«Зимний шторм в Ури» с 13 по 16 февраля 2021 года привел к отключению электроэнергии более чем 9,7 миллионам человек и по меньшей мере 12 прямым и 9 косвенным смертельным случаям.
Нет, сейчас мы не будем писать о космическом корабле «Аполлон-13» и его смелой команде, которая послала в Центр управления космическим пространством США в Хьюстоне, штат Техас, сигнал: «Хьюстон, у нас проблема».
Теперь мы напишем об огромном отключении электроэнергии, от которого пострадали более 5 миллионов человек в Соединенных Штатах и еще 4,7 миллиона человек в Мексике только в Соединенных Штатах.
Этот шторм (большой внетропический циклон) начался на северо-западе Тихого океана и быстро переместился на юг Соединенных Штатов, что повлекло за собой широкие последствия для всей территории Соединенных Штатов, северной Мексики и некоторых частей Канады. Через несколько дней он переместился в средне-западные и северо-восточные штаты. Зимний шторм привел к тому, что более 170 миллионов американцев оказались под различными предупреждениями о зимних погодных условиях в Соединенных Штатах. Шторм также принес разрушительную неблагоприятную погоду на юго-восток США, в том числе несколько торнадо.
Почему так случилось? «Массовый провал?» Почему миллионы людей в Техасе все еще без электричества?
Давайте попробуем объяснить это: - Отключение электроэнергии в Техасе в разгар чрезвычайно холодной зимней погоды привело к постепенному отключению электроэнергии, в результате чего миллионы людей остались без электричества. Вот предварительная причина, почему это произошло...
Посмотрим сначала на карту?
В Техасе около 678052 км2, а в Германии - около 357022 км2, что означает, что вся Германия составляет лишь половину площади Техаса. Итак, если бы мы хотели взглянуть на Техас глазами европейца, мы могли бы представить себе, например, как (географически) конгломерат государств Германии, Швейцарии, всего БЕНЕЛЮКСа, Австрии, а также Чехословакии.
Однако, когда мы смотрим на то, где находится Техас на земном шаре, он примерно (через Атлантический океан от Америки до нас) находится в зоне Северной Африки - Южного Марокко, Южного Алжира и т. д., так что удивительно низких заморозков там, наверное, ждать не приходилось. И правильно, февраль - обычно мягкий зимний месяц в Техасе. Средние высокие температуры в феврале в Техасе колеблются от плюс 14,4 °C до плюс 23,9 °C, в то время как средние низкие температуры находятся в диапазоне (только! по нашим меркам) - от минус 3,3 °C до плюс 13,3 °C.
Эксперты говорят, что среди факторов, приведших к отключению электроэнергии, были чрезвычайно высокий спрос на электроэнергию и буквально перегруженные «замороженные» электростанции. Однако Варун Рай, директор Энергетического института Техасского университета в Остине, считает, что это провал государства, потому что у него есть распределительные сети в Техасе.
Во время пресс-конференции во вторник представители ERCOT - Electric Reliability Council of Texas (Техасский совет по надежности) в Техасе заявили, что им не хватает до 45 ГВт. Из них 15 ГВт - ветряные электростанции, а 30 ГВт - газ и уголь.
Но почему в Техасе перебои в подаче электроэнергии и постепенные отключения электроэнергии?
Основной причиной, вероятно, было сильное охлаждение, и, таким образом, отключения были вызваны тем фактом, что спрос был выше запланированного предложения энергии, которая используется населением для отопления и электроснабжения домов. Это также подтвердил профессор Дэниел Кохан из Университета Райса.
В 2019 году общая летняя мощность всех электростанций Техаса составила 125117 МВт, а чистая выработка - 483201 ГВт-ч. Соответствующая смесь выработки электроэнергии составляла 53,5% природного газа, 19,0% угля, 17,3% ветра, 8,6% ядерной энергии, 0,9% солнечной энергии, 0,3% гидроэнергии, 0,3% биомассы и 0,1% других источников. Небольшие фотоэлектрические станции произвели дополнительно 1001 ГВт-ч для электросети Техаса в 2019 году.
Например, в октябре 2020 года Техас произвел 19890000 МВт-ч электроэнергии из газа (что составляло 52 процента), 8 679 000 МВт-ч электроэнергии от ветряных электростанций (что составило 23 процента), 6 664 000 МВт-ч электроэнергии из угля (что составило 17 процентов) и всего 3 193 000 МВт-ч электроэнергии из других источников, что, кстати, включает и производство электроэнергии на атомных электростанциях (а это всего 8 процентов!).
Профессор Коэн сказал, что три различных фактора, вероятно, будут играть роль в фоновом режиме, хотя еще слишком рано говорить, в какой степени каждый из них сыграл роль в возникновении отключений.
Первая причина заключается в том, что некоторые электростанции могут не работать из-за планового технического обслуживания. В теплом Техасе пик спроса на электроэнергию обычно возникает летом (для охлаждения), поэтому обычно ожидается, что электростанция, работающая на угле или природном газе, будет лучше работать в непиковые часы, чтобы настроиться на более теплые месяцы.
Вторая причина - некоторые электростанции, вероятно, вышли из строя из-за слишком слабого охлаждения. Электростанции Техаса оптимизированы для работы в типичных и более экстремальных летних условиях, но они не так хорошо подготовлены и спроектированы для экстремальных морозов. Кроме того, они могут прослужить короткое время, но если эти электростанции будут работать слишком долго в слишком экстремальных условиях (с точки зрения чрезвычайно низких температур), их работа может быть слишком дорогой или повреждать оборудование, что может привести к дальнейшему углублению оборудования... их последующие отключения на более длительный период времени.
И, в-третьих, некоторые электростанции, работающие на природном газе, могли не иметь достаточного количества газа, чтобы вообще производить электричество! В отличие от угольной электростанции, у которой есть готовые запасы (и в отличие от атомной электростанции, которая имеет топливо годами!), у электростанций, работающих на природном газе, практически нет запасов, а это означает, что любой перерыв в подаче газа приведет к практически немедленное отключение электростанции!
Производство электроэнергии в Техасе
К сожалению, две государственные атомные электростанции обычно производят только десятую часть электроэнергии Техаса. Большая часть электроэнергии в Техасе с 2010 года производится в основном за счет природного газа или ветряных электростанций.
Насколько уникальным (теперь, вероятно, недостатком) является то, что из 48 соседних штатов США Техас - единственный штат с отдельной электросетью!
Техас производит больше электроэнергии, чем любой другой штат США, и производит почти вдвое больше, чем Флорида, которая занимает второе место по производству электроэнергии. В 2019 году электростанции, работающие на природном газе, обеспечивали более половины выработки электроэнергии, около 5000 МВт в Техасе приходилось на угольные генерирующие мощности, но они были выведены из эксплуатации с 2016 года. В результате угольные электростанции уже вырабатывали менее одной мощности в 2019 году. Пятая часть производства по сравнению с примерно одной третью в 2014 году.
Напротив, энергия ветра от ветряных электростанций в Техасе быстро увеличилась за последние два десятилетия. В 2019 году на ветроэнергетику приходилось более шестой части.
Техас имеет расширяющийся диапазон производственных ресурсов для удовлетворения роста потребления. Установленная ветровая мощность увеличилась до 28 800 МВт в конце 2019 года, а солнечная - до 3100 МВт. Производство электроэнергии с помощью ветра в 2014 году превысило производство электроэнергии с помощью атомной энергетики, а в 2019 году оно было близко к углю на втором месте.
Таким образом, производство ископаемого топлива и ядерная энергия оставались почти неизменными в течение последних двух десятилетий, при этом уголь постепенно вытеснял природный газ.
Как мы уже упоминали, из 48 соседних штатов Техас - единственный штат с отдельной электросетью. Хотя в Техасе имеется до четырех электросетей, основная электросеть штата находится в ведении ERCOT. Сеть ERCOT охватывает около трех четвертей штата и в значительной степени изолирована от других взаимосвязанных энергетических систем, обслуживающих восток и запад соседних штатов США. Эта изоляция означает, что сеть ERCOT не подлежит федеральному надзору и в значительной степени зависит от собственных ресурсов для обеспечения энергетических потребностей штата. Поставки электроэнергии увеличиваются с каждым годом, но вместе с тем растет и спрос. Техас на самом деле является крупнейшим потребителем электроэнергии среди штатов США!
Наибольшая доля в розничных продажах электроэнергии приходится на жилищный сектор, за ним следует коммерческий сектор, а затем промышленный сектор. Три из пяти домохозяйств в Техасе используют электричество в качестве основного источника отопления для своих домов, но пик спроса приходится на жаркие летние месяцы, когда электричество чаще используется для охлаждения.
Кстати, в 1999 году Техас стал первым штатом США, который ввел стандарт энергоэффективных ресурсов (EERS). Этот стандарт требует, чтобы энергетические компании, принадлежащие государственным инвесторам, сокращали потребление и спрос на энергию. Первоначальная цель экономии для каждой компании составляет 30% годового роста максимального спроса компании. После достижения этой цели EERS требует, чтобы годовая экономия составляла 0,4% от максимального спроса каждой компании.
Атомные электростанции Техаса:
JE Южный Техас
«Электрогенерирующая станция Южно-Техасского проекта» (также известная как STP, STPEGS, Южно-Техасский проект) - это атомная электростанция к юго-западу от Бэй-Сити. STP находится примерно в 140 милях к юго-западу от Хьюстона. Он имеет два реакторных блока, каждый с ядерным реактором с водой под давлением Westinghouse и охлаждаемый водохранилищем (2800 га), что устраняет необходимость в градирнях. Реакторы эксплуатируются компанией STP Nuclear Operating Company (STPNOC). Владение разделено между NRG Energy (44 процента), San Antonio Utilities CPS Energy (40 процентов) и Austin Energy (16 процентов). Строительство АЭС началось 22 декабря 1975 г., первый реакторный блок был подключен к электросети 30 марта 1988 г., второй блок - 11 апреля 1989 г. Оба реакторных блока одинаковые, построены по схеме «близнецы» с четырьмя контурами циркуляции и реакторы с водой под давлением, каждый с мощностью 1280 МВт нетто. Срок действия операционных лицензий - до 20 августа 2047 года соответственно. 15 декабря 2048 года. Помимо этих двух действующих реакторных блоков, на этой АЭС были запланированы еще два реакторных блока типа ABWR мощностью 1350 МВт, но в настоящее время проект приостановлен.
Пик Дж. Э. Команч
Пик Команч находится примерно в 97 км к юго-западу от Далласа. Для охлаждения используется близлежащее водохранилище Скво-Крик. Он управляется Luminant Generation, дочерней компанией Vistra Energy. Строительство АЭС «Команч Пик» началось 19 декабря 1974 г., первый реакторный блок был введен в энергосистему 24 апреля 1990 г., второй - 9 апреля 1993 г., а также реакторы с водой под давлением Westinghouse мощностью 1209 МВт нетто (соответственно 1197 МВт нетто). А также на этой АЭС планировалось построить еще два реакторных блока с реакторами типа US-APWR мощностью по 1700 МВт каждый.
К сожалению, в данном случае к отключениям электроэнергии в Техасе добавился отказ первого блока Южно-Техасской АЭС.
Но как это возможно?
Ведь говорят, что «АЭС должна все выдержать!»
Выход из строя первого реакторного блока Южно-Техасской АЭС:
Во время вышеупомянутого отключения электроэнергии, вызванного циклоном и необычно низкими температурами в Техасе, первый блок реактора Южно-Техасской АЭС автоматически вышел из строя на АЭС Южного Техаса. Согласно отчету Управления по ядерному регулированию США (автор Рон Рохан, сотрудник NRC Томас Кендзиа и заместитель оператора Джон Диксон), первый блок реактора на АЭС Южный Техас был отключен автоматической защитой, чтобы оценить измерения как «низкий уровень в парогенератор." Низкий уровень парогенератора был вызван отказом двух насосов питательной воды (первоначально по неизвестной причине). В отчете подчеркивается, что основная и вспомогательная системы питательной воды работали по проекту. Также, что ядерный реактор был безопасно остановлен (все контрольные и аварийные патроны полностью вставлены). Во время остановки не были открыты первичные или вторичные предохранительные клапаны и не было замечено никаких электрических проблем. Нормальная рабочая температура и давление, предписанные для этого режима, были достигнуты, и никаких значительных событий зарегистрировано не было. Далее указывается, что это событие не имело значительного значения для здоровья и безопасности населения, а также, что второй реакторный блок АЭС (блок № 2) не пострадал и оставался на 100-процентной мощности. 2) осталась неизменной и оставалась на уровне 100%. 2) осталась неизменной и оставалась на уровне 100%.
Но для этого JE (Южный Техас) это не первое подобное испытание!
В 2017 году JE Южный Техас полностью выдержал ураган Харви.
Однако нынешние арктические морозы февраля 2021 года «победили» электростанцию. Поэтому 15 февраля оператор атомной электростанции STP Nuclear Operating Company был вынужден сообщить ему, что его первый энергоблок АЭС был остановлен в 5:37 утра.
Предварительно из расследования причин выяснилось, что причиной стало замерзание линии манометров к насосам питательной воды, пославшее ложный сигнал о потере питательной воды.
В результате автоматика (пусть и по ложному сигналу, но по проекту совершенно правильно!) Отключила два питающих насоса, а затем, естественно, остановила весь реакторный блок АЭС.
Это пока первая оценка того, почему это произошло, что, конечно же, должно быть тщательно проверено и подтверждено, соответственно. другие причины исключены!
Итак, конечно же, в официальном заявлении компании JE говорится: «Команды STP работают над быстрым возвратом блока 1, но мы изучаем все причины, которые привели к остановке насосов питательной воды, и принимаем меры, необходимые меры для предотвращения повторения ... ».
Но почему замерзли линии манометров к насосам питательной воды?
Ответ тоже может показаться довольно простым:
Открытое машинное отделение "под открытым небом" в JE Южный Техас
Оба энергоблока Южно-Техасской АЭС имеют особенную - полностью оригинальную и, по сравнению с большинством других АЭС мира, необычную конфигурацию. Их «машинное отделение», т. е. вторичная часть, где расположены турбогенераторы, нет ни в одном крытом здании, но можно сказать, что они находятся «под открытым небом».
Это связано с экономией средств, которая стала возможной благодаря обычной умеренно теплой погоде. Ведь в Техасе, втором по величине штате США (крупнейший - Аляска), температура в среднем редко бывает выше плюс 35 °C, очень редко ниже нуля, и очень очень редко до максимума минус -5 °C. Таким образом, это незащищенное измерение воды в линии электропередач, вероятно, было причиной замерзания и последующей передачи ложного сигнала о потере питательной воды.
Диспетчер из Техаса сообщил во вторник, что ночной дефицит энергии достиг 18,9 ГВт. Агентство Bloomberg (Хавьер Блас) в этой связи отметило, что такое количество электроэнергии необходимо трем миллионам домохозяйств, а дефицит равен 36 часам постепенного отключения электроэнергии. Поставки газа на экспортные терминалы упали вдвое. И дело не только в слишком большом спросе в США. Например, в Пермском бассейне в Техасе колодцы и трубы просто замерзают до своих размеров. Добыча нефти в регионе упала на четверть - на 1 миллион баррелей в сутки.
Давайте еще раз напомним, что неожиданные арктические заморозки пришли в Соединенные Штаты и за последнюю неделю было зафиксировано более 800 температурных рекордов в центральной и южной части Соединенных Штатов, при этом столбик термометра опустился до минус градусов Цельсия, которых никогда не было в их регионах в некоторых регионы.
По одной из версий, все погодные аномалии не более чем воздействие климатического оружия некой из стран противников США, и тому есть много подтверждений.
Стремление России занять ключевые позиции в Арктике косвенно подтверждает этот вывод, и холодный воздух идет именно оттуда. России совсем не надо строить особые установки, влияющие на погоду, все уже есть в виде электрических сетей электростанций.
Любой летчик, который летал над линиями высоковольтных передач, может рассказать вам, что он наблюдал картину, как облака не могут перейти через проекцию линий электропередач, как плывут вдоль ЛЭП. То есть напряженность этих линий такова, что влияет на распределение воздушных масс.
И управляя этими сетями, можно создавать необходимы движения воздушных масс и даже разгонять их и направлять в выбранные регионы мира.
Валерий Розанов, доктор психологии, аналитик.
