Дмитрий Горчаков. Немного атома и радио (nucl0id) wrote in engineering_ru,
Дмитрий Горчаков. Немного атома и радио
nucl0id
engineering_ru

Category:

Блэкаут в Техасе. Как нефтегазовый штат остался без топлива, электричества и одной АЭС

Около недели в США бушевал арктический шторм. Нетипично низкие температуры и снежные бури накрыли половину страны, но самая тяжелая ситуация сложилась в Техасе. Энергосеть южного штата не справилась с нагрузкой, в результате миллионы людей остались без воды, электричества и тепла. Президент одобрил введение чрезвычайного положения. А губернатор приостановил экспорт газа из крупнейшего нефтегазового штата США.

Почему так вышло? Как себя показали газовые и ветровые электростанции? Почему отключилась одна из четырех АЭС и в чем их удивительное отличие от российских? И что такого особенного в Техасе, что именно в нем случился блэкаут. Ответы на эти вопросы записал в видеоролике (подписывайтесь на канал!), а под катом чуть более подробная текстовая версия.



Почему случилась катастрофа в Техасе?



Во-первых, условия действительно чрезвычайные. Подобной зимы не было почти 10 лет, а в некоторых местах поставлены вообще абсолютные рекорды отрицательных температур. Обычно в Техасе зимой плюс или слабый минус, а тут местами морозы до – 20. Соответственно, инфраструктура и люди к этому не готовы. На ледяных дорогах десятки погибших, около 12 миллионов человек испытывают проблемы с нехваткой воды (трубы перемерзают), до 3 млн домохозяйств оставались без электричества и тепла, люди были вынуждены эвакуироваться из домов или греться и ночевать в машинах.


Те у кого есть газ, но нет электричества, греются так. Фото Ashley Landis/AP, Источник

Дело в том, что более 60% домохозяйств штата отапливаются за счет электричества и лишь 40% - за счет газа. Сами дома не рассчитаны на такие морозы. Все это привело к постепенному росту потреблению электроэнергии – до рекордных 70 ГВт, при среднем уровне около 40 ГВт перед штормом (см график). При этом прогнозируемый максимум был в районе 67 ГВт. А после этого система достигла максимума возможностей и накрылась. До 80 электростанций из 680 в штате не могли работать, до 45 ГВт мощностей были недоступны. Дисбаланс спроса и предложения привел сначала к резкому росту оптовых цен на электроэнергию в сотни раз, до 9000 $ за МВт*ч, максимуму допустимому на рынке. В Техасе изолированная энергосистема с очень свободным рынком электроэнергии, поставщики в результате получают миллиарды, потребителей же ждут огромные счета за электроэнергию. Однако невидимая рука рынка не снизила объемы потребления, и их пришлось снижать принудительно физически, через веерные отключения.


Потребление и производство электроэнергии в Техасе в дни блэкаута

Почему так случилось? Тут сейчас масса спекуляций. Противники возобновляемой энергетики и республиканцы, в том числе губернатор Техаса, винят замерзшие ветряки и политику демократов Green New Deal по развитию возобновляемых источников. Демократы винят республиканцев за обособление электросистемы Техаса и дерегулирование рынка. Российский интернет вместе с госканалами глумится над чуждыми нашим скрепам западными идеями развития альтернативных источников и  американскими проблемами в целом. Не без вранья, само собой.


Завирусившееся фото, распространяемое противниками альтернативной энергетики. Однако это не Техас, а Европа в 2015 году. Фото испытаний системы оттаивания лопастей горячей водой, в итоге не самой популярной. Источник - https://naukatv.ru/articles/vetryak?fbclid=IwAR2t0VbOs841xC10qcwravP83b93hlFIHDPkPUnKyVR2Wa2C8M6wB7sh0Zo"


Но что на самом деле? Во-первых, половина ветряков действительно замерзла (обледенение лопастей), но это не ключевой фактор в проблеме. Обычно в это время года они дают лишь около 7% электроэнергии, а в среднем по году - около 23%. Из около 45 ГВт вышедших из строя установленных мощностей на ветряки приходится 16 ГВт (из 30 ГВт установленной мощности ветряков в штате), а 28 ГВт – на газовые, угольные и атомные станции. Доля солнечных не так значительна, хотя и они резко снизились. Обычно выбывающие мощности ветряков компенсируют именно газом, но с ним возникли проблемы.

До половины электроэнергии Техас получает, сжигая газ. Техас главный нефтегазовый штат США. Кстати, ВВП штата больше российского при населении в 5 раз меньше. Однако к таким морозам даже нефтегазовая инфраструктура не готова – из-за конденсата замерзали трубы, компрессоры для перекачивания останавливались без электричества, вставали добывающие скважины. В итоге даже добыча сократилась на 30-50%. Губернатор ввел временный запрет на экспорт сжиженного газа. Хранилища и запасы отсутствуют. Поставки газа для обогрева домов обладают приоритетом перед поставками для электростанций. Это еще обострило дефицит топлива в холодное время. Все это показывает уязвимость газовой генерации от поставок топлива даже в нефтегазовом регионе. Нет газа в трубе – нет электричества.

Отдельно стоит отметить сдержанные ухмылки сторонников атомной энергетики, которые я наблюдаю и в России и в США. Да, АЭС в целом показали себя хорошо – 4 энергоблока на двух АЭС в Техасе работали без проблем и выдавали около 5 ГВт электроэнергии в режиме 24/7 вне зависимости от погоды и поставок топлива. Однако в итоге один из энергоблоков тоже не выдержал (см график). 15-го числа он был отключен системами автоматики из-за ложного срабатывания датчика давления питательной воды на турбине. Он перемерз. Но через два дня блок уже снова работал на 100%.


АЭС South Texas Project, один из блоков которой был отключен из-за замерзания датчика. Синим выделены турбины на машзалах.


Но честно говоря, когда я посмотрел на фото этого энергоблока то немного офигел. Дело в том, что его машзал, где находится турбина, он, как бы сказать, не имеет крыши… Ну т.е. она есть, но турбина в кожухе выступает над ней, и тут же рядом на открытом воздухе мостовой кран для обслуживания (см спутниковое фото выше). Такой вот дизайн. Понятно, что у них там тепло, и возможно это даже по каким-то соображениям оправдано. Да и соседний аналогичный блок отработал без проблем. Но на одном все же датчик перемерз.


Более наглядное фото второй АЭС в Техасе - Comanche Peak, с подобными же облегченными машзалами на переднем плане

Такую конструкцию машзала я вижу впервые (спасибо блэкауту хоть за это). Российские машзалы АЭС, что в Арктике, что на юге – это отдельное теплое помещение, где можно обслуживать турбины и генераторы в любую погоду, а зимой там даже оранжереи с экзотическими растениями можно встретить.


Закрытый машзал самой южной АЭС России - Ростовской. Фото автора, 2017 г.

Как бы то ни было, аномальные морозы на большой территории США стали причиной кратковременного отключения всего одного блока АЭС из 94, в самых неблагоприятных условиях. Так что атом действительно оказался более надежным, чем другие источники. В Техасе временно вышли из строя 25% атомных мощностей, тогда как потеря мощностей ТЭС составила до 50%, а ветряков – до 75%. Впрочем, доля атома в энергобалансе Техаса невелика и в дни блэкаута была сопоставима с выработкой ветряков.


Распределение выработки электроэнергии по типам электростанций Техаса за 2020 г.

Кроме того, к причинам блэкаута стоит добавить системные проблемы. Энергосеть Техаса плохо связана с другими штатами. Она у них вообще отдельная на штат, как у Аляски, в то время как другие штаты входят в одну из двух, Восточную или Западную, объединенные энергосети. Вдобавок довольно свободное регулирование рынка энергетики в штате (американские СМИ винят в этом республиканцев) не обязывает поставщиков иметь достаточно резервных мощностей, а сами резервные генераторы мощности при этом ориентированы на работу летом, когда идет максимальное потребление, поэтому они не защищены от холодов.


Обособленная энергосеть Техаса выделяется на фоне США.

Вот такая история. Сейчас ситуация вроде налаживается, но до сих пор сотни тысяч людей не вернулись к нормальной жизни. И на самом деле пока рано говорить о том, что сыграло большую или меньшую роль в развитии ситуации. Любая катастрофа – это сочетание многих факторов. И тут их много. Так что пусть специалисты анализируют и делают выводы. А мы потом посмотрим. Но понятно, что на фоне устранения недостатков энергосистем, стоит быть готовым к тому, что подобные природные аномалии могут случаться все чаще и чаще.

Ссылки на источники и материалы по теме:
  • Millions of Texans Are Freezing Right Now — Our Deregulated Electrical Grid Is to Blame

  • Ветрогенератор и вертолёт

  • Natural Gas And Wind Freeze Up When The Going Gets Tough

  • Когда зеленые глаза полны соринками

  • Texas largely relies on natural gas for power. It wasn’t ready for the extreme cold.

  • В Техасе замерзли газовые скважины и от холода встал блок АЭС: новые подробности рекордного блэкаута



  • Tags: аварии и происшествия, безопасность, полезные ископаемые, стихийные бедствия, электричество, энергетика, ядерная энергетика
    Subscribe

    • Профессиональный инженер-строитель - КТО ЭТО?

      Сегодня мы будем разбираться в том, кто такой "профессиональный инженер-строитель" в Америке? Как получить такой статус, какие экзамены необходимо…

    • Странный крепеж

      Крепеж ограждений на ТТК (Москва). Не кажется ли вам, что узел спроектирован с какой-то корявой избыточностью? Хотя я не инженер-конструктор, могу и…

    • Вопрос к фундаментальным специалистам.

      Вот такое чудо встретил по дороге на работу: Это вообще нормально? Я не специалист, но вызывает сомнение рыхлый бетон и его контакт с древесиной.…

    promo engineering_ru april 19, 2016 14:34 354
    Buy for 50 tokens
    В любом онлайн-обсуждении компании SpaceX обязательно появляется человек, который заявляет, что -де на примере Шаттла все уже с этой вашей многоразовостью понятно. И вот, после недавней волны обсуждений успешной посадки первой ступени Фалькона на баржу, я решил написать пост с кратким описанием…
    • Post a new comment

      Error

      Anonymous comments are disabled in this journal

      default userpic

      Your reply will be screened

      Your IP address will be recorded 

    • 72 comments

    • Профессиональный инженер-строитель - КТО ЭТО?

      Сегодня мы будем разбираться в том, кто такой "профессиональный инженер-строитель" в Америке? Как получить такой статус, какие экзамены необходимо…

    • Странный крепеж

      Крепеж ограждений на ТТК (Москва). Не кажется ли вам, что узел спроектирован с какой-то корявой избыточностью? Хотя я не инженер-конструктор, могу и…

    • Вопрос к фундаментальным специалистам.

      Вот такое чудо встретил по дороге на работу: Это вообще нормально? Я не специалист, но вызывает сомнение рыхлый бетон и его контакт с древесиной.…