Аномальная жара всё сильнее угрожает энергетической инфраструктуре Западной Европы: высокая температура одновременно повышает спрос на электричество и мешает его вырабатывать и передавать. Международная группа исследователей разработала открытую модель HEAT-Analysis и выяснила, что сильнее всего перед такими сбоями уязвимы энергосистемы Франции, Испании и Италии.

Авторами работы стали специалисты Кембриджского университета, Городского университета Гонконга и Китайского университета Гонконга в Шэньчжэне, результаты вышли в журнале Nature Energy. Учёные проанализировали волны жары 2019, 2022 и 2024 годов и смоделировали работу сетей в восьми странах – Испании, Португалии, Франции, Италии, Германии, Бельгии, Нидерландах и Великобритании. Проблема становится ещё острее на фоне рекордного потепления, подчеркнули авторы, напомнив о самом жарком августе за всю историю наблюдений.

Зной бьёт по энергосистеме сразу с нескольких сторон. Потребление электричества резко растёт из-за кондиционеров, но в то же время солнечные панели теряют эффективность при перегреве, а тепловые и атомные электростанции вынуждены снижать мощность, чтобы оборудование не вышло из строя. Кроме того, антициклоны с жарой часто приносят безветрие, из-за чего падает выработка на ветропарках.

Ограничения возникают и при транспортировке энергии: от высокой температуры провода провисают и рискуют оборваться, поэтому диспетчерам приходится снижать допустимую нагрузку на линии. Когда все эти факторы совпадают, в сетях появляются узкие места, и операторам приходится прибегать к веерным отключениям, чтобы разгрузить систему и уберечь её от коллапса.

Прежние компьютерные модели оценивали эти риски по отдельности и требовали слишком больших вычислительных ресурсов. Новые алгоритмы объединяют сведения о росте спроса, падении выработки и пропускной способности сетей, позволяя быстрее находить скрытые проблемные участки. Как отметил ведущий автор исследования, профессор Городского университета Гонконга Эньмин Лян, именно такой комплексный подход позволил увидеть уязвимые регионы, которые оставались незаметными при старых расчётах.

Моделирование показало, что энергосистемы Германии и Великобритании выдерживают тепловой стресс лучше, чем сети южноевропейских стран и Франции, однако с усилением жары риск сбоев растёт и там. В свои расчёты учёные заложили лишь сдержанный рост спроса в ближайшие пять лет и не учитывали, сколько дополнительной энергии потребуют новые дата-центры. Авторы также исходили из идеального допущения, что к приходу жары все действующие накопители заряжены полностью, но даже в этом сценарии их мощности не хватает, чтобы избежать принудительных отключений. Соавтор работы профессор Минхуа Чэнь назвал этот вывод по-настоящему тревожным.

Чтобы адаптировать сети к высокой температуре, исследователи рекомендуют размещать накопители энергии рядом с крупными узлами потребления, модернизировать линии электропередачи и даже покрывать провода охлаждающими светоотражающими составами. Полагаться на помощь соседей во время жары удаётся не всегда: импорт электричества выручит лишь в том случае, если соседние страны сами не испытывают дефицита, а трансграничные линии позволяют перебросить нужный объём.

Исследователи выложили массивы данных, алгоритмы и исходный код HEAT-Analysis в открытый доступ. Операторы энергосистем могут загружать в программу закрытые сведения о своей инфраструктуре, чтобы искать уязвимости и оценивать эффективность защитных мер. По словам Минхуа Чэня, европейским энергетикам пора менять стандарты планирования и проверять сети на прочность не только под зимние пики нагрузки, но и под летнюю жару. Профессор Кембриджского университета Сринивасан Кешав добавил, что новый инструмент поможет компаниям заранее выявить слабые звенья и не допустить масштабных аварий. При этом авторы признают, что точность оценок ограничена неопределённостью климатических прогнозов и нехваткой детальных открытых сведений о сетях, но подчёркивают, что модель верно отражает физические механизмы перегрузок.