Тайфуны – главные враги энергосетей

Техногенная катастрофа на Фукусиме выявила проблемы по восстановлению разрушенной инфраструктуры. Фото Reuters

Правительство Японии планирует с нового финансового года (в Японии он начинается 1 апреля) разработать программу субсидирования мер по оснащению важных социальных объектов надежным обеспечением электроэнергией в случае природных катаклизмов. Главное – уменьшить ущерб от разрушений энергосетей от наводнений, которые в последние годы участились в сезоны тайфунов.

Япония – страна природных катаклизмов. Архипелаг Японских островов возник из-за столкновения четырех тектонических плит на западном участке Тихоокеанского огненного кольца. Их подвижки вызывают землетрясения, цунами, извержения вулканов. Ущерб от этих катаклизмов большой, но почти всегда территориально ограничен небольшими по площади районами.

Но вот тайфуны, океанские вихри, сопровождающиеся проливными дождями и сильными порывами ветра, часто проходят по всему Японскому архипелагу, захватывая огромные территории. Они, к счастью, часто обходятся без человеческих жертв, но тем не менее ущерб бывает весьма значительным. Прошедший сезон тайфунов упоминается в японских СМИ не случайно.

Среди природных бедствий минувший 2019 год запомнился японцам в первую очередь тайфунами. Разработка указанной выше программы, отмечается в японских СМИ, последовала после серии крупномасштабных повреждений энергосетей тайфунами и проливными дождями. Цель программы – повысить стабильность электроснабжения в общественных учреждениях во время природных катаклизмов, даже сравнительно слабых и привычных. СМИ Японии поддерживают программу, как и то, что местные органы власти должны принимать в ней активное участие в ходе подготовки к предстоящему летнему сезону тайфунов, поскольку их число, как ожидается, увеличится.

Безопасность и ущерб

Специалисты, рассматривая ущербы от природных катаклизмов за прошедшие два года, выделяют тайфун № 15, пронесшийся в начале сентября 2019 года над центральной частью о. Хонсю, основного острова Японского архипелага. Он на время нарушил стабильность в работе многих промышленных предприятий и объектов, обеспечивающих жизнедеятельность граждан экономического региона Канто (Токио), на который приходится около 40% валового внутреннего продукта (ВВП) Японии. Было разрушено или повреждено более 2 тыс. опор силовых линий электропередачи.

За энергообеспечение региона Канто ответственна региональная электроэнергетическая компания (РЭК) Tokyo Electric Power Company Holdings Inc. (TEPCO). Она переживает серьезные финансовые трудности в связи с катастрофой на ее АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года. Это компенсационные выплаты гражданам за ущерб от катастрофы, утрата шести реакторов АЭС «Фукусима-1» и расходы на их демонтаж. Значительно увеличились расходы в связи с остановкой семи реакторов АЭС «Касивадзаки–Карива» и четырех реакторов АЭС «Фукусима-2» на модернизацию и из-за вынужденной замены их мощностей тепловыми электростанциями с более высокими расходами на топливо.

Японские СМИ в довольно мягкой форме критикуют руководство TEPCO за сокращение инвестиций на содержание сетей, за то, что оно мало уделяло внимания обеспечению их безопасности. Хотя и констатируется, что первоочередное внимание в восстановительных работах компании приходилось уделять обеспечению электроэнергией больниц, школ и других социальных учреждений.

Но отключение электроэнергии затронуло и до 930 тыс. домохозяйств в Токио и шести соседних префектурах. Потребовалось более двух недель для восстановления энергоснабжения в большинстве из них. Все же для 30 тыс. домохозяйств оно продолжалось много дольше, как и восстановление стабильной работы мобильной связи в ряде других сфер обеспечения бытовых нужд. Например, систем кондиционирования в крупных общественных зданиях, в снабжении питьевой водой из-за загрязнения ее источников и просто ее запасов на длительный период.

Руководство объясняло задержку тем, что «масштаб ущерба от упавших деревьев оказался больше, чем ожидалось». Такой ответ был расценен газетой Yomiuri Shimbun как неубедительный, как попытка уйти от объяснения причин, помешавших скорейшему восстановлению энергоснабжения. Например, невозможности руководства местных администраций своевременно скоординировать работу из-за нарушений связи. Опять-таки из-за нарушений аварийного энергоснабжения – например, из-за малых запасов топлива для питания аварийных генераторов.

Масштабные и длительные нарушения электроснабжения от тайфунов становятся все более частыми в последние годы, пишет газета. Напоминая, что и в 2018 году в сезон тайфунов мощный океанский вихрь, прошедший над регионом Кансай (Осака), повалил более тысячи опор электроснабжения, вызвав отключение электроэнергии у 2,2 млн домохозяйств. Потребовалось почти три недели, чтобы полностью восстановить силовые сети. Коммунальные службы и административные органы власти на местах должны обратить внимание на важность быстрого восстановления инфраструктуры в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, констатирует в редакционной статье газета Yomiuri Shimbun.

Многое зависит от местных властей

Задержки в ликвидации повреждений сетей, да и просто начала таких работ, что не менее важно, во многом были вызваны отсутствием слаженности в мероприятиях руководства РЭК и местных администраций. Практика показала важность наличия средств аварийного энергопитания в первые трое суток после стихийного бедствия. Подчас главным было установить первоочередность восстановительных работ, определить важность расчистки дорог и что необходимо сделать для восстановления энергообеспечения. Нужна надежная связь.

По данным Агентства по борьбе с пожарами и стихийными бедствиями правительства Японии, при проверках в июне 2019 года из 1747 зданий муниципалитетов страны около 60% не имели аварийных источников энергопитания, рассчитанных на 72 часа работы – время, которое считается решающим для спасения человеческих жизней во время стихийных бедствий. Хотя при этом из 754 муниципальных образований с зонами затопления в 496 были проведены контрмеры против затопления. Об этом пишет Mainichi Japan.

Граждане переживают огромное физическое и психологическое напряжение, когда из-за отключения электроэнергии и приостановки подачи воды оказываются без привычного бытового комфорта, отмечает Yomiuri Shimbun. Необходимо готовиться к оказанию помощи гражданам по обеспечению продовольствием и питьевой водой в таких случаях, особенно обратить внимание на безопасность одиноких пожилых людей. Но часто надежность силовых сетей отступает на второй план из-за нехватки финансов.

По воздуху или под землей

Практика показывает, что возведение новых инженерных опор и других сооружений воздушных энергосетей после природных катастроф требует не только времени, но и больших финансовых затрат, а разрушительные тайфуны в последние годы проходят над Японией все чаще. Все это заставляет задуматься об ускорении выполнения программ замены воздушных силовых кабелей на подземные.

В связи с этим можно вспомнить историю формирования в Японии действующей структуры энергетических сетей страны. С 1950-х годов правительством Японии был принят долгосрочный курс на развитие экспортно ориентированной промышленности страны при высоких темпах роста. Это требовало соответствующего наращивания энергетики и силовых сетей как ее составной части. При этом приоритет был отдан прокладке воздушных линий электропередачи как более быстрых в строительстве и более дешевых, чем их альтернатива – подземные кабели.

В перспективе укладка подземных силовых кабелей дешевле ремонта наземных. Фото Reuters

Прокладка электрических кабелей под землей является не только эффективной мерой защиты линий электропередачи от повреждений во время крупных стихийных бедствий, но в какой-то степени обеспечивает сокращение ущерба в других жизненно важных сферах. Опрокинутые тайфуном или сильным землетрясением опоры блокируют дороги, мешают проезду аварийных транспортные средства, таких как машины скорой помощи и пожарные машины, препятствуют эвакуации жителей и работам по устранению ущерба.

В Японии стандартное напряжение бытовой сети определено в 100 В. Долгое время от распределительной сети оно понижалось на трансформаторах, устанавливаемых часто просто на столбах улиц, от которых и направлялось к щиткам и счетчикам отдельных потребителей. На фотографиях улиц городов Японии тех лет небо было затянуто паутиной кабелей. Сейчас этого нет, но сохранились линии воздушных высоковольтных передач.

Основная причина задержки восстановительных работ при тайфунах заключается в том, что энергосистемы, в том числе линии электропередачи, получали огромные повреждения на большой площади. Ремонтники не могли добраться туда, куда им было нужно, потому что дороги были перекрыты в разных местах из-за упавших деревьев, да и тех же опор линий электропередачи.

После землетрясения и цунами в Восточной Японии в марте 2011 года, больше известного как техногенная катастрофа на АЭС «Фукусима-1», как-то забывается, что во время нее было разрушено около 56 тыс. опор электропередачи. В ряде документов правительства в связи с этим был и пакет решений, направленных на содействие прокладке линий электропередачи под землей. В том числе и указания префектурам и муниципалитетам разработать собственные планы замены воздушных линий электропередачи подземными. Но в то время вновь предпочтение было отдано воздушным линиям как наиболее дешевым и быстрым для восстановления.

Если волна цунами при катастрофе «Фукусима» уничтожила десятки тысяч опор на сравнительно ограниченном участке побережья длиной 250 км и на удалении 28–25 км от уреза воды, то тайфуны последних лет охватывают несколько экономических регионов страны. Пусть восстановительные работы занимают несколько недель, но и это оказывает негативное влияние на экономику, да и на моральное воздействие на граждан. Поэтому в последние годы РЭК Японии начали уделять этому внимание.

Например, Kansai Electric Power Co. (KЕРСО) увеличила штат своих сотрудников, отвечающих за проверки сетей, во многом ускорив проверки на линиях во время аварийных отключений внедрением беспилотных летательных аппаратов. Руководство KЕРСО заключило соглашение с администрацией префектуры Вакаяма, которая имеет много горных районов, о сотрудничестве в проведении восстановительных работ, включая кооперацию в разборе завалов на дорогах от упавших деревьев.

Самая большая проблема – это стоимость строительства подземных линий. Прокладка траншей обходится примерно в 530 млн иен, что в 10–20 раз дороже, чем при строительстве воздушных линий на опорах. Предлагается делить расходы между центральным правительством, муниципальными органами и энергетическими компаниями. Изучается возможность различными технологическими мерами снизить стоимость работ. Но пока затраты на строительство подземных линий остаются высокими.

Тем не менее в расчетах нельзя не учитывать возможность второго и даже третьего разрушения воздушных опор во время природных катаклизмов, особенно тайфунов. Поэтому нужно проводить курс на ликвидацию воздушных линий электропередачи и замены их подземными, считает обозреватель газеты Japan Times. Правительство Японии год назад поставило задачу за три года перевести под землю 1400 км линий электропередачи.

Однако и здесь достижение цели вызывает сомнения из-за необходимости вложения огромных средств. Необходимо комплексное изучение проблемы – от возможности средств и методов снижения затрат до выбора наиболее уязвимых или безопасных маршрутов. В этих целях Министерством экономики, торговли и промышленности Японии создана группа экспертов, которая выявит причины медленного восстановления электроснабжения в одной из префектур и параллельно оценит, насколько эффективным будет захоронение силовых кабелей для предотвращения крупномасштабных отключений в будущем при высокой стоимости их прокладки. По всей видимости, 1400 км подземных силовых линий, как и многие другие подобные целеустановки, останутся только как пожелание. Но вот программа правительственная – это уже то, что следует выполнять.

Что намечается выполнить

Программа будет включать целый пакет норм и указаний, предусматривающих установку автономных систем электроснабжения, таких как солнечные батареи и аккумуляторы в школах, больницах и других объектах, которые используются в качестве эвакуационных центров, сообщает газета Yomiuri Shimbun, ссылаясь на правительственные источники. При предоставлении субсидий будет учитываться, что аккумуляторные батареи стоят дорого и многим учреждениям их трудно приобрести на свои бюджеты.

Правительство также планирует потребовать от каждого претендента на субсидии сократить потребление электроэнергии наполовину еще до того, как будут установлены солнечные батареи. Эти энергосберегающие меры будут во многом одинаковы со строящимися по технологиям ZEB (Net Zero Energy Building) зданиями, в которых «энергосамодостаточность» обеспечивается в первую очередь сбережением тепла. Поэтому стандарты ZEB не включают развертывание аккумуляторных батарей. Но правительство требует и их установку в едином комплексе, поскольку батареи обеспечат накопление электроэнергии и стабильное энергоснабжение в плохую погоду и ночью. Как показывает практика, и при стихийных бедствиях.

Масштабные отключения электроэнергии, например, произошли почти во всех районах о. Хоккайдо во время сильного землетрясения в сентябре 2018 года. Однако в г. Саппоро в зданиях, построенных по технологиям ZEB, сотрудники офисов обеспечивались электроэнергией без проблем. Министерство окружающей среды уже прорабатывает размер субсидий, которые будут предоставляться на расходы по реконструкции государственных школ, больниц и зданий других муниципальных учреждений. Их намечается включить уже в дополнительный бюджет правительства на текущий финансовый год (заканчивается 31 марта). 

Тесная связь океана и атмосферы Земли

Необходимо заметить, что на данный предмет существуют многочисленные работы. Так, с точки зрения ученых, высказанной в работе «Воздействие изменения климата и связанных с ним атмосферных изменений на океан», подготовленной как технические тезисы первой глобальной комплексной оценки состояния морской среды ООН еще в 2017 году, «океан и атмосфера Земли неразрыно связаны друг с другом в рамках сложного процесса. Ветра, которые дуют над поверхностью океана, передают импульс и механическую энергию воде, порождая тем самым волны и течения. Океан отдает энергию в виде тепла, что является одним из основных источников энергии для циркуляции атмосферы. В свою очередь, повышение температуры морской воды придает больше энергии штормам, формирующимся на море. Большинство ученых сходятся во мнении, что в результате этого число тропических циклонов в мире уменьшится, но они будут более интенсивными, хотя будет наблюдаться региональная вариативность. По некоторым данным, наблюдаемое с 1979 года расширение тропической зоны сопрвождается ярко выраженным смещением к полюсам тех широт, на которых формируются максимально интенсивные штормы. От этого, безусловно, пострадают те прибрежные районы, которые до этого не были подвержены опасности тропических циклонов».