Глобальні проблеми енергетики. Як нам їх розв'язати?

Відсутність протягом тривалого часу фінансування реконструкції теплової енергетики в умовах вичерпання проектного ресурсу енергообладнання є однією з визначальних причин наростаючої його аварійності. Про те, що це не порожні слова, свідчать найбільші за всю історію теплової енергетики України аварії на Запорізькій і Вуглегірській ТЕС (ЗТЕС і ВТЕС). Ці аварії слід ретельно вивчити та проаналізувати не лише в науково-технічному плані, а й на державному рівні. Небезпека таких аварій дуже висока і може призвести до розвалу Об'єднаної енергосистеми (ОЕС) України з відокремленням від енергосистем суміжних країн, з якими ми зв'язані лініями електропередачі. За останні десятиліття подібні випадки мали місце в Європі, США та Канаді, зі знеструмленням величезних територій і мільйонів споживачів, включаючи великі промислові комплекси.

У результаті повної зупинки Запорізької ТЕС узимку позаторік виникли проблеми і в роботі Запорізької АЕС, які було оперативно усунуто завдяки вмілим діям персоналу обох електростанцій. Така аварія навіть не розглядалася у цьому взаємозалежному енергокомплексі в цілому, складовими якого є ЗТЕС і найбільша у світі Запорізька АЕС. На жаль, оцінка аспектів цієї аварії, яка могла спричинити значно серйозніші наслідки, звелася до того, що вона має всього лише регіональний характер.

Привертає до себе увагу і те, що після виведення з роботи ще 15 років тому восьми газомазутних енергоблоків по 800 МВт на Запорізькій і Вуглегірській ТЕС не було проаналізовано небезпеку втрати стійкості цих найпотужніших енерговузлів через зростання ймовірності їхньої зупинки з причини зменшення кількості працюючих блоків.

Викликає також сумнів надійність видачі потужності цього енерговузла повітряними високовольтними лініями (ВЛ), які проходять через Каховське водосховище. Пошкодження у квітні цього року ВЛ, що забезпечують подачу електроенергії в АРК, і знеструмлення багатьох населених пунктів і промислових підприємств Криму протягом доби наочно показують, що такі явища можуть мати місце і не в період ожеледі. Останнім часом кліматичні аномалії, особливо ураганні
вітри, стали досить частими в Україні, що має бути враховане і потребує внесення необхідних коректив у нормативні
документи.

Про найбільш уразливе на ТЕС

Аварія з пожежею на Вуглегірській ТЕС, що сталася 29 березня 2013 р., почалася, як підтверджують фахівці "Центренерго", на одному з найуразливіших місць електростанції, яка працює на легкозаймистому газовому і довгополуменевому вугіллі. Йдеться про систему паливоприготування з проміжним бункером, яку було запозичено з практики спалювання багато в чому відмінного антрацитового вугілля.

Цей органічний недолік особливо небезпечний для тих пиловугільних енергоблоків України, які спалюють легкозаймисте вугілля. А це - 12 і 6 енергоблоків 200 МВт, відповідно, Бурштинської і Курахівської ТЕС, по чотири енергоблоки
300 МВт Запорізької, Вуглегірської і Зуївської ТЕС, шість енергоблоків 300 МВт Ладижинської ТЕС та інші, тобто майже половина вугільних енергоблоків України. Зрозуміло, що ризикувати таким надбанням - надто велика розкіш для країни.

Давно назріла необхідність відмовитися від порочної - в умовах застосування легкозаймистого вугілля - системи паливоприготування складної конфігурації і великої протяжності. Натомість пропонується перейти на значно простішу і безпечнішу систему прямої подачі палива в котлоагрегат. Така пропозиція висувалася ще на зорі освоєння спалювання газового і довгополуменевого вугілля в Україні на Бурштинській ТЕС у 70-х роках минулого сторіччя, коли системи паливоприготування вибухали мало не щодня. Завдяки певним удосконаленням проблему вибухонебезпечності частково вдалося розв'язати.

Однак, попри наполегливі рекомендації фахівців, загалом проблему спалювання вугілля із застосуванням прямої подачі його в котлоагрегат поховали в марних дискусіях. Настав час повернутися до вирішення цієї проблеми відповідно до міжнародної енергетичної практики.

Про маневреність і безпеку енергосистеми

Останніми роками у зв'язку зі значною часткою виробництва електроенергії на АЕС (ці електростанції працюють відповідно до умов ядерної безпеки в базисі і при погіршенні конфігурації добового і тижневого графіків електричних навантажень з різким зменшенням електроспоживання в нічний час і вихідні дні) загострилися проблеми маневреності енергосистеми України. Хоча маневреність є складовою її безпечної експлуатації. У пікову частину графіка електричних навантажень вимушено перейшли непристосовані до такої роботи вугільні енергоблоки ТЕС, що негативно позначилося на їхньому стані, працездатності і, звісно, безпеці. Різко погіршилися виробничі і техніко-економічні показники теплової енергетики.

Для вугільних енергоблоків, що становлять основу теплової енергетики України (82 зі 104), виконання ролі маневрених потужностей, крім значного додаткового спрацювання обладнання, призвело до додаткових втрат палива, особливо при зменшенні кількості енергоблоків, що перебувають у роботі, удвічі-утричі від їхньої загальної кількості на ТЕС. За наявним даними, ККД ТЕС знизився з 36–38 до 25–28%, що призводить до підвищення собівартості кіловат-години. Складається парадоксальна ситуація: АЕС постійно працюють з максимальним навантаженням з метою економії органічного палива, тим самим викликаючи його значну додаткову втрату на ТЕС (до 2 млн тонн на рік).

Українській енергосистемі необхідно як мінімум 2,5–3 млн КВт регулювальної потужності (близько 10% діючих енергопотужностей), якими поряд із гідро- і гідроакумулюючими є високоекономічні, екологічно чисті і маневрені газотурбінні та парогазові електростанції. Вони дадуть змогу забезпечити безпечну роботу АЕС, включаючи введення в експлуатацію двох споруджуваних енергоблоків Хмельницької АЕС, і створять регулювальний діапазон потужності в енергосистемі України. Їх застосування, як показує досвід європейських країн, здебільшого незабезпечених власним видобутком природного газу, дасть значний ефект по всьому паливно-енергетичному комплексу.

Про екологічно чисте спалювання вугілля і регіональне енергозабезпечення

Одним зі шляхів виходу з кризового стану енергетики слід вважати застосування на ТЕС нових технологій екологічно чистого спалювання вугілля. До них належать насамперед технології циркулюючого киплячого шару (ЦКШ), внутрішньоциклова газифікація вугілля, застосування водовугільних суспензій тощо. Про них неодноразово згадувалося в дослідженнях і розробках учених НАН України та інших наукових центрів, вони широко використовуються у світовій енергетиці десятки років.

Застосування цих технологій створить передумови для використання в широких масштабах низькоякісного кам'яного вугілля і відходів його збагачення, а також бурого вугілля. Використання бурого вугілля відкритих розробок у малій енергетиці при значних його запасах може стати альтернативним джерелом енергії в окремих регіонах. Це підтверджується досвідом німецьких і болгарських енергетиків, та й нашим вітчизняним досвідом не такої вже далекої давності.

З огляду на дефіцит енергоносіїв, у тому числі енергетичних марок кам'яного вугілля, нарощування відкритого видобутку бурого вугілля могло б сприяти збалансуванню паливоенергозабезпечення на місцевому (регіональному) рівні. Розрахунки показують, що при збільшенні використання бурого вугілля як допоміжного енергоносія можна вже найближчими роками побудувати до десятка невеликих (потужністю 50–100 МВт) електростанцій безпосередньо в місцях його відкритого видобутку. Це знизить дефіцит енергетичного кам'яного вугілля і витрати на його шахтний видобуток, а також певною мірою сприятиме вирішенню нагального завдання децентралізації енергосистеми України.

Про проблему утилізації відходів спалювання твердого палива

На жаль, уже багато років практично не вирішуються проблеми, пов'язані з роботою ТЕС та утилізацією твердих відходів від спалювання твердого палива. При спалюванні на українських ТЕС близько 30 млн тонн натурального палива на рік вихід золошлаків становить майже 10 млн тонн.

Займаючи сотні гектарів землі неподалік великих ТЕС, золовідвали є постійно діючим забруднювачем ґрунту, ґрунтових вод та атмосфери. Багато золовідвалів побудовано за залишковим принципом, як допоміжні споруди, без гідроізоляції та засобів усунення пиління золовідвалу. Маючи багатокілометрові захисні дамби з насипного ґрунту проектною висотою 20 м і більше, золовідвали з багатьох причин переповнені порівняно з проектною місткістю в кілька разів. І, як показав сумний досвід експлуатації Роздільського, Куренівського та інших сховищ рідких і напіврідких відходів, в умовах тривалої експлуатації є спорудами підвищеної небезпеки.

Нераціональне використання земельних угідь, вітрове запилення великих територій, загроза прориву захисних дамб (міцність яких важко гарантувати) з імовірними катастрофічними наслідками потребують вжиття невідкладних заходів як щодо самих золовідвалів, так і стосовно утилізації золи і скорочення обсягів її складування.

Це тим більш необхідно, бо в діючих і нерекультивованих золошлаковідвалах ТЕС накопичено понад 100 млн тонн шкідливих відходів. З низки причин і насамперед через відсутність державного підходу до її утилізації зола стала тягарем для підприємств будіндустрії, і вони відмовилися від неї.

Утилізація золи в сухому вигляді є невіддільною складовою технологічного процесу вугільних теплоелектростанцій держав Євросоюзу, а також США та інших промислово розвинених країн світу, які дотримуються норм і вимог безпеки виробництва та екології. Енергокомпаніями Німеччини та інших країн у тарифі на електроенергію закладено плату підприємствам, які використовують золу і утворений у процесі сіркоочищення димових газів ТЕС гіпс. Проте у нас установки для збору і відвантаження сухої золи ряду ТЕС, які колись досить добре працювали, багато років практично простоюють.

На думку багатьох досвідчених енергетиків, державна політика із забезпечення промислової безпеки енергетичних об'єктів не відповідає тим завданням, які стоять перед енергетикою країни. Для її вдосконалення назріла необхідність створити міжвідомчу групу з висококваліфікованих фахівців-енергетиків різного профілю, а також учених, які займаються проблемами промислової безпеки і техногенних катастроф. Мета роботи такої групи - аналіз і запобігання можливості виникнення аналогічних критичних ситуацій, насамперед в Об'єднаній енергосистемі України.

Світовий досвід кількаразового знеструмлення найбільших регіонів США, Великобританії, Австралії, Франції та інших країн, а також аварій на Саяно-Шушенській ГЕС, АЕС "Фукусіма-1", Чорнобильській АЕС дає чіткі сигнали про те, що зайвої уваги до небезпек техно-технологічного характеру в енергетиці не буває, а є лише їх недооцінка. Більш того, необхідно глибоко проаналізувати попередній досвід розвитку енергетики, створити діючий державний орган з проблем ефективного функціонування енергетики в цілому за участі визнаних професійних енергетиків країни, у тому числі тих, хто з різних причин сьогодні не затребуваний.

З огляду на провідну роль енергетики в сучасному світі, з усією очевидністю назріла необхідність над усім цим замислитися Міністерству енергетики і вугільної промисловості і Раді національної безпеки та оборони України. Розв'язання нагальних проблем безпеки теплової енергетики в сучасних умовах має глобальний характер. Необхідний комплекс науково обґрунтованих та оптимізованих рішень невідкладних проблем надійності, економічності, подовження ресурсу, промислової та екологічної безпеки теплової енергетики, а також її відновлення за рахунок впровадження сучасних енергоагрегатів.

На жаль, це не було виконано, коли енергетика України була державною. Як бути тепер, коли більша частина генерації теплової енергетики належить одному акціонеру? Адже без чіткої програми розвитку енергетики України її подальша європейська інтеграція практично безперспективна, і спорудженням додаткових енергоблоків на Хмельницькій АЕС ніяк не обійтися. Зважаючи на досвід тієї ж Польщі, а також країн Балтії, потрібні багатомільярдні вкладення, і їх треба шукати.

Те, що було використано в країні для первинного нагромадження капіталу за рахунок ресурсів енергетики при трансформації економіки на ринкових засадах, необхідно їй же і повертати, якщо ми хочемо безпечного розвитку країни.