Куда девается электричество, которое не израсходовали

Электричество в энергосистеме живёт по жёсткому правилу. Его нужно вырабатывать практически столько же, сколько потребляют в каждый конкретный момент. Но ночью спрос на электроэнергию падает, а днём и вечером резко растёт. Что же тогда происходит с электричеством, которое электростанции продолжают производить, когда потребление снижается? Неужели оно пропадает зря?

На самом деле лишнего электричества в сети практически не бывает. Система постоянно балансирует выработку и спрос. Диспетчеры и автоматика следят за частотой тока. В России и большинстве стран Европы она должна держаться около 50 Гц. Если генерация превышает потребление, частота начинает расти. Тогда регуляторы на электростанциях сразу уменьшают подачу топлива, пара или воды.

Газовые и гидроэлектростанции реагируют особенно быстро. Их мощность можно оперативно снизить или поднять. Более инерционные станции (например, атомные или крупные угольные) работают в базовом режиме, а гибкие мощности закрывают колебания. В результате генераторы вырабатывают ровно столько энергии, сколько требуется нагрузке в данный момент.

Небольшие отклонения частично сглаживаются сами. При небольшом избытке генерации часть электроприборов (нагреватели, двигатели) начинает потреблять чуть больше энергии. Основная же работа лежит на системах автоматического регулирования частоты и мощности. Они непрерывно корректируют работу станций, чтобы баланс не нарушался.

Когда избыток всё же появляется (особенно с ростом доли ветровой и солнечной генерации), его стараются использовать с пользой. Один из проверенных способов — гидроаккумулирующие электростанции. Ночью и в периоды низкого спроса дешёвая энергия идёт на перекачку воды из нижнего резервуара в верхний.

Днём или в пик эту воду сбрасывают, и она снова вырабатывает электричество. По тому же принципу работают батарейные накопители. Они заряжаются при избытке и отдают энергию, когда её не хватает.

Если хранить или передать дальше нельзя, операторы вынуждены ограничивать выработку. Это называется кёртейлментом (ограничением выработки). Особенно часто так поступают с солнечными и ветровыми станциями, когда сети перегружены или спрос слишком низкий. Энергию также можно передать в соседние регионы по межсистемным линиям, если там в этот момент есть потребность.

Конечно, часть энергии неизбежно теряется при передаче. Сопротивление проводов превращает её в тепло. Эти потери учитываются в работе системы и составляют несколько процентов. Но «пропадать» или накапливаться где-то впустую электричество не может. Закон сохранения энергии здесь работает строго.

Современная энергосистема устроена так, чтобы выработка всегда следовала за потреблением. «Неизрасходованного» электричества как такового почти не существует. Его либо не производят, либо временно сохраняют, либо перераспределяют. Именно эта постоянная тонкая настройка позволяет нам включать свет, холодильник или компьютер, не задумываясь о том, что происходит на электростанциях в сотнях километров от дома.