Ответ на мировой экономический кризис: сам себе РАО ЕЭС

Вчера: ГОЭЛРО

В дореволюционном периоде развития капитализма Россия по выработке электроэнергии значительно отставала от развитых стран мира: так, например, в 1913 году на душу населения было выработано всего 14 кВт\час, против 236 кВт\час в США.

Зато у нас была самая передовая в мире электротехническая научная школа на тот момент времени. И именно работы российских учёных легли в основу Государственного плана Электрификации России. Который всего в течение одного года, в самый разгар гражданской войны и иностранной интервенции, был детально разработан правительством РСФСР под руководством В.И.Ленина, «великого толкача дела электрификации», по выражению Г.М.Кржижановского.

Реализация плана ГОЭЛРО, рассчитанного на 15 лет, была закончена к 1931 году — то есть, всего через 10 лет.


Реализованный план ГОЭЛРО

Причём, утверждённый изначально план был перевыполнен: выработка электроэнергии, по сравнению с 1913 годом, была увеличена не в 4,5 раза, как планировалось, а в 7. Результаты воплощения плана электрификации стали важнейшей основой индустриализации нашей страны, по сути, сформировав её экономику. Они и до сих пор в значительной мере определяют существование и развитие этой экономики.

Единая Энергетическая Система России (ЕЭС) начала формироваться ещё при реализации плана ГОЭЛРО, в 30-х годах прошлого века. Она находилась в ведомстве Министерства энергетики и электрификации СССР. 
Единая Энергетическая Система нашей страны была уникальной — другой такой в мире не существовало. Она объединяла в единую сеть все электростанции — ГЭС-гиганты, АЭС, крупные и небольшие ТЭС на территории нашей огромной страны, расположенной в восьми часовых поясах.

В её основу был заложен принцип сообщающихся сосудов. Вся страна — от Калининграда до Сахалина — была разделена на шесть «бассейнов» — объединённых энергосистем. Эти шесть энергосистем-бассейнов находились в границах шести часовых поясов и наполнялись электроэнергией, вырабатываемой крупными электростанциями, расположенными в каждом таком регионе. Все эти станции были объединены между собой и являлись, по сути, одним большим генератором, управляемым общей диспетчерской системой. 


Усть-Илимская ГЭС

Внутри объединённых энергосистем по тому же принципу были устроены региональные энергетические системы, состоящие из менее мощных электростанций.

ЦДУ (Центральное Диспетчерское Управление) распределяло и перенаправляло выработанную энергию — она «перетекала» из бассейна в бассейн, как вода в сообщающихся сосудах. Когда на востоке страны наступает ночь и потребление электроэнергии снижается, в европейской части — пиковая нагрузка: Москву от Владивостока отделяют семь часовых поясов. Так выравнивалась суточная нагрузка на генерирующие станции, снижались нагрузки пикового потребления, что в целом положительно сказывалось на амортизации оборудования.

При этом исключалась передача электроэнергии на большие расстояния — более 1000 километров. Да и на такие расстояния передавалось не более 4% от всей генерируемой энергии. Электроэнергия перетекала от бассейна к бассейну, как вода через систему шлюзов, следуя движению Солнца с востока на запад. За счет этого снижались затраты на строительство высоковольтных ЛЭП и потери электроэнергии при транспортировке. 

Единая система позволяла создавать резерв мощности: если на одной генерирующей станцией происходила авария, потребители этого не замечали — энергия распределялась от других станций. Ну и наконец, это позволяло иметь минимальные тарифы для потребителей — как промышленности, так и населения. Снижение себестоимости производства электроэнергии достигалось целым комплексом мер, возможных именно при единой системе генерирования, распределения, передачи и потребления — одном хозяйствующем субъекте. 

Сегодня: РАО ЕЭС и её наследники

После ликвидации Министерства энергетики и электрификации СССР в августе 1991 года указом Б.Н.Ельцина, энергетическая система России была передана РАО ЕЭС, образовавшемуся путём частичной приватизации объектов, вырабатывающих, передающих и распределяющих электроэнергию. РАО ЕЭС представляло собой совокупность более 80 дочерних региональных компаний. 

По мнению академика РАН Владимира Норякова, образование РАО ЕЭС во главе с непрофессиональным в области энергетики руководством привело к распаду слаженной энергетической системы страны, которая пока ещё продолжает функционировать только благодаря большому техническому потенциалу, изначально заложенному её создателями.

В 2008 году РАО ЕЭС, в свою очередь, было ликвидировано в результате реформ. Взамен образовались 23 независимые компании. Распределительная и сетевая функции системы осталась под контролем государства, как и регулирование тарифов. Объекты, генерирующие электроэнергию, и сбытовые организации были приватизированы.

Начиная с 2011 года, крупные потребители электроэнергии покупают её по свободным рыночным ценам. С 2014 года на систему потребления электроэнергии в условиях свободного рынка переведено и население, то есть, мы с вами. Реформы электроэнергетической отрасли разрушили стройную единую энергетическую систему страны, последствия этого разрушения мы уже начинаем ощущать.

Теперь генерирующие станции и сбытовые организации действуют по принципу «каждый сам за себя». Будучи частными компаниями, в первую очередь, они заботятся о собственной прибыли, а не о системных принципах снабжения электроэнергией потребителей, и недостаточно занимаются модернизацией станций и сетей. Некоторые станции вынуждены работать с большей, чем раньше, мощностью, увеличив нагрузку на не молодеющее оборудование. Другие, наоборот, загружены только в половину расчётной мощности, а значит, себестоимость их электроэнергии повышается.

Диспетчерские функции и передающие сети, оставшиеся под контролем государства, пока ещё связывают воедино части бывшей энергетической системы, но координация работы ЦДУ затруднена. 

Громкие аварии последних лет в отрасли электроэнергетики служат примером последствий реформ и демонтирования ЕЭС России. Они привели к громадному экономическому ущербу и гибели людей. Так, например, из-за сбоя в работе московской энергосистемы в 2005 году, когда в результате аварии на подстанции «Чагино» отключилось 12 столичных электростанций, на 35 часов остались без электричества половина Москвы и часть Московской области, полностью была обесточена  Тула, а также часть Рязанской и Калужской областей. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС в августе 2009 года, кроме огромного материального ущерба и причинённого вреда экологии, унесла жизни 75 человек.

Введение свободного рынка электроэнергии и рыночных цен тоже имеет свои последствия. Энергосистема СССР, будучи единой, была тесно связана с другими отраслями. Так, электростанции строились в связке с энергоёмкими промышленными предприятиями — основными потребителями электроэнергии. Пример: Надвоицкий алюминиевый завод и Ондская ГЭС в Карелии. Когда Ондская ГЭС была приватизирована, а цена на электроэнергию стала рыночной, НАЗ перестал быть рентабельным: себестоимость тонны алюминия стала почти в полтора раза превышать её рыночную стоимость на мировом рынке. Основное градообразующее предприятие Надвоиц оказалось перед возможностью закрытия — из почти 9000, ранее работавших на заводе, на предприятии осталось только 500 человек, а сам посёлок — на грани вымирания.

Почему дорожает электроэнергия

Ну и конечно, рыночные цены на электричество коснулись и населения страны.

Вы обратили внимание, что в крупных городах несколько лет назад появилась архитектурная подсветка зданий, масса светящейся по ночам рекламы? На первый взгляд, это красиво и «приблизило» нас к европейской цивилизации. На самом деле, это результат реформ, о которых говорилось выше. Электроэнергия перестала перераспределяться между регионами, и во время снижения нагрузки ночью образуются излишки, которые просто некуда девать — их используют для ночной подсветки городов. Европейские города именно поэтому залиты по ночам огнями: страны небольшие и живут в одном режиме энергопотребления. А платим за производство ненужной электроэнергии и ночную иллюминацию, увеличивающую световое загрязнение планеты, мы с вами.

В советское время большинство некрупных ТЭС работало только в зимний период, вырабатывая одновременно тепло и электроэнергию. В тёплое время года отсутствующие мощности этих ТЭС перекрывались другими станциями, входящими в объединённые энергосистемы. Сейчас такие электростанции зачастую работают круглый год, сжигая топливо, отапливая атмосферу и повышая стоимость выработанных киловатт, потому что энергосбытовым кампаниям по внутренним коммерческим соображением выгодно использовать небольшие региональные электростанции, вырабатывающие более дорогую энергию.

Ещё одна из причин увеличения стоимости электроэнергии — сосредоточение наиболее крупных ГЭС в Сибири. Если раньше только небольшое количество вырабатываемой ими электроэнергии передавалось высоковольтными ЛЭП на большие расстояния, то сейчас протяжённость линий электропередач увеличена, соответственно, возросли издержки и потери энергии. 

Рост тарифов на электроэнергию будет неуклонно продолжаться. И если сегодня цена киловатт\часа в России пока ещё почти в 3 раза меньше, чем в Европе, и для оплаты счетов небольшого дома со средними потребностями в электроэнергии в месяц уходит около 300 рублей (как, например, у нас), то очень скоро мы можем приблизиться к ценам, например, Финляндии, где киловатт\час стоит не 3 рубля, а 11. 

Завтра: альтернативная электроэнергия

Хотя в энергетической отрасли декларируется свободный рынок, конечный потребитель в большинстве случаев лишён возможности выбора поставщика энергии. Причина — невозможность переделать под рыночные отношения ту систему, которая изначально планировалась как естественная государственная монополия. От того, что поезд просто назвали самолётом, он не полетит. 

Современные игроки в электроэнергетической отрасли продолжают использовать, в основном, то, что было построено задолго до них, а ими только приватизировано. Правила созданного Федерального оптового рынка электроэнергии и мощности (ФОРЭМ) позволяют производить манипуляции с тарифами, только имитируя свободную продажу по рыночным ценам.

Рост цен на электричество привёл к тому, что народ заинтересовался альтернативными вариантами получения электроэнергии. После переезда в деревню заинтересовались ими и мы, потому что ничего положительного, на мой взгляд, учитывая изложенную информацию, с тарифами и состоянием электрических сетей и генерирующих станций не будет. К тому же, свет у нас периодически — 2-5 раз в месяц — отключают. Правда, пока мы здесь живём, длительных перебоев не было, но соседи рассказывали, что после ледяного дождя в декабре 2012 света не было больше недели.

Посмотрим, что же мы можем сделать для обеспечения себя электроэнергией самостоятельно.

Генератор

Самый простой способ получить свою собственную электрическую энергию — купить прибор, который называется генератор. К слову: любой прибор, производящий электроэнергию, называется генератором, даже электростанция.Но в обиходе генераторами именуют агрегаты, работающие на основе двигателя внутреннего сгорания. В качестве топлива в них используют бензин, дизельное топливо или газ.

Сегодня можно купить генераторы разной мощности — подобрать под свои потребности. Но какой бы ни выбрал — для работы нужно топливо, которое так же дорожает, как и само электричество. Да и использование такого устройства актуально только в качестве резервного источника питания: шумно, вонюче, а главное — дорого. Топливо стоит дороже электричества.

Ветряные электростанции

Энергия ветра людьми используется с давних времён: Колумб, применяя только этот вид энергии, открыл Америку, у мельников веками в ходу были ветряные мельницы. 

В сети довольно много информации о ветрогенераторах, но она, чаще всего, однобока. Те, кто их продаёт — нахваливают. Прочие ругают, считая, что такая крутящаяся штука никогда себя не окупит, учитывая, сколько она стоит. Я для себя пока мнение о ней не составила, хотя согласна, что ветряк заводского изготовления не окупится, учитывая сегодняшние тарифы на электричество. Покупную ветряную электростанцию целесообразно устанавливать, только если электричества нет совсем, а очень хочется.

Но ветрогенератор можно собрать самостоятельно — это обыкновенный электродвигатель, только наоборот. Сложность самостоятельного конструирования — в подборе соотношения площади лопастей. Ну и в сооружении мачты: чем выше поднят пропеллер, тем эффективнее работает ветряк. 

Ветрогенераторы пока меня не сильно привлекают как раз по причине сложности конструкции опоры. К тому же, говорят, они сильно шумят :). Другое дело — гидрогенератор, который, по своей сути, сходен с ветряным, но зато не будет простаивать в штиль и не требует сооружения высоких конструкций.

Мини- и микро-ГЭС

Аббревиатура ГЭС обычно вызывает ассоциации с величественным Днепрогэсом или, как например, у меня — с Усть-Илимской ГЭС, плотину которой я всё своё детство видела в окно.

Но ГЭС — это не только масштабные сооружения из бетона, с мегаваттами вырабатываемой электроэнергии. Сегодня можно купить мини- и микро-ГЭС заводского изготовления, разных конструкций: с водяным колесом, турбиной Дарье, пропеллером, гирляндные ГЭС с вингроторами Савониуса. И не только купить, но и — как ветряные генераторы — сделать самостоятельно.


Обложка и иллюстрация из книги В. Блинова «Гирляндная электростанция». 1960 год

Выбор конструкции зависит от того, к какой речке или ручью вы имеете доступ. У нас на задах участка имеется ручей, для которого, мне кажется, наиболее эффективной будет гирляндная электростанция.  

Солнечная энергия

Вот то, что мне нравится однозначно, — это использование солнечной энергии. И хотя у нас не Рио-де-Жанейро, не Испания и даже не солнечная Грузия, солнечные батареи всё равно работают — ведь помидоры же растут. К тому же, в пасмурную погоду энергия всё равно вырабатывается, только меньше. Кстати, в той же Финляндии, которая тоже далеко не солнечная страна, солнечные батареи очень распространены. 

И если не покупать готовые модели, а приобрести отдельные фотоэлементы в Китае и собрать солнечную батарею самостоятельно, стоимость её вполне доступна.

Элементы Пельтье

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, в котором при прохождении электрического тока возникает разность температур. То есть, она сторона элемента охлаждается, вторая нагревается. Эффект, открытый Жаном Пельтье, применяется для создания охладителей в электронике, например, в ноутбуках, в системах кондиционирования автомобилей, в компактных холодильниках. Так, некоторые модификации советского холодильника «Морозко» говорят, работали на элементах Пельтье.

Но для дела добычи электричества интересен другой аспект элемента Пельтье, названный по имени прусского учёного, его открывшего, эффектом Зеебека. Эффект Зеебека — обратное эффекту Пельтье явление: возникновение ЭДС при разности температур на термоэлектрическом преобразователе.

Если элемент Пельтье с одной стороны нагревать, а с другой охлаждать, на контактах будет возникать электрический ток. То есть, если блок с элементами Пельтье приделать к нагретой поверхности дровяной печи и обеспечить охлаждение элементов с обратной стороны, дровяная печь станет генератором электрического тока. Такое вот причудливое сочетание архаичности и высоких технологий.

А ещё раньше, годах в пятидесятых прошлого века, в продаже были другие устройства, сочетающие в себе старые и новые технологии — керосиновые лампы с термогенераторами. Такие лампы вырабатывали электроэнергию, достаточную для питания радиоприёмника, например.

Сегодня принцип получения электроэнергии от отопительного прибора уже реализован в энергопечах, которые предлагают сразу несколько производителей каминов и печей — например, «Индигирка» от Термофора. 
Элементы Пельтье свободно продаются в магазинах электронных компонентов.

Так что, вариантов добычи электрической энергии в обход ПсковЭнергоСбыта у нас несколько. Что радует — есть из чего выбрать. А вот о теоретической основе этого выбора хочу рассказать отдельно.