Техасская жара высвечивает основную проблему ветроэнергетики

13 июля 2022 года

Техас страдает от сильной жары. Трехзначные температуры [100 градусов по Фаренгейту (или 37,78 градусов по Цельсию) и выше – прим.пер.] подвергают стрессу энергосистему штата, и ранее в этом месяце ERCOT [Electric Reliability Council of Texas - Американская организация, управляющая электросетью Техаса – прим.пер.], оператор электросетевого хозяйства штата Одинокой Звезды, попросил техасцев экономить энергию. Также жара серьезно сказалась на производстве энергии ветра.

На этой неделе агентство Bloomberg сообщило, что ветряные турбины в Техасе работают всего на 8 процентов своей мощности из-за слабого ветра. Это весьма прискорбно, потому что спрос на электроэнергию сильно растет из-за погодных условий.

Есть определенная ирония в том, что крупнейший ветропарк в США не может использовать свои мощности для снабжения граждан во время пикового спроса. Но, конечно, нет ничего удивительного в том, что это происходит. Выработка электроэнергии с помощью энергии ветра полностью зависит от погоды; при неблагоприятных погодных условиях выработка падает.

Европе напомнили, насколько важна скорость ветра, в прошлом году, когда она упала ниже среднего уровня, что привело к более низкому уровню ветрогенерации, чем обычно, и частично способствовало энергетическому кризису, поразившему большую часть континента осенью. Ветроиндустрия признает этот факт: журнал WindPower Monthly опубликовал статью, в которой объяснялось, что производительность ветропарка больше зависит от скорости ветра, чем от производительности турбин, независимо от их возраста.

Vestas и Ørsted, мировые лидеры по производству турбин, заявили, что на их финансовые результаты за 2021 год повлияла низкая скорость ветра. Отрасль не скрывает прямой взаимосвязи между мощностью ветра и выработкой электроэнергии. Политики, со своей стороны, предпочли бы не говорить об этом.

Когда заморозки в Техасе оставили тысячи людей без электричества на несколько часов, а в некоторых случаях и дней, чрезмерное строительство ветряных турбин в штате было подвергнуто критике, так как они замёрзли во время похолодания. По правде сказать, так же поступили газовые скважины и газовые электростанции. В том, что Техас замерз, виноваты все. Как объекты, связанные с ископаемым топливом, так и возобновляемые источники энергии потерпели неудачу. Но в то время как газовые электростанции можно утеплить, турбины не будут вращаться, если нет ветра.

“Сочетание экстремального пикового спроса, слабого ветра и высокой частоты простоев объектов тепловой генерации может потребовать от системных операторов использования аварийных процедур, вплоть до временного ручного сброса нагрузки”, - говорится в отчете North American Electric Reliability Corporation (NERC) [Некоммерческая корпорация, базирующаяся в Атланте, штат Джорджия, и образованная 28 марта 2006 года в качестве преемника Североамериканского совета по надежности электроснабжения – прим.пер.] об оценке надежности, опубликованном ранее в этом году.

В отчете упоминались отключения солнечных электростанций в Техасе и Калифорнии в прошлом году, причём говорилось, что это нарушило работу обычных электростанций и вызвало перебои в электроснабжении. Отключения были вызваны силовыми инверторами: устройствами, которые подключают ветряные и солнечные электростанции к высоковольтным линиям. Если они не запрограммированы правильно, то они могут, а так в действительности и произошло, отключиться, что приведет к сбою в работе сети.

Но в то время как можно запрограммировать инверторы мощности ветряных и солнечных ферм, нет никакого способа заставить ветер дуть по требованию. Это было продемонстрировано предупреждением, выпущенным NERC для коллег ERCOT на Среднем Западе в Независимом системном операторе Midcontinent, или MISO, о том, что части территории, находящейся под его управлением, находятся под угрозой отключения электроэнергии этим летом.

“Более экстремальные температуры, более частые перебои в подаче электроэнергии или низкие ветровые условия подвергают северные и центральные районы зоны ответственности MISO более высокому риску временного снижения нагрузки по инициативе оператора для поддержания надежности системы”, - говорится в сообщении NERC.

Как отмечается в сообщении Bloomberg, составленном на основе информации, полученной на этой неделе, взаимосвязь между высокими атмосферными температурами и низкой скоростью ветра вовсе не новость. Это хорошо документированная взаимосвязь между погодными системами высокого давления, повышающими температуру и в то же время снижающими скорость ветра. Это также довольно неудобная взаимосвязь для ветроэнергетики летом.

Проблема становится более серьезной, когда это не просто временная система высокого давления, влияющая на скорость ветра. В прошлом году в центральной и северо-западной Европе средняя скорость ветра в некоторых районах, по некоторым оценкам, оказалась примерно на десять процентов ниже в течение года. В других частях Европы ветер был сильнее обычного, и для них это было хорошо, но, опять же, к сожалению, ветер нельзя заказать по запросу.

Это крайнее проявление феномена, называемого прерывистостью, вероятно, подстегнет начало ещё одного обсуждения аккумуляторных батарей. Многообещающее аккумуляторное хранение уже довольно давно находится в центре внимания рынка возобновляемых источников энергии. Чего оно не получило, так это массового наращивания, хотя в прошлом году емкость аккумуляторных батарей в Соединенных Штатах увеличилась в три раза до 4,63 ГВт.

В своё время EIA [Управление энергетической информации (англ.  Energy Information Administration) — независимое агентство в составе федеральной статистической системы США, ответственное за сбор, анализ и распространение информации об энергии и энергетике – прим.пер.] сообщало, что ожидается, что в США к концу 2023 года объем хранилищ на основе аккумуляторных батарей увеличится еще на 10 ГВт, причем более 60 процентов этой мощности будет использоваться в связке с солнечными фермами. Это, безусловно, хорошая новость: солнце, по крайней мере, светит каждый день или почти каждый день. Остается открытым вопрос: что делать ветряным турбинам, когда ветра просто нет?

Ответ, с точки зрения перспективы бескомпромиссного перехода, вероятно, будет заключаться в том, чтобы поддержать ветер солнечной энергией и наоборот. Это потребовало бы резервирования в виде гораздо большего количества генерирующих мощностей, чем на самом деле необходимо для производства электроэнергии, необходимой для определенного населенного пункта. Проблема в том, что люди меняют отношение к возобновляемым источникам энергии.

Строительство того, что должно было стать крупнейшей солнечной фермой в США, было отменено в прошлом году из-за противодействия местных жителей. Ветряные турбины обвиняются в гибели сотен тысяч птиц каждый год только в США. Возможно, слабый ветер - это, в некотором смысле, хорошая новость, по крайней мере, для птиц.