Вперед у минуле. Чи потрібні Україні нові великі греблі

Амбітні плани уряду здійснити багатомільярдні інвестиції у нові гідроенергетичні потужності в Україні можуть виявитись невиправданими і слабко сумісними із майбутнім.

Фактор чайника

Щовечір мільйони українців повертаються з роботи додому і включають чайники, освітлення, зігрівають собі їжу в мікрохвильових пічках. Синхронні дії величезної кількості користувачів створюють різке зростання споживання електроенергії. Енергетики називають його вечірнім піком.

Щоб забезпечити додаткову потужність на час вечірнього піку диспетчери мережі використовують маневрові потужності — електростанції, що можуть швидко і в широкому діапазоні змінювати обсяг виробництва електроенергії.

До таких потужностей належать, зокрема, гідроелектростанції (ГЕСи) та гідроакумулюючі електростанції ( ГАЕСи). Саме вони забезпечують можливість спокійно вмикати чайник увечері без остраху, що через нестачу потужності відключиться цілий район.

Вони також виступають резервом, який може швидко компенсувати раптовий дефіцит потужності в енергосистемі. Так, вони можуть швидко включитись, якщо вийде з ладу якийсь із працюючих енергоблоків. Попри те, що кінцевий споживач цього не бачить, зупинка блоків електростанцій — не така рідкісна подія.

Акумулятори для АЕС

Радянське бачення енергетики передбачало активну побудову атомних електростанцій. Особливістю роботи «атомки» є те, що атомна електростанція дуже повільно нарощує або зменшує потужність, тому різкі маневри є просто небезпечними.

Саме тому атомні електростанції не можуть збільшувати виробництво під час вечірніх піків. Так само як і зменшувати його вночі, коли настає період, який енергетики називають «нічний провал».

«Зайву» електроенергію з атомних електростанцій вночі потрібно для чогось використовувати або накопичувати. Роль накопичення в Радянському Союзі відігравали ГАЕС. Повторимось: останні не виробляють первинну електроенергію, вони лише дозволяють накопичувати, зберігати та видавати  енергію у потрібні моменти.

Зазвичай, ГАЕСи закачують воду вночі, коли споживання мінімальне та наявний надлишок електроенергії, а скидають в години пікового попиту — в ранкові та вечірні години.

В середньому ефективність ГАЕС становить 75%, оскільки в насосному режимі гідроагрегати споживають більше електроенергії ніж продукують в генераторному режимі. В одному циклі закачка-випуск близько чверті електроенергії втрачається, при цьому первинна енергія генерується на не надто дружніх до довкілля АЕС та вугільних ТЕС.

Основу гідроенергетики України сьогодні складає каскад з шести великих ГЕС на Дніпрі: Київська ГАЕС, недобудований Дністровський гідроенерговузол у складі ГЕС-1, ГЕС-2 та Дністровської ГАЕС, а також Ташлицька ГАЕС, на р. Південний Буг.

Все це залишилися у спадок від радянської індустріалізації. Будівництво великих ГЕС та ГАЕС тривало понад 50 років і було важливим елементом радянської енергетичної програми, орієнтованої на централізовану інфраструктуру.

Сумнівна спадщина

З аварією на ЧАЕС радянське бачення енергетики зазнало критичної поразки — атомна енергетика, на яку робилася основна ставка, була дискредитована жахіттям катастрофи.

Всі проекти з будівництва нових АЕС (зокрема Кримської АЕС, Чигиринської АЕС, Харківської та Одеської атомних теплоелектроцентралей) зупинені та скасовані. Та сама доля спіткала проект Канівської ГАЕС, яка мала стати резервно-маневруючим додатком Чигиринської АЕС,  яку починали будувати в 1985 році.

Деякі гідроенергетичні проекти, які планувалися з огляду на розширення атомної енергетики, зокрема Ташлицька ГАЕС та Дністровська ГАЕС, пережили крах радянської програми і були реанімовані в 2000 роки.

Дністровська ГАЕС з проектною потужністю 2268 МВт, будівництво якої почалося у 1983 році, мала стати важливим енерговузлом та проміжною ланкою в так званій «другій енергетичний магістралі» з високовольтних ліній електропередач (ЛЕП), які мали з'єднати Хмельницьку, Южноукраїнську та Запорізьку АЕС.

Від початку 2000 років один за одним уряди Януковича, Азарова та Тимошенко намагалися реанімувати цей радянський енергетичний план з надією залучити кредитні кошти від міжнародних банків та збільшити експорт електроенергії в ЄС, не дуже зважаючи на потреби та інтереси власних громадян.

Замість підвищення якості та надійності енергопостачання, реконструкції існуючих потужностей та розподільчих мереж, кошти пішли на проекти-довгобуди.

Сьогодні перша черга Дністровської ГАЕС з трьох гідроагрегатів сукупною потужністю 972 МВт в генераторному режимі та 1248 МВт в насосному вже введена в експлуатацію, але доцільність будівництва ще чотирьох гідроагрегатів без третього та четвертого блоків Хмельницької АЕС (які б збільшили надлишок базових потужностей та потребували балансування і швидкого резерву у вигляді ГАЕС) залишається під великим питанням.

Добудова Ташлицької ГАЕС у складі Южно-Українського енерговузла так само дозволяє балансувати його роботу та забезпечувати необхідний резерв потужності на випадок аварійної зупинки одного з енергоблоків Южноукраїнської АЕС, але для цього доводиться підвищувати рівень води в Олександрівському водосховищі на руслі ріки Південний Буг.

За проектом станція мала складатися з шести гідроагрегатів, два було добудовано та запущено у 2006-2007 роках.

Нові радянські плани

Після пуску двох добудованих блоків на Рівненській та Хмельницькій АЕС у 2004 році,  наступним кроком, запрограмованим ще в радянські часи, стало відновлення будівництва Дністровської ГАЕС під резервно-маневруюче обслуговування цих АЕС.

До того ж планувалося будівництво ще двох блоків на Хмельницькій АЕС, але ці плани розсипалися, коли 2 жовтня 2015 року угода з Росією була денонсована.

Здавалося б зараз саме час відкласти радянські плани сорокарічної давнини та починати розбудову  самостійної енергонезалежної країни базуючись на реаліях сучасного світу.

За сорок років енергетична парадигма в світі докорінно змінилася — від екстенсивного нарощування енергоспоживання за рахунок невідновних джерел (вугілля, нафти, газу, урану) пріоритети змінилися до енергоефективності, відновлюваних джерел та енергетичної децентралізації.

Однак, попри політичні зміни, війну з Росією та задекларований курс на сталий розвиток енергетики в рамках договору про Енергетичне Співтовариство з ЄС, уламки радянської енергетичної програми сорокарічної давнини знов отримали друге життя.

В липні 2016 року урядом була схвалена Програма розвитку гідроенергетики України на період до 2026 року, яка передбачає будівництво каскаду нових ГЕС на верхньому Дністрі, добудову Дністровської та Ташлицької ГАЕС і навіть будівництво Канівської ГАЕС.

При цьому масштаб інвестицій, потрібний для реалізації цієї програми, є більшим ніж загальні інвестиції в енергосектор за всі роки незалежності.

Лише будівництво Канівської ГАЕС може обійтися в 1,28 млрд євро, які пропонується залучати через кредити міжнародних банків під державні гарантії. За все це заплатить український споживач електроенергії.

Ці витрати ляжуть в тарифи на електроенергію і споживачі в своїх платіжках протягом багатьох років будуть виплачувати не тільки ціну сумнівного в багатьох аспектах проекту, а ще й відсотки за кредитами.

Довкілля як витратний матеріал

Реанімація всього переліку радянських гідроенергетичних довгобудів викликало передбачуваний шквал критики з боку громадських організацій, що опікуються охороною довкілля та збереженням культурної спадщини.

За словами голови правозахисної організації «Гельсінська ініціатива–XXI» Олександра Степаненка, заплановані програмою до 2026 року проекти порушують низку законів України та її міжнародних зобов’язань, зокрема щодо дотримання Оргуської конвенції, Конвенції Еспо та Угоди про співробітництво у сфері охорони і сталого розвитку басейну річки Дністер між Україною і Молдовою.

«Попри популярну риторику, що позиціонує старі проекти будівництва нових ГЕС та ГАЕС як частину боротьби із змінами клімату, вони лише відвертають ресурси та увагу суспільства від більш ефективних рішень з впровадження сучасних технологій відновлювальної енергетики», — наголошує національний координатор енергетичних програм міжнародної мережі НУО «CEE Bankwatch Network» в Україні Ірина Головко.

Радянські енергетики більше переймалися масштабністю, ніж ефективністю та екологічною безпекою, тому схема енергопостачання на основі базових потужностей АЕС та балансуючих ГАЕС має значні недоліки.

Відчутна частка електроенергії в добовому циклі роботи втрачається, від зарегульованості страждають річкові екосистеми, а робота АЕС продукує   високонебезпечні радіоактивні відходи.

Альтернативи радянському підходу

Одним з часто вживаних аргументів на виправдання добудови ГАЕС є необхідність вирівнювання нерівномірності генерації сонячної та вітрової енергетики.

Однак такий аргумент легко вводить в оману і лише частково відповідає дійсності. Адже незбалансованості у енергосистемі створюють перш за все потужні сонячні та вітрові електростанції. В той час як велика кількість малих електростанцій навпаки — стабілізує роботу енергосистеми.

Саме тому багато країн ЄС та США ідуть шляхом розвитку децентралізованої енергетики.

Наприклад, сотні тисяч дахових електростанцій у Німеччині видають потужність під час годин підвищеного попиту на електоренергію, що сприяє вирішенню проблеми дефіциту потужностей.

Іншою технологією, що дозволяє вирішити проблему балансування і активно розвивається в світі, є використання електромобілів разом з «розумними» зарядними станціями — V2G (vehicle-to-grid). Суть технології проста — електромобілі масово заряджаються вночі, саме тоді, коли є надлишок електроенергії.

Крім того, технологія дозволяє власникам електрокарів продавати електроенергію в мережу під часу піків споживання. Таким чином, десятки тисяч «акумуляторів на колесах» можуть замінити потребу в побудові ГАЕС.

В умовах ринку оператори будуть прагнути уникати таких випадків, щоб не переплачувати власникам електромобілів за цю послугу і не втрачати електроенергію підчас її передачі, акумулювання та перетворення.  

В Україні вже розглядається пілотний проект з впровадження цієї технології рамках ініціативи «Електросьогодні».

Для того щоб заповнити нічний провал споживання в енергосистемі України на 1 ГВт (середня потужність роботи українських ГАЕС в насосному режимі) потрібно 100 тисяч електромобілів, підключених до V2G.

При довготерміновому плануванні роботи енергомережі слід зважати, що на дорогах України вже більше 3 тисяч електромобілів — вдвічі більше ніж рік тому, а їх продажі зростають в геометричні прогресії. Підчас зарядки один електромобіль в середньому споживає 10 кВт потужності.

З поточними темпами росту ринку електромобілів та за умов державного стимулювання, пропозиції щодо якого вже викладені у відповідному законопроекті, цього можна досягти вже за 5-6 років — швидше, ніж час реалізації великих інфраструктурних проектів, таких як будівництво ГАЕС.

Того ж самого ефекту можна досягнути за рахунок домашніх накопичувачів електроенергії. Масове встановлення у населення акумуляторних систем подібних до Tesla PowerWall дозволяє створювати «віртуальні електростанції», які можуть в моменти різкого збільшення попиту швидко видавати в мережу значні обсяги енергії.

Розуміючи це, уряд Швеції субсидує громадянам країни до 60% вартості домашніх систем накопичення електроенергії.

Ще один підхід до балансування системи, що набуває все більшого розмаху у розвинутих країнах — керування попитом (demand response).

Якщо пояснювати просто, то цей підхід полягає в тому, що диспетчери можуть віддалено впливати на споживання. Наприклад, збільшити на 1-2 градуси температуру на якій працюють кондиціонери. Якщо таку операцію зробити із десятками тисяч користувачів, то споживання одномоментно падає на мегавати при тому, що такі зміни майже непомітні самому користувачу.

І головне — для такого підходу не потрібні нові потужності. Так в момент надлишку електроенергії диспетчери можуть віддалено включити, наприклад, десятки тисяч бойлерів, кожен із яких може мати потужність 2-5КВт.

На відміну від України, яка все ще копирсається з радянськими планами, розвинуті країни активно залучають споживача до балансування енергосистеми і не зациклюються на надмірно централізованій енергетиці та концепціях, розроблених в 70 роках минулого століття.

І щоб для того щоб залишити Україні шанс долучитись до клубу таких країн, варто уважно вивчати не лише своє минуле, але й сьогодення сьогоднішніх і завтрашніх лідерів, що будують розумну енергетику.

Олег Савицький, «Економічна правда»