Iндійський blackout*

Наприкінці липня Індія пережила найбільшу в історії техногенну катастрофу. Через аварію на електромережах без світла залишилися 700 млн людей — більш як половина населення країни. У Делі зупинилося метро, не працювали водогін і каналізація. До річок потрапили неочищені стоки, що може призвести до тяжких екологічних наслідків. У Західній Бенгалії та Джаркханді під землею в шахтах залишилися 265 людей. Без електроенергії не працювали підйомники. На щастя, серед гірників не було паніки, й вони незабаром опинилися в безпеці й на поверхні.

Транспортна наземна система фактично припинила функціонувати. Зупинилися потяги, в метро пасажирів довелося довозити до станцій дизельними локомотивами. Через непрацюючі світлофори в Делі, Калькутті й інших містах утворилися багатокілометрові затори. Через це не вдалося до лікарень доправити дизель-генератори і життя багатьох пацієнтів опинилося під загрозою. Слід зазначити, що злагоджені дії медичного й обслуговуючого персоналу запобігли найгіршому, ніхто з хворих не помер. Єдиний вид транспорту, який не зачепило відключення електрики, це літаки. Аеропорт Делі продовжив функціонувати в звичайному режимі, використовуючи резервні джерела живлення — дизельні генератори. Лише пасажирам було не легше. Дістатися міста виявилося дуже непросто.

Хоча індійська влада не повідомляє подробиць, але на основі аналізу того, що відбувалося раніше в тій-таки Індії 2001 року, а також в інших країнах можна виокремити три причини.

По-перше, дефіцит активної потужності в енергосистемах. Зростання навантаження випереджає обсяг генерації. У результаті відбуваються віялові відключення споживачів, що переживала Україна в 1990-х рр.

По-друге, відстала і консервативна система транспорту й розподілу електроенергії. Якщо відстає генерація, то з мережами взагалі велика проблема. Виробити електроенергію на станції — лише півсправи, її треба постачити споживачеві. Але мережі мають іще одну дуже важливу функцію — забезпечити спільну стабільну роботу енергосистем і їхній зв’язок між собою.

По-третє, у сучасних умовах енергосистеми зв’язані між собою в кільце. Простіше кажучи, всі генератори на електростанціях зв’язані між собою через лінії електропередач і систему розподільних підстанцій.

Детально не зупинятимемося на всіх перевагах фактично єдиної енергосистеми. Вони особливо рельєфні для великих по території країн, до яких належить Індія, та й Україна. Незважаючи на певні недоліки, практично всі країни зв’язують електростанції в єдине кільце.

Але все це справедливо за умови, що енергетична інфраструктура дозволяє єдиній енергосистемі функціонувати так, щоб її переваги реалізовувалися. Ось тут і починаються проблеми.

Усі три чинники нормальної роботи енергосистем пов’язані між собою. Активна потужність, що виробляється генераторами, крутить двигуни на підприємствах, у ліфтах у наших будинках, дає світло електричним лампочкам, дозволяє користуватися телевізорами, комп’ютерами й мобільними телефонами. Якщо сумарна потужність споживачів більша за активну потужність у мережі, то, збільшуючи подачу води або пари до турбіни можна збільшити потужність генератора. Але у певних межах. До того ж чим потужніше генератор і турбіна, що спричиняє його обертання, тим вище його інерційність. Тому збільшення потужності відбувається не одразу, тоді як навантаження змінюється стрибкоподібно. Можна ввести резервні генератори, але розкручування їх і турбін — справа тривала з тих-таки причин. При цьому навантаження змінюється за імовірнісними законами й передбачити його величину можна вельми приблизно. От і виникає дефіцит активної потужності.

Це дуже небезпечний режим роботи енергосистеми оскільки призводить до падіння частоти електричного струму. При цьому навантажені генератори навантажуються ще сильніше, а менш навантажені розвантажуються. Щойно навантаження генератора досягає граничної величини, автоматика його відключає. Дефіцит активної потужності збільшується ще більше, відключається наступний генератор. Відбувається явище, яке енергетики називають лавиною частоти. Через дуже короткий час ми стикаємося з тим, що більшість генераторів відключені, настав розпад системи.

Судячи з уривчастих повідомлень преси, саме це сталося в Індії. Центральна влада звинувачує штати в перевищенні лімітів енергоспоживання, ті, в свою чергу, наводять аргументи на своє виправдання.

Тут ми підходимо до глобальної проблеми: в який спосіб генерувати електроенергію у дедалі зростаючих кількостях. Найпоширеніший спосіб — спалювання органічного палива: вугілля, нафти й газу. Вигоди й недоліки очевидні. Другий — атомна енергетика. Після Чорнобиля й Фукусіми, здається, обговорювати особливо нічого. Небезпеки досить зрозумілі, переваги теж є, але вони дедалі частіше оспорюються. Третій — поновлювані джерела: гідроенергетика, сонячна й вітрова, можливо приливна й ін.

На останній варіант особливі сподівання покладають екологи й багато громадян, наляканих мирним атомом. Але й тут є дуже багато проблем, зокрема екологічних. Про це якось свідомо або через брак знань не говорять прибічники зеленої енергетики, але людство вже з ними стикається. При цьому говорити про промислові масштаби використання нетрадиційних джерел енергії поки передчасно.

Технологічно найфункціональнішою є атомна енергетика. Невипадково навіть після катастрофи на Фукусімі японський уряд хоче знову використовувати атомні електростанції. Країна відчуває брак електроенергії, але теплові електростанції вимагають палива, яке Країні Вранішнього Сонця доводиться імпортувати. А це загроза національній безпеці, зважаючи на вельми напружені відносини в Східній Азії. Тут енергетика щільно сплітається з політикою. До того ж катастрофа на Фукусімі пов’язана не з самою атомною електростанцією, а з її невдалим розташуванням на березі моря. Сама електростанція від землетрусу не постраждала й навіть продовжувала нормальну роботу.

У Індії теж тривають активні дискусії про шляхи розвитку електроенергетики. Уряд наполягає на розвитку атомної енергетики, опозиція категорично проти. При цьому всі розуміють, що будівництво нових теплових електростанцій вимагає імпорту дуже великої кількості палива. Достатньо кризі в Перській затоці вступити в гостру фазу, й Індія опиниться в дуже складному становищі саме в електроенергетиці.

Брак активної потужності важливий, але лише один з чинників. Складність функціонування енергосистеми в критичних умовах посилилася недостатньо розвиненими мережами. Енергетичне кільце, звісно, дуже добре. За умови, що мережі мають можливість пропустити необхідну кількість електроенергії й уся інфраструктура відповідає вимогам.

У травні 2005 року Москва та найближчі області Росії пережили масштабний blackout. Через аварію на підстанції № 510 «Чагіно» Московське енергетичне кільце виявилося розірваним. Решта мережі була не в змозі пропустити збільшений потік енергії, трансформатори перегрівалися й відбувався спалах мастила, а потім вибух, як говорять енергетики, хлопок. Далі все пішло лавиноподібно. Виниклий дефіцит активної потужності призвів до каскадного відключення генераторів. Понад 2 млн осіб залишилися без електроенергії.

Характерно, що недостатня пропускна система енергетичної інфраструктури стала причиною аварій і blackout в європейських країнах. У листопаді 2006 року в Німеччині відключилися через перевантаження дві високовольтні лінії, після чого фрагменти європейської мережі почали розпадатися, мов картковий будиночок. Щоб не сталося повного відключення, автоматика почала одного за одним відключати споживачів, і цей процес торкнувся не лише Німеччини й Франції, а й Бельгії, Італії, Іспанії.

Чимало журналістів писали, що blackout в Індії показав, що їй іще далеко до того, щоб вважатися справжнім тигром Азії. Певною мірою це дійсно так, але й іншим, зокрема й високорозвиненим країнам іще багато треба зробити для безперебійного електропостачання.

Українській енергетиці властиві всі перераховані проблеми. І якщо з генерацією зараз усе більш-менш гаразд, ми навіть експортуємо електроенергію, то з мережами великі проблеми. Вони дуже старі, в них великі втрати при переданні й розподілі. Досить частими є відключення споживачів через аварії, нестійкою є величина напруги, що виходить за межі допустимого, через що згорають електронні побутові прилади. Та й з генерацією теж не все гаразд. Уся українська електроенергетика потребує серйозної реконструкції, значного оновлення її основних фондів. При цьому ми маємо розвинену електротехнічну промисловість і турбобудування. Усе це могло б завантажити наше енергетичне машинобудування на роки, дало б роботу суміжним галузям, утворило б тисячі робочих місць, двинуло науку.

Навчитися б на blackout у Індії й почати реконструкцію українських електростанцій і мереж. Але руки не доходять. Політикою всі зайняті. Не до електроенергетики.

*Blackout — відсутність електричної енергії.