Про европейскую энергетику

Про европейскую энергетику от специалиста - по итогам вчерашнего блэкаута. 

Пойду-ка я закупаться Старлинком с солнечными батареями. Да и генератор, наверное, будет нелишним. Надо будет поизучать вопрос.

Блэкаут в Испании и Португалии

А вот и птички перелетные энергетического кризиса полетели.

1. Не надо ворчать на то, что «это Испания, там все mañana». В Испании, не знаю про Португалию, совершенно нормальные энергосети, большая вероятность того, что там, откуда вы это читаете, все еще хуже.

2. Что стало непосредственной причной, полное ХЗ. Что не случилось, так это кибератаки, так что Россия и Китай курят в стороне. Официальная версия – технический инцидент на так называемом interconnector, ну очень высоковольтной линии передач, связывающих Испанию и Португалию с Францией.

Технический инцидент называется induced atmospheric vibration (IAV) и сводится к тому, что при определенных погодных условиях высоковольтный провод начинает вибрировать. Сама по себе вибрация опасна, но не очень, но при стечении обстоятельств вибрация ведет к тому, что ионизированный воздух вокруг провода воздействует на электроны, которые в проводе, что, потенциально, меняет частоту настолько, что из соображений безопасности все это дело лучше от греха подальше выключить. (Очень умные, которые знают все термины, собрались и пошли нах, потому что я тоже знаю, что там происходит, но многие читатели нет, и поэтому здесь  все в простых словах и выражениях, включая кто куда идет).

IAV действительно случается, но единственный раз, когда это привело к массированным отключением электричества, Австралия -2016, и сопровождалось чудовищной грозой, когда в зоне отключения зарегистрировали десятки тысяч (!) ударов молнии. В Испании и прилегающих местах был обычный нормальный день, никаких метерологических аномалий, и почему там произошел этот IAV, если он произошел, загадка великая.

3.  Что произошло после неведомого ХЗ, так это техническая разбалансировка. По некоторым причинам (спекуляции ниже) энергосети потеряли контроль за частотой тока. В проводе ток переменный, т.е. синусоида.  Количество колебаний в единицу времени должно соответствовать страндартам, у нас, к примеру, 50 Герц, где-то может быть чуть больше или меньше. Энергосети бдят, чтобы количество колебаний было правильным, и у них есть на это разные инструменты для бдения.  Если количество колебаний становится сильно выше или ниже, то это выводит из строя не сами провода, но все оборудование, которое к ним подключено – и чтобы такой беды не случилось, на худой конец есть условный дон Хуан с рубильником, и все выключить как более безопасная опция.

4. Что не понятно из условий задачи, почему при технической разбалансировке так много времени заняло подключиться обратно. Беда в виде «потеряли контроль за частотой» случается регулярно, и восстановление энергоснабжения при этом занимает несколько минут, ну час (и это случилось во Франции, часть которой тоже отключилась, но потом быстро включилась).

5. Насколько в произошедшем виноваты intermittent renewable, т.е. солнце и ветер, которые генерируют электричество, но жестко зависят от облаков или порывов ветра?

 С одной стороны, ни на сколько, потому что, во-первых, проблема началась на interconnector  и пришла из Франции, где никакие не возобновляемые источники энергии, а нормальные атомные станции, и, во-вторых, Испания генерирует уйму электричества таким способом.

 Но есть и другая сторона, которую я имеют право изложить, потому что я не публичный эксперт и зеленые за мной не придут. 

Чтобы понять, в чем проблема, можете эксперимент провести, даже не мысленный, а физический. Понадобится что-то типа веревочки. Привяжите ее к ручке двери, чуть натяните и покачайте. Синусоиду увидели? Молодцы. А теперь к этой веревочке привяжите еще одну, и качайте обе одновременно. И еще две, домочадцев позовите на помощь если вы не четверорук. Поскольку вы качаете ваши веревочки не синхронно, и еще чуть-чуть с разной силой, через пару минут вы увидите, как колебания вычитаются (т.е. холмики на вашей главной синусоиде становятся более пологими) или складываются, и возникает большая волна. Вот примерно это и происходит в проводах.

В крупной генерации частота колебаний жестко регулируются, и все крупные генераторы управляют своими потоками так, чтобы ничего не вычиталось и не складывалось. Но контроль за качеством генерации у мелких прозводителей (к примеру, солнечные панели на вашей крыше) сильно менее строгий, если вообще имеется. Чисто статистически это увеличивает вероятность того, что однажды ваши колебания сложатся так, что случится ну очень высокая волна.

Это очень большая проблема. Как проблема, она хорошо известна - но этого нельзя сказать о ее решении, которые известно мало.

Контроль за качеством генерации вещь более-менее понятная, но дорогая. Если каждый собственник солнечных панелей будет вынужден контролировать качество (или энергосистемы будут это за них делать), процесс станет радикально дороже, и возобновляемая энергия проиграет по цене конкурентам. Поэтому мы просто надеемся, что такое не случится.

Случилось? Не случилось? Не знаю. Но это возможно, и объем генерации, который в момент инцидента не был супервысоким и на который ссылаются официальные эксперты,  к этому отношения не имеет.

6. Что точно понятно, что никакая возобновляемая генерация ничему не замена.  Энергосети устроены иерахически. Да, высоковольтные провода в некотором смысле самые главные, но 99% потребителей законнектены не к ним, а к проводам низкого напряжения – и к ним же пристроены практически все источники микрогенерации.

Бытовой пример. Если у вас есть солнечная панель или дизель-генератор, то если случится блэкаут, вы его можете не заметить, потому что сами генерируете.

Так, наверное, где-то и произошло, но судя по масштабам ущерба, возобновляемая энергетика не смогла не то, чтобы полноценно (это невозможно), но даже заметно заменить вышедшие из строя пилоны. Теоретически, крупные потребители, к примеру аэропорты и железные дороги, действительно останавливаются, а все остальное, с учетом того, что инцидент случился в солнечный, но не супержаркий день, и днем, должно продолжать работать, как минимум частично, потому что на бумаге Испания генерирует солнечной энергии просто до фига, примерно половину потребностей покрывает. Покрыли? Да что-то не заметно.

7. Почему потребителей подключают обратно так долго? Как раз понятно. Представьте, что у вас не было электричества несколько часов – и тут оно наконец-то появилось. Что вы делаете? Вы включаете все, что только возможно – или оно, если это охлаждение или нагрев, автоматически включается и начинает шарить на всю заявленную мощность, потому что температура поднялась или упала, и автоматика хочет привести все к комфортным значениям как можно скорее. Так вот это делаете не только вы, но и вообще все. Потребление после отключения на некий момент сильно возврастает, и чтобы сети опять не упали из-за перегрузки, подключают не всех одновременно, но частями. За сутки должны уложиться – если в процессе, конечно, ничего не сломалось и не перегорело, что часто случается.

8. Глобальная проблема в том, что мы очень сильно зависим от электричества, хотим (к примеру, переходя на электромобили) сделать эту зависимость еще сильнее, но имеющиеся энергосистемы уже не выдерживают. Кроме того, они за последние лет 15 крайне усложнились, их строили в расчете на большую генерацию и размеренное потребление, а сейчас ни в одной стране ни один оператор даже не знает толком, что у них там происходит, кто производит, кто потребляет, и когда это ебнется. И да, климат меняется, верите ли вы в это или нет, и это не прибавляет оптимизма.

 Нас спасает то, что энергосистемы всегда строятся с большим запасом и расчетом на то, что что-то где-то пойдет не там, но против этого здорового консерватизма единым фронтом выступают рост потребления, уже высокие цены и, как следствие, нежелание повышать их еще больше, чтобы финансировать новую инфраструктуру, и нормальные человеческие жадность и разгильдяйство.

По идее, надо резко притормозить с электрификацией всего, строить больше качественной генерации (и меньше случайной возобновляемой или уж, если строить, то с нормальным DSR) и передающей инфраструктуры,  и не повышать потребление пока энерогосистемы не будут к этому готовы, но это и дорого, и противоречит спасению планеты прямо здесь и сейчас. (Еще, конечно, можно ограничить потребление – вот радости будет это объяснять избирателям).

9. Это ебнется. Не здесь, так там, не этим летом, так следующим. В умеренно солнечный летний день, когда кондиционеры работают, а на небе то солнышко, то тучки (привет, разбалансировка и пик-падение частоты из-за того, что солнечные панели работают в режиме стоп-старт) , или там в если будет опять очень жарко, и Франция вынуждена будет отключить атомные реакторы (где-то на старой подстанции что-то загорлось, резервная не справилась и понеслось говно по трубам) , или по любой случайной причине. (Если вы не в Западной Европе, то не злорадствуйте, у вас тоже ебнется).  

Испания с Португалией, где, по счастливому повороту судьбы никто физически не пострадал, это даже не генеральная репетиция, но так, первое чтение. Цирк этот с гастролями повсюду и скоро. Ликвидация последствий хорошего доброго блэкаута, который на 5-6 энергосистем, займет пару недель. Вы знаете, как вы их проживете? Ну уж без мобильного телефона обойдетесь? Украинские друзья в советчиках есть? Тож.