В Техасе замерзли газовые скважины и от холода встал блок АЭС: новые подробности рекордного блэкаута

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

Как известно, в особенности пострадал Техас с его традиционно сильной углеводородной промышленностью, где, по идее, должно было с избытком хватать угля, газа, нефти и атома для обеспечения жителей электроэнергией. Досада от осознания что самый потенциально «согретый» штат Америки оказался в такой печальной ситуации заставляет многих искать простых и заметных «козлов отпущения». Даже губернатор Техаса Грег Эббот (Greg Abbott) упорно настаивает, что во всем виноваты «зеленые» с их ветряками, которые испортили жизнь местным электрикам.

Хотя факты эту точку зрения не подтверждают, как мы уже писали. На момент подготовки той статьи ряд подробностей еще не был известен. Однако теперь выяснилось много интересных деталей, в числе которых вставший из-за морозов энергоблок АЭС Саус-Тексас, остановка добычи газа из-за замерзания скважин и даже перебои в работе угольных электростанций из-за смерзания угля в хранилищах. И, да, понятное дело, что жителям даже средней полосы России странно об этом читать, а про суровых сибиряков и говорить не стоит. Но давайте не забывать, что речь идет про регион, находящийся на широте Северной Африки, где сильных морозов не было с 2011 года, а больше недели температура ниже -10 градусов Цельсия и вовсе держалась лишь однажды около 30 лет назад.

Как АЭС не справилась с морозом

Если расследование инцидента подтвердит первоначальные догадки, то это будет, наверное, первый в истории случай остановки атомной электростанции из-за морозов. По крайней мере, поиск по открытым источникам никаких похожих ситуаций в истории не выявил. Если наши читатели о чем-то подобном знают, напишите обязательно в комментариях. Итак, на сайте Комиссии по ядерному регулированию США опубликован отчет об остановке первого энергоблока АЭС Саус-Тексас ранним утром в понедельник, 15 февраля.

Как следует из документа, реактор заглушила автоматика после резкого снижения подачи воды на контур парогенератора низкого давления. Опасности для окружающей среды инцидент не представлял и все процедуры прошли штатно. Причина, по которой насосы 11 и 13 внезапно перестали поставлять достаточное количество воды, официально пока не озвучивались. Сайт Atomic Insights располагает инсайдерской информацией о том, автоматика сработала в результате замерзания датчиков давления.

АЭС Саус-Тексас, вид сверху: два энергоблока с защитными куполами, рядом видны синие паровые турбины, а внизу изображения — краешек огромного охлаждающего пруда, благодаря которому удалось отказаться от градирен. Особенность конструкции этой атомной электростанции — отсутствие турбинного зала в привычном понимании. По каким-то соображением, при строительстве Саус-Тексас было принято решение оставить паровые турбины буквально на улице / ©Google Earth

По итогам только одного этого инцидента энергосеть штата резко лишилась более чем гигаватта выработки. Восстановление работы реактора — процесс не быстрый, он занял больше трех дней. Первая генерация началась 18 февраля, энергоблок выдавал лишь 36% номинала, а полную мощность удалось восстановить только 19 числа. Если посмотреть на состояние других реакторов региона, их показатели также существенно колебались.

А что не так с углем?

Если говорить начистоту, то с ним пока все по-прежнему непонятно. По каким-то причинам угольные электростанции здорово снизили выработку в злополучные выходные, когда ударили морозы. The Washington Post без ссылок на конкретные источники предполагает, что виной всему неподготовленность оборудования к сильным холодам. Мол в мороз уголь на хранении смерзся из-за воды, хлынувшей из замерзших и лопнувших труб. Также высказываются обоснованные версии, что на открытых площадках уголь хранился не в самых лучших условиях и после влажной погоды просто пропитался влагой. Когда ударили морозы, такие кучи ископаемого топлива превратились в монолит.

Засыпанная снегом магистраль Interstate 35 в городе Остин / © Miguel Gutierrez Jr., The Texas Tribune

Наконец, свою роль сыграл провал инициативы, которую продвигал бывший министр энергетики США Рик Перри (Rick Perry). Он предлагал оплачивать угольным и атомным электростанциям хранение некоего запаса топлива на своей территории. Это должна была быть мера безопасности на случай экстремальных ситуаций, когда подвоз ресурсов затруднен. Но, согласно публикации в The Dallas Morning News более чем двухлетней давности, этот проект благополучно провалился вместе с аналогичным предложением отдельно для Техаса ранее. Позднее к идее не возвращались. А просто так хранить у себя дополнительные запасы угля энергетические компании не хотели — это накладно. Поскольку в условиях стихийного снегопада резко потребовалось нарастить выработку электричества и подвоз топлива был ограничен, это тоже могло привести к остановке ТЭС.

Замерзающий газ

Как было описано выше, АЭС и уголь подвели, но оставался газ. Таких электростанций в техасской энергосистеме почти половина, но на них же и пришлось самое большое падение выработки. Проблема оказалась в поставках топлива, которое быстро закончилось в хранилищах, а добыча была недостаточной. Природный газ сопровождается водяным паром, который конденсируется в трубопроводах и может замерзать. Если оборудование добывающих и перерабатывающих предприятий не рассчитано на низкие температуры, то в мороз его приходится останавливать. Естественно, в Техасе, где на протяжении зимы почти всегда «плюс», никто не строил скважин, НПЗ и насосных станций для -17 градусов Цельсия.

Но был и другой фактор, который резко снизил объемы поступающего на газовые ТЭС топлива. По местным правилам, в условиях недостатка топлива, первыми получают его домашние хозяйства и малые потребители. Более того, как рассказал изданию Ars Technica эксперт по энергетике Джефф Дагл (Jeff Dagle), в контрактах на поставку газа электростанциям даже нет штрафных санкций за невыполнение обязательств по объемам. Дагл является сотрудником Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) и он объяснил, почему это так.

Логика, честно говоря, проста и абсолютно понятна. Во-первых, у энергетических компаний должны быть свои резервы как по запасам газа, так и по генерирующим мощностям. Так что небольшие перебои в поставках газа им пережить, по идее, проще. А во-вторых, в огромном количестве малых хозяйств гораздо сложнее и дороже восстанавливать ранее прерванную подачу газа (опрессовывать систему, проверять ее на утечки), чем у крупных потребителей вроде электростанций. В итоге, во время сильных морозов ТЭЦ конкурировали за газ с обычными техасцами, которые тоже начали жечь больше топлива для обогрева.

Ветряки, снова

По данным издания The Texas Tribune, Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) предусмотрел максимальное пиковое потребление этой зимой в размере 67 гигаватт. Прогноз был сделан в прошлом ноябре и согласно тем расчетам такие запросы полностью покрываются выработкой газовых, угольных и атомных электростанций. Вышеуказанные 67 гигаватт — всего лишь 80% от максимальной емкости сети штата и пиковое потребление в злополучные выходные (69 гигаватт) не должно было ее перегрузить.

В вышеописанном прогнозе ERCOT учитывались и ветряные электростанции в качестве резерва на зиму. Они должны были покрыть примерно 8-9% максимальных зимних запросов потребителей (6 гигаватт). Эта цифра больше, чем фактическая выработка на момент блэкаута (около 5 гигаватт). Но падение в производстве электричества ветряками и близко не сравнится с просадкой, которую продемонстрировали «классические» источники.

Обледенение лопастей, безусловно, сыграло свою роль, по некоторым оценкам, если бы с ним начали бороться раньше, от ветряков получилось бы забрать более чем вдвое больше — 11 гигаватт. Спасло бы это сеть, которая за считанные часы потеряла почти 35 гигаватт выработки от ТЭС? Крайне сомнительно. Также трудно винить ветряные электростанции в усугублении ситуации утром понедельника, 15 февраля, за несколько часов до массовых отключений: как мы писали ранее, ветряки только наращивали выработку

Наконец, по тем же причинам, что бессмысленно винить нефтяников в использовании не предназначенного для морозов оборудования, нелепо упрекать техасские ветряки в том, что они установлены в «южных» модификациях. Да, ветряные электростанции прекрасно работают в Антарктике и Северном море, но размещенные там установки имеют определенные особенности. В частности, обогреватели для электроники и даже для лопастей, которые удорожают конструкцию. Добавление таких опций на ветряки в южном штате, как минимум, выглядит странным.

Почему губернатор Грег Эббот отстаивает версию, согласно которой в блэкауте виноваты возобновляемые источники энергии, понять можно. После того, как кризис будет пройден, именно ему предстоит объясняться перед техасцами за все проколы энергетиков штата. А также защищать от нападок нефтегазовую отрасль, которая являлась основным источником финансовой поддержки его предвыборной кампании / ©Associated Press, Bob Daemmrich

В сухом остатке

Аномальные холода и снегопады наложились на целый набор факторов, совокупный эффект которых просто не был учтен. Да, в 2011 году Техас уже переживал крупный блэкаут и после него были приняты определенные меры. Но, поскольку с тех пор сильных холодов и снегопадов не было, стресс-тест обновленная сеть не проходила. До этой недели, очевидно. Итог — плачевный, и с ним еще долго будут разбираться. Возможно, штат наконец откажется от своего изоляционизма и начнет активнее строить взаимосвязи с соседними регионами.

А спекулировать на темы «можно ли было это предотвратить» и «посмотрите, как реднеки страдают в первой экономике мира» — по меньшей мере странно. Это стихийное бедствие и по-другому его воспринимать не имеет смысла. Какие выводы из блэкаута сделают американцы мы увидим позднее, а пока стоит подумать, что полезного из этого примера можно вынести остальным. Вопрос, безусловно, дискуссионный. Отметим лишь одну тему, которую полезно держать в голове в контексте таких аномальных погодных событий: неважно, действительно ли человек так сильно влияет на глобальное потепление и можно ли его остановить, важно что климат по всему миру сильно лихорадит и подобные «сюрпризы» возможны где угодно.