Технологии

«Провал ветряков», организационные проблемы или климатическая аномалия: в США произошел рекордный блэкаут, но виновных в нем еще не нашли

Соединенные Штаты переживают крупнейшие веерные отключения электроэнергии за долгие годы на фоне рекордно низких температур и обильных снегопадов. В блэкаутах сгоряча попытались обвинить не предназначенные для таких условий ветряки, да солнечные панели, однако не все так просто. Как показывают первые итоги разбирательства, причин было много и подвели вовсе не «зеленые», а гораздо более «традиционные» источники энергии — газовые и угольные электростанции.

Новостные сводки из США с середины понедельника пестрят сообщениями, напоминающими отчет об апокалипсисе: миллионы жителей страны сидят без света и замерзают у себя дома. На обледеневших дорогах массовые аварии, а коммунальные службы всеми силами безуспешно пытаются устранить последствия блэкаута. Некоторые СМИ даже успели объявить конец Соединенным Штатам в привычном виде. Так что же на самом деле произошло?

В Северной Америке — рекордно холодная зима. Обычно сдерживаемая областями низкого давления около границы между США и Канадой, арктическая воздушная масса прорвалась на юг. Климатологи пока не могут сказать точно, что послужило причиной, но считается, что такая погода может быть прямым следствием глобального потепления. В итоге на восточном побережье и на территории центральных штатов установились невероятные для этих мест морозы, сопровождаемые обильными снегопадами.

Для примера можно взять самый показательный в этой ситуации регион — Техас. Как сообщает BBC, столь холодных зим здесь не было уже 30 лет. В одном из крупнейших городов штата, Далласе, температура упала до двух градусов Фаренгейта (почти -17 градусов Цельсия). И морозы ожидаются всю следующую неделю. На минуточку, этот мегаполис находится чуть южнее 32 градуса северной широты, то есть примерно на уровне северной Африки, Израиля и Пакистана. Обычно, зимой температура там падает ниже нуля максимум на пару дней. Про снег даже говорить бессмысленно — местные жители о сугробах и гололеде знают либо из кино, либо по опыту туристических поездок на север. А отопление в домах реализовано, в лучшем случае, электрическими теплыми полами, а чаще — кондиционером в режиме обогрева. Иными словами, на электросеть легла неожиданно высокая нагрузка, и она не выдержала. Причин этому было несколько, начнем с самой громкой и, как оказалось, абсолютно ложной.

Резкое падение генерации около 3 часов ночи 15 февраля. Отсечка на графике (вертикальная серая линия) показывает момент блэкаута, когда операторы начали отключать потребителей, чтобы не допустить еще более серьезных аварий. Темно-зеленая линия — фактическое потребление, светло-зеленая — прогнозируемое потребление, жирная оранжевая линия — фактическая емкость (генерация) сети, бледно-оранжевые — доступная генерация и резервы / ©ERCOT, Ars Technica

«Крах зеленой энергетики»

Примерно с такими заголовками, да еще и в злорадном тоне, некоторые издания описали происходящие в США события. И под этими обвинениями ветряков во всех бедах первое время действительно была фактологическая почва. Во время блэкаута в Техасе, который стал самым серьезным, от сети отключились основные мощности ветряных электростанций. Но это было вызвано не обледенением лопастей самих ветряков, а обрывом линий электропередач вкупе с перегрузкой подстанций. Ситуацию прояснили данные основного поставщика электроэнергии в штате — Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT).

Издание Ars Technica пишет, что просадка в генерации ночью 15 февраля достигла почти 15 гигаватт (с более чем 67 до примерно 53 гигаватт), а затем продолжила снижаться. Это превышает суммарную теоретическую мощность всех ветряных электростанций штата. И, как показывает статистика работы ветряков, они до последнего поставляли в сеть свои честные пять с лишним гигаватт. Что даже больше, чем в предыдущие дни, несмотря на обледенение лопастей, из-за которого выработка составила лишь около половины от возможной. То есть, при желании, ветряки могли поставить почти 11 гигаватт электричества, но сеть к тому моменту уже не выдержала и начались веерные отключения.

Генерация электроэнергии техасскими ветряками 15 февраля, данные указаны по окончанию каждого часа, поэтому за 13:00 пустота — в этот момент их уже отключили от сети. Для сравнения указаны два графика: средняя выработка за предыдущие дни (синяя линия) и показатели за предыдущий день (14 февраля, оранжевая линия) / ©ERCOT, Ars Technica

Подвели «традиционные» электростанции

Как ни странно, важную роль в развитии катастрофы сыграли угольные, газовые и атомные электростанции. По данным Bloomberg, в понедельник отключились генераторы суммарной мощностью в 34 гигаватта, из которых на ветряки приходится едва ли треть. Судя по всему, расследованию происшествия придется разбираться с каждым таким случаем отдельно, общей картины пока нет. Чиновники обещают обязательно найти виноватых и наказать, но в первую очередь стремятся решить текущие проблемы.

Что-то конкретное можно сказать только про газовые и «зеленые» электростанции. Последним посвящен предыдущий раздел, а вот первые пострадали от морозов неожиданным образом. Дело в том, что из-за похолодания резко возросло потребление газа, как генерирующими предприятиями, так и домашними хозяйствами. Одновременно с этим появились проблемы у поставщиков: они частично связаны с нефтеперерабатывающей отраслью, а она на время похолодания буквально встала. Оказалось, что техасские заводы по переработке нефтепродуктов не могут функционировать при таких температурах.

Особенности сети

В Соединенных Штатах существуют сразу несколько достаточно сильно отличающихся электросетей, между которыми организована связь. Причем энергетика США тесно связана с Канадой и Мексикой для повышения надежности. Но не во всех случаях — сильнее всех пострадавший от непогоды Техас с его ERCOT как раз из таких. Проблема в том, что характеристики магистральных линий в этом регионе (частота переменного тока и напряжение) несовместимы с сетями окружающих штатов. Так исторически сложилось и теперь местные жители за это расплачиваются.

Загрузка сети ERCOT на протяжении года в гигаваттах. Серая область — среднее за последние пять лет, оранжевая линия — 2021 год с пиком более 65 гигаватт 15 февраля, в самый сильный мороз / ©ERCOT, Bloomberg

Подключения Техаса к сетям соседних штатов существуют, но из-за необходимости преобразования тока их мощность сильно ограничена. Да и небольшое количество таких узлов сыграло злую шутку — как только начал «падать» Техас, вслед за ним возникли каскадные отказы подстанций в Мексике, а также штатах Оклахома, Арканзас и Миссисипи. Но степень повреждений там оказалась несравнимо ниже. В итоге во время резко возросшего потребления электричества на обогрев домов и падения выработки из-за недостатка газа, техасская сеть оказалась разбалансирована. Последствия не заставили себя ждать и случился блэкаут.

Промежуточные выводы

Полную цепь событий, приведших к столь печальным последствиям, еще предстоит установить. Пока что понятно одно — как и в любой техногенной аварии, причиной стало совпадение сразу множества факторов. Среди них можно выделить ключевые:

  • недостаточное внимание к урокам прошлого — в феврале 2011 года США уже переживали мощный блэкаут, в котором, как писал журнал Power, без электричества сидели более 4,4 миллиона человек, — но по каким-то причинам работы по увеличению стойкости сети не проводились в достаточной мере или не возымели должного эффекта;
  • электросети не хватило запаса прочности на случай экстренных событий в условиях возросшего потребления современных домохозяйств;
  • рекордно низкие температуры и сильные снегопады, из-за чего люди стали тратить еще больше электричества, а линии электропередач были повреждены;
  • в дополнение ко всему, морозы выявили проблему с поставками горючего для электростанций в такую погоду.

Как хорошо видно из вышеприведенного списка, ни в одном пункте нет «зеленых» электростанций. Солнечные батареи зимой работают хуже и в снегопад требуют очистки, но это известная проблема и к ней обслуживающий персонал ферм был готов. Ветряки прекрасно себя чувствуют в Арктике, Антарктике и Северном Море, так что низкие температуры для них — не проблема. Беда возникла из системных проблем.

Основные пострадавшие штаты (больше или около 100 тысяч человек остаются без света) — Орегон, Кентукки, Западная Вирджиния и Луизиана. Вне зачета — Техас, там электричества лишены почти четыре миллиона человек. Но ситуация выправляется, еще за час до этого скриншота цифры были существенно больше / ©PowerOutageUS

Уроки

А завершить хотелось бы небольшим рассуждением на тему — можно ли из этой истории извлечь уроки нам, живущим в другой широте и вообще за океаном. Ведь именно с таким посылом критикуют ветряные электростанции в контексте американских блэкаутов: «посмотрите, какой кошмар, в нашем климате такое точно не нужно». Учитывая все написанное, понятно, что дело не в ветряках, а в самой электросети. Чем ситуация и поучительна. Особенно на фоне климата, который вне зависимости от мнения людей касательно глобального потепления, судя по всему, собирается преподносить нам все больше сюрпризов.

С каждым годом потребление электричества как промышленностью, так и домашними хозяйствами только растет. Даже если абстрагироваться от вопросов «зеленой» энергетики и электромобилей, существующие в России сети, пусть и модернизировались, но в своей основе содержат еще советское наследие. Некоторые регионы обладают всего одной основной генерирующей мощностью на множество населенных пунктов. И речь не о глухих деревнях — такая ситуация встречается в сравнительно крупных городах. По большому счету, настоящие децентрализованные и отказоустойчивые электросети в России выстроены только вокруг Москвы и Санкт-Петербурга — наследие столичного блэкаута в 2005 году.

Глядя на США, создается впечатление, что там все не лучше, но это не так. Обстановка наладится очень быстро даже в сельских районах. Интереса ради можно открыть сайт PowerOutageUS и обновлять его каждые 10 минут: только за время написания этого текста количество «красных» (более 100 тысяч человек без света) штатов сократилось с шести до трех. Во многом ситуацию спасает та же децентрализация, которая и послужила косвенной причиной блэкаута: часть мощностей подключается от соседних регионов, часть генерируется небольшими местными электростанциями без подключения к магистральным сетям.

Комментарии

  • Как это "виновных в нем еще не нашли"?! Разве это не с... русские?

    • Так вон чуть ниже уже набежали альтернативно видящие. Разумеется во всем виновата Россия и Раша Тудей.

  • Раша Тудей в основном вещает про провал ветряков и зеленой энергетики. Россия похожа на Дон-Кихота который тоже боролся с ветряками. ДонКихот тоже тосковал по старым добрым временам и вообще хотел назад в Средневековье.

    • "Россия похожа на Дон-Кихота который тоже боролся с ветряками."

      Напротив, Россия активно занимается ветряками, в том числе -- Росатом. Их производство здесь налаживают, кстати, и с прицелом на экспорт тоже. Не знаю, что там показывают по телевизору, но технико-экономически Россия борется не против ветряков, а за их внедрение.

      • Комментарий удален пользователем или модератором...

        • Ведь русским языком объяснили, что "о провале ветряков" сообщает американский канал Fox News. Русский язык не родной или тебе в методичке написали: "в любой непонятной ситуации хамить и объявлять оппонентов кремлеботами"?

          • Комментарий удален пользователем или модератором...

          • Егорушка ты даже не заметил что мечешь громы под статьей в защиту ветроэнергетики с которой никто в общем-то и не спорит. Отдохни, проспись, может потом покажешь свои знания в энергетике. А поливая всех вокруг фекалиями ты ничего не докажешь. Лишь вызовешь отвращение к своей любимой ВИЭ у людей пока что нейтральных. Как к делу за которое топят неадекваты и фанатики.

          • Комментарий удален пользователем или модератором...

          • А если найду? И расскажу почему таких как ты здесь не банят. Потому что своими хамскими и агрессивными постами вы только позорите идею которой якобы служите. Но в силу недостаточного IQ даже этого понять не способны.

          • Комментарий удален пользователем или модератором...

          • Да очень простая причина - понтуясь в интернетах ты выглядишь суперменом только для себя. Для остальных ты выглядишь дураком. Поэтому никто не станет принимать тебя всерьез, как ни тужься.

      • Россия не собирается всерьез заниматься этой ерундой, а лишь имитирует бурную деятельность, возможно потому, что надеется, что это можно будет продать европейским дурачкам. Всерьез Россия развивает ядерную энергетику, поскольку за ней будущее...

    • Да, в те времена мельницы были символом прогресса. А сейчас стали символом "зеленого" мракобесия и средневековья...

  • Если по пунктам пройтись, то не видно в чём же виноваты традиционные источники электроэнергии.
    В том, что не смогли сразу нарастить генерацию? Или в том, что не было запаса топлива?
    Давайте честно смотреть на факты.
    Последовательно внедряя затратные способв генерации в энергосистему, начинаем экономить на другом, не создаются резервные мощности, не модернизируют подстанции и т.д.
    Фактически ситуация такова.
    Солнечные фермы не имеют резерва мощности.
    Ветряки также не могут нарастить мощность, работая на те 50%, которые могут дать.
    Значит традиционные ТЭС в таких условиях должны отдуваться за троих, а к этому их и не готовили.

    • У традиционных электростанций был резерв по выработке под 10 гигаватт. Пять лет назад с меньшим количеством ВИЭ и практически теми же мощностями угля, газа и атома они вывезли летний пик в 70 гигаватт потребления. Проблема с "традиционными" ТЭС оказалась в их совершенной неготовности к морозам. Статья готовится, есть первые данные расследования, там такой цирк с конями, что я прям не знаю.

      • В чем они оказались не готовы? В статейке об этом ни слова...Там лишь о неготовности СЕТЕЙ, и проблемами с ТОПЛИВОМ для ТЭС. Каким боком это относится к самим ТЭС и АЭС, я никак не пойму...

        • Например в условиях вероятного снижения поставок они не озаботились пополнением резервных запасов топлива. На момент написания статьи эта информация не была подтверждена, потому и не вошла в текст.

          • Василий, Вы уверены, что это относится к нормальной энергетике, как таковой?) Я думал, это относится к людям, которые ей управляют...

          • Так это справедливо и в обратную сторону -- кто ж виноват, что ветряков не ставят вдвое больше на случай аномальной зимы, чтобы они при обледенении номинальную выработку выдали)

          • Вы я смотрю большой любитель натягивать сову на глобус)
            Еще раз повторюсь: дурацкая зеленая энергетика мало того, что изначально подвержена сильному влиянию погоды, но она еще и гораздо дороже нормальной и к тому же требует 90-95% резервирования нормальной энергетикой. Иначе как повальной глупостью нынешнюю моду на эту ересь, назвать сложно...

          • Да-да, ведущие экономики мира -- сплошные дураки, как я не подумал-то об этом. Я устал слушать/читать все эти истории про то, какая зеленая энергетика плохая. Хотите в это верить -- пожалуйста. На деле получается, что "собака лает, караван идет". Я ежемесячно читаю немало информации о том, как продвигается "озеленение" и каких результатов достигает. Ирландия успешно уже половину генерации обеспечивает ветряками, север Европы -- тоже. И у всех все работает как-то.

          • Батенька, не нужно так категорично. Проблема сети в том, что это - сеть. В сети все зависят от всех, и никуда вам не деться от этого (даже если эта сеть - Техас, и она изолирована от других штатов). А уж во-2-х очередь, из чего эта сеть добывает ЭЭ.

            В 70-е (заметьте, еще до всяких там ВиЭ, и даже безо всяких там морозов) был знаменитый пример блэкаута где-то в Чикагской агломерации. Мгновенно из сети выпал крупный потребитель (кажется, подстанция заводская сдохла). По сети пошли гулять волны, потребители стали отключаться один за другим автоматикой из-за перегрузок. Вся агломерация встала, восстанавливали сеть неск-ко дней. Кто виноват? Да, если бы тот завод освещался керосинками - не было бы такого блэкаута.

            Вообще надо бы по уму крупным потребителям иметь свои резервные дизельные ген мощности. Дизелек запустить - пару минут, я в армии такое сто раз делал. Дизельки для страховки запускают парами, окапывают землею, гудят они канешна сильно, но что делать, если нужен ток, а иво нету.

          • Так а ВЭС и СЭС озаботились что-то сделать на случай мороза?

          • Ветрякам на лед, по большому счету, пофигу, к тому моменту, как просадка в генерации из-за обледенения могла сыграть роль, весь Техас уже косплеил неолит. Просто не знаю, принимались ли какие-то меры на этот счет. А панельки чистились

          • Проблема не в обледенении, а в том что при сильном похолодании ветра бывает резко меньше.

          • Здесь я не разбираюсь и ничего сказать не могу. Даже если и так (а скорее всего действительно так), в злополучный день 15 февраля техасские ветряки выдали больше, чем от них ждали, причем существенно

          • Серьезно? А в Антарктиде вообще ветра не бывает?

      • Да, непогода виновата, мы знаем.
        Но также факт, что увеличение ВИЭ предполагает закладку большого резерва на ТЭС. За себя и за того парня. То есть и запсы топлива надо создавать и подстанции модернизировать, для повышения маневренности. Однако само увеличение доли ВИЭ уже сильно затратно.

        • Это уже вопросы к правительству штата Техас. Они все эти проекты согласовывали и балансирующие мощности должны были закладывать. Никто не спорит, что при "озеленении" энергетики геморроя достаточно. Это не прибавляет ей минусов, по большому счету

          • Любой геморой это минус.
            Также и с АЭС, вроде всем хороши, но маленькие нюансы портят картину.

          • Ну, с ветряками эти минусы покрываются плюсами. Как с АЭС -- у меня нет устоявшегося мнения, с одной стороны нюансы перекрываются плюсами, с другой нет.

  • Капитализм вообще не предполагает большого запаса мощности. Потому как любой запас это расходы, не приносящие прибыли. И только тогда, когда подобные сценарии станут обыденностью, начнут строить добавочные мощности. Но не ранее.

    • Ерунду пишете. Начнем с того, что сейчас социализм совкового разлива весь давно издох. А когда он был, то запас мощности был ничтожным по сравнению с Европой и США, выжимали из оборудования последние крохи. Капитализм-это поддержание запаса мощностей, как экономических так и производственных. Потому что нужно обеспечивать маневр...

      • Комментарий удален пользователем или модератором...

      • Ага, расскажите это американцам. Посмеюсь вместе с ними над вашими измышлениями.

  • Вот же бомбануло! Мало было диванных "патриотов", яростно копротивляющихся против российской оппозиции, так чёрт занёс сюда ещё их столь же диванного оппонента. Куда вот это вот всё катится?

    • Ну вот и диваны подъехали )) ладно не начинай. Не стоит множить сущности сверх необходимого.

  • Какая нелепая попытка отмазать это зеленое недоразумение) Сколько бессмысленного текста, чтобы за ним скрыть правду. А она заключается в том, что погода ОЧЕНЬ сильно влияет на "возобновляемые" источники энергии и на электрические сети. На сами тепловые и атомные станции она практически НЕ ВЛИЯЕТ.

    • Отку да вы знаете ? Вы эксперт в зеленой энергетике?

    • == Какая нелепая попытка отмазать это зеленое недоразумение) ==
      Ещё более нелепая и дилетантская попытка отмазать традиционные чадилки.
      Рискну предположить, что вы редко читаете что-то длиннее водочных этикеток и надписей на купюрах.
      Вот и здесь вы явно не пошли дальше заголовка.
      Субтропики не для того, чтобы проводить зимние олимпиады, и пиплы, живущие в этой климатической зоне, привыкли бороться не с холодом, а с жарой.
      Вот как московитские чукчи, только наоборот.
      Случись в Якутске неделя 40-градусной жары - убеждён, что там посыпется вообще всё.
      В общем, энергетическая инфраструктура любой страны, находящейся в субтропиках, не готова к длительным и жёстким морозам.
      Да и тот же водопровод - в каждой климатической зоне есть свои нормативы глубины его укладки.
      А в Техасе крепко добавила цимеса чрезмерная самостоятельность этого штата в электроэнергетике.
      Тамошняя система несовместима с окружающими штатами, и потому помочь им, во всяком случае, кардинально, поставками электроэнергии извне было невозможно.
      Те, кто обвиняет в блэк-ауте ВИЭ, демонстрирует полное дилетантство.
      Ветряки и солнечные панели активно применяются во всех странах северной Европы.
      И я что-то не припомню ни одного случая, подобного нынешнему в Техасе.
      Так что, г-н Коняшов, попробуйте прочесть статью всю - уверяю вас, просветлеете.

  • Главное первому прокукарекать и назначить виноватых. Все проще, рассматриваем крайние значения: 1. Вариант - ветряков нет, имеем отключения в связи с повреждениями ЛЭП (в любом варианте). 2 Вариант - только ветряки, традиционной генерации нет совсем - гудбай Америка!!!
    Альтернативная генерация, как и альтернативная сексуальность требует агресивного пиара, парадов и инвестиций за чужой счет

  • Уважаемый автор. Энергосистема Советского Союза по уровню надежности не идет ни в какое сравнение с тем, что есть в США, в этом СССР шел настолько впереди, что США и не снилось. В наследие от СССР нам досталась энергосистема, в которой в случае нужды можно перебросить электроэнергию из сибирских ГЭС на Кубань и обратно, и каких-либо проблем при этом не возникнет и ваши выводы о том, что у нас только СПб и Москва снабжены децентрализованными отказоустойчивыми энергосистемами в корне не верны. Из те 4-х выводов что вы написали реально можно повлиять только на 4-й - на проблемы с поставками газа на тепловые электростанции - все остальное требует настолько колоссальных капиталовложений, что ущербы от похолоданий по сравнению с ними покажутся сущей ерундой. Теперь про зеленую энергетику - если вы считаете что падение эффективности ветряков на 50% из-за морозов сущая ерунда - то я боюсь вы не совсем понимаете суть энергетики. По сути ветряки потеряли половину своей генерирующей мощности из-за погоды и не смогли своей генерацией смягчить катастрофу. С моей точки зрения это провал. То что отказывали генераторы на электростанциях - тоже понятно и объяснимо - на турбогенераторах стояла защита от перегрузки, и когда сеть стала потреблять намного больше, чем могли выдавать генераторы - она сработала и они стали отключаться чтобы не получить повреждения и не привести к выходу целиком всей электростанции. Главное что непонятно - почему газовые электростанции работали с попутного газа с нефтезаводов и не имели запаса в хранилищах или не были подключены к магистральным трубопроводам. Это дикость конечно, но дикость объяснимая условиями капитализма. Тоже самое в части автономности Техаса по параметрам напряжения и частоты. Дикость вдвойне.

    • Энергосистема Советского Союза по уровню надежности не идет ни в какое сравнение с тем, что есть в США, в этом СССР шел настолько впереди, что США и не снилось. -- угу-м, вы это погоде расскажите. Чем провода савецких ЛЭП отличались от тех, что вчера в Техасе обледенели? Ничем. Точно так же провода обледеневали в СССР, точно так же автоматика в бураны вылетала, и монтеры под страхом увольнения шли от аулов по веревочке к подстанции, и бывало что не находили ее и замерзали в буран (у нас такое совсем недавно было, в 2015 г. кажется).

      в случае нужды можно перебросить электроэнергию из сибирских ГЭС на Кубань и обратно, и каких-либо проблем при этом не возникнет - угу, за исключением экономической целесообразности такой переброски. Ну да, когда Минэнерго СССР покрывало все убытки республиканских сетей - конечно, можно было позволить себе такую роскошь, кидать энергию через континенты, когда ст-ть ее транспортировки превышала ее себест-ть.
      Да, сама энергосистема замечательно работала, идея ее абсолютно верна. Что не гарантирует от волюнтаризма при использовании любой единой ЭС, от наплевательства по отношению к экономич целесообразности.

  • Американцы ! Забыли ответ бумеранга----кто больше всех воздействует на природу, чтобы изменить климат в атмосфере , вот тот и страдает . Мы на зтой планете мелкие букашки - в виде муравьев и человечеству не дано права вторгаться и изменять истоки вселенной - они же не боги . Вот за это и наказаны- все по справедливости.

    • Совершенно непонятно почему вы решили что американцы больше всех воздействуют на природу сейчас. Вот в историческом контексте, да. Америка занимает по выбросу парниковых газов заслуженное первое место (28%) если брать по совокупности с 1850 года. Сейчас доля США велика (13,43%) , но все же первенство принадлежит Китаю (30,34%). Россия где-то на 5-6 месте (4.71%) после ЕС, Великобритании и Индии.