Науковці Інституту пропонують рішення для енергетичної незалежності України
Всеосяжна трансформація енергетичного сектору України, спричинена повномасштабним російським вторгненням, цілеспрямованими атаками на об’єкти генерації та передачі електроенергії, а також зростанням системних ризиків, унеобхіднила глибоке переосмислення підходів до побудови і функціонування енергосистеми. Централізована модель електропостачання демонструє високу вразливість, тому на перший план виходять рішення для підвищеної стійкості, адаптивності й локальної автономності.
Одним із ключових таких рішень є самодостатня розподілена генерація на базі відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Її концепція передбачає максимальне наближення виробництва електроенергії до споживача, локалізацію балансування та зменшення критичної залежності від магістральних мереж. Сьогодні цю модель розглядають не як допоміжну, а як стратегічну основу нової архітектури енергосистеми України.
Розподілена генерація змінює саму логіку функціонування енергосистеми – від жорстко централізованої до багаторівневої, гнучкої та мережево-адаптивної. Локальні енергетичні комплекси здатні самостійно реагувати на коливання попиту, аварійні ситуації та змінність генерації, що суттєво підвищує загальну системну стійкість. У цьому процесі вітроенергетика відіграє ключову роль, поєднуючи значний природний потенціал України з технологічною зрілістю та масштабованістю сучасних рішень.
Наукові дослідження, що їх виконує Інститут загальної енергетики НАН України в межах роботи «Розроблення структури і забезпечення функціонування самодостатньої розподіленої генерації» (керівник – академік НАН України Віталій Бабак), переконливо демонструють, що інтеграція вітрових електростанцій (ВЕС) у складі гібридних енергетичних комплексів з установками зберігання енергії (УЗЕ) дає змогу досягати високого рівня енергетичної самодостатності.
Результати вивчення режимів роботи гібридних систем типу «ВЕС + УЗЕ» свідчать, що акумуляторні батареї відіграють ключову роль у забезпеченні стабільності сумарної потужності. Вони допомагають компенсувати дефіцит генерації у періоди зниження вітрового ресурсу й акумулювати надлишкову енергію за сприятливих умов. Як видно з рис. 1, взаємодія між вітровою генерацією й УЗЕ забезпечує згладжування коливань сумарної потужності та формує умови для самодостатнього функціонування локальної енергетичної системи. Це має принципове значення для об’єктів критичної інфраструктури та промислових споживачів, для яких стабільність електропостачання є визначальною.
Рис. 1. Потужність УЗЕ, ВЕС та їхня сумарна потужність
Окрім балансування потужності, важливим аспектом функціонування розподілених систем із високою часткою відновлюваних джерел енергії є забезпечення належної якості електроенергії. Зокрема, стабільність частоти є ключовим параметром, що визначає надійність роботи електричного обладнання й енергосистеми загалом. Виконані в Інституті дослідження показали, що завдяки включенню установок зберігання енергії вдається суттєво зменшити відхилення частоти у системі. Це підтверджує їхню здатність надавати системні послуги та підвищувати стійкість локальних енергетичних комплексів (рис. 2).
Рис. 2. Відхилення частоти у системі під час роботи ВЕС із включенням УЗЕ
Науковці Інституту загальної енергетики НАН України створили й апробували спеціалізований програмний модуль у складі програмного комплексу GreenPowerAtlas, призначений для моделювання режимів функціонування «ВЕС+УЗЕ» в умовах самодостатньої генерації. Розроблений інструментарій уможливлює комплексний аналіз роботи таких систем у ретроспективному часовому масштабі з урахуванням реальних метеорологічних умов (рис. 3). На рис. 3 вихідними даними для моделювання є: період досліджень – 1–8 січня 2024 року, ємність батареї – 3 МВт·год, C-rate – 0,5, тип турбіни – Vestas V80/2000, рівень вихідної потужності – 600 кВт.
Застосування модуля дає змогу варіювати широкий спектр параметрів, зокрема географічні координати розміщення вітрових турбін, тривалість досліджуваного періоду (доба, тиждень, місяць), технічні характеристики вітрових установок (номінальну потужність, генераторні функції), параметри установок зберігання енергії (ємність, швидкість заряду/розряду, визначену через C-rate), а також заданий стабільний рівень вихідної потужності. Наявність у програмному комплексі бази даних промислових вітрових турбін потужністю від 500 кВт, що охоплює сучасні зразки, які використовуються у світовій практиці, забезпечує прикладну спрямованість і універсальність аналізу.
Результати моделювання формуються у вигляді наочних кількісних і графічних залежностей, що характеризують швидкість вітру, вихідну потужність вітрової електростанції, сумарну потужність системи ВЕС+УЗЕ із заданим рівнем стабільної генерації, динаміку рівня заряду установки зберігання енергії, а також обсяги невикористаної електроенергії. Додатково формується інформаційний блок з інтегральними показниками, такими як кількість годин забезпечення необхідного рівня потужності, число повних циклів «заряд–розряд» акумуляторів і сумарні втрати електроенергії.
Рис. 3. Результати ретроспективного моделювання функціонування комплексу «ВЕС+УЗЕ» (на базі GreenPowerAtlas)
Тож вітроенергетика у форматі розподіленої генерації відкриває нові можливості для розвитку енергетичних спільнот і муніципальних проєктів. Локальне виробництво електроенергії допомагає громадам не лише підвищувати власну енергетичну незалежність, а й формувати фінансові ресурси для розвитку інфраструктури, соціальних програм і модернізації комунального господарства. Це особливо актуально в умовах післявоєнного відновлення, коли вирішальними є швидкість реалізації проєктів і ефективність використання ресурсів.
З економічного погляду, самодостатня розподілена генерація демонструє низку суттєвих переваг: зменшення витрат на передачу електроенергії, скорочення пікових навантажень, зниження ризиків аварійних відключень формують системний економічний ефект.
Важливим аспектом є екологічний вимір розвитку розподіленої генерації. Завдяки вітроенергетиці як складнику відновлюваних джерел енергії можна суттєво зменшити викиди парникових газів, використання викопних палив і негативний вплив на довкілля. Разом із з децентралізацією енергопостачання це створює умови для формування сталих енергетичних систем, орієнтованих на довгострокову перспективу.
До того ж, розвиток самодостатньої розподіленої генерації повністю узгоджується зі стратегічними цілями України щодо інтеграції до європейського енергетичного простору. Перехід до децентралізованої моделі, широке використання відновлюваних джерел енергії та впровадження інтелектуальних систем управління відповідають ключовим положенням європейської енергетичної політики і створюють передумови для поглиблення співпраці з партнерами із ЄС.
P.S.: Інститут загальної енергетики НАН України висловлює вдячність своєму партнерові – Українській вітроенергетичній асоціації (УВЕА) й особисто голові її правління Андрієві Євгеновичу Конеченкову за можливість представити цей матеріал в Огляді вітроенергетичного сектору України 2025 року.24.03.2026.
Інформація про новину на порталі НАН України.
