Парадокс фотоэлектрических систем при 46℃: высокие температуры в Европе увеличивают выработку электроэнергии, но снижают эффективность, создавая двойное давление на электросети

В Европе бушевала жара, при этом рекордная генерация солнечной энергии резко контрастировала с одновременным снижением эффективности фотоэлектрических систем. Энергосистема испытывала двойное давление из-за резкого роста нагрузки на кондиционеры и недостаточного накопления энергии.

В 2024 году в Европе было установлено 65,5 ГВт новых мощностей, в том числе 27,51 ГВт централизованных установок и 38 ГВт распределенных установок. По сравнению с 62,8 ГВт в 2023 году это означает годовой прирост на 4%.

В то же время европейский континент переживал беспрецедентное испытание на прочность энергосистемы. Последние данные Германской солнечной энергетической ассоциации показали, что общая установленная мощность фотоэлектрических систем в стране достигла 107,5 ГВт, охватывая различные сценарии, такие как крыши, балконы и открытые площадки, что означает значительный этап на пути к достижению цели Германии в 215 ГВт к 2030 году.

Однако на фоне рекордной жары эти сверкающие солнечные панели столкнулись с проблемой снижения эффективности.

01 Экстремальная жара охватила Европу

Летом 2025 года Европа превратилась в настоящую «духовку». В некоторых частях Испании температура поднялась до 46°C, побив рекорд высокой температуры с 1965 года. В Море, Португалия, температура достигла удивительных 46,6°C.

Во Франции был зафиксирован самый жаркий июнь за всю историю наблюдений, температура достигла 40,9°C. Метеорологическая служба впервые выпустила оранжевый предупреждающий сигнал о жаре для 88% департаментов страны. Италия выпустила красный предупреждающий сигнал, самый высокий уровень, для 21 города, при этом весь европейский континент был охвачен жарой.

Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш предупредил, что такая экстремальная жара стала «новой нормой». Климатический кризис обострился во всех аспектах, угрожая не только здоровью населения, но и нанося серьезный удар по сельскому хозяйству, энергетике, рынку труда и цепочкам поставок, создавая препятствия для уже и без того хрупкого восстановления мировой экономики.

В условиях жары энергосистема Европы столкнулась с серьезными проблемами. 1 июля суточный спрос на электроэнергию в Германии, Франции и Испании увеличился на 6%, 9% и 14% соответственно по сравнению с предыдущей неделей. Во Франции пиковый спрос на электроэнергию вырос на 12%, в Испании на 15%, а в Германии и Польше на 5% каждая.

02 Двусторонний эффект солнечной энергетики

Солнечная энергетика в условиях высоких температур представляет собой парадоксальную ситуацию. С одной стороны, в июне производство солнечной энергии в ЕС достигло рекордного уровня в 45,4 ТВтч, что на 22% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. В пик жары в Германии производство солнечной энергии превысило 50 ГВт, составив от 33% до 39% от общего объема электроэнергии в стране.

С другой стороны, высокие температуры снижают эффективность солнечных панелей. Данные Немецкой метеорологической службы показали, что когда температура в многих районах в июне превысила 40°C, эффективность фотоэлектрических систем снизилась на 8%-12%. В то же время резкое увеличение нагрузки на кондиционеры привело к 35%-ному годовому росту пикового давления на электросети.

Атомные и тепловые электростанции более уязвимы при высоких температурах. Из 18 атомных электростанций Франции 17 столкнулись с сокращением производства в период высоких температур. Из-за чрезмерно высокой температуры речной воды, которую нельзя было использовать для охлаждения реакторов, атомные электростанции были вынуждены сократить производство или даже временно закрыться.

03 Двойное давление на систему электросетей

Европейская электросеть находится под беспрецедентным двойным давлением. С одной стороны, резкое увеличение спроса на охлаждение привело к постоянному росту пикового потребления электроэнергии; с другой стороны, эффективность традиционных методов производства электроэнергии снизилась при высоких температурах, а также пострадала эффективность фотоэлектрической генерации.

Колебания цен на электроэнергию являются прямым проявлением этого давления. 1 июля среднесуточная цена на электроэнергию в Испании выросла на 15%, в Польше — на 106%, в Франции — на 108%, а в Германии — на целых 175%. В Польше разница между ценой на электроэнергию на следующий день и ценой на электроэнергию в текущий день однажды достигла 500 евро за мегаватт-час, при этом между минимальной и максимальной ценой существовал значительный разрыв.

Старение инфраструктуры электросетей еще больше усугубилось при высоких температурах. Отключение электроэнергии в Италии 1 июля, как предполагается, связано с перегревом кабелей. 28 апреля этого года произошли масштабные отключения электроэнергии в Испании, Португалии и на юге Франции, затронувшие более 50 миллионов человек.

04 Смертельная слабость недостаточного хранения энергии

Перед лицом серьезных колебаний в электроснабжении отсутствие систем хранения энергии стало смертельной слабостью европейской энергетической системы. Установленная мощность систем хранения энергии в Германии составляет всего 12 гигаватт-часов (ГВт∙ч), что может удовлетворить лишь 3% потребностей в хранении энергии, производимой фотоэлектрическими станциями.

Прогнозы отрасли показывают, что для достижения цели климатической нейтральности к 2030 году масштаб систем хранения энергии должен быть увеличен до более чем 80 ГВт∙ч. Однако последний проект Федерального министерства экономики Германии показывает, что бюджет субсидий на системы хранения энергии был сокращен на 20% по сравнению с первоначальным планом, что вызывает опасения рынка относительно темпов трансформации.

Сокращение количества традиционных генерирующих установок привело к недостаточному вращательному моменту сети, в то время как ветровая и фотоэлектрическая энергия не имеют вращающихся «больших колес», что приводит к снижению «инерционной буферной силы» всей электросети. Этот структурный дефект очень легко может перерасти в системный коллапс при экстремальных погодных условиях.

05 Предупреждение от апрельского отключения электроэнергии

Крупное отключение электроэнергии 28 апреля этого года послужило тревожным сигналом для энергосистемы Европы. В Испании и Португалии произошли внезапные масштабные отключения электроэнергии, что привело к параличу транспорта, сбоям в связи и затронуло более 50 миллионов человек.

В течение всего 5 секунд примерно 15 ГВт генерирующей мощности внезапно исчезли, что эквивалентно 60% национального спроса на электроэнергию в Испании в то время. Премьер-министр Испании Педро Санчес признал в своем национальном обращении, что в электроэнергетической системе произошло «серьезное колебание».

Этот инцидент выявил риски стабильности электросетей с высокой долей возобновляемых источников энергии. В день отключения электроэнергии выработка ветровой энергии в Испании резко упала на 85%, а выработка фотоэлектрической энергии резко снизилась из-за высоких температур и покрытия песком и пылью, в то время как мощность систем хранения энергии составляла всего 2% от установленной мощности возобновляемых источников энергии, что не позволило сгладить колебания мощности в 12,3 ГВт.

Более глубокая проблема заключается в недостаточной межсетевой связи. К концу 2024 года трансграничная пропускная способность Испании составила всего 7,2%, что значительно ниже цели ЕС в 15% по межсетевой связи. Этот статус «энергетического острова» затрудняет получение Испанией поддержки от соседних стран во время кризисов.

06 Будущее энергетических систем

Столкнувшись с все более серьезными вызовами, Европа изучает различные решения. Развертывание систем хранения энергии (СХЭ) считается ключевым для достижения пространственно-временного переноса электроэнергии между спросом и предложением. Германия имеет 14 ГВт проектов по аккумуляторному хранению энергии и 10 ГВт насосных гидроаккумуляторных систем, которые частично компенсируют разрыв между пиками производства и потребления.

В то же время технология «автомобиль-в-сеть» (V2G) становится новым вариантом для распределенных возможностей регулирования. Эта технология позволяет электромобилям возвращать накопленную электроэнергию в сеть, когда они не используются, эффективно развертывая небольшие СХЭ на конечных точках пользователей. В соответствии с Законом об энергетической отрасли Германии все закупаемые правительством легкие коммерческие транспортные средства должны иметь возможность двунаправленной зарядки начиная с 2024 года.

Что касается технологических решений, то концентрированная солнечная энергия и СХЭ на основе сжатого воздуха, которые могут одновременно обеспечивать физический вращательный момент инерции и резервную мощность, приобретают все большее внимание. Эти технологии могут компенсировать уменьшение «инерционного буфера» в электросети, вызванное постепенным отказом от традиционной тепловой энергетики.

ЕС проводит системные реформы. Германия и еще девять стран представили Европейской комиссии предложение о создании «стратегического запаса критически важных сырьевых материалов для фотоэлектрических систем» и смягчении торговых ограничений на китайские фотоэлектрические изделия. Одновременно с этим немецкий парламент, как ожидается, рассмотрит Закон об ускорении развития возобновляемых источников энергии, который предлагает передать полномочия по утверждению фотоэлектрических проектов правительствам на уровне штатов и создать специальный фонд в размере 5 млрд евро для модернизации электросетей.

Апрельское отключение электроэнергии в Испании и Португалии показало, что когда из системы в течение пяти секунд исчезает 15 ГВт электроэнергии, даже самые передовые фотоэлектрические системы не могут предотвратить сбой в работе электросети. Рост цен на электроэнергию в Германии на 175% во время пиковых периодов жары показал стоимость отсроченного развертывания СХЭ.

Энергетический переход Европы находится на критическом этапе. Поскольку Германия и девять других стран выступают за создание стратегического запаса сырья для фотоэлектрических систем и готовятся рассмотреть фонд в размере 5 млрд евро для модернизации электросетей, будущее энергетики континента зависит не только от его цели в 215 ГВт фотоэлектрических систем, но и от того, сможет ли мир построить энергетическую систему, которая будет одновременно чистой и устойчивой в условиях климатического кризиса.

Ссылки:

1. Установленная мощность фотоэлектрических систем в Германии превысила 107,5 ГВт https://m.solarbe.com/21-0-391121-1.html
2. Жара оказывает давление на европейские сети, приносит прибыль операторам систем хранения энергии https://chuneng.in-en.com/html/chunengy-46483.shtml
3. Жара в Европе вызывает резкий рост цен на электроэнергию! Снижение мощности атомных электростанций, солнечная энергия становится спасительницей https://19fyc00004.iyp.tw/news-detail-3935480.html
4. Европа коллективно переживает отключения электроэнергии: уязвимость системы выявлена на фоне переходных энергетических проблем https://www.hyqqw.com/article/102055.html
5. 46℃! Европа страдает от «теплового удара», одновременно возникают экономические потрясения и социальные разрывы... https://news.10jqka.com.cn/20250703/c669376156.shtml
6. Уроки крупных отключений электроэнергии в Европе: особое внимание следует уделить увеличению установленной мощности таких технологий, как солнечная тепловая электростанция и системы хранения энергии сжатым воздухом (ESS) _резервная электросеть_ Испания https://www.sohu.com/a/891282145_121123906
7. Крупные отключения электроэнергии в Испании и Португалии выявляют слабые места энергетического перехода Европы - Глобальная сеть новой энергетики https://www.xny365.com/huanbao/article-72028.html
8. Массовые отключения электроэнергии выявляют уязвимость европейской электросети, усугубляя проблемы, связанные с возобновляемой энергией https://military.china.com/news/13004177/20250429/48275635.html