Грозит ли Швейцарии энергетический голод?

На проектирование и строительство новой ЛЭП уходит около 15 лет. На фото: монтаж линии электропередач, город Сион, кантон Вале, Швейцария, 8 июня 2017 г. Keystone/ Valentin Flauraud

Грозит ли Швейцарии энергетический голод? Придется ли стране вводить рационирование в области электроснабжения? Три неудачным образом совпавших фактора стали для швейцарского сетевого оператора Swissgrid источником проблем: война России против Украины, проблемы в отношениях Берна с ЕС и ранее принятое в Швейцарии решение начать переход на экологически чистые источники электричества, отказавшись от АЭС.

В начале января 2021 года что-то явно пошло не так: внезапное падение частоты переменного тока в единой европейской электросетиВнешняя ссылка буквально разделило континент на две части: с одной стороны оказалась вся Юго-Восточная Европа и Турция, с другой осталась Центральная и Западная Европа. Причиной нештатной ситуации стала авария на электрической подстанции (электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии) в Хорватии. Все это продолжалось около часа и большинство населения Европы вообще ничего не заметило. 

Аномалия 8 января 2021 г. в общей европейской электросети разделила континент на две части. Entso-E

А ведь эта неполадка могла оставить без электричества сотни миллионов людей. Избежать же масштабного отключения электроэнергии в старом свете удалось исключительно благодаря вмешательству швейцарской компании Swissgrid,Внешняя ссылка национального государственного оператора швейцарских сетей линий высоковольтных электропередач. Именно эта компания координирует энергообмен между Конфедерацией и соседними странами, что делает Швейцарию важнейшим узловым пунктом всей европейской сети электроснабжения. «Мы должны быть в состоянии предвидеть предсказуемое и управлять непредсказуемым в режиме реального времени», — объяснил порталу SWI swissinfo.ch Алессандро Камерони (Alessandro Cameroni), пресс-секретарь компании Swissgrid.

Крупнейшие за всю историю изменения

Швейцарская электросеть является существенным составным элементом общеевропейской сети энергоснабжения, обеспечивая электричеством порядка 530 млн человек в более чем 30 странах Европы. Швейцария, собственно, является родиной рождения самого принципа взаимосвязанной европейской электросети: электрические сети Швейцарии, Германии и Франции впервые были соединены воедино в 1958 году как раз в кантоне Аргау на подстанции «Звезда Лауфенбурга» (Stern von LaufenburgВнешняя ссылка). 

Сегодня более четырех десятков трансграничных ЛЭП (линия электропередачи) позволяют Конфедерации экспортировать электроэнергию летом и импортировать ее зимой, когда объемы национального производства гидроэлектроэнергии снижаются по понятным погодным причинам. В итоге сейчас в холодные месяцы года Швейцария импортирует из-за рубежа до 40% потребляемой ею электроэнергии.

По данным Федерального ведомства защиты населения (Bundesamt für Bevölkerungsschutz, BABS, подразделение Минобороны), возможный дефицит электроэнергии является одним из самых больших предсказуемых рисков для Швейцарии на данный момент. «Вероятность наступления такого дефицита как в Швейцарии, так и в Европе в целом, особенно в контексте актуальных событий, увеличилась сегодня как никогда», — считает Валери Бурден (Valérie Bourdin), пресс-секретарь Ассоциации швейцарских энергетических компаний (Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen VSEВнешняя ссылка).

Рост тарифов на электричество, неспособность возобновляемых источников энергии обеспечить стабильное энергоснабжение и кризисная международная политическая ситуация стали для швейцарского сетевого оператора Swissgrid источником заметных проблем. «Да и в целом сейчас вся швейцарская электроэнергетическая система претерпевает крупнейшие в своей истории изменения», — поясняет А. Камерони. 

Баланс между производством и потреблением

Однако, прежде чем говорить о рисках, связанных с возможными отключениями электроэнергии и о том, как Швейцария могла бы предотвратить такое развитие событий, необходимо понять, каким образом электричество попадает к нам в розетки и почему для энергетических управляющих компаний число 50 — воистину магическое. Электроэнергию, произведенную электростанциями как в Швейцарии, так и за рубежом за счет самых разных видов источников (возобновляемые источники, минеральное топливо, АЭС) передают от производителя к потребителю через высоковольтные воздушные ЛЭП высокого класса напряжений (от 220 до 380 кВ). Напряжение на линии должно быть как можно выше, с тем чтобы избежать потерь энергии при ее транспортировке. 

Швейцарская электросеть длиной в 6.700 км, управляемая Swissgrid (линии 380 кВ выделены красным цветом, линии 220 кВ – зеленым), представляет собой «основу» системы электроснабжения. swissinfo.ch

Однако по мере приближения к локальным распределительным сетям и, наконец, к бытовым розеткам напряжение необходимо начинать постепенно снижать. Это происходит при помощи трансформаторных подстанций, где напряжение уже падает до привычных в Европе 230 вольт (ранее на постсоветском пространстве этот показатель находился на уровне в 220 вольт, но потом и его подняли до 230). Это и позволяет нам заряжать мобильные телефоны или пользоваться кофеваркой. Но напряжение — это еще не все. Есть еще такой параметр, как частота переменного тока, измеряемая в герцах. В европейских сетях этот показатель поддерживается на уровне в 50 герц (в США и некоторых регионах Японии она составляет 60 герц). Откуда взялась эта цифра? 

Раньше электрогенераторы приводились в движение, как правило, дизелями или паровыми турбинами, а их было удобно производить из расчета частоты вращения роторов в 3 000 об/мин. Простое вычисление — и мы получаем те самые 50 оборотов в секунду, то есть 50 герц. С тех пор этот показатель так и остался базовой референтной частотой, от которого зависит стабильность сетей энергоснабжения. Малейшие отклонения чреваты аварией, что и (почти) произошло в начале января 2021 года, когда показатель частоты снизился с предписанных 50 до 49,75 герц. А чтобы частота переменного тока оставалась постоянной, производство и потребление электричества должны находиться в идеальном равновесии. 

По мере приближения энергии к локальным распределительным сетям и, наконец, к бытовым розеткам напряжение в сети необходимо начинать постепенно снижать. Это происходит при помощи трансформаторных подстанций. Swissgrid

«Частота всегда должна оставаться на уровне 50 герц, что бы ни случилось, а случается много чего. Например, таким форс-мажором может стать перепроизводство энергии на ветряных электростанциях  северной Германии», — говорит А. Камерони. Так что 50 — это и в самом деле очень важное число. Локальные энергетические компании реагируют на колебания этого частотного показателя, требуя от электростанций производить соответственно больше или меньше энергии. Оценить перспективную нагрузку на сеть и на трансграничные воздушные ЛЭП, обеспечив таким образом баланс между производством и потреблением, может помочь только грамотное планирование с «шагом» в один год вперед, а то и больше. 

Война против Украины и синхронизация сетей

Частота 50 герц должна поддерживаться и тогда, когда к европейской сети подключаются какие-то новые страны. В последний раз это произошло в марте 2022 года с подсоединением к европейским сетям Украины и МолдовыВнешняя ссылка. Синхронизация их электросетей с европейскими запланирована была уже давно и должна была состояться в плановом порядке в 2023 году. Вторжение России в Украину ускорило этот процесс. Эмануэле Коломбо (Emanuele Colombo), стратегический консультант компании Swissgrid, поясняет, что с целью предотвращения бесконтрольного распространения по Европе тех проблем, которые могут возникнуть в Украине, были приняты специальные меры. А что может произойти?

Вспомним, что в Украине находится крупнейшая в Европе Запорожская АЭС. Её внезапное отключение в результате, например, ракетного удара по ней со стороны России или даже просто существенное сокращение производства электроэнергии может иметь для всей взаимосвязанной электросети Европы весьма далеко идущие последствия. «Отклонение частотных показателей в Украине стало бы для Европы большой проблемой, но в этом случае Украина немедленно была бы отключена от европейской сети энергоснабжения», — объясняет Э. Коломбо.

Пока же наиболее существенной проблемой, возникшей в результате войны против Украины для Swissgrid и других операторов электросетей в Европе, является сейчас рост энерготарифов. Это отражается и на стоимости так называемой «резервной электроэнергии», которую Swissgrid закупает на международном рынке, с тем чтобы иметь возможность противодействовать непредвиденным колебаниям в сети. В случае внезапного выхода из строя, например, крупной электростанции, такой как Запорожская АЭС, этот резерв сразу может быть использован с целью компенсации недостающих объемов энергии и сохранения общей стабильности сетей энергоснабжения.

«Швейцарии нужна Европа, а Европе нужна Швейцария»

С развитием возобновляемых источников энергии и увеличением доли «зеленой энергии» в общем национальном «энергетическом меню» способность реагировать на частотные колебания в сетях и оперативно противодействовать им становится всё более важной. В особенной степени это касается Швейцарии, по сетям которой транспортируется 10% всей европейской электроэнергии. Солнце и ветер пока не могут стабильно вырабатывать электроэнергию, а южная Испания, например, производит порой куда больше солнечной энергии, чем нужно, которую приходится как-то подавать в сеть и распределять в другие страны. 

Перед компанией Swissgrid, кроме того, стоит вопрос о модернизации ее технической и сетевой инфраструктуры, основные объекты которой были построены еще в 1960-х гг. «Мы должны адаптировать наши сети к текущим потребностям, расширяя и при необходимости монтируя новые ЛЭП», — говорит А. Камерони. Кристиан Шаффнер (Christian Schaffner), директор Центра независимой экспертизы в сфере энергетики при Высшей технической школе Цюриха (Energy Science Center ETHВнешняя ссылка), отмечает, что швейцарская распределяющая электросеть спроектирована превосходно: она является одной из самых разветвленных в Европе, степень ее сопротивляемости очень высока.  

«Но критические „узкие места“ выявляются в ней уже сейчас практически на всех уровнях, и их число будет только расти, учитывая, что в будущем нам потребуется еще больше электроэнергии», — считаетВнешняя ссылка К. Шаффнер. На данный момент на «расшивку» этих узких мест компания Swissgrid планирует потратить 2,5 млрд франков, надеясь, что национальный кабмин (Федеральный совет) упростит получение разрешений на прокладку новых ЛЭП (в среднем на строительство новой ЛЭП уходит около 15 лет), а также наконец наведет порядок в отношениях с ЕС.

Текст секторального соглашения Берна с ЕС о порядке и условиях доступа Швейцарии на европейский рынок электричестваВнешняя ссылка планировалось подписать вместе с уже печально известным Рамочным соглашением, консультации по которому были прерваны Берном в одностороннем порядке в мае 2021 г. «Без такого рода договоренностей угрозы стабильности сетей резко возрастают», — говорит Э. Коломбо. Ситуация еще более осложняется вступлением в силу так называемого European Union climate and energy package — пакета мер в области противодействия негативным последствиям изменения климата. А это означает: больше электроэнергии для стран Евросоюза — меньше для Швейцарии.

В худшем случае Швейцария со своей стороны может сократить транзит европейской электроэнергии по своим ЛЭП. Компания Swissgrid пока решает эту проблему сама, заключив с рядом европейских сетевых операторов двусторонние технические соглашения В конце 2021 года было, например, достигнуто соглашение с сообществом регулирующих органов Италии, Австрии, Словении и Франции. Однако, по словам Э. Коломбо, такие форматы сотрудничества носят паллиативный характер. «Швейцарии нужна Европа, а Европе нужна Швейцария».