Кризис украинской электроэнергетики

Томас Попик (Thomas Popik)

Как защитить энергосистему от российских ударов.

После 11 месяцев боевых действий и четырех месяцев непрекращающихся российских ударов по объектам украинской электроэнергетики национальная электросеть с каждым днем все больше приближается к полному коллапсу. Россия наносит удары по электростанциям, подстанциям и прочим важным объектам энергетической инфраструктуры страны. Украинцы уже привыкли к веерным отключениям, но электричества на Украине явно не хватает, и электроснабжение намного отстает от потребностей, что вызывает серьезные экономические сбои и неурядицы. Новые удары могут привести к полному краху украинской электроэнергетики, после чего десятки миллионов людей будут вынуждены жить в темноте.

Смертей от коллапса энергосистемы может быть намного больше, чем потерь от российского тактического ядерного оружия. Крах украинской электросети может также вызвать гуманитарный и миграционный кризис в Европе, разрушение ядерных реакторов, наводнения из-за прорыва плотин на гидроэлектростанциях и серьезнейший продовольственный кризис в тех странах, которые зависят от экспорта продовольствия с Украины.

Но у Запада есть все необходимое для предотвращения катастрофы. Друзья Киева в НАТО и в других организациях должны немедленно предоставить целенаправленную помощь украинской электросети, причем эта помощь должна быть сопоставима с финансовыми средствами, выделяемыми на поставки оружия и с дипломатическим вниманием к конфликту. В конце концов, военные нужды Украины обеспечиваются не только оружием, но и электроэнергией. Если западные демократии предпримут эффективные действия и укрепят оказавшуюся на грани краха украинскую электросеть, они покажут, как можно защитить общество от такого рода ударов по критическим объектам инфраструктуры. Но если эти демократии не найдут в себе нужные силы и не справятся с задачей, негодяи со всего мира убедятся, что удар по мягкому электроэнергетическому подбрюшью страны – это лучший способ поставить ее на колени.

Электрические сети – это одно из самых крупных и сложных изобретений человечества. Они состоят из объектов и оборудования, которые можно поделить на пять основных категорий: энергетические установки для выработки электричества, трансформаторы на электростанциях, повышающие напряжение перед электропередачей, линии электропередачи для переноса электроэнергии на большие расстояния, трансформаторы, понижающие напряжение на промежуточных подстанциях, и распределительные сети, по которым электричество подается в дома и на предприятия. Уязвимым местом электросетей являются большие трансформаторы, повышающие и понижающие напряжение. Их называют "генераторными повышающими трансформаторами" и "автотрансформаторами". Эти устройства зачастую размером с небольшой дом, а весят они сотни тонн, и перевозить их приходится на специальных железнодорожных платформах и грузовиках. По необходимости трансформаторы приходится устанавливать на открытом пространстве, чтобы была свободная циркуляция охлаждающего их воздуха. Из-за такой конструкции и монтажа на открытом месте крупные силовые трансформаторы становятся главной целью для воздушных бомбардировок, ракетных ударов и атак беспилотников.

Без действующей электросети жизнь на Украине очень быстро превратится в пытку. А для многих эта страна вообще станет непригодной для проживания. Электронасосы качают воду в системе водоочистки украинских городов. На электричестве работают холодильники, где хранятся продукты питания. В крупных городах теплоэлектроцентрали отапливают и освещают дома и предприятия в зимнее время. Электричество нужно системе связи страны, в том числе, президенту Владимиру Зеленскому, который каждый вечер выступает с обращениями по телевидению. Без него не смогут функционировать важные государственные учреждения. Банкоматы, платежные карты и электронные кошельки – всему этому нужно электричество. Но еще с помощью электричества качают топливо в хранилищах, и без него не сможет работать система тылового обеспечения украинской армии.

На начальном этапе своей военной операции Россия весьма сдержанно наносила удары по важнейшей инфраструктуре, щадя украинскую электросеть. Обстрелы вблизи линии фронта наносили определенный ущерб электростанциям, но Кремль не пытался специально разрушать такие объекты. Если бы ему удалось быстро завершить военную кампанию, Россия смогла бы подавать электроэнергию с захваченных электростанций в собственную сеть, или даже продавать украинское электричество по высоким ценам в Европу. Но когда российское наступление замедлилось, Москва пересмотрела свою стратегию и начала наносить удары по украинской инфраструктуре.

На Украине развитая сеть железных дорог, и там работают в основном электровозы. Специальные трансформаторы преобразуют электричество с линий электропередачи, понижая напряжение до уровня, используемого железнодорожным транспортом. В конце апреля Россия нанесла серию ударов по тяговым подстанциям на западе Украины, выведя из строя трансформаторы и нарушив железнодорожное сообщение. В апреле и начале мая она три раза наносила ракетные удары по энергетическому комплексу Кременчуга, который вырабатывает электроэнергию для нефтепереработки и топливных хранилищ. Кремль заявил, что целью удара было затруднить поставки натовского оружия на Украину.

К концу сентября российские и украинские сухопутные войска зашли в тупик, и всякое продвижение остановилось. 26 сентября неизвестные устроили диверсию на трубопроводе "Северный поток - 2", построенном для поставок российского газа в Германию, но так и не введенном в эксплуатацию. На следующий день Россия нанесла удар по украинской электросети. Три взрыва произошло на востоке в городе Харькове, причем одним разрушило силовой трансформатор. На снимках видно, что город погрузился во мрак.

Российское руководство заявило, что восьмого октября украинские агенты подорвали грузовик со взрывчаткой на мосту в Керченском проливе, соединяющем Крым и Россию. Десятого октября Россия нанесла первый массированный авиаудар по украинской электросистеме. Путин заявил, что это возмездие за подрыв моста. В западном городе Львове полностью пропало электричество, перестали работать маршрутизаторы, и две трети интернета в городе и области отключилось. Началась полномасштабная инфраструктурная война.

Россия активно участвовала в конструировании и строительстве украинской сети, и ей хорошо известны ее слабости. Почти вся электроэнергетическая сеть Украины была создана в советское время. Более половины электроэнергии на Украине вырабатывается на 15 реакторах, входящих в состав четырех атомных электростанций. (Запорожская АЭС была захвачена российскими войсками, и ее периодически отключают от украинской энергосистемы.) После подрыва моста в Керченском проливе Россия все чаще и упорнее наносит удары по важным узлам передачи электроэнергии. Украинская ПВО перехватывает около 80% ракет и беспилотников, но те, что прорываются, оказывают катастрофическое воздействие. Прежде всего страдают крупные автотрансформаторы, которые понижают электричество высокого напряжения, вырабатываемое на украинских АЭС, и подают его в жилые районы.

Российские удары оказались настолько разрушительными, что оператор сети "Укрэнерго" был вынужден ввести веерные отключения электроэнергии по всей стране. Сеть сегодня обеспечивает потребности потребителей на 75 процентов, а иногда этот показатель падает ниже 50 процентов. Число интернет-соединений, являющееся хорошим показателем снабжения электроэнергией, тоже имеет тенденцию к понижению.

23 ноября Россия едва не нанесла нокаутирующий удар по украинской электросети, запустив примерно 70 крылатых ракет и дронов-камикадзе по важным объектам энергетической инфраструктуры. Украинские войска сбили большую часть крылатых ракет, но несмотря на их усилия, электричество было отключено в большинстве регионов, и осталось лишь несколько обеспеченных электроэнергией районов. Операторы на следующее утро умело использовали эти островки электричества для восстановления электроснабжения. Но события той ночи показали, что полный крах системы вполне возможен.

Россия пытается не только разрушить украинскую электросеть, но и уничтожить систему снабжения электрооборудованием. До начала военных действий украинская компания "Запорожтрансформатор" (ЗТР) была крупнейшим производителем трансформаторов в Европе и на постсоветском пространстве. Там работало 3 500 сотрудников, обладавших высочайшей квалификацией. ЗТР на 95 процентов обеспечивала трансформаторами украинскую электросеть, а также поставляла важные трансформаторы в Россию. Главный завод ЗТР находится на Украине в Запорожской области, недалеко от линии фронта. Пока Украина не национализировала эту компанию в ноябре прошлого года, она находилась в совместном владении украинских и российских юридических лиц. В первую неделю декабря Россия нанесла удар по трансформаторному заводу ЗТР, разрушив производственные линии и складские помещения.

Крах электросети может быть причиной и следствием общественной нестабильности. Чтобы электроэнергетическая система страны продолжала работать, ей нужны ресурсы развитого общества: квалифицированные инженеры и техники, поставки топлива для выработки электроэнергии, система физической защиты и кибербезопасности, связь и цепочки поставок запчастей. Россия разрушила эти основы. После непрестанных атак и лишь выборочного ремонта вероятность полного краха весьма высока. Поскольку сложное и развитое общество не сможет долго протянуть без электричества, за развалом электросети может последовать распад общества.

Миллионы украинцев уже покинули страну, и теперь численность населения Украины составляет примерно 35 миллионов. Если будет разрушена национальная энергосеть, многие миллионы украинцев срочно двинутся в направлении границы, и тогда в Европе начнется кризис беженцев. Чувство долга заставит многих операторов атомных и гидроэлектростанций остаться на своих рабочих местах, но кое-кто все равно решит бежать вместе с семьями. Три четверти работников Запорожской АЭС, находящейся в руках у русских, уже уехали.

Утрата таких кадров чрезвычайно опасна. Никогда прежде Украина, сильно зависящая от атомной энергетики, не сталкивалась с такими мощными ударами по своей энергетической системе. Атомные электростанции нуждаются в хорошо подготовленных техниках, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию и обслуживание. Если электричество в сети пропадет на неделю или две, может произойти расплав активной зоны реакторов или начнутся пожары в бассейнах для отработавшего топлива. И тогда в атмосферу попадет радиация, которая будет выпадать в виде радиоактивных осадков в близлежащих районах.

Похожая катастрофическая ситуация может сложиться на объектах гидроэнергетики в случае потери ключевых кадров. У Украины обширная сеть плотин на реках Днепр и Днестр. Для безопасной и надежной работы таких плотин нужны работники, находящиеся на рабочих местах и регулирующие уровень воды, а также убирающие мусор из водосбросов и принимающие необходимые меры в аварийных ситуациях. Створки плотин открываются и закрываются при помощи электромоторов, и ими необходимо постоянно управлять. Если на месте не будет работников, или если не будет надежного электроснабжения для открытия створок, вода может перелиться через верх плотины, что может привести к ее постепенному разрушению.

Земляные плотины в наибольшей степени подвержены разрушению из-за перелива и быстрого размывания почвы. Вверх по течению от столицы находится одна из самых длинных в мире земляных плотин. Она расположена по левому берегу Киевского водохранилища и имеет в длину 18 километров. В отложениях на дне водохранилища содержатся радиоактивные вещества, осевшие там после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Если вода прорвет плотину, радиация попадет в Киев и в другие города и водоемы ниже по течению. Во время Второй мировой войны Сталин приказал взорвать плотину Днепростроя на юге Украины, чтобы помешать наступлению немецких войск. Потоки воды хлынули вниз, затопив деревни и поселки, расположенные по берегам Днепра. В результате погибли десятки тысяч человек. Если прорвет плотину к северу от Киева, вода пойдет вниз по течению Днепра, и последствия будут еще более ужасные. Число погибших от наводнения может превысить количество гражданского населения, ставшего жертвами этого вооруженного конфликта.

Кроме того, полный крах электросети будет иметь страшные последствия для украинской армии, подорвав ее систему тылового обеспечения. Западные страны потратили свыше 100 миллиардов долларов на поддержку Украины. Но если в стране перестанет работать электроэнергетическая система, денег на поддержку армии и на оказание гуманитарной помощи потребуется гораздо больше.

Полный коллапс национальной электросети может привести к гибели значительной части украинского населения. Сядут аккумуляторные батареи в сетях связи. Государственные службы прекратят работу. Многие граждане Украины попытаются эвакуироваться, но когда электронасосы на бензозаправках выключатся, автовладельцы не смогут заправить свои машины. Очень скоро дороги заполнятся обездвиженными машинами. Часть людей продолжит путь пешком, а остальные останутся. Запасы еды и воды у них быстро кончатся. В течение нескольких недель в стране может начаться голод. Поскольку чистой воды без водоподготовки не будет, вспыхнут эпидемии.

Внешний мир тоже пострадает. За год до российской спецоперации Украина на 40% обеспечивала пшеницей Всемирную продовольственную программу ООН. Экспорт кукурузы из этой страны составлял 12 процентов от общемирового, а пшеницы – девять процентов. Существенно сократившийся украинский зерновой экспорт проходит в основном через одесский порт. Система электроснабжения в этом городе уже серьезно пострадала, и спрос удовлетворяется лишь наполовину. Если рухнет вся электроэнергетическая система Украины, экспорт зерна может полностью прекратиться, а это приведет к усилению голода в самых бедных странах мира.

На начальном этапе военных действий Украина спешила получить оружие от стран-членов НАТО. О зарубежной помощи для обеспечения работы важнейших объектов инфраструктуры, включая электросеть, она думала лишь во вторую очередь. Но если будет разрушена национальная электроэнергетическая система, миллиарды долларов, потраченные на современную боевую технику, пойдут прахом.

Нанося воздушные удары по критическим объектам энергосистемы, Россия разрушает их быстрее, чем эти объекты можно восстановить или чем-то заменить. Все до единой крупные передающие подстанции и тепловые электростанции на Украине подверглись хотя бы одному удару, а по некоторым удары наносились пять и более раз. Уничтожены десятки автотрансформаторов, которые являются самым важным компонентом сети. Их закупка стала неотложным приоритетом для украинского правительства.

Украина направила в посольства западных стран приоритетный закупочный список сетевого оборудования. В него вошли сотни дорогостоящих изделий, включая 55 автотрансформаторов, которые нужны срочно. 18 января Госдепартамент США объявил о выделении 125 миллионов долларов украинской электросети в дополнение к 53 миллионам, о которых было объявлено в ноябре. По состоянию на февраль, созданный секретариатом Энергетического сообщества ЕС Фонд поддержки украинской энергетики собрал 157 и передал 118 миллионов долларов. Но этого явно недостаточно. Одни только автотрансформаторы из украинского списка будут стоит больше всей собранной суммы. Нужно больше средств, и срочно. Чтобы не допустить коллапса украинской электроэнергетической системы, понадобятся миллиарды долларов. Это огромные средства, хотя они существенно меньше того, что уже потрачено на поставки оружия в эту страну.

Закупить оборудование для украинской электросети, особенно автотрансформаторы, будет сложно даже в том случае, если собранных средств хватит. До пандемии COVID-19 время выполнения заказа на изготовление и поставку автотрансформаторов составляло около года; сейчас же европейским заказчикам приходится ждать до трех лет. Это дорогое оборудование, каждый трансформатор стоит от пяти до 10 миллионов долларов. Но они долговечные, и срок их эксплуатации составляет в среднем 40 лет. Зачастую их делают по индивидуальному заказу, из-за чего создать запас запчастей для них непросто.

Трансформаторы на 750 киловольт типа тех, что нужны для украинской электросети, производятся в большом количестве лишь в нескольких странах. Среди них Китай, Индия, Япония и Южная Корея. Есть и небольшие производители автотрансформаторов, расположенные ближе к Украине, в частности, Нидерланды, Испания и Турция. У США минимум возможностей для изготовления автотрансформаторов. Хотя отраслевые лобби требуют от американского правительства применить закон о военном производстве для расширения внутренних производственных мощностей, их усилия пока не увенчались успехом.

Страны-члены НАТО и прочие союзники Украины могут поставить трансформаторы на замену из других источников. Энергосбытовые компании создают в своих странах запасы запчастей, хранят на складах трансформаторы, выведенные из эксплуатации до выработки технического ресурса, и даже новые единицы такого оборудования. Некоторые украинские трансформаторы совместимы с трансформаторами, находящимися в эксплуатации в странах, входивших в Варшавский договор. Совместимо и напряжение в сети, хотя и не во всех регионах. Трансформаторы часто эксплуатируют до тех пор, пока приборы контроля не покажут, что они вот-вот выйдут из строя. Но у некоторых еще остается немалый невыработанный ресурс.

Смекалка военного времени поможет найти и другие решения. Ирландия и Латвия уже поставили по одному автотрансформатору. Опросы торговцев подержанными трансформаторами помогают находить оборудование, могущее принести пользу Украине. В высоковольтных сетях линий электропередачи имеются тысячи трансформаторов. Каждый год сотни единиц выводятся из эксплуатации, и компании разбирают их на запчасти, особенно в целях сбора медной проволоки, которая высоко ценится на рынке металлолома. В качестве временной меры поставщики могут восстановить эти бывшие в употреблении трансформаторы, особенно те, что были списаны коммунальными компаниями в Европе и Северной Америке.

Соединенные Штаты и их союзники должны ввести мораторий на демонтаж больших трансформаторов. Их компоненты многократного использования, такие как железные емкости и сделанные из специальной электростали шихтованные стальные сердечники, можно переделать, чтобы они примерно соответствовали сочетанию частоты и напряжения в украинской сети. Такую переделку можно осуществить в соседней Польше и в других странах, расположенных недалеко от Украины, либо на трансформаторном заводе ЗТР на самой Украине. При необходимости квалифицированных работников ЗТР можно вывезти на предприятия за пределы Украины. Благодаря такой переделке удастся сократить время реализации заказов на новые трансформаторы с нескольких лет до нескольких месяцев.

В конечном итоге Украине для восстановления системы электропередачи понадобятся трансформаторы, сделанные по индивидуальному заказу. Если имеются все необходимые материалы, на производство и проверку автотрансформатора уходит менее двух месяцев, что намного меньше трехлетнего срока, о котором говорит большинство производителей. Если приложить согласованные дипломатические усилия, можно убедить правительства и частные компании исполнить украинские заявки на трансформаторы в ускоренном порядке, вне очереди.

Вооруженный конфликт на Украине стал самым крупным конфликтом в Европе со времен Второй мировой войны и первым с тех пор, как были построены обширные электрические сети протяженностью в сотни километров. Целые страны зависят от изготовленного по индивидуальному заказу на другом конце света оборудования и компонентов для таких сетей, которое трудно транспортировать.

Десятилетия мира и глобализации экономики привели к тому, что сейчас производство оборудования для электросетей сосредоточено всего в нескольких странах. Вооруженный конфликт наглядно продемонстрировал недостатки такой системы, отражающиеся на работе электроэнергетических сетей. Руководство НАТО в настоящее время озабочено поставками танков М1 "Абрамс" и "Леопард 2", БМП "Брэдли", ЗРК "Пэтриот" и даже самолетов F-16. Такое современное оружие, может, и сыграет свою роль в достижении победы, однако отсутствие автотрансформаторов грозит Украине поражением.

Беды Украины напоминают нам о том, что малопонятные технические вопросы, такие как значение крупных трансформаторов для электрических сетей, могут определить исход конфликта. Страны ведут не только военные, но и инфраструктурные сражения. Современному обществу грозит страшное бедствие, если на долгое время отключится электричество. На Украине вполне реальной угрозой стали эпидемии из-за грязной воды, голод, массовая миграция населения, разрушение реакторов, прорывы плотин и даже военное поражение. Но политики должны помнить, что ситуация с электричеством на Украине дает возможность для поиска и воплощения в жизнь творческих решений, таких как переделка трансформаторов.

Украинскую электросеть можно усилить, но время на исходе. Руководство НАТО должно все свое внимание сосредоточить на надвигающемся кризисе, если оно, как и вся Украина, не хочет оказаться в темноте.