Повне знеструмлення енергосистеми країни або її суттєвої частини називається «блекаутом». Його може супроводжувати вихід із ладу електростанцій і великих підстанцій. У такому разі перезапуск енергосистеми займатиме від кількох днів до тижнів. Водночас такий сценарій в Україні, навіть в умовах повномасштабної російської агресії, дуже малоймовірний, коментує голова комітету з енергетичного права Національної асоціації адвокатів Олександр Трохимець.
Разом з експертом розбираємося, що таке блекаут, за яких умов він може статися і що робить українську енергосистему стійкою до нього.
В українській енергосистемі – дефіцит потужності. Що це означає?
Добовий графік споживання електричної енергії дуже нерівномірний. Найбільше електроенергії люди споживають зранку (із 06:00 до 09:00), та ввечері (після 17:00). Це так звані ранковий і вечірній піки. А електрична енергія – це такий різновид товару, споживання якого має дорівнювати виробництву в кожен конкретний проміжок часу. Тобто електроенергію не можна виробляти «наперед». Скільки споживається, стільки й виробляється. Від графіка споживання, якщо спрощувати, залежить те, як працюють електростанції.
У нас є кілька різновидів генерації: атомна, теплова, також є гідроелектростанції та альтернативні джерела. З цих різновидів лише гідроелектростанції та теплові електростанції належать до так званої маневрової потужності. Маневрова потужність – це така, яку можна регулювати дуже швидко. Атомну генерацію регулювати швидко не можна: зміна потужності роботи атомного реактора, принаймні тих типів, які є в Україні, відбувається впродовж трьох днів.
Тобто реагувати на коливання під час пікових періодів у межах годин атомні блоки не в змозі суто технічно. Тому єдиним шляхом, яким можна швидко регулювати потужність, є теплова генерація. Рашисти б’ють по тепловій генерації, відповідно, у нас стає менше маневрової потужності, і тому саме в певні часи доби нас просять економити електроенергію, щоб не було відключень.
В енергетиці є два поняття: дефіцит потужності та дефіцит енергії. Дефіцит енергії може бути зумовлений нестачею палива для електростанцій. За такого сценарію економія повинна бути загальною, обмеження мають застосовуватися повсякчасно.
Дефіцит потужності – це коли неможливо покрити пікові періоди споживання через відсутність маневрової потужності. В Україні наразі немає дефіциту палива, однак є дефіцит потужності якраз через те, що виведені з ладу теплові електростанції.
Наприклад, Київською ГЕС, намагалися компенсувати дефіцит маневрової потужності. Станція почала працювати інтенсивніше, піднявся рівень води в Дніпрі. Так сталося, бо ввімкнули додаткові гідроагрегати, відкрили додаткові шлюзи, і вода опустилася з верхнього рівня на нижній для виробництва внутрішньої енергії, відповідно, на нижньому рівні трохи підтопило «Гідропарк» та інші райони.
По гідроелектростанціях (греблях) окупанти поки не стріляють, але ми знаємо, наприклад, що Каховська ГЕС замінована. Водночас, наскільки мені відомо, за запасом міцності греблі витримують пряме влучання ракети.
За яких умов може статися блекаут?
Отже, через ракетні атаки РФ в енергосистемі по всій країні виник дефіцит потужності. З’явилася потреба контрольовано обмежувати споживання в низці областей, щоб відновити баланс між виробництвом і споживанням у пікові періоди. Допоки відключеннями керує диспетчер, система працює стабільно.
Важливо зберігати сталу частоту струму, вона має бути приблизно 50 Гц. Коли стається дисбаланс у споживанні та виробництві енергії, цей показник якраз змінюється, спрацьовує автоматична система аварійного захисту. Це називається АЧР – автоматичне частотне розвантаження. Тобто автоматика реагує на зміну частоти та починає вимикати систему ділянками, на рівні підстанцій. Одна ділянка мережі «відсікається», щоби встояла інша та щоб відключення не пішло далі.
У разі, якщо система входить у повний дисбаланс, це стає схоже на доміно. Не справляється автоматика на певному рівні, і система починає відключатися далі каскадом. Це і є блекаут, за якого можуть бути знеструмлені цілі райони або міста.
Чи загрожує блекаут українській енергосистемі?
Блекаут страшний не стільки самим відключенням, як тим, що потім запускати систему дуже складно. Так само каскадно, як система відключається, вона має й умикатися. Наприклад, електростанцію спочатку запускають «вхолосту», потім станція виходить на певні стартові навантаження, певний час працює в такому режимі, потім набирає потужності. Необхідність перезапуску системи – це не катастрофа, однак може зайняти тривалий час. Від годин до днів, залежно від масштабу проблеми.
Не думаю, що наша енергосистема насправді дійде до блекауту. По-перше, енергетики вміло справляються з цією ситуацією, балансуючи енергосистему. По-друге, варто ще врахувати конфігурацію енергосистеми.
Українська енергосистема за ступенем надійності та можливостями резервування значно краща, скажімо, за казахську [у січні 2022-го блекаут стався відразу в трьох країнах Центральної Азії – Казахстані, Киргизстані й Узбекистані]. У нас система більш розгалужена, і є можливість резервувати іншими шляхами доставлення електроенергії. Казахстан – це країна, де джерела електроенергії та споживачі перебувають на дуже великих відстанях, а між ними – одна лінія передачі на кілометри пустелі. Відповідно, якщо вона вимикається, одразу знеструмлює значну територію.
А в нас висока щільність населення, лінії передачі коротші та розгалуженіші, мережі закільцьовані, є можливість резервування. У разі виходу з ладу певної частини мережі споживачів можна перезаживити «в об’їзд».
Так, споживачів упродовж якогось часу ще будуть періодично відключати через дефіцит потужності, однак це не така вже й суттєва проблема.
Якщо блекаут таки станеться, чи буде працювати критична інфраструктура: лікарні, залізниці, канали зв’язку?
Є низка об’єктів особливого значення, які перед введенням в експлуатацію обов’язково мають забезпечити себе автономним джерелом живлення, дизель-генератором, це законодавча вимога.
До таких об’єктів належать: лікарні, служби зв’язку, військова інфраструктура. Але забезпечити себе автономним джерелом живлення може будь-хто, як-от супермаркети, заправні станції тощо. Резервні джерела є й у насосних станцій, які забезпечують водопостачання. Так само на дизель-генераторах можуть працювати АЕС – головне, щоби було паливо.
Приміром, безперебійну роботу вокзалів «Укрзалізниці» також у разі потреби підтримуватимуть генератори – 32 пристрої компанії передав Червоний Хрест. Вони за потреби будуть працювати в обласних центрах і менших містах, зокрема в Запоріжжі, Вінниці, Хмельницькому, Івано-Франківську, Чернівцях, Сумах, Харкові, Одесі, Житомирі, Тернополі, Львові, Черкасах, Кропивницькому, а також Кривому Розі, Трускавці, Мукачево, Ковелі, на залізничних станціях «Дарниця» й «Тараса Шевченка».
Чи працюватиме мобільний інтернет?
Як пояснював начальник технічного департаменту центру Vodafone Україна Ігор Зазулик, українська мобільна мережа загалом має запас міцності в разі як тривалих, так і коротких відключень електроенергії. Усі базові станції мають резервні джерела живлення. Ці батареї автоматично вмикаються, якщо припиняється централізоване електроживлення. У середньому вони можуть працювати протягом чотирьох або п’яти годин.
Якщо відключення триває довше, роботу мережі підтримують генератори. Але не всі базові станції їх мають, лише основні й важливі вузлові майданчики зв’язку, що підтримують найбільший відсоток покриття.
Від генератора (одна заправка) станція може працювати, залежно від параметрів, від восьми годин до двох днів. Далі потрібно поповнювати запас пального та робити регулярні аварійні виїзди.
Як влаштована енергосистема та чому світло не завжди вимикають за графіком
Енергосистема – це єдине ціле з трьома основними складниками: джерелами виробництва енергії, мережами передачі та розподілу та споживачем.
Джерела електроенергії – це електростанції: атомні, теплові, гідро-, а також альтернативні джерела. Принцип роботи у всіх електростанцій однаковий. Це генератор, який крутиться та виробляє електричну енергію. Залежно від типу електростанції, генератор можуть приводити в рух різні механізми. На ГЕС це вода, що падає на лопаті турбіни, на ТЕС – пара під високим тиском, яку виробляють шляхом спалювання вугілля або газу. АЕС також працює завдяки нагріванню пари, що приводить у рух генератор, однак тут пару отримують не шляхом спалювання вугілля, а в ході ядерної реакції.
Теплові станції відрізняються маневровістю, бо вугілля можна оперативно перестати або почати спалювати, припинивши або запустивши процес виробництва енергії в дуже короткі терміни. Ядерна реакція не настільки керована, з точки зору фізики процесу. Її не можна різко «смикати». Тому АЕС виходить на свою звичайну потужність упродовж трьох днів, і так само поступово вона повинна знижуватися перед припиненням роботи.
За генераторами – система видачі потужності. Це підстанції на кшталт тієї, яку бомбили рашисти на Запорізькій АЕС. Підстанції – це трансформатори, які перетворюють електроенергію з класу напруги, на якому працює генератор (наприклад, 6 кВ або 10 кВ), на клас напруги, яка виходить у мережу (150–330 кВ).
Мережа – це дроти та підстанції. Кожен споживач приєднується до мережі. Якщо починати від споживача, тобто з розетки, то напруга в ній складає 220 В. Це називається споживчий клас напруги.
Якщо ми вийдемо у двір, то побачимо трансформаторну будку, усередині якої щось гудить. Це «щось» – трансформатор, який перетворює напругу на споживчу. А перетворює він її із так званої розподільчої напруги 10 кВ (або 10 000 В). До цього трансформатора протягнутий дріт, який передає електроенергію за напругою 10 000 В. А прокладений цей дріт від певної підстанції, яка перетворює енергію з напруги 35 кВ або 110 кВ. Так само до цих підстанцій прокладені дроти від підстанцій, які приймають енергію напругою 220 кВ або навіть 750 кВ. Тобто система підстанцій перетворення класу напруг приймає енергію від джерел її виробництва та відправляє в загальну мережу. І все це зв’язано лініями електропередач, які дають змогу цій мережі функціонувати.
Мережа поділена на дві частини: систему передачі та систему розподілу. Компанія «Укренерго» – це системний оператор. Системний оператор обслуговує лінії електропередач і підстанції, які пов’язують між собою електростанції та системи розподілу, тобто «Укренерго» обслуговує систему передачі. Це лінії та трансформатори, які передають енергію від джерел виробництва до підстанцій, що перетворюють напругу на 110 кВ. Тобто мережею, у якій напруга складає від 220 кВ до 750 кВ, керує «Укренерго».
Система розподілу – це система, якою електрична енергія вже надходить до споживачів. Це клас напруги від 110 кВ і до нашої розетки, тобто 220 В.
Системи розподілу, як правило, поділені за географічним принципом, тобто за областями. Тому в нас є таке поняття як обленерго. Обленерго – це оператор системи розподілу.
Диспетчерське управління енергосистемою відбувається на рівні району, області та країни. Центральний диспетчерський пункт «Укренерго» розташований у Києві, і в нього окупанти намагалися поцілити вже двічі. Спочатку ракетами, а потім – дронами. Так вони сподіваються зробити енергосистему некерованою. Але оскільки вона має кілька рівнів керування, навіть якщо вдасться вивести з ладу перший рівень, то керувати можна буде на інших, регіональних, скажімо.
В усіх диспетчерських пунктах є електронні табло, на яких постійно зображені частота струму в конкретний момент. Команда центрального диспетчера має бути виконана впродовж 15 хвилин.
Так, команду на обмеження споживачів (відключення світла) виконують оператори розподільчих мереж (обленерго), а надходить вона від головного диспетчерського центру «Укренерго».
«Якщо «Укренерго» говорить, що в такій-от області необхідно зменшити споживання на 30 МВт чи 40 МВт, завдання обленерго – якомога швидше виконати цю команду, – розповідав Голова НЕК «Укренерго» Володимир Кудрицький, пояснюючи, чому світло не завжди вимикають за графіком. – Щоби виконати команду швидко, іноді просто обирають енерговузли з найбільшим споживанням, у яких можна швидше вимкнути необхідний обсяг навантаження та збалансувати енергосистему. Так простіше і швидше. Тому буває, що в разі графіків аварійних відключень не зовсім рівномірно розподіляється відключення споживачів».
Водночас в «Укренерго» пообіцяли проаналізувати ефективність відключень і спробувати зробити графіки «м’якішими для споживача» та «справедливо розподілити навантаження».
Що робити, щоби система залишалася стабільною?
Якщо коротко, то продовжувати слідувати вказівкам «Укренерго» й економити енергію. Українців просять обмежувати споживання вранці, з 08:00 до 11:00, і ввечері, із 17:00 до 23:00. У цей час не можна користуватися енерговитратними приладами: обігрівачами, пральними машинами, бойлерами, посудомийками тощо.
Найменший рівень споживання електроенергії – уночі, саме тоді краще користуватися приладами. Удень також просять не вмикати кілька потужних електроприладів одночасно.
Додому на випадок екстрених ситуацій радять придбати ліхтарики на батарейках, запас сірників, свічок і сухого спирту. Також варто завжди мати заряджений павербенк, запас питної води та консервів або сублімованої їжі.
