Приєднання України до нової стратегії розвитку ЄС «Європейської зеленої угоди (EU Green Deal)», інтеграції ОЕС України з європейською ENTSO-E, реальна перспектива членства в ЄС із безпрецедентною економічною та технологічною підтримкою ЄС та США створюють можливість, якою ми повинні обов’язково скористатися: зробити технологічний прорив і досягти амбітної цілі, ґрунтуючись на найсучасніших інноваційних технологіях, вийти на передові позиції у світі, створивши потужну економіку на рівні розвинених країн ЄС.

При цьому слід врахувати істотні зміни, пов’язані з війною, перенесенням значної кількості підприємств зі східних, північних та південних у західні регіони країни, де відбуватиметься прискорений розвиток економіки. Завдяки й інтеграції в березні 2022-го ОЕС України з європейською енергосистемою, що створює нові умови її роботи, підвищення надійності, а також можливості збільшення експорту нашої електроенергії.

У цих нових умовах важливо забезпечити пріоритетний розвиток в Україні розподільчої генерації з використанням гібридних енерговузлів, які технологічно об’єднують в своєму складі в різних сполучених ВЕС, СЕС, ГЕС, ГАЕС промислові акумулятори та виробництво водню, бо мають істотні технологічні та фінансові переваги, набуваючи дедалі більшого розвитку у світі.

Така розподільча генерація, яка працює на локальні мережі та окремих великих споживачів електроенергії, об’єднана і за потреби працююча на ОЕС, забезпечить значні переваги в роботі ОЕС України з покращенням керованості, зниженням перетоків, витрат електроенергії, підвищенням її живучості.

Потужний потенціал каскадних водосховищ

В Україні в умовах енергетичного переходу, де пріоритетну роль відведено ВДЕ із прискореним розвитком, що створює нові умови і вимоги до роботи ОЕС, зміни клімату зі збільшенням екстремальних явищ, таких, як повені, посухи, зростає значення гідроенергетики. Бо саме вона комплексно розв’язує проблеми економіки, зокрема електроенергетики, водного господарства, захисту від повеней і посух, екологію та інше.

Як і у світі, гідроенергетика в Україні в умовах швидкого зростання потужностей СЕС та ВЕС з нестійким виробництвом електроенергії з потужністю ГЕС, ГАЕС приблизно 12% загальної потужності ОЕС виконує важливу роль, забезпечуючи балансування ОЕС, частотний та аварійний резерви і загалом її стабільну роботу. Так, у лютому 2021 року в критичній ситуації, коли аварійно відключилися блоки Запорізької ТЕС, втрачену потужність підхопили саме ГЕС. В аналогічній ситуації, яка склалася 25 січня 2022 року з аварійною зупинкою двох блоків АЕС (потужністю по 1000 МВт), саме швидке введення агрегатів ГЕС і ГАЕС забезпечило стабільну роботу Об’єднаної енергосистеми країни.

Порівняно з Євросоюзом, де в 2021-му частка зеленої електроенергії, виробленої ВДЕ, зокрема ГЕС, ВЕС та СЕС, становила 38%, АЕС — 25%, а з викопного палива — 37%, в Україні в 2021 році було вироблено з ВДЕ 14,7%, зокрема ГЕС і ГАЕС 6,7%, СЕС, ВЕС — 8%, АЕС — 55%, ТЕС — 30,3%.

У наших умовах з подальшим розвитком ОЕС України зі зміною структури генеруючих потужностей, використанням інноваційних технологій, де атомна енергетика залишиться основою ОЕС із поступовим зменшенням потужностей ТЕС та швидким зростанням ВДЕ, проблема регулювання ОЕС стає ключовою, її можна розв’язати переважно за рахунок збільшення потужностей ГЕС і ГАЕС. Важливо, що вслід за США в ЄС розглядають належність атомної енергетики до зеленої генерації поряд з ВДЕ.

В Україні, де водні ресурси дуже обмежені, особливо на півдні, важливе значення для економіки мають водосховища ГЕС комплексного призначення. Із сумарним середньорічним стоком усіх річок близько 87 км3, лише 52 км3 формується на території України, а в маловодні роки об’єм річного стоку знижується до 30 км3. Об’єм річкового стоку, що припадає на одного жителя, один з найнижчих серед країн Європи.

У таких умовах з дуже нерівномірним розподілом стоку річок на території країни та за сезонами року для його регулювання й раціонального використання створено 1090 водосховищ корисним об’ємом 25,3 км3. Адже саме річки з водосховищами з дуже обмеженими об’ємами підземних вод — основне джерело водопостачання у країні.

Так, за рахунок водних ресурсів Дніпра з каскадом водосховищ ГЕС корисним об’ємом 18,4 км3 забезпечується водопостачання населення, промисловості, сільського господарства та зрошення на території, де проживає близько 70% населення. Воду із дніпровських водосховищ перекидають каналами в маловодні райони Донбасу, Кривого Рогу, Приазов’я тощо, зрошують понад мільйон гектарів посушливих земель на півдні країни.

Про спустошливі посухи в басейні Дніпра, які були, наприклад, 1652 і 1680 років, в історичних документах написано: «Стояла страшна суша та спека сонячна, повисихали води і трави». В останнє десятиріччя в посушливі маловодні 2015, 2018, 2019 і 2020 роки водосховища в повному обсязі забезпечили водопостачання та санітарно-екологічні попуски в нижній течії в розмірі 500 м3/с для запобігання засоленню Дніпровської дельти, Дніпро-Бузького лиману та погіршення санітарної ситуації.

В умовах негативного впливу зміни клімату зі зменшення водності річок корисний об’єм дніпровських водосховищ — це стратегічний запас прісної води, гарантія того, що населення, економіка та довкілля будуть забезпечені водою в посушливі маловодні роки. Забезпечення водою — це питання національної безпеки.

Пріоритетна увага - карпатському регіону 

Водосховища Дніпровського каскаду ГЕС стали природною частиною довкілля, їх широко використовують для рекреації. На їхній території розташовано об’єкти природно-заповідного фонду національного значення: ландшафтні заказники, природні заповідники, орнітологічні заказники тощо.

Важливе значення має водосховище Дністровської ГЕС корисним об’ємом 2 км3, яке забезпечує водопостачання в маловодні роки нижче розташованих районів України, а також Молдови, захист від великих повеней, санітарно-екологічний попуск в розмірі 100 м3/с. У липні 2008 року, коли була велика повінь (повторюваністю раз в 100 років), завдяки регулюванню Дністровського водосховища витрати нижче від нього було знижено більш як на 30%, а рівні води у Дністрі — понад 2 м, що значно зменшило шкоду від повені на території України і Молдови.

Досвід експлуатації водосховищ ГЕС Дніпровського та Дністровського каскадів свідчить, що вони надійно забезпечують захист від катастрофічних наслідків, значно знижено ризики завдання шкоди довкіллю, населенню, економіці.

У карпатському регіоні великої шкоди населенню, довкіллю, економіці завдають періодично повторювані катастрофічні повені. Так, у басейні річки Тиса катастрофічні сніго-дощові та зливо-дощові повені з тяжкими наслідками останніми десятиріччями були в 2000, 2001, 2008, 2015, 2017, 2019, 2020 роках. Тому проблему захисту від повеней у цьому регіоні, яка має комплексний характер, слід розв’язувати разом з водогосподарським і гідроенергетичним використанням річок, враховуючи, що тут найбільші в Україні невикористані гідроенергетичні ресурси.

Нині в Україні гідроенергетичні ресурси забезпечують річний виробіток електроенергії всіма ГЕС в середньому 11 млрд кВт·г із загальною потужністю 4,8 млн кВт, в зокрема малі ГЕС (до 10 МВт) — всього 0,1 млн кВт (2,1% загальної потужності) з виробітком 0,23 млрд кВт·г (2,3% загального виробітку). У країнах ЄС (наприклад Австрії, Франції, Італії, Польщі, Швейцарії) потужність малих ГЕС становить 8—20% загальної потужності ГЕС.

Згідно із попередніми проєктними напрацюваннями та дослідженнями, перспективний невикористаний гідроенергетичний потенціал країни може становити приблизно 4 млрд кВт·г для середніх і малих ГЕС, зокрема для малих ГЕС — 1—1,5 млрд кВт·г. Більшість цього потенціалу — в карпатському регіоні. Раціональне використання цього великого і невикористаного потенціалу потребує, звичайно, зважених рішень з урахуванням впливу на довкілля.

Оскільки в сучасних умовах саме вплив ГЕС та їхніх водосховищ на довкілля — один з найважливіших визначальних чинників, економічно ефективний та екологічно допустимий потенціал буде меншим і визначається на основі виконання за перспективними ГЕС техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) або попереднього ТЕО з урахуванням комплексного використання водосховищ.

Гідроакумулюючі станції, їхня визначальна роль 

Із подальшим розвитком Об’єднаної енергосистеми України визначальне значення для забезпечення потреб у високоманеврових регулюючих та акумулюючих потужностях слід надавати саме ГАЕС. У цьому переконує світовий досвід. Із сучасних технологій балансування електроенергії в ОЕС саме ГАЕС найефективніші та найрозповсюдженіші у світі. Вони становлять майже 94% (!) всіх регулюючих потужностей. Бо мають, крім всього, істотні переваги за вартістю, ємкістю, періодом експлуатації над промисловими акумуляторами. Тому там, де сприятливі природні умови, передовсім будують гідроакумулюючі електростанції. ГАЕС можуть не тільки виробляти електроенергію як гідростанції, а й споживати надлишки електроенергії (наприклад, які виробляють АЕС у нічні години або ВЕС і СЕС — протягом доби), закачуючи воду з нижньої у верхню водойму, завдяки чому регулюють графік навантажень в широкому діапазоні.

Із загальною потужністю ГАЕС у світі приблизно 170 млн кВт, зокрема в Європі більш як 53 МВт (в Німеччині — 5,7 МВт, Франції — 5,7 МВт, Італії — 4 млн кВт), в Україні на сьогодні потужність ГАЕС становить лише 2,0 млн кВт. А в інших країнах спостерігається широке будівництво таких електростанцій. За даними Міжнародної гідроенергетичної асоціації, до 2030 року прогнозують збільшення їхніх потужностей вдвічі.

В Україні в західній, південно-західній, центральній, північній, дніпровській регіональних енергосистемах є майданчики нових перспективних середніх (потужністю до 300 МВт) та великих (потужністю 500—1300 МВт) ГАЕС попередньо загальною потужністю 10 млн кВт.  Саме вони спроможні значною мірою забезпечити балансування ОЕС України з подальшим її розвитком. А використання як нижніх водойм ГАЕС наявних водосховищ на перспективних великих та деяких середніх ГАЕС дає змогу істотно знизити негативний вплив на довкілля. На півдні країни розглядають спорудження ГАЕС з використанням як водосховищ відпрацьованих кар’єрів, в яких видобували каміння, глину та інші будівельні матеріали.

Але передовсім треба завершити будівництво Дністровської ГАЕС із введенням останніх агрегатів №5—7 і Ташлицької ГАЕС із пуском агрегатів №4—6, сумарна потужність яких становить 1,42 млн кВт. НАЕК «Енергоатом», незважаючи на війну, нині, до речі, запускає агрегат №3 на Ташлицькій ГАЕС потужністю 151 МВт. Це чудова, давноочікувана подія!

Істотний нюанс: під час будівництва ГАЕС інвестиції залишаються в Україні у виконанні всіх робіт, зокрема технологічному обладнанні, що з урахуванням мультиплікаційного ефекту забезпечить подальший розвиток економіки, вітчизняної промисловості зі створенням тисяч робочих місць, а також сприятиме соціально-економічному розвитку регіонів та поліпшенню умов життя населення.

Інтеграція ОЕС України з європейською енергосистемою з упровадженням спільного ринку електроенергії дасть потужний поштовх розвитку загалом економіки держави й умов для прискореного розвитку економіки західного регіону, що склалися внаслідок війни. Тут, до речі, досить сприятливі природні умови для швидкого зростання, крім гідроенергетики і ВДЕ.  Усе це відкриває широкі можливості Україні стати провідним гравцем на європейському ринку електроенергії, різко збільшивши експорт електроенергії без вуглецевого сліду, насамперед за рахунок найбільш потрібної та дорогої з великою додатковою вартістю високоманеврової балансуючої електроенергії та допоміжних послуг.

Подальший розвиток гідроенергетики, зокрема малих та середніх ГЕС із водосховищами комплексного призначення, з розв’язанням водогосподарських і екологічних проблем, захисту від повеней в умовах зміни клімату потребують державної підтримки. Адже  саме високоманеврові регулюючі ГАЕС гарантують забезпечення стабільного, ефективного розвитку ОЕС України в умовах подальшого зростання потужностей сонячних та вітрових електростанцій.

Ситуація потребує прискореного ухвалення законодавчо-нормативних актів для післявоєнного розвитку електроенергетики, причому на новій інноваційній основі. Питання досить актуальне, бо ухвалений недавно важливий закон про системи накопичення електроенергії не враховує ГАЕС, створюючи неконкурентне середовище. Верховна Рада надала односторонню перевагу системам промислових акумуляторів, які здебільшого приватні. Це неприйнятний не державницький підхід, тому цей закон потребує внесення відповідних правок.

Вкрай важливо, щоб у розроблюваній новій Енергетичній стратегії України на період до 2050 року було закладено інноваційний шлях розвитку, сучасні підходи, які б ураховували найкращий світовий досвід.

Юрій ЛАНДАУ,
доктор технічних наук,
головний радник ПрАТ «Укргідропроект»

Джерело: Урядовий кур’єр