2020-ті роки мають багато спільного з 1920-ми роками, якщо говорити про розвиток електроенергетики. Тоді електромережі в основному працювали на вугіллі, яке, безперечно, забруднювало довкілля, але забезпечувало стабільність великих національних електроенергетичних систем з електростанціями, що часто працювали безперебійно протягом тривалих періодів часу. Потім з’явилася гідроенергетика з її віддаленими електрогенераторами. Енергетики, намагаючись з’ясувати, як передавати електроенергію з віддалених місць, розробили незвичайну машину, яку назвали синхронним конденсатором. Унікальність конденсатора полягає в тому, що, на відміну від традиційних обертових машин, таких як двигун або генератор, він вільно обертається, не виробляючи механічної чи електричної енергії.

То що ж робить конденсатор? Він керує так званою реактивною потужністю, також відомою як «фантомна» потужність. Дійсно, подібно до самого Привида Опери — який колись блукав тунелями під Паризькою оперою — реактивна потужність таємничо збирається навколо, стрибає та інакше переслідує електромережі. Якщо її не контролювати належним чином, ризик відключення електроенергії зростає. Сто років тому конденсатори вирішили проблему регулювання напруги на високовольтних лініях електропередачі на великі відстані. Сьогодні, з появою багатьох видів відновлюваних джерел енергії, існує багато перешкод для передачі цієї енергії споживачам тоді, коли вони її потребують — потрібно контролювати набагато більше фантомної потужності. І це стимулює значний попит, своєрідне відродження, на синхронні конденсатори.

Саудівська Аравія, яка ставить за мету до 2030 року виробляти 50% своєї електроенергії з відновлюваних джерел, розпочала масштабне розширення сонячної енергетики і виявляє, що їй теж потрібні конденсатори. Нещодавно Саудівська електрична компанія прийняла рішення стабілізувати електроенергію, що надходить з численних об’єктів відновлюваної енергетики по всій країні, за допомогою синхронних конденсаторів від GE Vernova.

Синхронний конденсатор GE Vernova, який використовує Statkraft, найбільший виробник відновлюваної енергії в Європі. Джерело: Statkraft. Зверху: Панорама Ер-Ріяда. Джерело: Adobe Stock 

Цікаво, що GE розробила перший конденсатор ще в 1919 році. У випуску журналу GE Review за 1920 рік висвітлено цей прорив, здійснений на той час відділом інженерії змінного струму компанії. Це було досить вдало, оскільки США вступали в «еру великих гребель» — інтенсивний період розширення гідроелектроенергетики, що тривав три десятиліття, аж до 1960-х років. Перенесімося від великих гребель до великих сонячних електростанцій. За даними Адміністрації енергетичної інформації, Саудівська Аравія має понад 21 гігават запланованих проектів з відновлюваної енергетики, більшість з яких стосується сонячної енергії.

П’єр Маркс, керівник підрозділу Power Conversion & Storage компанії GE Vernova у Південній Європі, на Близькому Сході та в Африці, який курує саудівський проект, любить наголошувати, що зростання використання конденсаторів приносить додаткову користь енергетичній трансформації. Оскільки вони не спалюють палива, а працюють на електроенергії, конденсатори починають протидіяти нещодавній практиці запуску турбін для виробництва електроенергії виключно з метою забезпечення стабільності в мережі. Конденсатор, як і турбіна, пояснює Маркс, є просто ще однією «великою обертовою машиною». І «наявність великих обертових машин, підключених до мережі, що стабілізують частоту, означає, що можна інтегрувати більше джерел відновлюваної енергії, використовуючи менше газових, гідро- або вугільних турбін виключно для стабілізації. Потрібно просто менше великих машин, оскільки конденсатор… стабілізує частоту».

Аравійський півострів. Джерело: Adobe Stock

Маркс каже, що головна причина відродження конденсатора полягає в тому, що, незважаючи на безліч інших технологій, розроблених протягом останнього століття для управління реактивною потужністю, нинішнє впровадження відновлюваних джерел енергії є настільки масштабним, що для управління цією мінливістю потрібна більша протидіюча сила. Конденсатори можуть як поглинати реактивну потужність, коли її занадто багато, так і створювати її, коли її занадто мало. Все це складає мрію енергетика про інерцію — вишуканий термін для позначення стабільної напруги та стабільного струму, що підтримує систему в ідеальному, функціональному стані.

Те, що конденсатор виступає справжнім помічником у декарбонізації, є чудовою новиною для енергетичної трансформації. Маркс пояснює, що не лише зростання відновлюваних джерел енергії стимулює новий попит, а й сама електрифікація — стрімке зростання споживання електроенергії, оскільки все більше робіт і послуг переходить на платформу електроенергії. «Ви отримуєте цей динамічний, майже потрійний ефект», — каже він: зростання відновлюваних джерел енергії, зростання попиту на електроенергію та необхідність йти в ногу з бурхливою потребою у стабільності. Маркс каже, що компанія також активно займається постійним аналізом, щоб краще передбачити, де попит на конденсатори, ймовірно, зросте в найближчому майбутньому по всьому світу. «У нас є карта, яку ми оновлюємо», — каже він.

Оскільки Саудівська Аравія володіє однією з найдешевших нафти у світі, країна традиційно використовувала частину цього ресурсу для виробництва електроенергії. Це, м’яко кажучи, не є ефективним використанням нафти, що чітко визнає амбітна ініціатива королівства «Vision 2030». Одним із об’єктів, обраних для встановлення конденсаторів, є сонячна електростанція «Аль-Кахафа» у Східній провінції, яка після завершення будівництва цього року стане однією з найбільших сонячних електростанцій у світі. Ця та інші установки конденсаторів будуть встановлюватися після завершення різних сонячних та вітрових проектів у королівстві протягом наступних п’яти років.

Маркс зазначає, що після багаторічного досвіду роботи у світовому енергетичному секторі він дійшов висновку, що «електрична мережа — це, мабуть, одна з найскладніших речей, які людина може побудувати. І я здивований, наскільки важко це зрозуміти». Дійсно, більшість людей не усвідомлюють, що мережа повинна виробляти не лише реальну енергію для використання людьми, але й фантомну енергію для використання самою мережею. «Роки тому ми, ймовірно, розглядали можливість виведення конденсаторів з експлуатації. Зараз ми повертаємо цю стару технологію, оновлюємо її та поєднуємо з новими технологіями. Ми зіткнулися з цією складністю. І тепер ми отримаємо найкращий результат».

Джерело