sq.com.ua
Как устроена энергетика Украины
Просто о сложном
Электроэнергетика – это отрасль, которая занимается производством, передачей и распределением электрической энергии. Для её получения используют разные источники: уголь, природный газ, атомную энергию, солнце, ветер, воду и другие возобновляемые источники.
- Лазуренко Александр Павловичпрофессор, завкафедрой электрических станций Учебно-научного института энергетики, электроники и электромеханики Национального технического университета «ХПИ»"Электроэнергетика – это самая большая техническая система, которую создало человечество за время цивилизации. Количественно с ней не может сравниться никакая другая система. Можно говорить о сопоставимых числах в системе мобильной связи – мобильных телефонов действительно очень много. Но количество электрических лампочек, а они – это потребители, т.е. часть системы электроэнергетики, - никто никогда даже не пересчитает"*.
*Здесь и далее, цветом выделена прямая речь эксперта Лазуренко А.П.
Электроэнергетическая система - это три основных процесса: генерация, передача и распределение/потребление. Естественно, они все связаны между собой. Основная задача электроэнергетики - это обеспечение потребителей электроэнергией.
Генерация
Всё начинается с генерации. Речь - о разных видах электростанций. Сейчас их делят на два класса:
1. Традиционная энергетика. Сюда входят:
А) гидроэлектростанции (ГЭС) – это место, где вырабатывают электричество с помощью энергии воды. Обычно на реке строят дамбу, которая удерживает воду, создавая водохранилище. Когда воду выпускают через специальные трубы, она вращает гидротурбины, а те приводят в движение генераторы, которые вырабатывают электричество. Крупнейшие ГЭС Украины – Днепровская, Кременчугская, Каневская, Киевская, Днестровская. Каховская плотина и ГЭС были разрушена во время войны.
Б) теплоэлектростанции (ТЭС) – это место, где вырабатывают электричество с помощью тепла. Обычно для этого сжигают уголь, газ или мазут, чтобы нагреть воду и получить пар. Пар вращает турбины, которые подключены к генераторам, вырабатывающим электричество. ТЭС производят много энергии, но при этом выбрасывают в воздух вредные газы.
А) гидроэлектростанции (ГЭС) – это место, где вырабатывают электричество с помощью энергии воды. Обычно на реке строят дамбу, которая удерживает воду, создавая водохранилище. Когда воду выпускают через специальные трубы, она вращает гидротурбины, а те приводят в движение генераторы, которые вырабатывают электричество. Крупнейшие ГЭС Украины – Днепровская, Кременчугская, Каневская, Киевская, Днестровская. Каховская плотина и ГЭС были разрушена во время войны.
Б) теплоэлектростанции (ТЭС) – это место, где вырабатывают электричество с помощью тепла. Обычно для этого сжигают уголь, газ или мазут, чтобы нагреть воду и получить пар. Пар вращает турбины, которые подключены к генераторам, вырабатывающим электричество. ТЭС производят много энергии, но при этом выбрасывают в воздух вредные газы.
ТЭС - самый распространенный в мире источник генерации энергии. В Украине - много ТЭС: Бурштынская, Ладыжинская, Трипольская, Приднепровская, Криворожская и др. Часть из них Украина из-за войны потеряла: крупнейшая Запорожская ТЭС находится на оккупированной территории, Кураховская ТЭС – фактически на линии фронта. ТЭС Харьковской области – это Змиевская, на которой 10 энергоблоков, и ТЭЦ-5. Последняя считается одной из самых современных, потому что запускалась в 70-е годы прошлого века. Там было 3 блока: один мощностью 300 МВт и два по 100 МВт.
В) атомные электростанции (АЭС) - это место, где вырабатывают электричество с помощью энергии расщепления атомов. На АЭС используют ядерное топливо (обычно уран), которое расщепляется в реакторе, выделяя много тепла. Это тепло нагревает воду, превращая её в пар, который вращает турбины и генераторы, производящие электричество. АЭС выделяют много энергии, но требуют строгой безопасности, чтобы избежать утечек радиации. До начала полномасштабного вторжения в Украине работали 4 АЭС - это Запорожская, Хмельницкая, Южноукраинская и Ровенская, всего - 15 энергоблоков. Сейчас Запорожская АЭС временно оккупирована.
Хмельницкая АЭС
Фото - Википедия
Для Украины атомная энергетика – базовая: она дает около 50% энергии. С точки зрения экологии АЭС – лучший вариант: они оказывают минимальное воздействие на окружающую среду, в отличие от ТЭЦ, которые, естественно, выбрасывают значительно больше вредных веществ при сгорании любого органического топлива.
Ботиевская ВЭС
Фото - ДТЕК
2. Возобновляемая энергетика. Возобновляемая энергетика – это получение энергии из источников, которые не заканчиваются. Это солнце, ветер, вода, тепло земли и биомасса. Такие источники экологичны, потому что не загрязняют природу и не выбрасывают вредные газы. Солнечные панели, ветряки и гидроэлектростанции – примеры использования возобновляемой энергии.
Если говорить об Украине, то у нас наиболее развита солнечная энергетика и ветряная. Но она погодозависима: это стахастическая, или случайная генерация. Кроме того, она локальна, преимущественно развивалась на юге и юге-востоке Украины: там приемлемые территории, чтобы получать энергию солнца и ветра круглогодично, но сейчас эти земли временно оккупированы. Сейчас возобновляемая энергетика дает до 10% энергии; если бы у нас осталось все, что уже разрушено и оккупировано, - предположительно мы бы сейчас вышли на цифру в 20% энергии, получаемой от возобновляемой энергетики.
Если мы говорим о Харьковской области, то вот такое лето, как было в этом году, фактически – больше 4 месяцев, естественно, благоприятно для солнечной генерации.
Если мы говорим о Харьковской области, то вот такое лето, как было в этом году, фактически – больше 4 месяцев, естественно, благоприятно для солнечной генерации.
Передача
Передача электроэнергии – это процесс доставки электричества от электростанций к домам, заводам и другим потребителям. Для этого используют линии электропередачи – провода, натянутые на высоких столбах или проложенные под землёй. Электричество передаётся на большие расстояния под высоким напряжением, чтобы уменьшить потери энергии. На подстанциях напряжение уменьшают, чтобы сделать его безопасным и пригодным для использования.
Со времен Советского Союза в Украине еще остались линии 750 кВ, но основные – это 330 кВ, 220 кВ, 150 кВ, 110 кВ и распределительные 6-10 кВ.
Таких линий - много. Чем больше этих линий, чем больше связей - тем выше надёжность системы. Сейчас, во время войны, мы очень явно это ощутили. Высоковольтное кольцо из линий электропередач позволяет нам обеспечивать «кругооборот» энергии.
Что это значит? Это значит, что если где-то что-то происходило или происходит, то, используя хорошие и надежные связи, то есть линии электропередач, мы можем передавать электроэнергию из избыточной части энергосистемы в, соответственно, дефицитную. До войны избыток у нас всегда был на востоке и юго-востоке страны, потому что здесь есть Запорожская АЭС с шестью блоками-миллионниками.
Таких линий - много. Чем больше этих линий, чем больше связей - тем выше надёжность системы. Сейчас, во время войны, мы очень явно это ощутили. Высоковольтное кольцо из линий электропередач позволяет нам обеспечивать «кругооборот» энергии.
Что это значит? Это значит, что если где-то что-то происходило или происходит, то, используя хорошие и надежные связи, то есть линии электропередач, мы можем передавать электроэнергию из избыточной части энергосистемы в, соответственно, дефицитную. До войны избыток у нас всегда был на востоке и юго-востоке страны, потому что здесь есть Запорожская АЭС с шестью блоками-миллионниками.
Распределение
Распределение электроэнергии – это процесс доставки электричества от подстанций прямо к домам, офисам и предприятиям. На этом этапе используют понижающие электрические подстанции и линии низкого напряжения, чтобы электричество стало безопасным для использования. Электричество проходит через распределительные щиты и счетчики, которые учитывают, сколько энергии вы используете. За распределение отвечают местные компании (уровень облэнерго), которые следят за исправностью сетей. Это последний шаг перед тем, как электричество попадает к потребителю.
Харьковская ТЭЦ-5. Фото - Википедия
Немного предыстории
"Еще до распада СССР через Харьковскую область проходил энергомост: регион был соединен с Курской АЭС и получал энергию оттуда, а отдавал России на юге, где были более слабые позиции. Энергосистема была транзитной и предполагала наличие большого количества линий.
После распада СССР Украина получила большой кусок этой энергосистемы. Наличие большого количества линий передачи в значительной степени помогает нам выживать сейчас, в условиях ударов по энергообъектам и потерь от них.
Сейчас Харьковская область вместе с Сумской входит в Северную энергосистему и соединена с другими регионами большим количествам линий. До начала полномасштабного вторжения основными источниками генерации электроэнергии для Харьковской области были Змиевская ТЭС и ТЭЦ-5. Тем не менее, при полноценной работе промышленности этой генерации все равно не хватало, и Харьковская область получала энергию из других регионов" - Лазуренко А.П.
"Еще до распада СССР через Харьковскую область проходил энергомост: регион был соединен с Курской АЭС и получал энергию оттуда, а отдавал России на юге, где были более слабые позиции. Энергосистема была транзитной и предполагала наличие большого количества линий.
После распада СССР Украина получила большой кусок этой энергосистемы. Наличие большого количества линий передачи в значительной степени помогает нам выживать сейчас, в условиях ударов по энергообъектам и потерь от них.
Сейчас Харьковская область вместе с Сумской входит в Северную энергосистему и соединена с другими регионами большим количествам линий. До начала полномасштабного вторжения основными источниками генерации электроэнергии для Харьковской области были Змиевская ТЭС и ТЭЦ-5. Тем не менее, при полноценной работе промышленности этой генерации все равно не хватало, и Харьковская область получала энергию из других регионов" - Лазуренко А.П.
Война
С начала полномасштабного вторжения России в Украину в феврале 2022 года российские вооружённые силы неоднократно наносили удары по украинской энергетической инфраструктуре, что привело к значительным повреждениям и перебоям в электроснабжении.
По информации премьер-министра Украины Дениса Шмыгаля, в результате атак только 2022 года более 40% энергоинфраструктуры Украины было выведено из строя. К апрелю 2024 года, по данным министра энергетики Германа Галущенко, из-за российских обстрелов были повреждены до 80% тепловых электростанций и более половины гидроэлектростанций Украины.
К июню 2024 года мощности генерации энергии в Украине упали ниже 20 ГВт, в то время как в 2022 году они составляли 55 ГВт.
По информации премьер-министра Украины Дениса Шмыгаля, в результате атак только 2022 года более 40% энергоинфраструктуры Украины было выведено из строя. К апрелю 2024 года, по данным министра энергетики Германа Галущенко, из-за российских обстрелов были повреждены до 80% тепловых электростанций и более половины гидроэлектростанций Украины.
К июню 2024 года мощности генерации энергии в Украине упали ниже 20 ГВт, в то время как в 2022 году они составляли 55 ГВт.
По данным "Харьковоблэнерго", с февраля 2022 года в Харьковской области были повреждены:
- более 700 подстанций и трансформаторных пунктов;
- около 4 тысяч воздушных линий всех классов напряжения;
- 236 административных и производственных зданий;
- более 200 единиц автотранспортной техники.
По состоянию на конец 2024 года остаются неразминированными около 6900 км трасс линий электропередачи.
Восстановление объектов генерации – это возможно, но довольно дорого и сложно. По словам специалистов, восстановление блока, например, на ТЭЦ-5 – это минимум год-полтора по времени. Многие вещи конструктивно привязаны к определённым габаритам или определённым материалам. Для ремонта нужны специальные металлы, специальные трубы и так далее.
В то же время в Харькове работает АО «Укрэнергомашины» - уникальное предприятие, единственный в Украине комплексный производитель энергетического оборудования (турбин и генераторов) для тепловых, гидро- и гидроаккумулирующих электростанций, а также турбин для атомных электростанций. На предприятии говорят, что готовы проводить ремонты генерации.
В то же время в Харькове работает АО «Укрэнергомашины» - уникальное предприятие, единственный в Украине комплексный производитель энергетического оборудования (турбин и генераторов) для тепловых, гидро- и гидроаккумулирующих электростанций, а также турбин для атомных электростанций. На предприятии говорят, что готовы проводить ремонты генерации.
Украинские энергетические машины
Фото - сайт УЭМ
- Вакуленко Алексей Николаевичглавный конструктор гидрогенераторов и турбогенераторов АО «Укрэнергомашины»Практически на всех объектах энергетики, подвергшихся повреждениям в результате полномасштабной войны, установлено оборудование производства «Укрэнергомашин». Наше предприятие имеет все необходимые технические ресурсы для выполнения комплексов работ по изготовлению и ремонту разрушенного/поврежденного оборудования. В зависимости от сложности и объема восстановления или изготовления сроки ремонта сильно разнятся: от трех месяцев, если речь идет о восстановительном ремонте, до 1,5 - 2 лет, если речь – об изготовление турбины или генератора.
Безусловно, с началом полномасштабной войны рынок сырья и комплектующих изделий для изготовления продукции кардинально изменился: вместо российского и белорусского сырья мы переориентировались на европейских и китайских производителей, что в свою очередь усложнило процесс комплектования производства необходимыми материалами. Разрушение части металлургической и машиностроительной отрасли Украины также способствовало этому процессу.
То, что сейчас где-то что-то еще работает, - это действительно на вес золота. Фактически выбита тепловая генерация (Белопольская ТЭЦ, Трипольская ТЭЦ, теплоэлектростанции на Донбассе). Запорожская АЭС оккупирована.
Но самое болезненное место – это передача и распределение: удары по этому звену – наиболее чувствительные. Потому что, если выбит трансформатор на подстанции, которая питает район, - то пока трансформатор не заменят, питания не будет.
Но самое болезненное место – это передача и распределение: удары по этому звену – наиболее чувствительные. Потому что, если выбит трансформатор на подстанции, которая питает район, - то пока трансформатор не заменят, питания не будет.
По словам экспертов, с момента обретения независимости Украина смогла сделать несколько шагов в улучшении энергетической инфраструктуры. Постепенно были построены дополнительные линии электропередач: укрепились связи между западными и центральными регионами, а также усилилась передача энергии от Ровенской и Хмельницкой АЭС в центр страны и Киев. Это дало свой результат уже во время войны.
Ровенская АЭС
Фото - uatom.org
Поэтому сейчас мы выживаем в основном за счет передачи, за счёт связи с европейской энергосистемой. Быстрое восстановление связи после ударов – это основной сейчас для нас путь. В целом, восстановление передачи - это легче, дешевле и быстрее, чем восстановление генерации: провод повесил, трансформатор поставил - и все.
Наши специалисты сейчас иногда даже используют включение трансформаторов наоборот. Как работает обычный понижающий трансформатор? На входе есть высокое напряжение в 110 кВ, и его надо сначала понизить до 10 кВ, а потом уже 10 кВ понижать до 380 В, 220 В и так далее. Так вот, если у наших энергетиков есть на уровне 10 кВ энергия лишняя, то они за счет трансформаторов поднимают до 110 кВ иотдают туда, где ее нет. Это фантастика.
Наши специалисты сейчас иногда даже используют включение трансформаторов наоборот. Как работает обычный понижающий трансформатор? На входе есть высокое напряжение в 110 кВ, и его надо сначала понизить до 10 кВ, а потом уже 10 кВ понижать до 380 В, 220 В и так далее. Так вот, если у наших энергетиков есть на уровне 10 кВ энергия лишняя, то они за счет трансформаторов поднимают до 110 кВ иотдают туда, где ее нет. Это фантастика.
ЛЭП
Фото - fikiwiki.com
В 2022-2024 годах Украина активно импортирует электроэнергию из европейских стран для обеспечения стабильности своей энергосистемы. В мае 2024 года Энергетическая компания Украины (ЭКУ) заключила ряд контрактов на целевой импорт электроэнергии из Польши, что стало четвёртым источником импорта после Венгрии, Словакии и Румынии. Например, в июне 2024 года Украина импортировала более 858 тысяч мегаватт электроэнергии, что на 6% больше, чем за весь 2023 год.
Еще один важный фактор выживания сейчас - мы усиливаем связи с Европой для покупки энергии там. У нас были связи через Бурштынский остров, Бурштынскую ТЭЦ, но все знают, что по Бурштыну прилетело уже очень много раз. Сейчас постепенно запускают другие линии.
И естественно, это тоже помогает нам выжить. Потому что здесь не надо производить: нужно только взять, передать и распределить. Вот этот момент, «энергетический лендлиз», у нас очень хорошо сейчас отлажен.
И естественно, это тоже помогает нам выжить. Потому что здесь не надо производить: нужно только взять, передать и распределить. Вот этот момент, «энергетический лендлиз», у нас очень хорошо сейчас отлажен.
Харькову сейчас тоже не хватает собственной генерации: по официальным сообщениям властей, после массированного ракетного удара в марте 2024 года она вообще уничтожена.
Основной поток электроэнергии идет к нам с Западной Украины. К счастью, уже во время независимости была усилена передача с запада страны к центру, а из центра к нам хорошие связи были всегда.
Дефицит специалистов
Еще одна огромная проблема отрасли, о которой говорят и власти, и участники рынка, и эксперты – острейший дефицит специалистов, что стало особенно заметно во время войны. Многие квалифицированные работники были вынуждены выехать из-за военных действий, а те, кто остался, столкнулись с огромной нагрузкой.
До войны в АО «Харьковоблэнерго» работало около 6000 работников, сейчас - на 20% меньше. В основном работники выехали за границу или в другие, более безопасные регионы Украины.
Несмотря на проблему с кадрами, энергетики уже вернули свет в более 400 населенных пунктов Харьковской области и на 90% восстановили электросети, поврежденные в результате боевых действий.
С начала полномасштабного вторжения погибли 3 и были ранены 12 работников «Харьковоблэнерго».
Несмотря на проблему с кадрами, энергетики уже вернули свет в более 400 населенных пунктов Харьковской области и на 90% восстановили электросети, поврежденные в результате боевых действий.
С начала полномасштабного вторжения погибли 3 и были ранены 12 работников «Харьковоблэнерго».
Несмотря на регулярные удары по энергосистеме, Украина продолжает обеспечивать электроэнергией свои города и регионы. Восстановление повреждённых объектов происходит даже в условиях военных действий. Работы по ремонту и замене оборудования идут круглосуточно, несмотря на опасность. Благодаря этим усилиям, страна остаётся со светом и теплом, несмотря на все сложности.
Те запасы надежности, которые были заложены при создании энергосистемы, - они просто иногда кажутся фантастическими. Что мы видим? Прилетает ракета или дрон, взрыв, выворачивается кабельный канал наизнанку - но все работает. Конечно, сейчас потребление энергии гораздо ниже, чем до полномасштабной войны, потому что значительно сократилась промышленность. Но то, что энергетика все еще живая и работает, - это чудо, которое оказалось возможным благодаря тому, что когда-то было заложено, и благодаря работе и героизму энергетиков.