Що відбувається з українською енергосистемою та як може допомогти децентралізація
У чому проблема?
Раніше електрогенерація в Україні розподілялась приблизно так: 50% на АЕС, 30% на ТЕС, трохи понад 10% на ГЕС. Відповідно менше за 10% — на відновлювальні джерела енергії (ВДЕ). Але це змінилось з початком повномасштабного вторгнення та з обстрілами енергетичної інфраструктури.
Один з найсильніших ударів по українській енергетиці був у Мелітополі, коли росіяни окупували ЗАЕС і у вересні 2022 року вимкнули останній блок. Так українська атомна генерація втратила майже половину потужності приблизно 6 ГВт від 13,8 ГВт, які виробляла раніше. Водночас інші об'єкти атомної енергетики росіяни не обстрілюють взагалі.
Але найбільші втрати у тепловій генерації. Частина українських ТЕС перебуває в окупації, інші — пошкоджені чи зруйновані російським обстрілами. Так, наприклад, "Центренерго" втратило абсолютно всю генерацію через знищення Трипільської та Зміївської ТЕС та окупацію Вуглегірської.
"У нас насправді немає жодної неушкодженої теплової електростанції на підконтрольній уряду України території. Великі системні станції як Бурштинська, Ладижинська, Придніпровська чи Криворізька обстріляні багато разів і мають дуже сильні ушкодження", — Говорить керівник ГО "Асоціація енергоефективності та енергозбереження" Олександр Візір.
За словами прем'єр-міністра України Дениса Шмигаля, лише 27% ТЕС залишаються в робочому стані, а повністю зруйновані 42 енергоблоки. Таку заяву він зробив в етері телемарафону "Єдині новини".
Повністю знищена 11 квітня 2024 року Трипільська ТЕС. Фото: Еспресо
Втрати є і в гідроенергетиці, зокрема росіяни зруйнували Каховську ГЕС. Проте, за словами Олександра Візіра, підрив заподіяв більше шкоди довкіллю, ніж енергетиці, оскільки станція не мала великих потужностей. Значно більшим ударом стали обстріли Дніпропетровської ГЕС 22 березня 2024 року. Тоді найпотужніша гідроелектростанція втратила понад 40% генерації.
Українська генерація втратила велику частину вітряків, які знаходяться на окупованих частинах Запорізької та Херсонської областей. Від обстрілів потерпають і сонячні електростанції, по яких доволі легко влучити через великі площі, що вони займають.
Усе це призводить до дефіциту електроенергії в Україні. Як наслідок до нашого життя повернулись графіки відключення світла. І хоча зараз менше говорять про тотальний блекаут ситуація все одно критична. На нас чекає ще одна зима, яку нам треба якось пережити, тільки цього разу ситуація зі світлом буде значно важче.
За "оптимістичними" прогнозами генерального директора YASNO Сергія Коваленка взимку українці зможуть жити зі світлом лише 6-7 годин на день. Водночас у ДТЕК заявили, що за найгіршого сценарію світла й тепла взимку може не бути по 20 годин. Проте Міністерстві енергетики вважають, що поки рано говорити про тривалість відключення світла взимку.
"Сьогодні про будь-які цифри по годинах щодо обмежень (електрики — ред.) взимку поки рано говорити. Усі ці атаки завдають додаткових проблем енергосистемі, однак зараз говорити про те, що у нас будуть тривалі відключення взимку, поки рано. Однак, звичайно, ситуація може змінюватися кожного дня і після кожної атаки", — заявила заступниця міністра енергетики Світлана Гринчук в ефірі телемарафону "Єдині новини".
… і на цьому не все
Обстрілюючи та руйнуючи тепло- та гідрогенерацію, росіяни не тільки позбавляють нас цього джерела енергії, але певною мірою ускладнюють використання атомної енергетики та відновлювальних джерел.
Річ у тім, що генерація працює за принципом, що кожної миті виробляється рівно стільки електроенергії, скільки її споживають. Тобто якщо виробляють більше, ніж треба, вимикають якийсь об'єкт генерації. І навпаки, якщо електроенергії недостатньо, вимикають частину споживачів, щоб збалансувати електросистему.
Водночас графік споживання електроенергії — це не пряма лінія, а навпаки хвилі, які показують постійні зменшення та збільшення споживання протягом дня. Тобто генерація має бути такою, що здатна змінювати свою потужність відповідно до потреб населення в будь-який момент.
І саме на цьому етапі починаються проблеми використання АЕС, оскільки вони належать до базової генерації. Це означає, що такі станції постійно виробляють однаковий обсяг енергії, який не можна швидко збільшити чи зменшити.
"Наприклад, у нас в країні одна атомна електростанція на 1 ГВт, відповідно споживання в будь-який момент часу має бути 1 ГВт в годину. Якщо в якийсь момент часу споживання зростає до 2 ГВт у годину, диспетчер відключить 1 ГВт споживачів. Якщо в якийсь момент часу стане споживання пів ГВт диспетчер відключить атомну електростанцію, оскільки фізично неможливо просто її зменшити", — пояснює Олександр Візір.
Саме тому АЕС зазвичай виробляють електроенергії на 20-30% менше від мінімального споживання за добу. Усе для того, аби не склалось ситуації, за якою треба вимикати один з атомних блоків, оскільки, за словами експерта, "це дуже дорого і не дуже по господарські".
Підбиваючи підсумок: електроенергія, яку ми використовуємо, складається з базової генерації (АЕС) та маневрової (ГЕС, ТЕС), яка дає змогу підлаштовуватись під споживачів. І саме останній завдали значних ушкоджень росіяни. Тому в момент, коли нам недостатньо електроенергії від АЕС та залишків ГЕС і ТЕС, впроваджують планові чи екстрені відключення світла.
Яке рішення?
Нам треба відновлювати електрогенерацію вже зараз, але також важливо зрозуміти, як зробити це ефективно. Відбудувати, як було раніше, зовсім недоцільно, оскільки наша енергосистема проєктувалась доволі давно і не відповідає сучасним потребам та викликам.
Нинішня централізована генерація має низку недоліків. Один з найбільших — втрати електроенергії під час транспортування. Так ми втрачаємо в мережі кожен десятий кВт. Водночас об'єкти нашої енергосистеми вкрай важко убезпечити від ворожих атак, оскільки неможливо заховати велетенську ТЕС, ГЕС чи АЕС від ракетних ударів.
Натомість відновлюючи електросистему, можна розбудовувати децентралізовану генерацію. Вона передбачає, що частина споживачів електроенергії стануть і її виробниками. Наприклад, підприємство може встановити газові установки чи громада на даху однієї зі шкіл поставить сонячні панелі. Тоді вони зможуть частково забезпечувати себе електроенергією та розвантажать загальну енергосистему.
"Рубрика" побувала на такому підприємстві та розповідає, як установка сонячної електростанції вплинула на його електронезалежність.
Як це працює?
Тут у декількох цехах з нуля виготовляють пакувальне обладнання. Все починається із виготовлення найменших деталей розміром менше сантиметру і закінчується тим, що фахівці збирають повністю готові апарати.
"Ми виробляємо фасувально-пакувальне обладнання, на якому наш клієнт фасує свою продукцію. Це може бути насіння, цукор, сіль і т.д. Все, що можна запакувати в плівку, пакується на таких інструментах, як наші", — говорить директор підприємства "Пакувальні технології" Віктор Дегтяр.
Таке обладнання тут виробляють як для маленьких бізнесів чи фермерів, так і для компаній всеукраїнського рівня, чию продукцію можна зустріти в кожному супермаркеті. Також на цьому підприємстві працюють на експорт. Наприклад, один з апаратів, що стоїть на складі, готують до відправки в Польщу.
Щоб таке підприємство могло працювати, необхідно близько 200 кВт електроенергії в годину. Це як робота 1000 холодильників водночас. І зараз завдяки сонячній електростанції, встановленій на даху трьох цехів, виробництво здатно себе забезпечувати самостійно. А за сприятливих умов електроенергії виробляється більше, ніж потрібно, і надлишок продають в загальну мережу.
Перші сонячні панелі тут встановили майже шість років тому задовго до перших блекаутів. Спочатку зробили станцію на 30 кВт, щоб подивитись, наскільки це ефективно. Через деякий час почали масштабуватись і зараз дійшли до дозволеного максиму, виробляючи приблизно 200 кВт в годину. Директор підприємства пояснює це рентабельністю — виробляти електроенергію самому набагато вигідніше, ніж купляти її в держави.
"Коли я починав, електрика була по 3 гривні за кВт-год. І це вже було вигідно, панелі окуповувались десь за 5 років. А зараз електрика росте, по 7, 8, 9 і так далі, а панелі навпаки дешевіють з кожним роком. То зараз вони окупаються набагато швидше, роки за два", — пояснює він.
Також, за словами директора виробництва, витрати на догляд за сонячною електростанцією майже непомітні.
А це точно працює?
Таке рішення вигідне не тільки підприємству, зменшуючи його витрати, але і державі загалом. В умовах дефіциту генерації підприємство розвантажує мережу, оскільки не споживає електроенергію з неї, а часом навпаки може ще і віддавати надлишок своєї генерації. Відповідно цю кількість електроенергії можна перенаправити до інших споживачів.
Водночас у такого рішення є й певні обмеження. Перше і найвагоміше — сонячним електростанціям для роботи потрібно сонце. І це доволі непередбачуваний фактор. Тобто сьогодні за ясної погоди підприємство може забезпечувати себе самостійно, але завтра з'являться хмари й потужностей вистачить лише, щоб забезпечувати себе частково.
Також треба підлаштовувати виробництво до світлового дня. Наприклад, "Пакувальні технології" працюють з 10:00 до 17:00, саме в той час, коли є сонце. Водночас потужності СЕС зменшуються взимку до 20-30% від літніх, оскільки зменшується тривалість світлового дня.
Ще одна проблема в тому, що більшості сонячних електростанцій для роботи потрібна електроенергія з мережі. Це означає, що коли вимикають світло, вимикаються і сонячні панелі й підприємство все одно залишається без електрики.
Проте є декілька рішень, що можуть нівелювати цю проблему. Перше доволі просте і знайоме більшості українців — запустити генератор. Тоді замість електрики з мережі її даватиме цей генератор і сонячні панелі зможуть відновити роботу і забезпечувати підприємство далі.
Наступне рішення — встановити більш сучасні гібридні СЕС, які можуть працювати самостійно, а час перемикання триватиме лише десять мілісекунд, що набагато менше, ніж вручну переходити на генератори. Для деяких підприємств це може бути доволі важливо, оскільки тривала зупинка може спричинити збій у роботі обладнання.
Ще одне рішення пропонує експерт Олександр Візір. Воно потребує системності та зацікавленості держави в особі НЕК "Укренерго" — диспетчера, який вирішує, кого зі споживачів треба вимикати за дефіциту електроенергії. Вони могли б не відключати підприємства, які частково чи повністю забезпечують себе електро енергією, оскільки вони розвантажують мережу. Навіщо вимикати споживача, який бере мінімум, щоб забезпечувати себе, і за сприятливих умов ще і віддає надлишкову електрику?
Водночас таке рішення могло б бути додатковим стимулом для українського бізнесу встановлювати СЕС чи інші джерела електроенергії на площах своїх підприємств. У такий спосіб можна буде розвантажити українську електромережу та хоча б частково компенсувати зруйновану генерацію. Це також би стало і першим кроком у розбудові децентралізованої генерації.
Відповідно до змін українського законодавства у сфері енергетики, внесених 30 червня 2023 року, таку модель генерації називають "активним споживачем". Це означає, що споживач не тільки забирає електроенергію з мережі, але може і віддавати її або принаймні частково забезпечувати себе.
Стати "активним споживачем" може як фізична, так і юридична особа. Це дозволяє самостійно виробляти електроенергію окремим громадам, приватним підприємствам або ОСББ. Щоб набути цього статусу треба виконати принаймні одну з таких вимог:
- споживати та виробляти електроенергію;
- здійснювати діяльність зі зберігання електроенергії;
- продавати надлишки виробленої електроенергії;
- брати участь у заходах з енергоефективності та управління попитом відповідно до вимог закону.
Важливо, щоб вироблення і продаж електроенергії не було професійною або господарською діяльністю.
Далі "активний споживач" може укласти договір купівлі-продажу електричної енергії зі своїм постачальником. Він стане додатковим до договору про постачання електричної енергії споживачу. Це дозволить купувати електроенергію у час, коли не вистачатиме власних потужностей, та продавати надлишок до мережі.
Водночас нове законодавство не обмежує "активного споживача" та дає можливість продавати надлишкову електроенергію й іншим споживачам.
Поширення моделі "активного споживача" зробить українську мережу більш децентралізованою, а отже і більш захищеною та енергоефективною. А кожен бізнес, громада чи ОСББ, які встановлюють генерувальні установки, стануть більш енергонезалежними та проходитимуть відключення світла менш болісно.
