Яким буде відновлення України після війни – остаточно ніхто не знає, проте основи такого відновлення закладаються вже сьогодні. Зокрема, це стосується енергетичної системи. Після ударів з боку рф вона потребує не лише відновлення, але й оновлення. А вони будуть базуватись на децентралізації енергетичної системи та розвитку відновлюваних джерел енергії (ВДЕ).

Виклики та можливості децентралізованої енергетичної системи обговорили учасники "круглого" столу, організованого Київською школою енергетичної політики (КШЕП) за підтримки Фонду ім.Фрідріха Еберта в Україні. 

 

 

Особливості децентралізованої генерації

Децентралізована або розподілена генерація – це система виробництва та передачі енергії, в якій бере участь велика кількість споживачів, що є виробниками електрики та тепла для власних потреб і, водночас, мають можливість передавати надлишки виробленої енергії до загальної мережі. 

Зі слів Олени Лапенко, експертки Аналітичного центру DiXi Group, розподілені енергетичні ресурси включають три компоненти:

• об’єкти розподіленої генерації;

• механізми реагування на попит;

• акумулювання енергії.

Головною особливістю децентралізованої моделі є максимальне наближення виробництва енергії до споживача. Децентралізація передбачає появу великої кількості невеликих об’єктів генерації та когенераційних установок, а також активну участь споживачів у виробленні та балансуванні енергії. Усе це, на думку експертів, сприятиме не лише більш ефективному використанню енергії, але й досягненню цілей декарбонізації та боротьбі зі зміною клімату.

Завдяки децентралізації відбувається зниження технічних витрат у лініях електропередач та підвищення гнучкості планування покриття попиту, спрощення електрифікації сільської місцевості та територіально віддалених від центрів живлення об’єктів. Крім того, підвищується ефективність використання когенераційних установок. 

“Децентралізована енергосистема, побудована на основі інтелектуальних мереж, дає можливість інтегрувати у ринкові відносини роздрібних торговців і споживачів. Поступове зниження вартості обладнання для будівництва об’єктів ВДЕ робить такі проєкти інвестиційно більш привабливими, ніж будівництво централізованих джерел живлення з розширенням високовольтної мережі для збільшення її пропускної спроможності”, – зазначила Олена Лапенко.

“Сьогодні нас цікавлять моделі ефективної енергетичної системи України, – зазначив Геннадій Рябцев, модератор заходу, експерт з енергетичних питань. – Не лише ефективної, але й результативної, бо для нас важливою є не лише ціна електричної енергії, але й її доступність для абсолютної більшості громадян. Ми намагаємось виробити спільні підходи, які б дозволили не лише, наприклад, експортувати електроенергію, згенеровану в Україні, але й забезпечити усіх кінцевих споживачів енергією відповідної європейської та цифрової якості і за ціною, яка би була доступна абсолютній більшості українців. Адже наразі Україна перебуває на останніх рядках рейтингу доступності електроенергії. Цю ситуацію потрібно вирівнювати. Зокрема, завдяки надання людям можливості обирати той вид енергії, який у цей момент краще й ефективніше використовувати”.

Рейтинг за індексом енергетичної трилеми: де ми є

Про рівень децентралізації енергосистеми певної країни можна судити по її місцю у рейтингу країн за індексом енергетичної трилеми (2022 рік). Цей рейтинг формується Всесвітньою енергетичною радою (IEA) з урахуванням трьох важливих параметрів: енергетичної безпеки, енергетичної справедливості (доступність енергії, зокрема, цінова) та екологічної стійкості. Загалом індекс енергетичної трилеми об’єктивно оцінює цілий комплекс чинників, зокрема, ефективність управління енергетичними джерелами, надійність та стійкість енергетичної інфраструктури, цінову доступність енергії для всіх категорій споживачів, ефективність генерації та транспортування енергії, процеси декарбонізації та зниження негативного впливу на екологію.

За даними 2021 року Україна посіла 43 місце за індексом енергетичної трилеми й третє місце серед країн, що показали найкращу динаміку підвищення екологічної стійкості у порівнянні з попереднім роком.

У ТОП-10 країн за індексом енергетичної трилеми (2022 рік) опинилися: Швеція (індекс 84,3), Швейцарія (83,4), Данія (83,3), Фінляндія (82,7), Велика Британія (82,4), Канада (82,3), Австрія (82,2), Франція (81,1), Норвегія (81,0), Німеччина (80,6).

Якщо проаналізувати дані лідера рейтингу – Швеції, то там частка відновлюваної енергії сягає 60%, а встановлена потужність сонячної генерації становить 2,6 ГВт. Лише за минулий рік до електромережі Швеції було приєднано 50 800 сонячних батарей, що на 91% більше, ніж 2021 року. Водночас більшість цих батарей належать домогосподарствам або невеликим комерційним об’єктам. Також 2022 року у Швеції спостерігалось стрімке зростання попиту на акумулятори з боку домогосподарств: загальна сума приватних інвестицій за рік склала 80 млн євро. 

Окремим прикладом сталого енергетичного переходу є столиця Швеції – Стокгольм. Місто має амбітну ціль – до 2040 року відмовитись від викопного палива у забезпеченні енергоресурсами і сектор теплопостачання тут є ключовим. У шведській столиці роблять ставку на збереженні централізованих пунктів постачання тепла, які мають бути інтегровані з сектором електроенергетики за допомогою генерації ВДЕ та теплових насосів, участі у регулюванні попиту за рахунок нагріву води для опалення у години низького попиту. Ще одна ідея – заохочування переходу на електромобілі, які мають потенціал для роботи у тандемі з генерацією ВДЕ: автомобільні акумулятори можуть використовуватись як спосіб балансування змінної генерації ВДЕ. 

Енергосистема Швеції не є класичним прикладом децентралізованої системи, проте має потужний потенціал для інтеграції розподіленої генерації, оскільки значний обсяг електричної енергії виробляється гідростанціями, які можуть у маневровому режимі балансувати нестабільну видачу потужності сонячними або вітровими електричними станціями. Заміщення теплової генерації електричною енергією з ВДЕ – лише питання часу для цієї країни, зазначили експерти КШЕП.

Серед країн Східної Європи найвищий рейтинг за індексом енергетичної трилеми має Чехія. Проте країна досі має значну залежність від великої вугільної генерації, яка у 2020 році покривала до 41% потреб країни в електричній енергії. Вугільна генерація поступово заміщується сонячною та тепловою генерацією та виробітком електроенергії з біометану, проте цей процес відбувається досить повільно. Чехія знаходиться на початковому етапі імплементації Clean Energy Package і створення умов для розвитку децентралізованої генерації та енергетичних спільнот.

Найбільшу динаміку заміщення традиційної генерації на ВДЕ у Східній Європі має Угорщина: у 2022 році доля сонячних електростанцій у загальному балансі сягнула 12,58%.

Досвід цих країн, безумовно, буде корисним для України. Водночас, як і кожна країна, наша держава має свої особливості, які слід враховувати під час вибору моделі децентралізованого енергозабезпечення.

Установки зберігання енергії

Важливим сегментом децентралізованої енергетики є установки зберігання енергії. Вони дозволяють утримувати баланс між попитом та пропозицією електроенергії, мати її на випадок перебоїв в електропостачанні. Крім того, установки дозволяють мати резерв під час різких коливань частоти та напруги, внаслідок чого погіршується якість електроенергії. А також це можливість економити кошти завдяки накопиченню електроенергії, скажімо, за нічним тарифом.

“У цьому напрямі в Україні зроблено вже достатньо багато, – зазначив Геннадій Рябцев. – Зокрема, 16 червня минулого року набув чинності закон України, який визначив поняття діяльності зі зберігання енергії і запровадив вимоги щодо ліцензування такої діяльності, окреслив види послуг у ній. А 8 червня 2023 року НКРЕКП ухвалила перше рішення про видачу одній із українських компаній ліцензії зі зберігання енергії”.

Єдині системи накопичення енергії, які зараз працюють в Україні, це гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС). 

На жаль, запущена перша в Україні промислова літій-іонна система накопичення енергії (СНЕ) потужністю 1 МВт і місткістю 2,25 МВт-год сьогодні знаходиться на окупованій території (в Енергодарі, на майданчику Запорізької ТЕС). Власне ця система була пілотним проєктом ДТЕК для пошуку оптимальних моделей роботи СНЕ на різних сегментах енергетичного ринку країни.

“Сподіваємось, що наші колеги з Вінниці дуже швидко введуть у дію свою систему, адже вони отримали ліцензію на оператора системи зберігання енергії, і це дуже хороша новина”, – зазначив Вадим Уткін, менеджер проєктів накопичення енергії "ДТЕК Енерго".

Фахівець наголосив, що українська мережа не будувалась для того, щоб передавати електрику як від виробника до споживача, так і навпаки, та легко інтегрувати генератори з негарантованою видачею потужності. Однак, завдяки новим технологіям це стало можливо. 

“Фундаментальна проблема нашої системи – це низька гнучкість ОЕС України, яку неспроможні вирішити ГЕС та ГАЕС (був 101 агрегат до пошкодження Каховки) та міждержавні перетини. Після ракетних обстрілів ця проблема загострилась. Втім вона є також і у наших сусідів, наприклад, у поляків. Саме тому у них нещодавно вперше були від’ємні ціни на ринку електроенергії, що є яскравим показником слабкої гнучкості енергосистеми”, – зазначив Вадим Уткін.

До початку повномасштабного вторгнення частка ВДЕ в Україні становила понад 8%. Водночас і тоді, і у 2022 році, зберігались суттєві мережеві обмеження. Так, за період з 1 січня по 22 жовтня послугу зі зменшення навантаження ВДЕ або обмеження було застосовано 172 рази (протягом 172 діб). Послуга з розвантаження надана на 1,3 млн кВт-год.

“Це свідчить про те, що у системного оператора вже не було іншого виходу, ніж заплатити за те, що електроенергія ним не виробляється, або використати якесь обмеження для того, аби електроенергія не вироблялась, бо її немає чим балансувати. Це, як на мене, один із найдорожчих способів, який ми до війни обрали як країна для балансування енергосистеми”, – наголосив менеджер проєктів накопичення енергії "ДТЕК Енерго".

Він перелічив, скільки потужностей вже втрачено через війну. Наразі окуповані Запорізька АЕС, Луганська ТЕС, Вуглегірська ТЕС, Запорізька ТЕС. Суттєві пошкодження є практично на всіх українських теплоелектростанціях. Втрачено також 1000 МВт ТЕЦ. 

“До чого тут теплові електростанції, коли ми говоримо про розподілену генерацію? Тому що в Україні теплові електростанції виконують роль балансуючих одиниць, тобто у нас немає зараз більш гнучкої потужності, ніж вугільні електростанції. Чи є можливості відбудувати потужності після обстрілів – ще не зрозуміло. Зокрема, й тому, що у нас є національний план скорочення викидів, відповідно до якого ми повинні виводити вугільну генерацію. Чи буде він переглянутий, залежить і від того, чи піде Європа нам назустріч”, – зазначив фахівець. 

З 21,5 ГВт балансуючих потужностей залишилось близько 13,3 ГВт. Станом на кінець вересня 2022 року проведено реконструкцію близько 20% енергоблоків, однак дещо покращені маневрені характеристики лишаються недостатніми для сучасних потреб ОЕС України, вважає Вадим Уткін. Відсутність визначених механізмів фінансування заходів екологічної модернізації, передбачених НПСВ, у короткостроковій перспективі призведе до суттєвого скорочення потужності ТЕС.

“Багато пошкоджених вугільних ТЕС і ГЕС можна використати: модифікувати для того, щоб інтегрувати туди або накопичувачі електроенергії, або “пікери”, які можуть бути приєднані, аби дати друге життя ГЕС”, – зазначив він. 

Водночас Вадим Уткін зауважив, що оскільки для відновлення Каховської ГЕС потрібно до 1 млрд доларів, то це завдання наразі не під силу. Та й чи варто її відновлювати. А якщо робити це, то за допомогою яких технологій? 

“Можливо, варто зробити якусь гібридну установку”, – поділився міркуваннями фахівець.

Чи зможуть пересічні українці забезпечити себе електроенергією

Ця війна показала, наскільки важливо населенню не залежати від централізованого електропостачання. Однак що можуть зробити люди, аби забезпечити себе електроенергією належної якості та кількості у разі чогось?

“Станом на четвертий квартал 2022 року у нашій країні було 1,4 ГВт встановленої потужності домашніх СЕС, – навела статистику Галина Трипольська, провідний науковий співробітник Інституту економіки та прогнозування НАН України. – Історія з домашніми СЕС не зовсім “вистрілила” з різних причин. Із цих 1,4 ГВт якісь потужності є втраченими, якісь пошкодженими через війну, однак, так чи інакше, є певний висхідний тренд. Передбачається, що встановлена потужність домашніх СЕС зростатиме і надалі”.

Експертка зазначила, що з цього приводу говорить Енергетична стратегія не відомо, бо це закритий документ. Однак, крім нього є проєкт Національного плану дій із відновлюваної енергетики до 2030 року. Він передбачає, що до 2030 року у нас має бути практично 3 ГВт потужностей домашніх СЕС. Водночас, паралельно держава з багатьох причин намагається відійти від “зеленого” тарифу.

В Інституті економіки та прогнозування НАН України вирішили проаналізувати, хороше це рішення чи погане. І для цього розглянули три гіпотетичні домашні СЕС різної потужності: 12,5, 30 і 50 кВт.

“У результаті ми бачимо, що малі сонячні установки, які б хотіли працювати за “зеленим” тарифом, не матимуть достатньо часу, аби окупити свої інвестиції. Впровадження нет-білінгу для домогосподарств робить проєкти домашніх СЕС економічно менш привабливими, і ринкова ціна на електроенергію для домогосподарств, з точки зору окупності проєктів із відновлюваної енергетики, залишається все ще занизькою, щоб робити проєкти окупними”, – пояснила Галина Трипольська.

Втім, на її думку, якщо зважати на те, які "наполеонівські" плани у нас є щодо збільшення потужностей домашніх СЕС, а також на зростання зубожіння населення, то сьогодні треба думати, як зробити обладнання для відновлюваної енергетики дешевшим і більш доступним для пересічного домогосподарства. Відповідно потрібні якісь капітальні гранти для здешевлення обладнання, а особливо потрібні регіональні програми. 

“Усе сказане стосується домогосподарств, які мешкають у приватних будинках. Що можна зробити для багатоквартирних будинків? У таких до війни проживала половина населення. По суті, ця категорія населення взагалі позбавлена можливості електрогенерації. Наскільки реально дати таку можливість людям, які не є членами ОСББ? Це можуть бути дахові сонячні панелі. Зрозуміло, що великого виробництва електроенергії там не буде, але завдяки їм можна покривати внутрішньобудинкові потреби в електроенергії. Звісно, це крапля у морі в загальнобудинковому споживанні, але якщо таких крапель буде багато, то це може бути, з одного боку, викликом для енергосистеми, але з іншого – допомогою для неї”, – додала представниця Інституту економіки та прогнозування НАН України.

На її переконання, якщо ми хочемо дійсно переходити до нет-білінгу, то напевно треба зробити наші очікування і прогнози щодо встановлення домашніх СЕС більш реалістичними і поміркованими. Крім того, потрібно думати і приймати законодавчі акти, що дозволять залучати до електрогенерації також і багатоквартирні будинки.

 

Моделювання оптимальної системи енергозабезпечення

Досвід війни показав, що Україні потрібна нова, децентралізована енергосистема. Однак обрати її кожне місто може завдяки моделюванню оптимальної енергосистеми.

“Дуже часто розподілена генерація асоціюється із сонячними і вітровими станціями, тобто з ВДЕ. Це дуже важливі елементи, але вони не складають систему, – зазначив Ігор Петрик, директор з розвитку ринків в Європі фінської компанії Wärtsilä Energy. – Сама по собі найкраща генерація чи механізми акумулювання, чи регулювання – вони не можуть бути достатніми. Все має працювати у комплексі. Є економічна складова, екологічна і соціальна. Вони означають, що ми маємо забезпечити доступність електроенергії для людей і перейти від традиційної енергосистеми, що базується на викопних паливах, до цілком відновлюваної енергосистеми, безвуглецевої”. 

Для цього потрібно мати інструменти, які можуть вирішити ці складні проблеми. Завдяки моделюванню та підрахункам вартості електроенергії у кожному з варіантів, можна вирішити, чи ми підемо відразу до відновлюваної енергосистеми, чи на перехідному етапі дозволимо застосовувати якісь викопні палива, скажімо, газ.

“Моделюємо енергосистему, яка б забезпечувала споживання 100 МВт (пікових). Найбільш оптимальною конфігурацією може бути наступна: газова генерація, у меншій кількості – вітрова, ще у менші – батареї, трохи сонця. І таким чином ми забезпечуємо значний крок в енергетичному переході: майже 80% безвуглецевої генерації. Це означає, що газ бере участь лише у тих випадках, коли тривалий час немає ані вітру, ані сонця. Наступний крок такого покрокового переходу – поставити електролізери, які із надлишкової електроенергії від вітру та сонця забезпечать виробництво або синтетичних палив, або просто водню. І таким чином комбінація існуватиме в новій конфігурації. Отже, йдеться про будівництво збалансованих енергосистем, які вже є децентралізованими по суті”, – розповів про можливий варіант моделювання експерт.

Він зазначив, що оптимізація є новим підходом для України. Дуже важливо мати таке комплексне рішення для окремого міста. Воно дає стійкість для забезпечення людей тепловою енергією і водночас електроенергією та додатковими послугами завдяки високій маневреності генерації.

“Ця модель навіть за поточних цін на теплову та електроенергію, а також газ, все ж є рентабельною, на відміну від будівництва лише електрогенерації”, – додав Ігор Петрик.

Отже, Україна потребує фахових моделей ефективної енергетичної системи, які б дозволили підвищити її надійність і зменшити ризики відключень. В основі змін – децентралізація виробництва електроенергії і перехід на ВДЕ. Це дозволить українцям не лише не сидіти у темряві у разі аварійних відключень, але й обирати вигідний для них вид енергії.

Підготувала Світлана ОЛІЙНИК