Після масштабних російських атак наша енергосистема вже ніколи не буде такою, як раніше. Яким буде її майбутнє після війни? Науковці переконані, що про це потрібно думати вже тепер. Нещодавно на засіданні Президії Національної академії наук України директор Інституту загальної енергетики НАН України академік Віталій Бабак виступив з доповіддю «Зміни в структурі енергосистеми та особливості роботи енергоринку в період відновлення України». Враховуючи значущість питання, обговорення вийшло далеко за межі окресленої теми.
Як зауважив Віталій Бабак, в енергетиці нового століття пріоритетним є розвиток технологій відновлюваної енергетики, насамперед вітрових і сонячних електростанцій у структурі генерувальних потужностей енергосистем. За словами доповідача, цей процеc (а надто — в Україні) довго розвивався без урахування двох важливих факторів: по-перше, відновлювані джерела є джерелами з нестабільною генерацією, по-друге — за своєю технологічною природою ВДЕ не можуть забезпечувати нормовану стабільність частоти й потужності електроенергії, яку вони постачають в енергосистему.
— Тому, звичайно, актуальним завданням є розроблення концептуально іншого підходу до принципів використання енергії відновлюваних джерел, який сприяв би розв’язанню загальнонаціональної проблеми забезпечення надійності та енергетичної безпеки України, — каже Віталій Бабак.
Як ішлося в доповіді, науковці проаналізували вплив відновлюваних джерел енергії на стабільність енергосистеми. Як нагадав академік Бабак, ще у 2018 році Укренерго дало оцінку: максимальний рівень потужності СЕС та ВЕС, яку може прийняти об’єднана енергосистема України без серйозних відхилень у роботі, становить 3 ГВт. Але на 2021 рік встановлена потужність вже була понад 9,5 ГВт.
— Це створює суттєві виклики для енергосистеми, — зауважив Віталій Бабак. — І на перший план тут виходять гнучкість, здатність реагувати на мінливість балансу попиту і пропозиції. Головні ресурси за цих обставин — керовані маневрові електростанції, управління попитом, а також нові технології накопичення енергії.
Про «зелений» тариф і борги
У доповіді було проаналізовано і вплив законів про «зелений» тариф на економічну ефективність енергетичного ринку України. Як розповів Віталій Бабак, за 2021 рік виробники ВДЕ за «зеленим» тарифом» отримали 99 % оплати, за 2022 рік загальний рівень розрахунків становив уже 55,3 %, а за 2023-й — 52,6 %.
Також було акцентовано, що борги на ринку електроенергії перед Укренерго перевищують 60 млрд грн. Ключові боржники — оператори системи передавання та постачальники універсальних послуг (ПУП), а також великі генерувальні компанії в особі НАЕК «Енергоатом» та ДТЕК. Заборгованість лише за 2023 рік складає понад 18 млрд грн.
— Функціонування відновлювальних джерел енергії у складі об’єднаної енергосистеми під час дії законів про «зелений тариф» є збитковим, і на кінець 2021 року встановлена потужність СЕС і ВЕС зафіксована обсягом 9,655 ГВт, доходи енергоринку склали 930 мільйонів доларів, а витрати — близько 11 мільярдів доларів, — розповів Віталій Бабак. — Тобто енергоринок України зазнав збитків у розмірі більш як 10 мільярдів доларів за рік.
Серед факторів, які зумовлюють збитковість енергоринку, Віталій Бабак назвав купівлю електроенергії для стабілізації частоти (більше ніж 6,5 млрд доларів), купівлю електроенергії для резервування СЕС та ВЕС (понад 2 мільярди) та системні втрати енергоринку (також понад 2 мільярди). «Зіставлення витрат енергоринку говорить про те, що пошук нових принципів прибуткової організації використання енергії СЕС і ВЕС повинен базуватись на блокуванні саме наведених вище факторів», — додав доповідач.
Найкраще рішення на перспективу
Від початку повномасштабного вторгнення станом на 1 червня цього року втрачено до 55 % генерувальних потужностей. Такі невтішні цифри навів академік Бабак.
За рахунок чого може бути компенсовано? Наші європейські партнери можуть допомогти лише частково, адже, як зауважив Віталій Бабак, дозволений обсяг імпорту з ЄС обмежений 1,7 ГВт. Тому зараз і проводиться обмеження споживачів електроенергії — за графіками відключень.
Але найкраще рішення на перспективу, як наголосив доповідач, — використання відновлюваного енергоресурсу шляхом розширення розподіленої генерації на основі ВДЕ та новітніх технологій і засобів акумулювання енергії.
Віталій Бабак нагадує, що, підписавши Паризьку угоду, Україна взяла на себе зобов’язання — до 2050 року більше ніж половина теплової енергії має генеруватися через електроенергію. Окрім того, на кліматичному саміті минулого року вперше в історії ухвалили рішення про відхід від використання вугілля, нафти й газу та нарощення потужності ядерної енергетики. До речі, як розповідає Сергій Бабак, минулого року Міжнародна енергетична агенція спрогнозувала, що війна росії проти України різко прискорить розвиток відновлюваних джерел енергії в усьому світі.
Що ж пропонують науковці? По-перше, електрифікацію теплозабезпечення. «Пропонується спрямовувати електроенергію, вироблену на СЕС і ВЕС безпосередньо для електричного нагріву в системах теплопостачання, оскільки електричні котли не потребують нормованих показників якості електроенергії, — каже Віталій Бабак. — Створення такої моделі розподілу електроенергії з ВДЕ надасть змогу знизити витрати на підтримання частоти та балансування ринку».
Пропонується встановити електрокотли потужністю 50–80 МВт. Як констатує доповідач, в Україні такі не виробляються. Нині їх можна купити у США, Швеції, Франції та інших країнах-виробниках. Але Віталій Бабак переконаний, що виготовлення таких пристроїв можна замовити й вітчизняним енергетичним машинобудівникам, і це можна досить швидко реалізувати, бо електрокотел — це не така складна конструкція, як, наприклад, турбіна.
Електроенергію, яку виробляють автономні сонячні й вітрові станції, науковці пропонують подавати просто на електрокотли як елементи системи централізованого теплопостачання. Звісно, як зауважив академік Бабак, водночас можна використовувати електроенергію об’єднаної енергосистеми.
В Інституті загальної енергетики НАН також розробили спеціальну модель і провели оцінку зміни енергетичного балансу України за електрифікації теплозабезпечення. Окрім того, розроблено спеціальний програмно-інформаційний комплекс, який дав змогу проаналізувати енергоекономічні показники функціонування СЕС і ВЕС за 2021 рік, а також здійснити аналіз показників факторів енергоефективності енергоринку України.
Другий рецепт, який пропонується (і це зараз топтема) — організація структури самодостатньої розподіленої генерації. А які ж пропозиції?
— Енергію, вироблену вітровими й сонячними станціями, потрібно акумулювати, — каже Віталій Бабак. — Поки що у нас це не втілено на жодній вітровій чи сонячній станції. Потім енергію слід передавати спеціальними лініями електропередач на розподільні підстанції, і далі — споживачам.
Також науковці інституту проаналізували енергоекономічні показники функціонування вітрової станції в режимі самодостатньої генерації. Як розповів Віталій Бабак, було враховано ціну на електроенергію 2024 року, курс долара станом на червень тощо. За оцінками науковців, термін окупності такого проєкту складатиме чотири роки.
Що стримує розвиток?
Окреслив доповідач і низку проблем, які стримують розвиток відновлюваної енергетики. Насамперед це воєнні ризики й відсутність їхнього страхування. «Це виклики стосуються не лише реалізації проєктів відновлюваної енергетики, а й у цілому будь-якого напрямку бізнесу з тривалим терміном повернення інвестицій», — зауважив Віталій Бабак.
Ще одна група проблем — поточна ситуація із заборгованістю гарантованого покупця за «зеленим» тарифом, яка становить майже 26 млрд грн, та невизначеність щодо термінів оплати ринкової премії в рамках механізму, передбаченого законом 3220-ІХ, що, за словами Віталія Бабака, формує в інвесторів песимістичні очікування щодо виконання державою нових зобов’язань.
— Окрім того, це відсутність економічних стимулів (зокрема податкових) для споживачів купувати саме «зелену» енергію, — продовжив доповідач. — Ще не запущено реєстр гарантій походження і механізм вуглецевого регулювання. Також у нас не розвинений ринок корпоративних договорів, а ще — не запроваджено державних і муніципальних програм підтримки споживачів щодо встановлення генерації з ВДЕ та установок зберігання енергії.
Які проблеми розв’яже СЕТП?
Як наголосив Віталій Бабак, створення централізованої системи електричного теплопостачання в Україні розв’язує кілька проблем державного значення. По-перше, забезпечується у повному обсязі оплата вартості електроенергії, виробленої на СЕС і ВЕС, коштом доходів системи СЕТП.
По-друге, реалізація запропонованих заходів забезпечує гарантовану конкурентоздатність широкого використання ВДЕ, й енергоринок автоматично позбавляється збитків. По-третє, вивільняються 7 млрд куб. м природного газу, що є значним внеском в енергетичну безпеку країни. По-четверте, на 38 млн т. в еквіваленті СО2 скорочуються викиди вуглекислого газу, що становить близько 40 % усіх його викидів в Україні у 2021 році під час виробництва теплової та електричної енергії в країні.
— Переведення системи централізованого теплопостачання на застосування електричних котлів з комбінованим використанням електроенергії як традиційних, так і відновлюваних джерел забезпечує цій системі високу економічну ефективність, — резюмував академік Бабак. — А собівартість теплової енергії у новій системі електротеплопостачання може бути зменшена.
Енергетичні рішення у світі
Під час обговорення особливо цікаво було почути, які ж рішення в енергетиці застосовують різні країни. Наприклад, Австралія, де дуже розвинена вітрова і сонячна енергетика, побудувала за рік 1 ГВт акумулювальних потужностей — за цю роботу взялась компанія Tesla. На північному шельфі Німеччини було побудовано потужні вітрові станції, які генерують 10 ГВт, а також спеціальні лінії електропередач на південь країни. А у Фінляндії вирішили забезпечувати теплонагрів узимку, закачуючи воду у карстові печери.
— Встановлені електричні котли, які живляться від сонячних станцій, влітку нагрівають воду до 140 С°, — розповідає Віталій Бабак. — Вода не кипить, бо перебуває в закритому середовищі в печері. Вода зберігає цю температуру, а взимку йде до звичайної теплотраси. Це дає можливість, наприклад, забезпечувати ціле місто протягом усієї зими тепловою енергією.
Під час обговорення йшлося про те, що багато з досвіду цих країн можна запозичити й Україні. Але, як зауважив Віталій Бабак, для цього потрібні серйозні інвестиції. «Треба розробляти проєкти для кожного міста, кожного регіону окремо, враховуючи відстань від ВЕС і СЕС та інші фактори», — додав він.
Потрібне економічне обґрунтування
Директор Інституту економіки та прогнозування НАН України академік Валерій Геєць розповів, що енергетики й економісти академії дійшли спільного висновку — пропозиція виокремити з усієї генерації ту, що пов’язана з відновлювальними джерелами, і під’єднати її до теплогенерації є виправданою. Водночас він нагадав, що деяке обладнання не виробляється в Україні, тому, щоб уникнути імпортозалежності, потрібна відповідна стратегія. Також академік Геєць наголосив, що технічні питання слід розглядати без відриву від економічного обґрунтування, адже у масштабних енергетичних проєктах доведеться використовувати значну частку іноземних інвестицій.
Очевидно, що однією з наших значних проблем була чимала концентрація потужностей, коли декілька великих електростанцій генерували близько 60 % електроенергії, а 10 великих підстанцій Укренерго транспортували близько 50 %. Про це заявив голова Комітету Верховної Ради України з питань енергетики та житлово-комунальних послуг Андрій Герус.
«Безумовно, якщо таких електростанцій буде не десять, а сотня, то зруйнувати й пошкодити всі буде практично неможливо», — додав він.
Також Андрій Герус відзначив бурхливий розвиток ВДЕ-генерації у світі. «За один рік сонячні панелі подешевшали майже на 50 %, — розповів він. — Відповідно, ці технології стають більш доступними й з’являються нові можливості, наприклад, накопичення електроенергії. Тому це однозначно наше майбутнє».
Голова Державної інспекції енергетичного нагляду України Руслан Слободян підтримав думку Андрія Геруса і наголосив на важливості створення невеликих об’єктів розподіленої генерації в такій кількості, щоб ворогу просто було економічно недоцільно витрачати на них дороге озброєння. На думку експерта, потрібно створити необхідні економічні механізми, щоб енергетичні проєкти були вигідні бізнесу, тому що в примусовому порядку реалізувати задачі, які були озвучені керівництвом держави на конференції з відновлення, буде дуже важко.
Які завдання попереду?
Директор Навчально-наукового інституту енергетики, автоматики і енергозбереження Національного університету біоресурсів та природокористування України, заступник голови ради кластера цифрової енергетики професор Віктор Каплун вважає, що пропозиції Інституту загальної енергетики є вкрай актуальними й важливими, а також досяжними — й економічно, і технічно. А от щодо локалізації цих завдань на рівні регіональних енергосистем, територіальних громад, то професор Каплун вважає, що тут дискусія тільки починається.
«Серед експертів, які залучені до цих проблем, виникає питання цифровізації, — додав він. — Мені видається, що якщо ми переходимо до розподіленої генерації, до децентралізації енергосистеми, то виникають надзвичайно важливі питання, пов’язані з диспетчеризацією і відповідними режимними умовами її функціонування».
Академік-секретар Відділення фізико-технічних проблем енергетики НАН України, директор Інституту електродинаміки НАН академік Олександр Кириленко зауважив, що необхідним є подальший пошук та розроблення нових моделей підвищення ефективності функціонування ринку електроенергії України за умов збільшення частки відновлюваних джерел енергії в загальному балансі, збалансованості обсягів розосередженої генерації, а також залучення активних споживачів до процесів керування попитом. Також академік Кириленко наголосив на необхідності проведення міждисциплінарних досліджень у сфері техніко-економічного аналізу впровадження різних моделей підвищення ефективності функціонування роздрібного ринку електричної енергії в умовах розвитку нової генерації.
Як резюмував президент НАН академік Анатолій Загородній, дослідження і розрахунки, які було виконано в Інституті загальної енергетики, вилились у конкретні цифри, які засвідчують, що шлях ефективного використання «зеленої» енергії правильний, і він дасть змогу зменшити збитковість українського енергоринку.
Підготував Дмитро ШУЛІКІН
На фото автора: Віталій Бабак, Валерій Геєць, Андрій Герус, Віктор Каплун, Олександр Кириленко, Руслан Слободян
Читайте також: