|
Моделирование работы энергосистемы, базирующейся на ветре и солнце, проведенное в Институте динамики и самоорганизации Общества Макса Планка (ФРГ), показывает, что мнение о её потенциальной нестабильности скорее предвзятое, нежели верное.
Долгие годы одним из самых весомых доказательств низкой эффективности альтернативной энергетики считалась её потенциальная нестабильность: ветер дует, а солнце греет не всегда с одинаковой силой, а ещё иногда случается штиль или ночь. Моделирование работы основывающейся на ветре и солнце энергосистемы, проведённое в Институте динамики и самоорганизации Общества Макса Планка (Германия), показывает, что это было предвзятое мнение.
Проблемы у «зелёного» сценария развития энергетики, конечно, есть, но они вовсе не таковы, как мы привыкли думать.
Ключевым фактором повышения стабильности работы энергосистемы оказалось очень большое количество электростанций, требуемое в случае перехода на гелио- и эоловую энергетику. Сейчас редкая ветряная турбина имеет мощность более 5 МВт, то есть средней европейской стране (а для моделирования была выбрана Британия) понадобится в десятки раз увеличить число генерирующих установок. Солнечную энергетику также придётся использовать локально (например, на крышах домов), то есть и её мощности неизбежно будут сильно децентрализованы. Симуляция показала, что условия работы и солнечной, и ветроэнергетики в разных частях страны окажутся весьма различными и постоянное отсутствие ветра в одном регионе будет компенсироваться сильным бризом в другой части страны. Солнце, особенно зимой, когда ночи длинны, будет, разумеется, не столь постоянным энергоисточником. Но и здесь есть выход: вечером интенсивность ветров у морского побережья Великобритании растёт.
В целом даже без привлечения сценария обмена мощностями с другими странами генерация «зелёной» электроэнергии оказалась вполне устойчивой и способной покрыть реальный (сегодняшний) график нагрузки на британские энергосети. При этом более интенсивное использование двойных (ночь - день) и тройных (часы пик - часы низкого потребления - часы умеренной интенсивности) регулируемых тарифов оставляет значительные резервы для повышения устойчивости единых ЭС.
Что особенно интересно, в случае аварий в сетевом хозяйстве и выхода из строя отдельных ЛЭП «альтернативная энергосистема» оказалась (по крайне мере в модели) даже устойчивее обычной. Из-за децентрализации ЛЭП, идущая в одном направлении, практически всегда будет иметь параллельную, которую можно использовать для дублирования питания того или иного населенного пункта. Конечно, это будет означать бóльшую, чем сегодня, общую длину линий электропередачи, однако сечение проводов в среднем уменьшится, как и вольтаж ЛЭП, а также необходимость в трансформаторах: меньшая мощность источников питания и меньшая длина «плеча» до конечного потребителя в целом скомпенсируют издержки на увеличение общей длины проводов.
Более того, отключение целых регионов (вспомним «эффект домино» и Германию 2006 года) будет невозможно: множество генераторов попросту не может выйти из строя мгновенно, что исключает крупные блекауты из-за аварий на электростанциях.
Но всем ли хорош это подход? Увы, нет. Учёные отмечают, что, согласно моделированию, децентрализованные сети, в отличие от централизованных, уязвимее к парадоксу Дитриха Бресса, гласящему, что в децентрализованных сетях новая линия между двумя точками, уже соединенными другими линиями, может привести к падению пропускной способности (а не к росту, как кажется), особенно если она короче предшествующих линий.
Эффект может быть сходен с разницей в пропускной способности железных и автомобильных дорог: несмотря на большее количество полос (путей), автодороги используются менее интенсивно, даже при полной загрузке и перегрузке (пробки). В отличие от ситуации с отсутствием выбора (обе ЛЭП равны по длине и потерям), появление третьей, более кроткой линии заставит обладающих свободой действий операторов электростанций направить энергию через третий путь, что перегрузит его и вызовет падение пропускной способности данного сегмента сети в целом.
Подготовлено по материалам Института динамики и самоорганизации Общества Макса Планка.
| |