Еврокомиссия объявила на фоне «зеленой повестки», но такие ситуации выявляют опасную зависимость от повального использования только электроэнергии. Все ожидают роста спроса на нее, в частности, очень мощным потребителем уже стал и станет еще больше искусственный интеллект. Эксперты говорят о том, что энергосети, изначально предназначавшиеся для передачи энергии, производимой ископаемым топливом, не приспособлены для передачи прерываемой энергии, коей является возобновляемые источники.

Как заметили аналитики McKinsey, ожидается, что в условиях декарбонизации экономики переход на ВИЭ в сочетании с экономическим ростом приведет к резкому увеличению спроса на электроэнергию — на 40% с 2020 по 2030 год и вдвое к 2050 году.

Однако есть две существенные проблемы при интеграции ВИЭ в электросети. Во-первых, операторы сталкиваются с неадекватностью сети, с отсутствием физической мощности для удовлетворения спроса и предложения в местах с лучшими ресурсами. Во-вторых, по мере увеличения доли ВИЭ отсутствие управления сетью в реальном времени при низком напряжении может привести к нестабильности сети, что может вызвать нестабильность напряжения, подчеркнули в McKinsey.

Совакул подчеркнул, что даже если пока непонятны причины, повышать устойчивость энергосетей все равно нужно. Это можно сделать, инвестируя в энергоэффективность, которая кроме плюсов в виде сокращения выбросов, делает сеть более стабильной и безопасной. Второй путь — инвестировать в сети, которые сейчас испытывают недостаток капвложений, и это касается и местных распределительных сетей. «И даже несмотря на то, что на дворе 2025 год, все еще случаются ситуации, когда люди идут заряжать свои Tesla и вызывают отключение электросети, потому что распределительные сети просто не отвечают требованиям», — сказал профессор.

И третий способ — распределенное энергоснабжение, подразумевающее, что ВИЭ-электростанции устанавливаются рядом с источниками потребления — домом, больницей и так далее.