Из-за чего случаются блэкауты, почему их вероятность растёт и как от них защититься?

Блэкаут, если говорить по-бытовому, — это отключение электропитания, нередко долговременное, которое затрагивает целые районы города, населённые пункты целиком или даже регионы. Более строгое определение звучит так: нештатное прекращение нормальной работы всей или значительной части энергетической системы, в результате которого ток перестаёт поступать к потребителям. К счастью, это случается с нами нечасто, но всё же это возможно. Разберёмся, из-за чего, а также выясним, как снизить шанс возникновения блэкаутов и минимизировать потери от них.

Чтобы понять, как возникает блэкаут, нужно вспомнить, что электроэнергия поступает от производителей и распределяется к потребителям через сеть. Если где-то в этой сети выбывает сегмент или узел, остальные сегменты и производители должны компенсировать выбывшие, взяв на себя их нагрузку. Однако в случае серьёзной перегрузки они могут не выдержать и тоже отключиться — штатно, во избежание серьёзных повреждений, или аварийно. Начинается каскадное отключение элементов сети, и в результате целые группы потребителей перестают получать электропитание.

Но что же может привести к первичному отключению, запускающему каскад?

Например, это может быть авария на одной из крупных подстанции из-за износа оборудования. Именно это привело 25 мая 2005 года к блэкауту в Москве, оставившему без света несколько районов столицы, часть Подмосковья, а также несколько районов соседних областей — всего около 2 млн человек. Слабым звеном стала расположенная в московском районе Капотня подстанция «Чагино», где из-за сверхнормативного износа и жары вышли из строя трансформаторы, вызвав то самое каскадное отключение.

Другая возможная причина запуска каскада отключений — стихийное бедствие: наводнение, ураган или, например, удар молнии. Тут в качестве примера стоит вспомнить блэкаут, начавшийся 11 марта 1999 года в Бразилии как раз с удара молнии в подстанцию в муниципалитете Бауру, шт. Сан-Паулу. Он в конце концов привёл к обесточиванию семи штатов Бразилии с населением порядка 90 млн человек, включая крупнейшие города страны Рио-де-Жанейро и Сан-Паулу. Последствия этой аварии ликвидировали до конца июня того же года.

Сильная метель или продолжительная сильная жара также могут стать причинами блэкаутов. Так, в августе 1996-го года как раз из-за сильной и продолжительной жары вышла из строя сеть электроснабжения на западном побережье Северной Америки — зона поражения протянулась от Канады до Мексики, но блэкаут не был тотальным и продолжительным (он длился не более нескольких часов), хотя и затронул более 10 млн человек.

Наконец, не нужно списывать со счетов человеческий фактор. Неправильная настройка оборудования на передающей станции в Канаде в особенно холодный ноябрьский день 1965 года оставила без света штаты Нью-Йорк, Коннектикут, Род-Айленд, Массачусетс, Вермонт, Нью-Гемпшир и Нью-Джерси и канадскую провинцию Онтарио. Более 20 млн человек сидели без электричества (а значит, и тепла, водоснабжения и еды) до 13 часов.

Потому что мы используем всё больше электричества как на бытовом уровне, так и на уровне промышленности и инфраструктуры. Это доказывается ростом потребления электричества, который во всём мире прогнозируется до 2040 года на уровне 2,1% ежегодно, причём доля электричества в общем энергопотреблении увеличится с 19% в 2018 году до 24% в 2040-м. При этом роста потребления электроэнергии нужно в первую очередь ожидать не от наших с вами кухонных приборов, телевизоров и «умных» устройств, а, согласно прошлогоднему «Прогнозу развития энергетики мира и России», подготовленному Институтом энергетических исследований РАН и Центром энергетики Московской школы управления «Сколково», по таким направлениям: электрификация транспорта, включая распространение электромобилей (о чём я писал в прошлом своём материале на VC.ru), электрификация промышленных низко- и среднетемпературных процессов и электрификация бытового теплоснабжения. Вследствие этого, вырастет и потребление электроэнергии в городах.

Насколько к этому готовы электросети, вопрос отдельный, но исследования учёных показывают, что электрические сети — самоорганизующиеся системы — испытывают постоянный рост нагрузки при одновременном стремлении операторов из экономических соображений как можно дольше откладывать их обновление, что повышает вероятность каскадного отключения.

Одновременно с этим, с изменением климата, согласно свежим исследованиям климатологов, растёт и вероятность возникновения экстремальных погодных явлений — ураганов, длительной жары, как прошлым летом в Европе, лютых морозов и т. д., которые также способствуют и росту энергопотребления по описанным выше сценариям, и повышению вероятности аварий (вспомним ледяной дождь, обесточивший в 2010-м году московский аэропорт «Домодедово»).

На уровне страны или отрасли снизить вероятность блэкаута помогут очевидные в свете сказанного выше меры: своевременная модернизация элементов сети электроснабжения и наращивание производства электроэнергии вслед за ростом спроса.

Вместе с тем, не обойтись и без внедрения новых, в том числе «умных», технологий и инструментов в распределении и производстве электроэнергии — например, виртуальных электростанций (VPP — virtual power plant). Они могут состоять из множества соединённых в одну сеть небольших источников энергии — солнечных батарей, ветряков, аккумуляторов — в частных домах, на офисных и промышленных зданиях, которые могут не только обеспечивать электричеством это жильё и здания, но и перераспределять электроэнергию между собой, а также отдавать её излишки вовне — в сеть региона или города.

Но на создание такого рода проектов способны только крупные игроки — государства, крупнейшие компании или группы компаний. А простые люди и небольшие бизнесы могут защитить себя от блэкаутов и их последствий, пожалуй, только одним способом — приобретением ИБП, причём не по остаточному принципу, а в результате подробного анализа собственных потребностей и возможностей каждой конкретной модели. Да, если электричество отключится на часы, сутки или недели, не спасёт никакой ИБП, но он по крайней мере поможет пережить внезапное отключение электричества без фундаментальных потерь из-за исчезновения важных данных и поломки оборудования, обеспечив безопасное отключение нагрузки.