На этой неделе наша энергосистема работает на пределе. Пока я это пишу, в Нью-Джерси стоит жара под 38 °C, и я пытаюсь спастись в самой прохладной комнате своей квартиры: шторы задернуты, а единственный оконный кондиционер трудится в режиме форсажа.
Огромные территории США переживают настоящую жару, много дней подряд температура колеблется на уровне или превышает рекордные отметки. Недавно Испания пережила драматическую волну жары, и Великобритания, к сожалению, тоже готовится к очередному похолоданию (или новому витку жары в другой части года). Пока я пытаюсь сохранить прохладу, я постоянно слежу за сайтом, отслеживающим спрос на электроэнергию, который тоже бьет рекорды.
Мы зависим от электричества, чтобы поддерживать комфорт, а главное — безопасность. Именно для таких моментов, когда потребность достигает пика, и проектируется энергосеть. Ключ к бесперебойной работе в эти часы — это, возможно, немного гибкости.
Хотя волны жары случаются по всему миру, давайте рассмотрим мою локальную сеть в качестве примера. Я один из примерно 65 миллионов человек, обслуживаемых PJM Interconnection — крупнейшим оператором сети в США. PJM охватывает Вирджинию, Западную Вирджинию, Огайо, Пенсильванию и Нью-Джерси, а также части соседних штатов.
Ранее в этом году PJM прогнозировал, что пиковый спрос на электроэнергию этим летом составит 154 гигаватта (ГВт). В понедельник, всего через несколько дней после официального начала сезона, сеть уже преодолела этот показатель, держа средний уровень более 160 ГВт в период с 17:00 до 18:00.
Тот факт, что мы уже превысили прошлогодний пик и прогноз на этот год, не обязательно является катастрофой (PJM заявляет, что общая мощность системы в этом году превышает 179 ГВт). Но это повод немного напрячься. Обычно пик спроса в PJM приходится на июль или август. Напоминаю: сейчас июнь. Поэтому не стоит удивляться, если спрос на электроэнергию продолжит расти к концу лета.
Проблема не только в PJM. MISO, сеть, обслуживающая большую часть Среднего Запада и часть Юга США, выпустила уведомление о том, что на этой неделе она приблизится к своему пиковому спросу. А Министерство энергетики США выпустило чрезвычайное распоряжение для некоторых районов Юго-Востока, позволяющее местным коммунальным службам наращивать генерацию и временно игнорировать нормы по загрязнению воздуха в условиях высокого спроса.
Эта тенденция работать на пределе возможностей сети будет только усиливаться. Причина в том, что изменение климата приводит к росту температур, а потребление электроэнергии одновременно увеличивается (частично из-за дата-центров, питающих искусственный интеллект). Прогнозы PJM показывают, что пик спроса летом 2035 года может достичь почти 210 ГВт, что значительно превышает нынешние 179 ГВт, которые сеть может обеспечить.
Очевидно, что в ближайшие годы нам необходимо строить и подключать больше электростанций (по крайней мере, если мы не хотим продолжать эксплуатировать старые, неэффективные и дорогие угольные станции, о чем мы говорили на прошлой неделе). Но существует и менее очевидная стратегия, способная ограничить необходимость нового строительства: гибкость.
Энергосистему приходится проектировать с учетом моментов максимального предсказуемого спроса, как во время этой волны жары. Но в большинстве случаев приличная доля мощности, предусмотренная для преодоления этих пиков, простаивает — она включается только при резком скачке спроса. Однако, если посмотреть на это с другой стороны: снизив потребление в часы пик, мы можем уменьшить общий объем инфраструктуры, необходимый для работы сети.
Если вы живете там, где во время жары возникали проблемы с нагрузкой, вы могли получать электронные письма от своей коммунальной службы с просьбой отложить запуск посудомоечной машины на ранний вечер или немного повысить температуру кондиционера. Это называется программами реагирования на спрос (demand response). У некоторых коммунальных служб есть более организованные схемы, где операторы платят потребителям за снижение энергопотребления в периоды пикового спроса.
Программы реагирования на спрос PJM обеспечивают эквивалент почти восьми гигаватт мощности — этого достаточно для питания более 6 миллионов домов. Благодаря этим программам PJM фактически избегает необходимости запускать эквивалент нескольких огромных атомных электростанций. (В понедельник днем, в самый жаркий час, они действительно активировали эти программы).
По мере роста спроса на электроэнергию, внедрение и автоматизация такой гибкости может значительно снизить потребность в новой генерации. Один из отчетов, опубликованных ранее в этом году, показал, что если бы дата-центры согласились на прекращение подачи энергии всего лишь 0,5% времени (около 40 часов в году непрерывной работы), сеть в регионе PJM могла бы справиться с примерно 18 ГВт нового спроса без добавления мощностей генерации.
Для всей территории США такой уровень гибкости позволил бы сети принять дополнительные 98 гигаватт нового спроса, не требуя строительства новых электростанций. Чтобы понять, насколько это значимо: все атомные реакторы в США вместе взятые обеспечивают мощность около 97 гигаватт.
Регулировка термостата и снижение нагрузки на дата-центры в жаркие летние дни не решат проблему дефицита в одиночку, но дополнительная гибкость определенно не повредит.
