Разорённые солнцем. Как «зелёная энергетика» может стать проклятьем для Оренбуржья

Пусть всегда будет солнце!

Активное развитие солнечной энергетики началось в России в 2013 году, после принятия масштабной государственной программы по поддержке возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Смысл программы в том, чтобы дать льготные условия компаниям, которые будут строить солнечные, ветровые и малые гидроэлектростанции. Регулировка при этом происходит на уровне платы за мощность: проще говоря, государство доплачивает энергетикам за возможность тех отдавать в сеть «чистые киловатты».

В рамках госпрограммы были утверждены проекты строительства ВИЭ до 2024 года. Только новых солнечных станций в нашей стране должно было появиться столько, чтобы вырабатывать 1520 мегаватт электроэнергии. В силу ряда причин флагманом в реализации это задачи стало Оренбуржье:

С 2015 по 2020 годы у нас в области было построено 12 солнечных станций расчётной мощностью в 300 мегаватт. А с учётом ещё четырёх, вводимых в этом году, Оренбуржье будет вырабатывать четверть всей солнечной энергии в России.

Звучит неплохо, вполне в тренде Греты Тунберг и её поклонников. Но на практике «бесплатная» энергия с фотопанелей оборачивается колоссальными затратами на компенсацию так называемой «пилы генерации».

Объясним подробнее.

Генераторы — в разнос

Даже младшекласснику понятно, что солнечная электростанция (СЭС) даёт ток только тогда, когда светит солнце: днём есть, ночью нет. Но это ещё не всё: выработка энергии сильно колеблется и от времени года — как это ни парадоксально, но пик генерации приходится на март–апрель, минимум же выдачи — на конец осени — начало зимы.

Способность фотопанелей преобразовывать падающий свет в электричество сильно зависит и от температуры: чем жарче на улице, тем ниже отдача СЭС. Вот и получается, что в апреле световой день уже достаточно длинный, но испепеляющей жары июля ещё нет: условия для генерации оптимальные.

Зимой же день короткий, часто бывают затяжные снегопады, вьюги, туманы — всё это снижает генерацию в 5-6 раз. Так, например, в феврале 12 СЭС области выдавали в среднем порядка 50 МВт — это лишь 17% от расчётной мощности в 300 МВт.

Всё это мы рассказываем для того, чтобы показать: солнечная генерация крайне нестабильна, от СЭС нельзя напрямую кинуть провода до потребителя, так как едва ли вам понравится, что с заходом солнца у вас в доме выключится сначала электроплита и чайник, а затем погаснет телевизор, компьютер, следом — и свет в комнатах.

Таким образом, солнечную генерацию нужно ребалансировать: то есть диспетчер энергосистемы должен переключать источники, добавляя мощность от классических электростанций по ночам или днём, когда началась вьюга, и наоборот — отключать генераторы, если тучки развеялись и над областью — ясное солнечное небо.

Нюанс, однако, в том, что современная электростанция — это не велосипедная динамо-машина. Её мгновенно не подключишь.

В среднем время выхода генератора на теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) на полную мощность из режима простоя занимает от четырёх часов. Это очень сложный процесс, требующий большого внимания всего персонала станции. Соответственно, и снимать нагрузку с генератора тоже нельзя мгновенно, это тоже должно происходить постепенно, объясняют инженеры.

Более того, «холодный» пуск генератора многократно увеличивает износ оборудования. Ускоренно разрушаются подшипники, значительные перегрузки испытывают лопатки турбин и т. д. Это чем-то схоже с запуском двигателя автомобиля в мороз: опытные водители хорошо знают, что самые губительные минуты для ресурса мотора — первые минуты работы при отрицательных температурах.

Но без ребаланса солнечные станции включать в сеть нельзя, как мы уже рассказали выше. «Пила генерации», когда нагрузка то есть, то нет, сделает невозможным функционирование энергосистемы в принципе.

Предел прочности

По словам заместителя генерального директора филиала МРСК Волги — «Оренбургэнерго» Виктора Кажаева, среднее потребление электроэнергии Оренбургской областью зимой составляет около 2000 мегаватт. Именно столько в типичный день, когда нет крепких морозов, «прокачивают» по сетям «Оренбургэнерго».

Солнечных мегаватт при этом — около 3%, или порядка 50-70 мегаватт, в яркий день — до 120 мегаватт (5,5% от всего потребления).

Такой небольшой объём энергии удаётся ребалансировать без необходимости ввода/вывода из работы генераторов теплоэлектростанций и централей. Но есть предел прочности: если солнечной энергии будет больше 20% — могут начаться проблемы.

При этом сегодня энергосистема области может принять до 800 МВт мощности. Это тот технологический предел, который есть. Чтобы принимать больше, потребуются дополнительные вложения в сетевую и распределительную инфраструктуру, — поясняют эксперты.

Речь идёт о строительстве новых электросетей и распределительных подстанций, модернизации уже существующих линий для перетока мощностей, чтобы солнечные мегаватты органично вливались в энергопоток и не вынуждали классические электогенераторы «идти вразнос» каждый день.

И этот предел прочности фактически в области наполовину уже исчерпан. А реально ситуация ещё болезненнее, так как сетевая инфраструктура области неодинакова на западе и востоке. Сегодня пик строительства СЭС идёт именно в восточной части — там много земель, малопригодных для сельского хозяйства, много рудоотвалов и прочих «бросовых территорий», где можно безболезненно поставить целые поля солнечных панелей.

Но именно на востоке как раз и не хватает электросетей для перетока энергии и ребаланса мощности. Кому нужна электростанция, которая днём даёт ток, а ночью нет? Ни завод от неё не запитаешь, ни жилые дома. И нужно строить новые ЛЭП и новые подстанции. По самым скромным подсчётам, работы эти обойдутся в 3-4 миллиарда рублей. А где их взять?

Деньги на ветер

Кроме энергии солнца в этом году в Оренбуржье планируется всерьёз заняться проектированием ещё и ветропарков. До недавнего времени этим не занимались потому, что в России просто не было своих производителей ветроустановок. А господдержку можно получить только в том случае, если не менее 75% оборудования — отечественное.

Солнечные панели сегодня почти все делают в России, построены мощные заводы. С ветряками пока проблема. Но Ульяновский завод авиационных материалов «Авиакомпозит» обещает в скором времени эту рыночную брешь закрыть — тут налажен выпуск комплектующих к ветрогенераторам. То есть теперь к солнечной энергии в области нужно будет добавлять ещё и энергию ветра. И её тоже ребалансировать, поскольку ветер не дует всегда и с одной скоростью. Вот и ещё один «предел прочности».

Об этом пока не говорят вслух, но «зелёное электричество» в больших объёмах — это настоящая головная боль для энергетиков. В мире пока нет ни одной системы накопления такой энергии, и то, что красиво выглядит на бумаге — совсем не так радужно на практике.

По сути, речь идёт о серьёзной перестройке энергосистемы области, куда должна войти и новая «зелёная» отрасль. Причём строительство инфраструктуры надо начинать до того, как, собственно, появятся новые ветряки и СЭС. Регион должен и понимать все плюсы размещения ВИЭ на своей территории — например, в виде сниженного тарифа на электроэнергию.

Но пока перед регионом маячит лишь перспектива колоссальных затрат, и хорошо, если это будут федеральные деньги. О дешёвом же солнечно-ветровом электричестве и говорить не приходится.