РФ завдала колосальної шкоди енергетичній інфраструктурі України. За даними Міністерства енергетики, із жовтня 2022 року понад 50% енергетичних об'єктів країни зазнали пошкоджень внаслідок масованих ракетних атак та ударів дронів. Особливо постраждали теплові електростанції та підстанції, що призвело до масштабних відключень електроенергії по всій країні.
Харків теж неодноразово ставав мішенню для ударів по енергетичній інфраструктурі, що призводило до тривалих відключень світла та тепла. Харків’яни масово купували генератори і гуртувались один із одним, готуючись до можливих блекаутів. Питання надійності енергосистеми для міста залишається критичним: від його вирішення залежить стабільна робота транспорту, лікарень, підприємств.
Яким може бути майбутнє енергетики та як мінімізувати ризики для харків’ян? Чи існують довгострокові рішення, які дозволять місту стати менш залежним від централізованої енергосистеми?
Теорія
Українська енергосистема традиційно будувалася на принципах централізованого виробництва електроенергії, де великі електростанції забезпечували масштабне та відносно дешеве виробництво. Основу генерації зараз становлять атомні, теплові та гідроелектростанції. Магістральні електромережі передають енергію на великі відстані.
Але досвід останніх років довів, що така система - вразлива до пошкоджень: повномасштабне вторгнення висвітлило слабкі місця цієї моделі, поставивши питання про її оновлення та адаптацію до сучасних викликів.
Постає питання: як забезпечити стійкість мережі до атак і мінімізувати ризики для споживачів?
За словами професора, завкафедрою електричних станцій Навчально-наукового інституту енергетики, електроніки та електромеханіки Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» Олександра Лазуренка, світова енергетика зараз розвивається в напрямку «трьох Д»:
- декарбонізація - тобто відхід від традиційних джерел енергії (вугілля, нафта, газ), орієнтація на екологічність;
- децентралізація - тобто перехід до розподіленої генерації з використанням великої кількості генераторів невеликої потужності;
- діджиталізація, тобто цифровізація та використання сучасних інтелектуальних систем захисту, контролю та управління, перехід до цифрової енергетики.
Перше Д: декарбонізація
Декарбонізація в енергетиці — це процес зменшення або повного усунення викидів вуглекислого газу (CO₂) під час виробництва енергії. Замість нафти та газу можна використовувати відновлювані джерела енергії. Зокрема, ідеться про сонячну, вітрову, водневу, гідроенергетику, геотермальну (для виробництва енергії використовує надра Землі), а також біогаз (його отримують із органічних відходів).
Якщо говорити про Україну, то в нас більш розвинена сонячна енергетика і вітряна. Але вона погодозалежна і локальна: на півдні та південному сході України такі території, що отримувати енергію сонця та вітру можна цілий рік, але зараз ці землі тимчасово окуповані.
Зараз відновлювальна енергетика дає країні до 10% енергії; якби в України залишилися всі потужності, які зруйновані чи окуповані, - імовірно, можна було би вийти на цифру в 20% енергії, одержуваної від відновлювальної енергетики.
Якщо говорити про Харківську область, то таке літо, як було у 2024 році, фактично - понад 4 місяці, звісно, сприятливе для сонячної генерації.
Інший приклад декарбонізацї - використання теплових насосів. У нас зараз ніхто і ніде не ставить теплові насоси, і ми взагалі не використовуємо тепло землі. Тепловий насос під будинком, якщо цей будинок ще утеплити і поставити там нормальні вікна, - може забезпечити його теплом, і ніякого газу взагалі не треба. У передмісті Харкова є така будівля на 500 квадратів: там сонячна електростанція на даху, вітряк на 10 кВ і три нитки теплових насосів. Так, вони витратили кошти на етапі створення, але потім 10 років взагалі нічого не витрачали. Тобто обладнання - дороге. Але варто брати до уваги тариф на електроенергію і те, що він продовжить зростати. А вартість сонячних панелей та іншого обладнання - падає, - каже Олександр Лазуренко.
Світовим трендом зараз є воднева енергетика. Водень можна виробляти з води, а його спалювання не дає шкідливих викидів. Основні переваги — екологічність та висока енергоємність. Окрім того, воденьможна буде передавати по існуючій уже системі газопроводів, якщо нею не буде йти природний газ. Але поки що такі установки є тільки експериментальні.
Друге Д: децентралізація
Децентралізація передбачає перехід від централізованої моделі виробництва електроенергії з великими електростанціями до розподіленої системи з багатьма меншими джерелами генерації.
Тобто ітиметься не про великі ТЕС або ТЕЦ, а про станції та міні-котельні на 2-10 МВт або навіть сотні кіловат. Але при цьому вони мають розташовуватися максимально близько до кінцевих споживачів, фактично - біля них, щоб суттєво зменшити втрати під час передачі енергії. Ідеальна енергосистема - це невеличка електростанція в кожній будівлі, яка забезпечує її електроенергією, - наголошує професор Лазуренко.
За словами енергетика, два основні напрямки для майбутньої модернізації - це когенерація (тобто вироблення одночасно і електро-, і теплової енергії) і розподілена генерація (тобто переміщення генерації якомога ближче до споживача). Це ті фактори, які впливають на ефективність роботи і на ціни. Зараз дуже великі втрати енергії - у проводах, у лініях електропередач; їх називають навантажувальні, або теплові втрати. Відповідно, чим довша лінія, через яку передається електроенергія до споживача, тим більше її втрачається.
Зрозуміло, що «електростанція в кожному будинку» - це ідеальний, але поки що нереальний план. Енергетики кажуть, що реальний варіант – орієнтація на гібридну енергосистему, що включає і традиційні, і поновлювані джерела енергії невеликої потужності, розташовані рівномірно по території та об'єднані сильними зв'язками.
За словами Олександра Лазуренка, такий підхід можна реалізувати і для міста-мільйонника – такого, як Харків, - але, звісно, роботи багато. По-перше, для невеликих джерел генерації потрібне місце біля споживачів. По-друге, для когенераційних установок потрібен природний газ, що потребує розширення та розвитку газотранспортної інфраструктури.
Якщо говорити про міні-котельні, які виробляють і тепло, і електроенергію, то, наприклад, така когенераційна установка на 600 кВт може забезпечити близько 60 квартир, тобто приблизно один під'їзд висотного будинку. Розміром вона - із морський контейнер, перебувати має на вулиці в обгородженому просторі. Коштує приблизно 10 мільйонів гривень. Але вони є й потужніші - на 2 - 10 МВт і так далі. За наявності інвестицій і надання місця - з точки зору енергетики Харків готовий до переходу на такі дрібніші джерела енергії.
Окрім того, децентралізація в енергетиці передбачає розвиток локальних електростанцій, таких як сонячні, вітрові та біоенергетичні установки, які можуть працювати незалежно або в складі мікромереж. Енергетики Харківського політеху, наприклад, пропонують використовувати дахи муніципальних будівель для сонячної енергетики: їх не треба ані купувати, ані орендувати.
Третє Д: Діджиталізація
Діджиталізація в енергетиці — це впровадження цифрових технологій для управління виробництвом, розподілом і споживанням електроенергії. Вона включає використання «розумних» лічильників і автоматизованих систем керування для прогнозування споживання і оптимізації роботи електростанцій.
За словами Олександра Лазуренка, приклад діджиталізації в енергетиці – створення віртуальних електричних станцій, які працюють на платформах цифрових інтелектуальних мереж Smart Grid. Сенс у тому, що можна невеликі платформи, які виробляють по 100-200 кВт, об'єднати в єдину віртуальну електростанцію на 5-10 мегават і виступити в ролі продавця електроенергії на енергоринку.
Ще один можливий підхід - управління попитом електроенергії.
Це дуже актуальна тенденція за кордоном, але у нас про це поки що тільки говорять. Там споживачів, які беруть участь у процесі управління споживанням, ділять на групи. Припустімо, у вас стоїть удома накопичувальний бойлер. Він вмикається переважно тоді, коли це потрібно енергосистемі, тобто коли їй треба збалансуватися і збільшити споживання. Вона подає команду, вмикає умовно 100 бойлерів по квартирах - і збільшує споживання. Виходить, що їй не треба скидати генерацію в цей момент. І навпаки, якщо щось трапилося з генерацією, то можна дати команду і вимкнути прилади. Так, якийсь час у квартирі буде не такий гарячий бойлер. Але споживачі йдуть на це за рахунок того, що в разі участі в такій системі управління попитом - у них нижчий тариф на електроенергію, - каже Олександр Лазуренко.
В енергетиці є таке поняття, як «активний споживач». Наприклад, у людини на даху власного будинку є електростанція потужністю 10 або 50 кВт. І людина може використовувати цю енергію тільки для себе, а може продавати її надлишки системі. Ринок допоміжних послуг влаштований таким чином, що найдорожча енергія - саме та, яка бере участь у балансуванні. Він передбачає, що спочатку учасник цього ринку вкладає гроші - наприклад, в акумуляторну підстанцію, а потім у потрібний енергосистемі момент продає енергію, але за найвищим тарифом.
Практика
Теоретично відновлення енергетики України виглядає логічним і послідовним процесом: диверсифікація джерел, розвиток відновлюваної енергетики, поступова цифровізація. Однак у реальності все значно складніше – через війну, нестачу інвестицій, технічні обмеження та політичні ризики. Тому можливі різні сценарії: від швидкого розвитку чистої енергетики за підтримки міжнародних партнерів до більш консервативного варіанту, де традиційна генерація залишиться важливою частиною системи ще на довгі роки.
На думку експертів, є кілька сценаріїв того, як може виглядати енергетика після закінчення війни і запуску процесу відновлення.
Сценарій перший. Оптимістичний
За словами голови ради Української асоціації відновлюваної енергетики Станіслава Ігнатьєва, найбільш оптимістичний сценарій ґрунтується на тому, що РФ більше не битиме по енергосистемі і газорозподілу, і вся енергоінфраструктура залишиться хоча би і такому стані, як вона є зараз. Окрім того, цей ідеальний варіант передбачає, що Україні вдасться повернути Запорізьку АЕС, місто Енергодар і прилеглу інфраструктуру.
У такому випадку у країни не буде суттєвих проблем із генерацією. Основний шлях тоді – відновлювати зруйноване (і генерацію, і передачу), а енергосистема країни в цілому залишиться такою самою, як і була.
Якщо у нас будуть збережені всі 4 АЕС, нам необов’язково відновлювати зруйновану теплогенерацію, тим більше, у цьому питанні будуть проблеми з фінансуванням. Я маю на увазі, наприклад, Ладижинську, Добротвірську, Борщівську ТЕС та інші. Навіть без них енергосистема буде відносно стабілізована, це по-перше. А по-друге, енергокористування у нас суттєво зменшилося, і Україні буде вистачати електричної енергії від АЕС, - каже Ігнатьєв.
За його словами, на сьогодні максимальний дефіцит енергії спостерігається в Україні, коли сильні морози і сильна спека, - це до 6 ГВт/годину. Запорізька АЕС цей дефіцит може покривати без проблем. Для балансування необхідно буде відновити гідроенергетику, але із розумінням того, яким у нових кліматичних реаліях є режим наповнення водосховищ: останні роки – дуже маловодні. Ігнатьєв наголошує: можна шалені гроші витратити на відновлення ДніпроГЕС, а потім виявиться, що немає достатньої кількості води, щоб агрегати працювали з найвищим КПД.
На питання, скільки років Україна зможе жити лише на потужностях АЕС і чи буде цього достатньо, наразі точної відповіді немає. Якщо робота промисловості в Україні буде зростати, це, звісно, викликатиме потребу в додатковій енергії.
Але тут треба розуміти, чи відбудеться в Україні еміграційна революція? Чи повернуться всі ті люди, які за кордоном? Фахівці кажуть, що продуктивне населення, яке вже адаптувалося в інших країнах і має там роботу, навряд чи повернеться. І тут виникає питання – а чи буде кому працювати у промисловості, щоб вона демонструвала зростання? - зауважує Станіслав Ігнатьєв.
Сценарій другий. Екологічний
Другий сценарій ґрунтується на тому, що Україна має рухатись у напрямку декарбонізації. Європа прийняла норматив, згідно з яким до 2027-го року вона повністю відмовляється від російського газу, а до 2050-го року - від атомної теплової генерації.
На думку експертів, атомна генерація ще десятки років буде залишатись основою енергетичної системи України, але над її модернізацією та поступовим заміщенням теж треба працювати.
Професор Лазуренко наголошує, що варто звернути увагу на актуальний світовий тренд - застосування малих модульних реакторів невеликої потужності, які зараз широко використовуються як енергетичні установки великих військових і цивільних кораблів. Наразі у світі реалізується багато експериментальних проєктів такої «малої атомної енергетики».
На думку Станіслава Ігнатьєва, в України є шанс сформувати енергетичний мікс, коли поступово потужності теплової генерації будуть заміщені на розподілену точкову зелену генерацію. Потім необхідно створити сприятливі умови для бізнесу, щоб він будував нові так звані інтерконнектори.
Наразі є запити мінімум від 10 країн Європи, яким потрібна дешевша українська електрична енергія. Це потенційно виручка у країну, це створення нових робочих місць, це сплата податків в Україні. Зелена розподілена генерація у прикордонних до Європи областях має забезпечити ось такі перетоки. І тоді Україна може стати справжнім енергетичним хабом хоча би Східної Європи, про що я дуже сильно мрію, - каже Станіслав Ігнатьєв.
Але на цьому шляху є дві великі проблеми. Перша - на законодавчому рівні це питання зараз не врегульовано: кодекс передачі електроенергії цього не дозволяє. Друге питання - фінансове. За державні кошти інтерконнектори будуватися не будуть, міжнародні донори на таке грошей теж не дають. Це задача як закордонного, так і середнього і великого бізнесу в Україні - забезпечення таких нових проектів власними фінансовими ресурсами. В України вже є подібний досвід: лише за 2024 рік український бізнес побудував 0,98 ГВт потужностей зеленої генерації, із них – 80% для власних потреб без підключень до електромереж. Звісно, тут продуктивність набагато менша, але з іншого боку - це чиста зелена генерація, створення нових об'єктів, сплата податків в Україні, зелений перехід.
Ще одне вікно можливостей для майбутнього у розрізі декарбонізації - це модернізація малих гідроелектростанцій. В Україні є області - зокрема, це Тернопільська, Львівська, Івано-Франківська, Закарпатська, - де зосереджується більшість малих гідроелектростанцій на малих річках. Але там, каже Станіслав Ігнатьєв, працює дуже старе обладнання – на одній станції часів Австро-Угорської імперії. Модернізація такого обладнання для підвищення коефіцієнта корисних дій - це велика можливість для України.
Сценарій третій, песимістичний
За ним ми маємо звикати до «країни генераторів», як мінімум – у певні зимові та літні періоди. За словами Ігнатьєва, це може тривати 3-5 років, поки не будуть побудовані нові потужності. Справа в тому, що при низьких або при високих температурах, а також при аварійних ситуаціях ми маємо дефіцит енергії. Окрім того, влітку зазвичай атомна генерація виводиться в ремонт. Усе це не дає розраховувати на швидке повернення на довоєнний ритм життя без погодинних відключень. Детальніше про це читайте тут.
Сценарій четвертий, фатальний
Найбільш песимістичний сценарій ґрунтується на тому, що РФ вдасться розбити ключові елементи енергоінфраструктури України, зокрема відкриті розподільчі пристрої та великі підстанції. У такому разі Україна розпадеться на так звані «енергетичні острови», каже Ігнатьєв:
Харків зараз фактично знаходиться в режимі «енергетичного острова». Він приєднаний до об'єднаної системи за аварійними схемами, але РФ намагається знищити ті елементи, які забезпечують аварійне живлення. Тому мер Харкова постійно говорить про те, що місту потрібна розподілена генерація. Наприклад, у минулому році через систему ProZorro Харків провів на 2,1 млрд грн тендерів на таку розподілену генерацію для теплокомуненерго і для водоканалу, причому за кошти місцевого бюджету. У цьому питання Харків є рекордсменом серед міст України.
Другий потенційний «енергетичний острів» – це Одеса і Одеська область. Інші «острови», як це не парадоксально, це тилові західноукраїнські області – Чернівецька, Івано-Франківська: причина в тому, там вже є розподілена генерація.
Тому ось такий песимістичний сценарій - це Україна як країна «енергетичних островів». Але є яскравий приклад США, де кожен штат сам за себе, причому в нас все централізовано, а в них - максимально децентралізовано, і в кожному штаті є власна генерація. Наприклад, штат Техас виробляє електроенергії більше, ніж вся Україна до повномасштабного вторгнення. І він продає енергію в інші регіони, - наголошує Ігнатьєв.
Існує багато теоретичних моделей відновлення енергетики України, але всі вони стикаються з реальними обмеженнями – війною, фінансовими труднощами та інфраструктурними проблемами. Ідеальні плани можуть не витримати випробування реальністю, якщо не враховувати ці виклики. Проте їх необхідно долати, адже енергосистема – це не просто про економіку, а про стратегічну безпеку країни. Стабільне енергопостачання зміцнює стійкість держави та її здатність до відновлення. Тому головне – шукати реалістичні рішення, які забезпечать надійність енергосистеми як у короткостроковій, так і в довгостроковій перспективі.
«Проект «Посилення стійкості медіа в Україні». Впроваджується Фундацією «Ірондель» (Швейцарія) та IRMI, Інститутом регіональної преси та інформації (Україна). Фінансується Фондом «Швейцарська солідарність» (Swiss Solidarity)»
