Уже успели обвинить множество людей и организации в технологической катастрофе, произошедшей на этой неделе в США. Однако, по мере того, как эмоции утихают, появляются первые итоги расследования. И они, откровенно говоря, вызывают удивление.
Как известно, особенно сильно пострадал Техас, где традиционно развита углеводородная промышленность. В этом штате, казалось бы, должно было быть достаточно угля, газа, нефти и других ресурсов для обеспечения жителей электроэнергией. Огорчение от того, что штат, который мог бы быть наиболее подготовленным к холоду, оказался в такой сложной ситуации, побуждает многих искать очевидных виновников. Даже губернатор Техаса Грег Эббот ( Greg Abbott) упорно настаивает, что во всем виноваты сторонники экологических инициатив с их ветряными электростанциями, которые негативно повлияли на жизнь местных специалистов в области энергетики.
Несмотря на это, представленные данные не служат подтверждением данной точки зрения, о чем мы уже сообщали ранее. На момент написания той статьи некоторые сведения оставались неизвестными. Однако сейчас стало известно множество интересных подробностей, в том числе выход из строя энергоблока АЭС Саус-Тексас из-за низких температур, приостановка добычи газа вследствие замерзания скважин и даже сбои в работе угольных электростанций, вызванные слипанием угля в хранилищах. И, конечно, понятно, что для жителей умеренного пояса России это звучит необычно, а для жителей Сибири – и вовсе диковинно. Но давайте помнить, что речь идет о регионе, расположенном на широте Северной Африки, где сильных морозов не наблюдалось с 2011 года, а температура ниже -10 градусов Цельсия сохранялась более недели лишь около 30 лет назад.
Как АЭС не справилась с морозом
В случае, если результаты проверки произошедшего подтвердят изначальные предположения, это, вероятно, станет первым в истории случаем остановки атомной электростанции из-за низких температур. Поиски в открытых источниках не обнаружили подобных ситуаций. Если нашим читателям известно о подобных инцидентах, просим сообщить об этом в комментариях. На сайте Комиссии по ядерному регулированию США опубликовано отчет об остановке первого энергоблока АЭС Саус-Тексас ранним утром в понедельник, 15 февраля.
Согласно представленному документу, автоматическая система остановила работу реактора вследствие внезапного уменьшения объема воды, поступающей в контур парогенератора низкого давления. Экологической угрозы данный инцидент не вызвал, и все регламентные действия были выполнены в штатном режиме. Официальная информация о причинах, приведших к неожиданной остановке насосов 11 и 13 и прекращении подачи необходимого количества воды, пока не разглашалась. Сайт Atomic Insights располагает инсайдерской информацией о том, что автоматика сработала в результате замерзания датчиков давления.
В результате произошедшего инцидента выработка электроэнергии в энергосистеме штата сразу сократилась более чем на гигаватт. Возобновление функционирования реактора оказалось длительным и потребовало более трех дней. Начало первой генерации пришлось на 18 февраля, энергоблок выдавал лишь 36% номинала, а полную мощность удалось восстановить только 19 числа. Если посмотреть на состояние других реакторов региона, их показатели также существенно колебались.
А что не так с углем?
Ситуация с ним остается неясной. По ряду причин угольные электростанции существенно сократили объем производства в те выходные, когда произошла сильная морозная погода. The Washington Post без ссылок на конкретные источники предполагает, по предварительным данным, причиной произошедшего стала недостаточная подготовка техники к экстремально низким температурам. Утверждается, что в результате воздействия мороза уголь, хранившийся на открытом воздухе, смерзся из-за воды, попавшей из треснувших и замерзших труб. Существуют также убедительные предположения о том, что условия хранения угля на открытых площадках были не оптимальными, и после дождей он был хорошо пропитан влагой. С наступлением холодов такие завалы ископаемого топлива стали представлять собой сплошный монолит.
В конечном итоге, негативное влияние оказалась и проваленная инициатива, которую ранее продвигал экс-министр энергетики США Рик Перри ( Rick Perry). Он предлагал компенсировать угольным и атомным электростанциям затраты на размещение определенного запаса топлива на их территории. Это должно было стать гарантией безопасности в условиях чрезвычайных ситуаций, когда доставка ресурсов становится затруднительной. Но, согласно публикации в The Dallas Morning News более чем двухлетней давности, этот проект благополучно провалился вместе с аналогичным предложением отдельно для Техаса ранее. Позднее к идее не возвращались. А просто так хранить у себя дополнительные запасы угля энергетические компании не хотели — это накладно. Поскольку в условиях стихийного снегопада резко потребовалось нарастить выработку электричества и подвоз топлива был ограничен, это тоже могло привести к остановке ТЭС.
Замерзающий газ
Как отмечалось ранее, атомные электростанции и угольные станции не справились с поставленными задачами, однако оставался газ. Почти половина электростанций в техасской энергосистеме работают на газе, и именно на них пришлось основное снижение объемов производства. Сложность возникла из-за перебоев в поставках топлива, запасы которого быстро истощились, а добыча не смогла обеспечить необходимый объем. При использовании природного газа выделяется водяной пар, который конденсируется в трубопроводах и может замерзать. Если оборудование на предприятиях по добыче и переработке не рассчитано на воздействие низких температур, то в условиях мороза его приходится останавливать. Разумеется, в Техасе, где зимой температура почти всегда положительная, никто не проектировал скважины, НПЗ и насосные станции для работы при -17 градусов Цельсия.
Существовал и другой фактор, который значительно сократил поставки топлива на газовые теплоэлектростанции. Согласно местным нормам, при дефиците топлива в первую очередь его получают домохозяйства и малые потребители. Более того, как рассказал изданию Ars Technica эксперт по энергетике Джефф Дагл (Jeff Dagle), в соглашениях о поставках газа электростанциям, даже не предусмотрены штрафные санкции за несоблюдение обязательств по объемам. Дагл является сотрудником Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории ( PNNL) и он объяснил, почему это так.
Принципы здесь довольно просты и очевидны. Прежде всего, энергетические предприятия должны обладать собственными ресурсами, как в виде запасов газа, так и в виде генерирующих мощностей. Это позволяет им легче справляться с незначительными перебоями в поставках газа. Кроме того, восстановление газоснабжения в большом количестве небольших хозяйств обходится значительно сложнее и дороже (требуется опрессовка системы и проверка на утечки), чем в случае крупных потребителей, таких как электростанции. В результате, в периоды сильных морозов теплоэлектроцентрали конкурировали за газ с обычными жителями Техаса, которые также увеличили потребление топлива для обогрева.
Ветряки, снова
По данным издания The Texas Tribune, Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) предусмотрел максимальное пиковое потребление этой зимой в размере 67 гигаватт. Прогноз был сделан в прошлом ноябре и согласно тем расчетам такие запросы полностью покрываются выработкой газовых, угольных и атомных электростанций. Вышеуказанные 67 гигаватт — всего лишь 80% от максимальной емкости сети штата и пиковое потребление в злополучные выходные (69 гигаватт) не должно было ее перегрузить.
В вышеописанном прогнозе ERCOT учитывались и ветряные электростанции в качестве резерва на зиму. Они должны были покрыть примерно 8-9% максимальных зимних запросов потребителей (6 гигаватт). Эта цифра больше, чем фактическая выработка на момент блэкаута (около 5 гигаватт). Но падение в производстве электричества ветряками и близко не сравнится с просадкой, которую продемонстрировали «классические» источники.
Безусловно, обледенение лопастей оказало влияние на ситуацию. По мнению некоторых экспертов, если бы борьба с ним началась раньше, ветряные электростанции могли бы обеспечить выработку электроэнергии в объеме, превышающем текущий более чем вдвое – 11 гигаватт. Помогло бы это энергосистеме, которая за короткое время потеряла почти 35 гигаватт выработки от теплоэлектростанций? Весьма маловероятно. Сложно также возлагать ответственность на ветряные электростанции за ухудшение обстановки в утренние часы понедельника, 15 февраля, за несколько часов до масштабных отключений: как сообщалось ранее, ветряные установки постепенно увеличивали объем производства
Так же, как и не имеет смысла критиковать нефтяников за применение оборудования, не рассчитанного на низкие температуры, неуместно упрекать техасские ветряные электростанции за то, что они оснащены версиями, предназначенными для более теплых регионов. Безусловно, ветрогенераторы успешно функционируют в Антарктике и Северном море, однако для работы в этих условиях они имеют специфические конструктивные элементы. В частности, это обогреватели для электроники и даже для лопастей, что значительно увеличивает стоимость оборудования. Установка подобных доработок на ветряках в южном штате кажется, как минимум, необоснованной.
В сухом остатке
Необычайно низкие температуры и обильные снегопады совпали с целым комплексом обстоятельств, влияние которых не было должным образом предусмотрено. Действительно, Техас уже сталкивался с масштабным отключением электроэнергии в 2011 году, и после этого были предприняты определенные шаги. Однако, поскольку в дальнейшем не наблюдалось столь сильных холодов и снегопадов, обновленная энергосистема не подвергалась проверке на устойчивость. По крайней мере, до этой недели. Результат оказался крайне негативным, и последствия потребуют длительного разбирательства. Возможно, штат в конечном итоге откажется от своей политики самоизоляции и начнет более активно развивать сотрудничество с соседними регионами.
Обсуждать вопросы о том, можно ли было этого избежать, или сочувствовать страданиям людей в развитой стране, как минимум, неадекватно. Это природная катастрофа, и воспринимать её в ином ключе не следует. Какие уроки из этого отключения электроэнергии извлекут американцы, покажет время, а сейчас стоит задуматься о том, какую пользу из этой ситуации могут извлечь другие. Вопрос, несомненно, вызывает споры. Стоит отметить лишь один аспект, который важно учитывать в контексте аномальных погодных явлений: вне зависимости от того, оказывает ли человек реальное влияние на глобальное потепление и возможно ли его остановить, климат по всему миру подвержен серьёзным изменениям, и подобные неожиданности могут произойти в любом месте.