Загорская ГАЭС
Электричество – не товар, который можно хранить на складе. И не залежи минерального сырья, лежащие в естественных хранилищах. Что делать в условиях резких суточных и сезонных колебаний спроса на него?
Отсутствие возможностей консервировать электроэнергию означает, что в периоды спада нагрузки генерирующие мощности работают вхолостую. А в моменты пика, если их недостаточно, могут не справиться с нагрузкой.
Создание способов хранения электроэнергии позволяет избежать «блэкаутов» и других аварий и катастроф, а также позволяет избежать строительства лишних генерирующих мощностей. Это означает рост энергоэффективности и снижение рисков возникновения чрезвычайных ситуаций.
Самый распространённый в мире, простой и эффективный способ хранения энергии – «водяное энергохранилище». Эту систему «там» называют pumped-storage plant, в нашей стране наиболее привычное название – гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС).
По сути, ГАЭС – это насосы и два бассейна с водой – нижний и верхний. Разность высот между бассейнами – десятки или сотни метров.
В период спада нагрузки на энергосистему, преимущественно ночью, создаётся избыток электроэнергии. Его используют для перекачки воды из нижнего бассейна ГАЭС в верхний. Днём, при пиковых нагрузках, агрегаты ГАЭС действуют в обратном направлении – трансформируя кинетическую энергию падающей воды в электроэнергию, поступающую в объединённую систему.
В ряде случаев это очень эффективный способ, но далеко не всегда применимый. Поэтому идёт поиск и других способов. В частности, проблему хранения энергии поднимает DLR (немецкий аэрокосмический центр). Он также ведёт разработки в этом направлении. Одна из них – использование того же подхода при создании хранилища тепловой энергии, по аналогии с ГАЭС – создание уже теплоаккумулирующей электростанции.
В качестве эффективно работающих ГАЭС DLR приводит в пример электростанции в Альпах. Для России ни гидро-, ни теплоаккумуляция не является диковинкой. Вопрос в степени внедрения этих технологий в повседневную жизнь.
Эксперт журнала «Энергорынок» Максим Герасимов в статье «Роль и перспективы ГАЭС в Единой энергосистеме России» приводит следующие сравнения: в Японии мощность ГАЭС в балансе энергосистемы достигает 49%, в Испании – 57%, в Швейцарии – 44%, в России же – «целых» 0,57%, или 1,2 ГВт. И практически вся мощность приходится на одну Загорскую ГАЭС.
Географ не может здесь не отметить наличие двух факторов, по меньшей мере один из которых объективен:
1) Япония, Испания и Швейцария – горные страны, там есть естественные предпосылки к развитию ГАЭС;
2) Отсутствие запасов нефти, газа, угля сильнее стимулируют их к поиску способов энергосбережения.
Тем не менее, 0,57% – катастрофически малая величина для энергосистемы. Как сообщает Герасимов, опыт работы зарубежных энергосистем с преобладанием АЭС и ТЭС (это также и наш случай) показывает, что доля установок, обеспечивающих маневрирование электроэнергией, должна быть не менее 25%, в том числе ГАЭС – 10%-12%.
Нельзя сказать, что развитием системы ГАЭС у нас пренебрегали. В 1983 году в СССР была принята Энергетическая программа (наряду с более известной людям среднего и старшего возраста Продовольственной программой (1982), предполагавшая, среди прочего, создание систем маневрирования электроэнергией, преимущественно на северо-западе, в центре и на юге страны.
Справка
Энергетическая программа СССР – программа развития ТЭК, принятая в 1983 г. ЦК КПСС и Советом министров СССР.
В настоящее время «реанимирована» в виде Энергетической стратегии России на период до 2020 года, утверждённой правительством Российской Федерации в августе 2003 года.
Решение о строительстве Загорской ГАЭС (ныне – город Сергиев Посад) было принято ещё в 1974 году. В 1987 году были пущены в эксплуатацию два первых гидроагрегата. Выход на полную мощность в 1,2 ГВт произошёл в 2000 г.
За 20 лет работы эффективность ГАЭС подтвердилась, но её мощность покрывает примерно 25% потребностей центрального региона. В связи с этим в 2006 году было принято решение о строительстве Загорской ГАЭС-2 мощностью 840 МВт поблизости от первой станции. Сейчас ГАЭС-2 – в процессе строительства, завершение планируется в 2013 году.
10-киловаттная экспериментальная станция, использующая технологию создания разницы тепловых потенциалов для хранения энергии с нагревом до 4000С. Фото DLR
В 1970-1980-х годах институтом «Гидропроект» прорабатывалось не менее 10 проектов ГАЭС. Среди них второй по масштабам после Загорской проект Ленинградской ГАЭС. Его начали разрабатывать ещё в 1974 году. В 1987 году по решению Совета министров СССР эта работа была остановлена, а сейчас Ленинградская ГАЭС вновь в стадии проектирования.
Эти объекты наряду с проектируемыми Курской, Центральной и Волоколамской ГАЭС входят в число приоритетных пунктов нынешней российской энергетической стратегии.
Подготовил Кирилл Дегтярёв