Потенціал розподіленої генерації: необхідні кроки для України

Знищення енергетичної інфраструктури

Російські атаки цілеспрямовано нищать українську енергетику. За словами міністра енергетики Германа Галущенка, тільки за останні кілька атак було втрачено понад 8 ГВт генерації. Для порівняння, загальна потужність споживання електроенергії влітку 2021 року становила близько 15 ГВт. Втрата такої кількості генерації призводить до обмежень споживання електроенергії для промисловості, бізнесу і населення.

Розподілена генерація як рішення

Для підготовки до наступної зими, коли споживання електроенергії суттєво зросте, необхідно вже сьогодні, навіть ще вчора, приймати рішення як забезпечувати зростаючий попит та за рахунок яких джерел.
Одним із варіантів є відновлення великих електростанцій, які зазнали бомбардувань. Але тут є великі ризики.
По–перше, в залежності від пошкоджень, такі відновлення можуть зайняти значний проміжок часу та потребуватимуть великих капітальних вкладень. Якщо пошкоджено основне обладнання, то час на його виготовлення може становити від 8 місяців до 18 місяців, а також час на монтаж та пуско-налагоджувальні роботи складе ще додатково 3-6 місяців. Такі терміни аж ніяк не підходять для запуску ТЕС та ТЕЦ в осінньо-зимовий період 2024-2025 рр.

По-друге, ворогу відомі локації даних об’єктів, і немає ніяких гарантій, що в ці локації знову не прилетять російські ракети чи дрони, навіть під час будівництва, та знову можуть знищити як обладнання, так і працівників.
По-третє, під час війни це дуже дороге задоволення: капітальні вкладення у відновлення таких об’єктів становитимуть не менше 2000-3000 тис євро / кВт встановленої електричної потужності.
Іншим варіантом є впровадження проектів розподіленої генерації, які можуть бути розпорошені по всій країні і забезпечувати потреби в електроенергії місцевих споживачів.

Що таке розподілена генерація

Розподілена генерація відноситься до різноманітних технологій, які виробляють електроенергію в місці або поблизу, де вона буде використовуватися, наприклад, сонячні панелі та комбіноване тепло та електроенергія. Розподілена генерація може обслуговувати одну структуру, таку як дім чи бізнес, або вона може бути частиною мікромережі (меншої мережі, яка також пов’язана з більшою системою доставки електроенергії), наприклад, на великому промисловому об’єкті, військовій базі, або комунальному підприємстві, лікарні, університеті тощо. При підключенні до розподільних ліній низької напруги електромережі розподілена генерація може допомогти забезпечити доставку чистої, надійної електроенергії до додаткових споживачів і зменшити втрати електроенергії на лініях передачі та розподілу.
Розподілена генерація може принести користь навколишньому середовищу, якщо її використання зменшує кількість електроенергії, яка повинна вироблятися на централізованих електростанціях, у свою чергу, може зменшити вплив централізованої генерації на навколишнє середовище.
Розподілена генерація включає в себе, в тому числі, і газові генератори малої потужності, які можуть підтримувати роботу критично важливих об’єктів, таких як теплокомуненерго та водоканали.

Когенераційні установки економічно вигідні для виробництва електроенергії для власних потреб і не тільки, оскільки дозволяють не платити споживачу за її транспортування. Сьогодні на ринку склалася ситуація, коли генерувати енергію для власних потреб можна дешевше, ніж купувати з мережі. Сюди ж накладається питання дефіциту потужностей та відключення. Всі умови склалися для того, щоб великий бізнес, який багато споживає, зайнявся встановленням таких станцій, адже навіть після закінчення бойових дій власні установки будуть рентабельними.

За ринкової вартості природного газу вартість електроенергії без обслуговування становитиме близько 4-5 гривень за кВт-год. Електроенергія з дизеля коштуватиме від 25 гривень за кВт-год. Тому це цікаво, навіть якщо продукувати лише електроенергію.
Крім цього, проекти з використанням когенераційних газопоршневих установок мають відносно невелику вартість капвкладень порівняно з відновленням великих станцій, яка у 2-3 рази менша на встановлений кіловат електричної потужності.

Слід відмітити і швидкість впровадження таких проектів. Наприклад, для виробництва обладнання, його встановлення і запуску на об’єкті потрібно до 8-10 місяців. Що в сьогоднішніх умовах є найкращим варіантом. Газопоршневі установки, на відміну, від СЕС та ВЕС можуть працювати 24/7 з однією потужністю, а також швидко, за потреби споживачів, як знижувати її, так і нарощувати, практично за лічені хвилини. Також, газопоршневі станції паралельно генерують і теплову енергію, приблизно тієї ж потужності, що і електрику. Це може бути вигідно передусім для теплоенерго, адже вони використовують його для опалення будівель, а також для тепломістких підприємств: молочних підприємств, харчової промисловості. Тому, когенераційні установки мають переваги над іншими джерелами, особливо, взимку, коли існує потреба в теплі також.

Таким чином, перехід до розподіленої генерації має переваги не лише з огляду на війну, а ще й з огляду на економічну доцільність. Ще п’ять років тому ці системи окуповувалися за 10-30 років, а зараз їх можна окупити протягом трьох років.

Іншим варіантом, може бути впровадження проектів СЕС, які мають як свої переваги, так і недоліки.
Перевагами таких проектів є їх відносна дешевизна, капвитрати на 1 кВт встановленої потужності СЕС приблизно на тому ж рівні, що і газопоршневі станції. Також, термін впровадження проектів СЕС (в залежності від потужностей) схожий до встановлення когенераційних станцій.

Також, до переваг СЕС можна віднести невичерпне джерело енергії – сонячна енергія. Але в цьому ж є і свої недоліки, так як сонячна енергія є тільки в світлий час доби (вдень). Крім цього, потужність СЕС може дуже сильно «просідати», наприклад, коли хмарний день, або ж взимку, коли світловий день триває лише декілька годин. СЕС може комплектуватися акумуляторними батареями, які дозволять споживачам отримувати електроенергію і у вечірній час, однак капітальні витрати в такому разі зростуть на порядок. В проектах слід також пам’ятати про деградацію як панелей, так і акумуляторних батарей, які через 10 років втратять ємність на 20%.

Все ж, в економічному сенсі, СЕС є цілком життєздатною ідеєю, оскільки протягом 2023 року сонячні панелі знову подешевшали майже вдвічі, в результаті чого в усьому світі було введено в експлуатацію 473 ГВт нових потужностей відновлюваної енергії. З них 346 ГВт виробляють сонячні електростанції, завдяки чому сонячна енергетика стала світовим лідером серед усіх відновлюваних джерел за встановленою потужністю.

Для України виявляється, що створення мережі зі 100 сонячних електростанцій з акумуляторними батареями обійдеться дешевше, ніж відновлення зруйнованих ТЕС і ГЕС (які лише знову стануть ціллю для ракетних ударів). Енергетичній системі все одно знадобиться додаткова маневреність, але як тільки вона буде підключена до мережі Європейського Союзу, цю проблему, ймовірно, буде легше вирішити за допомогою передачі енергії на вимогу.

Слід визнати, що деякі СЕС, навіть розташовані в глибині українського тилу, були цілеспрямовано знищені ракетними ударами (зокрема в Харківській, Дніпровській та Миколаївській областях). Сонячні електростанції поблизу міста Олешки на Херсонщині також зазнали руйнації, оскільки вони знаходились у зоні затоплення паводковими водами з Каховської ГЕС. Але пошкоджені сонячні електростанції вимагають мінімального часу для відновлення, адже потрібно лише встановити нові стандартні модулі замість зламаних.

Перехід України на відновлювані та альтернативні джерела енергії зменшить вартість енергопостачання, зменшить викиди парникових газів і зробить енергетичну систему більш інклюзивною: вона буде безпосередньою власністю населення, а не лише корпорацій.

Розподілена генерація має стати важливим інструментом для забезпечення енергетичної безпеки України в умовах війни. Це децентралізована, стійка система, що може допомогти подолати наслідки російської агресії та збудувати більш стійку енергетичну систему в майбутньому.