Чи зможуть українські громади пережити блекаут самостійно? Інтерв’ю з Віктором ТРОХАНЯКОМ про науку та енергетичну незалежність

Чи може конкретна об’єднана територіальна громада самостійно забезпечити себе електроенергією? Як перетворити сільськогосподарські відходи на ресурс для виробництва тепла й електрики? І чому навіть сучасне енергетичне обладнання може роками залишатися невикористаним? Про це та майбутнє української енергетики говоримо з науковцем Національного університету біоресурсів і природокористування України Віктором ТРОХАНЯКОМ, який працює над проєктами енергетичної незалежності територіальних громад. У розмові — про біогазові установки, штучний інтелект у диспетчеризації, підготовку фахівців і рішення, які допоможуть Україні стати енергетично стійкішою.

— Ви реалізуєте проєкт Національного фонду досліджень, присвячений енергетичній незалежності громад в надскладних умовах війни. І перше запитання: наскільки реально сьогодні українській територіальній громаді забезпечити себе енергією самостійно?

— Наша головна ідея — забезпечити територіальні громади власними енергоресурсами, щоб вони були енергонезалежними. Для цього потрібно використати переваги самої громади. Тому першим кроком завжди буде оцінка ресурсів, які є в конкретній територіальній громаді. Другим — розрахунок економіки питання. Третім — пропозиція технологічного рішення. Четвертим — проєктування і спорудження. П’ятим — власне промислова експлуатація і підтримка об’єктів.

А де тут наука і навіщо потрібні науковці? Справа в тому, що компанії наразі пропонують готові рішення. Зрідка йдеться про адаптацію під потреби, ще рідше — під можливості громади. Саме науковий супровід вирішує все, як кажуть, «під ключ». І, можливо, найголовніше: науковці у своїх розрахунках і проєктах закладають балансування енергосистеми в цілому. Навіть у масштабах країни не можна побудувати енергосистему, незалежну від сусідів. Ви часто чуєте про експорт чи імпорт електроенергії із сусідніми країнами. Така фізика процесу.

— Вікторе, можливо, вже є проєкт, реалізований на практиці?

— Так, розкажу на реальному кейсі — Переяславська ОТГ. До неї входять кілька сіл і саме місто Переяслав. По-перше, ця громада має маржинальні землі — ті, які не використовуються або перебувають у запасі для майбутніх потреб. По-друге, ми беремо до уваги підприємства, які мають справу із сільськогосподарською продукцією, і оцінюємо, скільки в них відходів та на яких умовах вони готові їх віддати — не за ринковою ціною, а, як кажуть, за собівартістю. До прикладу, солому. Можуть бути й третя, четверта та інші позиції, які складуть основу для розрахунків.

Далі прораховуємо. Маржинальні землі ми можемо використовувати як для будівництва сонячних електростанцій, так і вітроелектростанцій. Щодо відходів біомаси — можна побудувати біогазову установку. Тут ще треба врахувати логістику, доставку тієї ж соломи. Іноді вона може сягати 60% вартості закупівлі цієї сировини. Тобто це занадто дорого.

Для цієї територіальної громади оптимальним рішенням стало спорудження маленьких біогазових установок, які розміщені біля конкретних локацій відходів біосировини. Отриманий біометан спалюється в когенераційних установках. Так отримуємо тепло і електроенергію. Якщо тепло й електрика наразі не потрібні, біогаз можна подавати в мережу централізованого газопостачання. Для України це новий напрям, але вже є перші приклади.

Отже, ми маємо розосереджену генерацію. Ракетами та дронами її не знищити одразу, і половину країни в блекаут не відправити.

— Генерація — це пів справи. Які рішення ви запропонували для балансування цієї системи?

— Чому ми взяли Переяславську громаду? Тому що в Переяславі є одна з новітніх фінських теплоелектростанцій потужністю 5 МВт. Вона маленька, працює на біомасі, але що ми зробили ще. Ми взяли показники кількості спожитої електроенергії з кожного села і міста, розділили їх на дві категорії — населення і, умовно, промисловість.

Зібравши ці дані, ми чітко розуміли, скільки електроенергії споживається. І побудували нейронну мережу, яка прогнозує споживання електроенергії на кожну годину, на кожну добу чи місяць. Для чого це потрібно? Коли, як у певні зими, трапляється повний блекаут, диспетчер не знає, скільки електроенергії йому знадобиться через годину. Але він точно знає, скільки електроенергії можуть виробити біогазові установки, вітро- чи сонячні електростанції, ТЕЦ тощо. Ця модель дає змогу нам прогнозувати. Маючи таку інформацію, диспетчер може регулювати споживання, перемикаючи його між трансформаторними підстанціями по всій ОТГ. Звісно, ми врахували всі особливості, зокрема критичну інфраструктуру тощо.

— Ви торкнулися цікавої теми. На вашу думку, чи може штучний інтелект замінити, наприклад, диспетчера? Його робота дещо алгоритмічна…

— Наразі штучний інтелект дуже стрімко розвивається. Ним, можливо, вже користуються більше, ніж звичайним пошуком інформації в інтернеті. Але системи і сервіси досить часто помиляються. Помилка, яка призводить до розбалансування енергосистеми, коштує дуже дорого. Дорого це тому, що згоряє безліч приладів у наших домівках, виходить з ладу енергетичне обладнання тощо.

Тому помилки бути не може. Де ми можемо використати штучний інтелект уже зараз? Для прогнозування, скільки електроенергії ми споживатимемо завтра чи через годину, скільки маємо на цей момент і, можливо, скільки можемо згенерувати. Але все має бути під контролем фахівців, які вміють балансувати таку систему.

Так, я розумію, що штучний інтелект «думає» — власне, аналізує інформацію й обробляє дані датчиків чи приладів — швидше. І певні речі він може робити значно краще. Але віддавати йому прийняття рішень не можна.

— Повернемося до вашого дослідження. Територіальна громада — це не завжди містечко та села. Яка ситуація в мегаполісах? Що пропонують науковці?

— Зараз в Україну надійшло дуже багато різного обладнання. Наприклад, газопоршневі котельні, когенераційні газотурбінні установки. Але є проблема: немає відповіді, як їх підключити та експлуатувати. Це питання стало темою заходів, семінарів і навчань у межах Кластеру цифрової енергетики, який діє в нашому інституті. Була не лише теорія, а й практика: як підключити, як спроєктувати, як працювати з обладнанням і як його експлуатувати. Ми залучили ТОВ «ВАПБУТ», Інститут загальної енергетики та інші інститути НАН України, фахівців і науковців із газового сектору. Тут виникає мультидисциплінарна тема, бо питання не можуть вирішити лише енергетики, газовики чи теплоенергетики. Плануємо й надалі розширювати цей напрям навчання, можливо, у межах сертифікатної програми «Оператор газопоршневої когенераційної електростанції».

Загалом, моя думка така: усі ці когенераційні установки, теплові електростанції тощо потрібно ставити на критичну інфраструктуру — встановлювати на водоканалах, каналізаційно-насосних станціях. Приклад: після обстрілів столичний водоканал не справляється з ситуацією. Чому? Обладнання ж є. Просто вони, як я розумію, не встигли або підключити його, або купити щось супутнє.

Тут можна звернутися до фізики, а можна — до політики. Акцентую ось на чому. У межах громади чи мегаполіса не вийде створити повністю автономну енергосистему, якою б не була генерація. Її можна збалансувати, диверсифікувати генерацію, розподілити передачу, поліпшити диспетчеризацію. Але відмовитися від централізованої, великої і важкої генерації потужних ТЕС чи АЕС не вийде. Водночас у громаді чи мегаполісі можна поставити на перше місце не вартість виробництва і передачі кіловат-години, а суспільну потребу. Тобто певні об’єкти критичної інфраструктури мають бути забезпечені живленням за будь-яку ціну.

— У вас також є досвід співпраці з промисловою енергосистемою — Вінницькою птахофабрикою. Таке підприємство також не може бути повністю автономним?

— Кожне підприємство має свою специфіку. Але ця птахофабрика цікава тим, що там побудовано біогазовий реактор і власну електростанцію, яка працює на цьому газі. Це унікальний досвід для країни і для економіки. Проєкт відносно масштабний і досить потужний. Але, не вдаючись у деталі та особливості комерційної установи, скажу: цього замало. Тому виробництво змушене, як і територіальні громади, міста та інші підприємства, залучати зовнішні джерела електроенергії. Знову ж таки, рахується економіка питання, рахуються ризики, пов’язані зі знеструмленням через російську агресію. І проєкт вартий того, щоб його будувати. Так само й в ОТГ: електростанції на 5-10-15 мегаватт плюс когенераційні установки на паливі, яке є поблизу. Це дасть можливість балансувати енергосистему, а ми матимемо тепло й електрику.

— До речі, про паливо. Основний ресурс для таких джерел генерації — відходи сільського господарства?

— Якщо брати приклад Переяславської чи Смілянської ОТГ, то вони возять щепу з половини країни, навіть із Рівненської області. Про що це говорить? Що біопалива вже недостатньо. Вирубувати ліси для спалювання нераціонально, бо ми залишимося без лісів уже через рік. Вітер, сонце — тут, думаю, зрозуміло. А от щодо відходів сільського господарства ситуація цікавіша з погляду виробництва і електричної, і теплової енергії. Тому відповідь на ваше запитання — так: з погляду економіки варто розглядати саме це як джерело генерації.

— Університет бере участь у проєкті й перебуває на стадії розробки проєктів сонячних електростанцій, які будуть встановлюватися на навчальних корпусах і гуртожитках. Мені здається, що вони будуть на кожному корпусі та на гуртожитках. Чи станемо ми повністю енергонезалежними від центральної мережі?

— Мова може йти про аварійно-кризовий період. Його ми проходитимемо легше. Але на весь час власного виробництва електроенергії нам не вистачить. Тому інститут подав заявку на грант разом із ДТЕК на розробку «Автономного мобільного модуля комбінованого енергозабезпечення».

Як ви зазначили, наразі триває проєктування, і в проєкт закладаються різні рішення. Одна ситуація — з блекаутами і тривалими вимкненнями мережі, інша — у мирний час. Потрібно спроєктувати так, щоб потім не перепроєктовувати і максимально ефективно використовувати наші міні-станції.

— Уявімо, що я голова ОТГ чи керівник підприємства, закладу вищої освіти тощо. Чи можу я звернутися до вашої команди по проєкт енергонезалежності, назвемо його так?

— Не тільки можете, а й потрібно. Ще раз наголошу: без наукового супроводу таку складну систему не спроєктувати.

Крім того, ми напряму співпрацюємо з виробниками обладнання. Їхні керівники входять до ради роботодавців інституту. Тож нам доступне найновіше з того, що є на ринку. Можна сказати, що ми все зробимо «під ключ»: і проєкт, і обладнання, і налаштування, і промислову експлуатацію.

Навіть скажу більше: до наших рішень, пропозицій і думки придивляються колеги з європейських вишів. І не лише з освітніх закладів, а й з бізнесу. Можливо, там розуміють, що рано чи пізно зіткнуться з подібною ситуацією. А можливо, шукають відповіді на інші виклики. Так чи інакше, вони не мають розуміння, як це зробити, не мають нашого досвіду, реальних полігонів для випробувань, польоту думки, як у наших талантів, інженерів.

— До речі, про таланти. Не можу не торкнутися освітньої складової. Адже ми дослідницький, але університет. Якими компетенціями володітиме випускник інституту? Що його відрізнятиме від випускників інших університетів?

— Основними компетенціями мають бути розуміння того, як працює енергосистема в цілому і кожен її вузол окремо, а також, звичайно, міцний теоретико-практичний фундамент знань.

Можна перерахувати багато речей: практикоорієнтоване навчання, новітні лабораторії, альтернативна генерація, сучасне обладнання, практики на підприємствах та багато іншого. У нас є повноцінний диспетчерський пункт і зовнішня смарт-грід система з реклоузерами та балансуванням енергосистеми на базі лабораторії «Розумних електромереж» та власне навчального полігону. Є сучасне обладнання, а є, скажімо так, й таке, яке ще експлуатується в українській енергомережі.

Але є те, чого немає в інших закладах вищої освіти. Це досвід роботи з об’єктами, пов’язаними зі специфікою ведення сільського господарства. Освітня програма передбачає вивчення цієї специфіки.

— Багато чуємо про неймовірний український народ і надзвичайну підготовку фахівців різних галузей, що дозволило зупинити російську навалу й понад чотири роки протистояти в неспровокованій, нерівній війні. Які уроки варто врахувати і як підготуватися до відбудови з погляду людського капіталу для галузі?

— Наразі ми вчимо молодь у реаліях сьогодення: відновлювати системи, проєктувати, будувати нові, балансувати тощо. Це і стане базою для відновлення. Маючи таку підготовку в стресових умовах, в умовах криз і невизначеності, ми швидко адаптуємося до мирного часу. З фахівцями, думаю, проблем не буде.

А от щодо управлінської складової в галузі та фінансового забезпечення ситуація, на мій погляд, не така однозначна.

Дивіться. Разом з навчально-науковим інститутом післядипломної освіти НУБіП України ми розробляємо сертифікатну програму і програму підвищення кваліфікації. Не відчуваємо зацікавленості держави в цьому. А що б дало це навчання? Досі на складах стоїть дуже багато когенераційних установок і газопоршневих станцій. Їх не підключили, бо бракує знань. Цю прогалину треба закрити. Але це наша ініціатива, розумієте? Якби державна політика — і енергетична, і освітня — була іншою, усе було б зроблено швидко.

— То, можливо, студентам і потрібні знання з проєктного менеджменту, управлінського мистецтва, аби сформувати оте необхідне бачення ззовні?

— На мою думку, тут дві складові. Має працювати мудрість, яка формується з досвідом застосування знань. Це перше. А друге — це роль кожного науково-педагогічного працівника, який викладає свою дисципліну. Кожен предмет має актуальні проблеми тієї сфери, якої він торкається. Стежити за цим мають і гарант, і завідувачі кафедр, і керівництво інституту, щоб ми виховували сильних і тямущих людей, які здатні бачити такі речі. Далі ці знання треба передавати студентам і формувати потрібні компетентності.

— Якою ви бачите українську енергетику майбутнього через 10 років?

— Дякую за запитання. Розкажу, як я це розумію. Уявімо, що війна закінчується. Що нам потрібно зробити, щоб через 10 років бути стійкішими, ніж сьогодні? Потрібно розосередити, децентралізувати енергосистему, поставити локальні енергооб’єкти. Це перше.

Друге — навчитися балансувати системи в окремих ОТГ, бо нині система балансується централізовано ззовні, а не локально. І це проблема.

Третє — нам треба виховати сильних, хороших фахівців, які зможуть це виконувати. І тут, мабуть, найголовніше: потрібно переглянути заробітну плату в галузі та переглянути відповідальність. Є запит на реформу, але є й досвід реформ в інших галузях. На мою думку, відповідальність має стати тим запобіжником, який дозволить цю реформу не провалити. Відповідальність як електромонтера, так і керівника галузі.

Треба підвищувати заробітну плату. За цю заробітну плату треба вимагати відповідної якості та обсягу виконаної роботи. Конкуренція за заробітну плату забезпечить якість. Чому заробітна плата? Тому що це наш побут, це наше життя, це наша якість життя. Якщо галузь не пропонує гідної заробітної плати, люди оберуть іншу галузь. Є компанії, які пропонують третьокурсникам гарні гроші, як на мене. Але це виняток. Нам потрібно вчити студентів, які захочуть працювати в галузі. А після цього ми зможемо легко будувати локальну децентралізовану енергосистему, і тоді зможемо якісно балансувати.

Але не варто забувати й про тих, хто вчить і досліджує.

— Що мотивує особисто вас, що дає вам натхнення займатися в такий важкий період ще й дослідженнями?

— Мені завжди було цікаво досліджувати. Мені подобається моделювати тепломасообмінні процеси і газодинаміку. Мене, можливо, зрозуміють лише науковці. Але це приносить задоволення. Усе починається з маленького, з цікавості, а потім переростає у розв’язання якоїсь великої, глобальної проблеми. Наприклад, нам потрібно побудувати вітроелектростанцію, яка буде ефективнішою і водночас ефективною за слабкого вітру. У нас сьогодні є аспіранти, яким я допомагаю проводити це моделювання, і мені це подобається. Мені подобається моя робота.

— Дякую вам за розмову!

— Дякую за цікавість до нашої теми і наших проблем!