Худшее позади. Штат Техас и Хьюстон постепенно восстанавливаются после масштабных отключений электроэнергии и коммуникаций. Рекордные заморозки, длившиеся 44 часа подряд, унесли в штате 58 жизней, поставили миллионы людей в тяжелое положение в темных и холодных домах, повредили множество зданий и систем…
Спустя неделю после начала заморозков, много вопросов все еще остаются без ответа. От «могли ли власти штата и городов лучше подготовиться к шторму?» до сомнений по поводу надежности техасской независимой системы электроснабжения. Недостаток информации и неясные ответы привели в первые дни после кризиса к тому, что стороны начали перекладывать вину либо исключительно на «доселе невиданный мороз», либо друг на друга. Дошло и до политических дебатов и даже слухов о заговоре и намеренном отключении подачи электроэнергии.
Одним из наиболее спорных вопросов остается степень виновности возобновляемых источников энергии. И, соответсвенно, насколько целессобразно продолжать увеличивать их долю в общем производстве электроэнергии.
БОЛЬШЕ ИЛИ МЕНЬШЕ?
Во время заморозков энергоснабжение от солнечных генераторов полностью остановилось. Большинство ветряных генераторов обледенели и тоже остановили подачу энергии. Неудивительно, что первым делом обвинения посыпались именно на «зеленых». Однако, представители отрасли возобновляемых источников энергии, а за ними и ERCOT (Совет по надежности электроснабжения штата Техас) не заставили долго ждать ответа.
Ответ звучал твердо: да, замерзли наши турбины, но лишь потому, что не были спроектированы для зимних условий – ведь такие низкие температуры случаются раз в тридцать лет… Справедливости ради нужно сказать, что оборудование газовых и угольных электростанций и подводящей инфраструктуры также не было рассчитано на рекордно низкие температуры. Отказ оборудования случился и в этом секторе.
В конечном счете, из ответов следует, что и газовые, и угольные электростанции справились с кризисом не лучше, а то и хуже. Зато возобновляемые источники энергии чище с точки зрения экологии, и рост их доли в общих поставках должен расти.
Звучит убедительно. Виноваты все. Отключения произошли у всех. Однако, в равной ли степени виноваты?
Давайте посмотрим на цифры, предоставленные ERCOT. Согласно их данным, во время заморозков 46 ГВт генерирующих мощностей вышли из строя. Из них 18 ГВт составляет энергоснабжение от солнечных и ветровых источников, а 28 ГВт – от газовых и угольных станций. Во всех статьях и дискуссиях, которые мне удалось прочесть в первые дни после бедствия, утверждение «ветряки не виноваты» основывалось на факте, что 18 меньше 28. Просто и очевидно…
Давайте посмотрим на те же цифры более детально. Никаких сложных вычислений или секретных расследований – все основано на открытых данных ERCOT, рассчитано карандашом на бумаге.
На сегодняшний день в Техасе мощности по производству электроэнергии на ветровых установках составляют 24 ГВт, что соответсвует 24,8% от общего объема генерирующих мощностей штата. Солнечная энергия составляет 3,8% от общей, или 3,7 ГВт мощностей. То есть, вместе на ветер и солнце приходится 27,7 ГВт мощностей. Из которых 18 ГВт или 65% вышли из строя во время заморозков.
В то же время, по данным того же отчета ERCOT, мощности газовых электростанций составляют 51% от общих генерирующих мощностей Техаса, угольных – 13,4%. Вместе вклад газа и угля в производство электроэнергии в Техасе измеряется 62,5 ГВт мощностей. Из которых 28 ГВт или 45% вышли из строя во время заморозков.
Важно, что часть отключенных мощностей на газовых и угольных электростанциях были неработающими из-за планового профилактического ремонта, что является обычной практикой в зимний период для подготовки к летнему пику спроса на электричество. То есть, не все 45% мощностей «замерзли» или остались без газа из-за низких температур, приведших к неполадкам на снабжающих трубопроводах.
Даже если не углубляться в вопрос профилактического планового ремонта, вот какова оценка риска выхода из строя электроснабжения в зимний период при низких температурах: 45% неработающих газовых и угольных мощностей против 65% вышедших из строя мощностей на возобновляемых источниках энергии. Какая цифра теперь выглядит лучше?
Безусловно, как отмечалось выше, неработающих мощностей в ветровой и солнечной энергии было меньше, чем в газовой и угольной – но это в абсолютных показателях. Относительная надежность «зеленых» производящих мощностей оказалась намного ниже.
А ЕСЛИ ПО-СТАРИНКЕ?
А теперь давайте представим, исключительно гипотетически, как бы сложилось электроснабжение Техаса в аномально морозный период, если бы почти 30% имеющихся на сегодня «зеленых» генерирующих мощностей работали на газе и угле. Большей частью это были бы современные газовые электростанции, поскольку газа в Техасе в избытке, и он является гораздо более экологичным топливом по сравнению с углем.
В этом гипотетическом случае, применив оцененные выше показатели риска/надежности, в период кризиса мы получили бы допольнительные 5,5 ГВт работающих мощностей. Вместо 9,7 ГВт ветряных мощностей, которые продолжали работать во время морозов, мы имели бы 15,2 ГВт.
Играют ли значительную роль эти возможные 5,5 ГВт дополнительных работающих мощностей? Могла бы производимая ими электроэнергия сохранить чью-то жизнь? Есть ли разница между 46 ГВт и возможными 40,5 ГВт потерь, когда столько детей дрожали от холода под десятками одеял в домах без отопления? Когда люди от отчаяния пытались отогреться в машинах и травились угарным газом? Когда больные умирали, потому что не было электричества для их кислородных аппаратов?
По оценкам ERCOT от 15 февраля 2021, восстановление 2,5 гВт мощности, отключенных от сети в результате заморозков, достаточно для снабжения 500000 домохозяйств. То есть, в нашем гипотетическом случае, более миллиона домов, возможно, не потеряли бы электроэнергию во время заморозков.
Как упоминалось выше, большая часть энергии, которая могла бы поступать в эти миллион домов, поступала бы с газовых электростанций. И выбросы в атмосферу были бы гораздо менее загрязняющими, чем выбросы запасных домашних дизельных генераторов, которыми многие обогревались, потеряв экологически чистое, но «замороженное» электричество.
И БЫЛ СВЕТ, И БЫЛА ТЬМА
Безусловно, нехватки электроэнергии при рекордно низких температурах было не избежать в любом случае. Потребление домохозяйств – это только часть общего спроса. В то же время, снабжение домохозяйств и обьектов критического значения в условиях подобного кризиса должно быть приоритетом. Как оказалось, и тут мороз застал врасплох.
Допустим, заранее предсказать выход из строя 46 гВт электрогенерирующих мощностей было невозможно. Но наступающие холода и ожидаемые рекордно низкие темпратуры прогнозировались задолго до того, как ударили заморозки. Во всех новостях, на всех телеканалах много говорили о приближающемся Арктическом шторме. Информация циркулировала и в прессе, и соцсетях.
Ожидаемый рост спроса на электроэнергию, пусть и не оцененный в точных количествах, тоже широко обсуждался. Риск возможных перебоев с электроэнергией и необходимость приоритизации объектов энергообеспечения были очевидны. Отключения случались во время заморозков и раньше, при гораздо менее суровой погоде. «Texas Monthly», например, пишет об одновременных отключениях электростанций и газовой инфраструктуры во время заморозков в 1989, 2003 и 2011 годах.
Тот факт, что с тех пор не только недостаточно «утеплили» газовую ифраструктуру, но и построили новые ветряные мощности в «летнем» варианте – это одна проблема. Давление акционеров и инвесторов, необходимость держать затраты под контролем и снижать их из-за конкуренции (в том числе, субсидированной конкуренции со стороны возобновляемых источников энергии), поддержание доступных цен для потребителей, неопределенность риска погодных условий… Это не оправдывает нежелание инвестировать капитал, но, по крайней мере, обьясняет причины недоинвестирования.
Другая важная проблема – потери уже произведенной и доставленной электроэнергии. И здесь уже сложно найти обьяснение тому, что происходило в первые две ночи кризиса в Хьюстоне. В соцсетях жители города правомерно критиковали городские власти, публикуя фотографии светящихся, «как новогодние елки», пустых офисных зданий в даунтауне. Светились офисы-небоскребы и в районе Галереи, подсвечены были пустые стадионы и парковки, в то время как большинство жилых домов были отключены от электричества и промерзали.
Нужен ли был особый дар предвидения, учитывая широкое обсуждение наступающих морозов в новостях, чтобы заранее, еще до понедельника, 15 февраля 2021, издать указы об отключении электричества в неиспользуемых зданиях? Ведь было очевидно, что большинство бизнесов закроются в пятницу вечером, и при ожидаемом морозе, снегопаде и обледенении дорог в понедельник все дороги и офисы будут закрыты.
Только в понедельник, когда кризис с электроснабжением уже развернулся, мэрия стала звонить управляющим офисов в даунтауне и просить их выключить свет. И поскольку не все откликнулись на эту просьбу, во вторник городские власти связались с CenterPoint Energy. Только к вечеру вторника CenterPoint Energy, по словам судьи округа Харрис Лины Идальго, «нашла способ отключить эти здания». Получается, в одном только даунтауне свет горел в пустых зданиях две самые морозные ночи.
Площадь офисных зданий в даунтауне Хьюстона составляет 50 миллионов квадратных футов. Средний расход электроэнергии в офисных зданиях – 1,7 киловатт часов на квадратный фут в месяц. Для сравнения, жилой дом в Техасе расходует в среднем 0,5 киловатт часов на квадратный фут в месяц.
Даже уравняв показатели энергопортебления на квадратный фут, приняв в расчет только половину офисных площадей в даунтауне и площадь дома в Хьюстоне в 2,500 квадратных футов (что выше статистически средней площади в 1,900 квадратных футов), получается, что около 10000 домов Хьюстона молги быть освещены и обогреты. И это только от отключений в даунтауне, не считая стадионов и других неработающих объектов.
Здесь уже не обвинишь ни погоду, ни ERCOT, ни «зеленых»… Сколько подключенных к сети электрических розеток пустовали в офисах, тогда как в это же время ослабленному и замерзающему дома инвалиду нужна была всего одна работающая розетка – подключить оборудование, от которого зависела его жизнь?
ЧТО ДАЛЬШЕ?
Анализ ситуации приводит к двум основным выводам:
– Утверждение, что во время кризиса тепловая (углеводородная) энергетика подвела с поставками не меньше, чем ветряная и солнечная, мягко говоря, не совсем верно.
– Бесполезного расхода уже произведенной и поставленной электроэнергии можно было избежать, и, возможно, выйти из кризиса с меньшими жертвами.
Нет, я вовсе не призываю повернуть время вспять и заменить всё производство электроэнергии на возобновляемых источниках на углеводородные электростанции. Однако нужно понимать, что основой стабильного и надежного энергоснабжения остается газовая инфраструктура и генерирующие мощности. Газ, которого в избытке в Техасе и в США в целом, является пусть не совсем «зеленым», но более экологически чистым топливом по сравнению с углем.
Спрос на электроэнергию будет только расти. Этому способствуют множество тенденций: от персональной электроники и средств связи до растущего парка электромобилей. И скачки спроса, связанные с погодой, весьма вероятно, будут случаться все чаще, что также необходимо учитывать в прогнозах.
Поэтому, при принятии взвешенных решений об инвестировании в поддержание, обновление, расширение или строительство новых мощностей и инфраструктуры, их надежность в критических ситуациях должна быть таким же важным фактором, как стоимость или экологичность.