Энергосистемы под ударом: как глобальная жара 2024 года парализует сети по всему миру

В начале сентября Европейская служба по изменению климата «Коперник» сообщила, что температуры в летние месяцы в Северном полушарии были самыми высокими за всю историю.

— За последние три месяца 2024 года на планете были самые жаркие июнь и август, самый жаркий день за всю историю наблюдений и самое жаркое бореальное лето за всю историю наблюдений, — заявила Саманта Берджесс, заместитель директора C3S. (Бореальный климат — северный климат, который формируется только в северном полушарии и совпадает с границами распространения хвойных лесов. Это климат умеренных широт с хорошо выраженной снежной зимой и относительно коротким теплым летом — прим. ред). 

В течение летних месяцев температура в среднем составила 16,8 градуса по Цельсию, согласно службе «Коперник». Это на 0,03 градуса по Цельсию теплее прошлогоднего температурного рекорда.

Энергосистемы не справляются

Температурные рекорды, как это бывает, привели к нагрузкам на электросети по всему миру. Особенно это было заметно в странах с уже устаревшей инфраструктурой и недостаточными инвестициями. Проблемы наблюдались в ряде регионов, где температурные рекорды приводят к перегрузке электросетей и массовым отключениям электроэнергии.

В странах Европы, таких как Румыния, Хорватия и Северная Македония, дневная температура превышала 40°C, что вызвало не только перебои с электричеством, но и лесные пожары, которые усложнили работу энергетической инфраструктуры. В Румынии даже был введен красный код опасности, экстренные службы были перегружены из-за большого количества вызовов, а поврежденные электросети не справлялись с увеличившимся спросом на кондиционирование и охлаждение помещений.

Нестабильная инфраструктура и перегрев оборудования в Кувейте привели к тому, что жители страны были вынуждены терпеть веерные отключения в июне, когда температура поднималась до 44 °C. При такой температуре даже кратковременные отключения электроэнергии могут вызвать гибель людей из-за тепловых ударов. Пожарные службы были завалены вызовами по спасению людей, застрявших в лифтах.

Похожая ситуация наблюдалась и в США, где отключения электричества увеличились в 10 раз с 1980-х годов из-за устаревания сетей и изменения климата, вызывающего экстремальные погодные явления, такие как ураганы и пожары. Экстремальная жара этим летом привела к плановым отключениям электроэнергии, особенно в южных штатах​.

В Техасе в этом году более 300 тысяч человек остались без электричества после урагана «Берил» — у них не было доступа к кондиционированию, когда за окном стояла 34-градусная жара. На пике нагрузки в этом регионе США без электроэнергии остались более 2,3 млн человек. И если ураган унес жизни 22 человек, то от перегрева вследствие отключения электроэнергии погибли еще 11.

В Сан-Франциско даже были созданы специальные комнаты охлаждения, чтобы люди не погибали из-за тепловых ударов. В них работу кондиционера обеспечивают генераторы.

В Эквадоре за первую половину 2024 года произошло более 10 масштабных отключений электроэнергии, а на главной гидроэлектростанции страны было обнаружено более 7000 трещин — конструкция не справляется с возрастающей нагрузкой. Электричество на несколько часов исчезло по всей стране, а министра энергетики в итоге отправили в отставку «за саботаж».

В ходе одного из инцидентов пассажирам метро пришлось покинуть застрявшие поезда и добираться до станций пешком по неосвещенным подземным туннелям.

В Мексике более 70 тысяч человек две недели оставались без воды — водяные насосы были отключены для экономии электроэнергии.

В Египте зафиксированы высокие температуры, достигающие почти 50°C. В южной провинции Асуан погибло не менее 40 человек. Высокие температуры привели к резкому росту потребления энергии по всей стране, и правительство было вынуждено ввести ежедневные отключения электроэнергии, чтобы избежать перегрузки электросети.

В Ираке власти проводили плановые отключения электричества в летнюю жару по 10 или больше часов в день, после чего люди вышли на массовые уличные протесты.

В чем проблема?

Большинство энергосетей строились десятилетия назад и не рассчитаны на современные нагрузки и все более возрастающие потребности. Повышение температуры приводит к значительному увеличению использования кондиционеров и охлаждающих систем, что увеличивает нагрузку на энергосистемы.

Ниже представлена Карта климатических аномалий и событий на июль 2024 года.

— Вся энергосистема была построена и спроектирована в одну климатическую эпоху, а теперь ее просят работать в другой климатической эпохе, — приводит агентство Bloomberg слова Майкла Уэббера, профессора энергетики Техасского университета в Остине.

Вдобавок к этому, многие страны недостаточно инвестируют в модернизацию энергосистем, что делает их уязвимыми перед растущими климатическими рисками. Нехватка финансирования, а также увеличение потребления электроэнергии из-за жары ведут к частым авариям и отключениям.

Организация Climate Central считает, что электрические сети действительно были построены не для современного климата. Сейчас электричество в основном передается и распределяется через наземные трансформаторы, электропровода и столбы электропередач, которые подвергаются воздействию экстремальных погодных условий, таких как сильный ветер, ливни, обледенение, молнии и жара.

Ущерб от штормов, всплеск возобновляемой генерации или пики потребления могут вызвать отключения, когда сеть недостаточно устойчива.

Есть ли решение?

Эксперты призывают к срочным инвестициям в энергетическую инфраструктуру для лучшего управления возрастающими температурами. Предлагаемые решения включают модернизацию электросетей, расширение возобновляемых источников энергии и улучшение систем охлаждения, чтобы снизить нагрузку на энергоснабжение.

Особенно уязвимы городские районы, поэтому города по всему миру принимают меры по смягчению последствий роста температур, такие как введение «сезонов жары» и использование природных решений для снижения температур​. Так, недавно победившая на президентских выборах в Мексике Клаудия Шейнбаум, климатолог с докторской степенью в области энергетики, пообещала выделить $13,6 млрд на развитие возобновляемых источников энергии, газовых электростанций и новых линий электропередач.

На проблему обращает внимание и ООН. В июле генеральный секретарь Организации Антониу Гутерриш призвал защитить самых уязвимых. Бедные слои городского населения, беременные женщины, дети, пожилые люди, люди с ограниченными возможностями, больные и перемещенные лица, часто живут в неудовлетворительном жилье без доступа к охлаждению.

Исследования в области устойчивой энергетики говорят о том, что сохранение энергии и включение аккумуляторов в системы производства энергии может быть одним из решений для обеспечения аварийного резервного питания, тем самым минимизируя воздействие экстремальных погодных явлений.

Другим решением могут стать распределенные энергетические системы. Простыми словами — это небольшие и локальные источники энергии, которые находятся близко к месту потребления. Вместо того, чтобы полагаться на большие электростанции и протяженные линии электропередач, такие системы могут производить энергию прямо на месте, например, с помощью солнечных панелей на крышах домов, ветряных турбин или небольших газовых генераторов. Преимущества таких систем — это повышение устойчивости к авариям, сокращение потерь при передаче электроэнергии и возможность использования возобновляемых источников энергии​.

Эксперты также призывают обратить внимание на умные сети и микросети — сложные версии систем электросетей, интегрирующие цифровые технологии для повышения надежности, эффективности и устойчивости электроснабжения. В отличие от традиционных сетей, умные сети могут отслеживать потребление электроэнергии в реальном времени и автоматически распределять ее более эффективно. Они могут предупреждать о перегрузках, отключениях и перенаправлять энергию, чтобы избежать сбоев.

В качестве примера можно привести умные сети в Калифорнии. В штате действует одна из крупнейших в мире систем умных сетей. Система может управлять электроэнергией в реальном времени, интегрируя солнечные и ветряные фермы. Благодаря умным сетям потребители могут получать данные о своем потреблении и управлять ими через мобильные приложения. Это помогает экономить энергию и снижать нагрузку на сеть во время пиковых периодов

Начиная с 2000, умные сети постепенно развиваются в различных странах, и уже к 2010 году топ-10 стран по развитию Smart Grid инвестировали в общей сложности более $18 млрд в цифровизацию электрической системы.

Микросети — это небольшие локальные сети, которые могут работать как с подключением к основной сети, так и автономно. Например, если в главной сети происходит сбой, микросеть может продолжать снабжать электроэнергией местные дома, используя локальные источники, такие как солнечные панели или батареи. Это делает систему более устойчивой к сбоям и позволяет использовать энергию эффективнее на местном уровне.

Такие микросети, к примеру, установлены в удаленных районах Аляски, где основная сеть недоступна. Там микросети работают на комбинации солнечной и ветровой энергии, а также дизельных генераторов. Такие же системы есть на индийских удаленных островах.

Последние температурные рекорды выявили серьезные уязвимости мировых энергетических систем, которые оказались неподготовленными к новым климатическим вызовам. Они приводят к перегрузкам сетей, массовым отключениям и росту смертности от тепловых ударов. Стареющая инфраструктура и отсутствие инвестиций в модернизацию делают энергосистемы уязвимыми перед экстремальными погодными условиями.

Однако существуют решения, которые помогут адаптироваться к меняющимся условиям. Расширение использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечные и ветровые электростанции, развитие умных сетей и микросетей — все это шаги в сторону более устойчивой энергетики. Инвестиции в цифровизацию и создание локальных систем энергии могут помочь справиться с экстремальной жарой, обеспечивая устойчивое и безопасное энергоснабжение в будущем.