В Соединенных Штатах наблюдаются масштабные отключения электроэнергии, не имевшие аналогов в течение многих лет. Резкое похолодание и обильные снегопады спровоцировали эти перебои с электроснабжением. В попытке найти виновных в возникших проблемах, некоторые возложили ответственность на ветрогенераторы и солнечные панели, не адаптированные к экстремальным условиям. Однако предварительные результаты расследования свидетельствуют о том, что причиной стали более распространенные источники энергии – угольные и газовые электростанции.
С середины понедельника американские СМИ переполнены сообщениями, которые по своей драматичности напоминают отчет о катастрофе: миллионы американцев остались без электроэнергии и вынуждены мерзнуть в своих домах. На дорогах, покрытых льдом, происходят многочисленные дорожно-транспортные происшествия, а коммунальные службы тщетно пытаются справиться с последствиями отключения электроэнергии. Некоторые издания даже заявили о гибели Соединенных Штатов в том виде, в котором мы их знали. Что же на самом деле произошло?
В Северной Америке зафиксирована аномально холодная зима. Арктический воздушный поток, который обычно задерживается зонами пониженного давления вблизи границы между США и Канадой, продвинулся на юг. Причины такого явления пока не установлены климатологами, однако существует предположение, что это может быть связано с глобальным потеплением. В результате на восточном побережье и в центральных штатах наблюдались необычайно низкие температуры, сопровождавшиеся сильными снегопадами.
Как наиболее показательный в данной ситуации регион можно привести Техас сообщает BBC, такие суровые зимы здесь не наблюдались уже на протяжении трех десятилетий. В одном из крупнейших городов штата, Далласе, температура опустилась до отметки в два градуса Фаренгейта (почти -17 градусов Цельсия). И похолодание, по прогнозам, сохранится в течение всей следующей недели. Стоит отметить, что этот крупный город расположен немного южнее 32 градуса северной широты, что сопоставимо с географическим положением северной Африки, Израиля и Пакистана. Как правило, зимой температура там опускается ниже нуля лишь на несколько дней. О снегопадах даже говорить не приходится – местные жители сталкиваются с сугробами и гололедом либо в кино, либо во время туристических поездок на север. А системы отопления в домах, в лучшем случае, представляют собой электрические теплые полы, а чаще – кондиционеры, работающие в режиме обогрева. Таким образом, на электросеть легло неожиданно значительное увеличение нагрузки, и она не справилась. Причин этому было несколько, и начнем с самой громкой, которая, как выяснилось, оказалась неверной.
«Крах зеленой энергетики»
Некоторые издания, используя подобные заголовки и злорадный тон, освещали события, происходящие в США. Изначально утверждения об ответственности ветроэнергетических установок во всех проблемах имели под собой фактические основания. Во время отключений электроэнергии в Техасе, ставших наиболее масштабными, от сети были отключены значительные мощности ветряных электростанций. Однако причиной этого не стало обледенение лопастей ветряков, а обрыв линий электропередач и перегрузка подстанций. Разъяснения ситуации предоставил основной поставщик электроэнергии в штате — Совет по надежности электроснабжения Техаса ( ERCOT).
Издание Ars Technica пишет, ночью 15 февраля наблюдалась значительная просадка в генерации, которая достигла почти 15 гигаватт (от более чем 67 до примерно 53 гигаватт) и продолжала уменьшаться. Этот показатель превышает совокупную теоретическую мощность всех ветроэлектростанций штата. Анализ статистики работы ветряных установок демонстрирует, что они до последнего момента поставляли в сеть около пяти с лишним гигаватт. Это даже превышает показатели предыдущих дней, несмотря на обледенение лопастей, из-за которого выработка составила лишь около половины от потенциально возможной. Следовательно, при определенных условиях ветряные установки могли бы обеспечить почти 11 гигаватт электроэнергии, но к тому моменту сеть уже не смогла справиться с нагрузкой и начались веерные отключения.
Подвели «традиционные» электростанции
Неожиданным образом, существенное влияние на ход развития трагедии оказали электростанции, работающие на угле, газе и атомной энергии данным Bloomberg, в понедельник произошла остановка генераторов совокупной мощностью 34 гигаватта, причем доля ветроэлектростанций в этом объеме составила лишь около трети. Вероятно, для выяснения причин произошедшего потребуется индивидуальное рассмотревание каждого инцидента, общей картины пока не вырисовывается. Представители власти обещают установить виновных и привлечь их к ответственности, однако первоочередной задачей является устранение текущих неполадок.
Относительно газовых и возобновляемых электростанций можно сделать отдельные замечания. Предыдущий раздел был посвящен последним, а первые столкнулись с негативным воздействием морозов. Это произошло из-за того, что из-за снижения температуры значительно увеличилось потребление газа как электростанциями, так и домохозяйствами. В то же время у поставщиков возникли определенные трудности, обусловленные ситуацией в нефтеперерабатывающей отрасли, которая на время похолодания буквально встала. Выяснилось, что из-за экстремальной жары техасские предприятия, занимающиеся переработкой нефти, не способны к нормальной работе.
Особенности сети
В Соединенных Штатах функционирует несколько существенно различающихся электросетей, соединенных между собой. Энергетическая система США также интегрирована с системами Канады и Мексики для обеспечения большей надежности. Однако, не всегда – Техас, наиболее пострадавший от неблагоприятных погодных условий, с его ERCOT как раз из таких. Проблема в том, что характеристики магистральных линий в этом регионе (частота переменного тока и напряжение) несовместимы с сетями окружающих штатов. Так исторически сложилось и теперь местные жители за это расплачиваются.
Подключение Техаса к электросетям соседних штатов реализовано, однако из-за необходимости преобразования напряжения его пропускная способность существенно ограничена. Небольшое количество таких соединений также сыграло негативную роль: когда Техас столкнулся с перебоями, это повлекло за собой сбои в работе подстанций в Мексике и в штатах Оклахома, Арканзас и Миссисипи. Однако масштабы повреждений там были значительно меньше. В период резкого увеличения потребления электроэнергии, вызванного необходимостью отопления домов, и снижения выработки вследствие дефицита газа, техасская энергосистема потеряла равновесие. Это повлекло за собой отключение электроэнергии.
Промежуточные выводы
Окончательно восстановить последовательность событий, которые привели к столь трагичным последствиям, пока не удалось. Однако уже сейчас ясно, что, как и в случае с любой техногенной катастрофой, она стала результатом одновременного влияния нескольких факторов. Среди них можно выделить наиболее значимые:
- недостаточное внимание к урокам прошлого — в феврале 2011 года США уже переживали мощный блэкаут, в котором, как писал журнал Power, более четырех с половиной миллиона человек остались без электроснабжения, однако работы, направленные на повышение надёжности сети, либо не были проведены в полном объёме, либо не принесли ожидаемого результата;
- электросети не хватило запаса прочности на случай экстренных событий в условиях возросшего потребления современных домохозяйств;
- рекордно низкие температуры и сильные снегопады, из-за чего люди стали тратить еще больше электричества, а линии электропередач были повреждены;
- в дополнение ко всему, морозы выявили проблему с поставками горючего для электростанций в такую погоду.
Как демонстрирует представленный перечень, «зеленые» электростанции ни разу не были упомянуты. Солнечные батареи зимой функционируют менее эффективно и нуждаются в очистке во время снегопада, однако это известное ограничение, к которому обслуживающий персонал ферм был подготовлен. Ветрогенераторы отлично себя зарекомендовали в Арктике, Антарктике и Северном море, поэтому низкие температуры не представляют для них сложности. Сложности возникли из-за системных проблем.
Уроки
В заключение хотелось бы поразмышлять о том, какие выводы можно сделать из этой истории для нас, живущих в других регионах и за пределами океана. Именно такой посыл часто звучит в критике ветряных электростанций в контексте американских отключений электроэнергии: «посмотрите, какая катастрофа, в нашем климате такое точно не потребуется». Исходя из вышесказанного, становится ясно, что проблема не в ветряных электростанциях, а в самой системе электроснабжения. Именно в этом заключается ценность этой ситуации, особенно на фоне климата, который, независимо от мнений о глобальном потеплении, очевидно, готовит для нас все больше неожиданностей.
Ежегодно увеличивается потребление электроэнергии как в промышленности, так и в быту. Даже если не учитывать вопросы экологически чистой энергетики и электромобилей, существующие в России электросети, несмотря на модернизацию, во многом основаны на советских технологиях. В некоторых регионах всего одна основная электростанция обеспечивает энергией множество населенных пунктов. И речь идет не о отдаленных деревнях – подобная ситуация встречается даже в относительно крупных городах. Фактически, настоящие децентрализованные и надежные электросети в России созданы главным образом вблизи Москвы и Санкт-Петербурга – это следствие московских отключений электроэнергии в 2005 году.
При взгляде на Соединенные Штаты может возникнуть ощущение, что ситуация там не улучшилась, однако это не соответствует действительности. В сельских местностях обстановка также быстро стабилизируется. Для проверки этого можно сайт PowerOutageUS и обновлять его каждые 10 минут: только за время написания этого текста количество «красных» (более 100 тысяч человек без света) штатов сократилось с шести до трех. Во многом ситуацию спасает та же децентрализация, которая и послужила косвенной причиной блэкаута: часть мощностей подключается от соседних регионов, часть генерируется небольшими местными электростанциями без подключения к магистральным сетям.