С 1945 года в каждом британском танке есть оборудование для приготовления чая. Один из представителей Boiling Vessel.

«Война токов» закончилась не в пользу лагеря Эдисона. Мир предпочёл передавать энергию в цепях переменного электрического тока, а постоянный получать из него выпрямлением при необходимости. Для передачи энергии на большие расстояния нужны высоковольтные линии, а повышать напряжение постоянного тока без значительных потерь и механизмов с движущимися частями научились только к шестидесятым годам прошлого века. На тот момент вопрос о выборе природы энергосетей будущего уже не стоял.

Для передачи переменного тока на расстояние его напряжение повышают трансформаторами до десятков, сотен, тысяч киловольт и пускают по ЛЭП. По прибытии к потребителю трансформаторы понижают напряжение тока до нужных значений. И лишь если какая-то электроника требует постоянный ток, прибегают к выпрямителям тока. Высоковольтные линии постоянного тока всё же существуют, но чаще всего для передачи энергии по подводным кабелям, где высокая ёмкость кабеля вызывала бы высокие потери на реактивную мощность переменного тока.

Итак, мир опутан вышками ЛЭП. Но выработка и передача — это лишь половина беды. Режим работы энергосети определяет не электростанция, а потребитель. В чём-то ситуацию можно сравнить с клиент-серверной архитектурой веб-сайтов: у большого сайта должно быть достаточно серверов, или часть пользователей не дождётся загрузки страниц. В энергосетях ситуация осложняется невозможностью напрямую куда-то положить избыток вырабатываемого или взять недостающее в критический момент. В любой момент времени должен соблюдаться баланс.

Если энергии вырабатывается недостаточно, то частота переменного тока пойдёт вниз. Если электростанции недогружены, и в сети избыток энергии, то частота повышается. Примерно так же двигатель с избыточной или недостаточной нагрузкой крутит колёса автомобиля медленнее или быстрее, соответственно. Обычно частота колеблется вокруг номинальной на десятых и сотых долях герца. К примеру, так вчера колебалась частота переменного тока в Единой энергетической системе России.

Логично объединить все электростанции и всех потребителей одной энергосистемой. Так будет легче «сгладить» пики и спады потребления. В этом случае все электрогенераторы энергосети (то есть регионов, страны или даже нескольких стран) должны работать синхронно, на одних и тех же частоте и фазе. Рассинхронизация означает, что генераторы электростанций начнут работать друг против друга, изнашивая ЛЭП убытками в виде бесполезной реактивной мощности. Вообще, любая ошибка означает, что потребители — от важных производств до обычных людей — рискуют остаться без света.

Есть два метода повышения падающей частоты тока в энергосистеме: либо добавить производителей тока, либо отключить нагрузку. Параметры нагрузки определяет потребитель, а отключение потребителей для диспетчера — одна из крайних мер. К примеру, стандарт «Системного оператора Единой энергетической системы» «Правила предотвращения развития и ликвидации нарушений нормального режима электрической части энергосистем» (СТО 59012820.29.240.007-2008) допускает отключение потребителей при достижении частоты ниже 49,80 герц и исчерпании резервов.

Для балансировки нагрузки используют пиковые электростанции, то есть те, которые помогают справиться с резким ростом энергопотребления на короткие промежутки времени. Это означает, что такая электростанция должна за минуты развивать полную мощность или останавливаться.

Запуск обычной паровой турбины из холодного состояния — медленный процесс, он занимает не менее трёх суток. Поэтому в сглаживании пиков помогают газотурбинные, обычные и аккумулирующие гидроэлектрические станции. Также существуют полупиковые установки, которые имеют ограниченный предел для манёвров.

А ещё в арсенале энергетиков есть знание, когда ожидать большую нагрузку. Оно продиктовано статистикой и обычными житейскими наблюдениями. В шесть утра в городах начинается движение: люди встают, включают свет, готовят еду, добираются до рабочих мест на электротранспорте. Вечером они возвращаются домой по освещённым улицам, включают бытовую электронику и готовятся ко сну. После полуночи наступает ночной провал, когда основными потребителями энергосистем остаются двух- (редко) и трёхсменные производства.

Свет на туманном Альбионе

Итак, к чему эта теория? В дополнение к обычным пикам нагрузки в Соединённом Королевстве сформировалась уникальная ситуация, которая вряд ли встречается где-то ещё в мире. Она связана с несколькими факторами.

Как и в России, в бытовых розетках Великобритании обитает переменный ток частотой 50 герц напряжением 230 вольт. Сами розетки чуть отличаются от других европейских стандартов. В тип G встроен предохранитель и заземление, розетки поляризованы, то есть известно, на каких контактах «фаза» и «ноль».

Развиваемая мощность — это произведение тока на напряжение. Если бы в Британии был распространены американские 110 вольт, то для той же мощности потребовалось бы больше тока. А отсюда проводники с более толстым сечением. Поэтому в Британии возможны нагревательные приборы высокой мощности. Приборы, которые способны вскипятить воду быстрее.

Стереотип рисует британца как большого любителя чая. Менее известно, что британцы чаще всего пользуются электрочайниками, а не греют воду на газу. Ждать, пока вода вскипит — абсолютно недопустимо. Британские электрочайники развивают неплохую мощность. В двадцатке самых продаваемых на Amazon.co.uk 15 кипятят воду с мощностью в 3000 ватт. Для сравнения: в России чайники чаще двухкиловаттные, трёхкиловаттные покупать не рекомендуют из-за опасений о плохой проводке.

Кроме чая у Британии есть развитая система телевидения со своими особенностями. Британцы отдают предпочтение всего нескольким крупным каналам. Хотя новички отбирают зрителей, большие сети сохраняют лидерство. На 2015 год у 15 каналов было почти 65 % всей аудитории.

Данные по распределении аудитории за 2008 год.

Старейшим в мире и крупнейшим в Британии является телерадиовещатель «Би-Би-Си», на три четверти спонсируемый налогом на телевизоры. Каждая из британских семей, которая смотрит или записывает телепередачи, должна получить телевизионную лицензию. За лицензию нужно ежегодно платить: 145,50 фунтов (≈11 тыс. ₽) за цветной телевизор, 49 фунтов (≈3,8 тыс. ₽) за чёрно-белый. И пусть лишь каждый десятый британец согласен с размерами налога, но эти деньги добавляют британскому телевидению несколько уникальных черт.

На BBC One нет коммерческой рекламы. Передачи не прерываются. Когда они заканчиваются, могут показать несколько роликов про другие передачи или сообщения о кампаниях благотворительности. Середину серии нет смысла обрывать на интересном моменте, чтобы зрители не переключились куда-то ещё во время рекламной паузы.

Как результат, британские энергетики вынуждены смотреть «Би-Би-Си» и срочно корректировать запросы энергосети. По окончании передач, которые не прерываются рекламой, британцы немедленно включают электрочайники и открывают холодильники. Явление получило название TV pickup.

Бедняге каждый вечер нужно смотреть Eastenders.

Скачки происходят вечером, к примеру, к девяти, когда сразу несколько популярных телепередач кончаются или, на тех каналах, где она есть, уходят на рекламу. Типичный скачок — это внезапные 200—400 мегаватт из ниоткуда, крупные мыльные оперы сулят около 700—800 МВт. Это заметный пик: в 2007 году обычно вечером Англия, Шотландия и Уэльс жили на 41 000 мегаватт (41 ГВт).

Но это лишь типичные случаи, будни диспетчера британской энергосети. 4 июля 1990 года во время матча Чемпионата мира по футболу между Британией и Германией послематчевые пенальти потребовали кипятка для чая на 2,8 гигаватт. Утром 11 августа 1999 года британцы проявили интерес к солнечному затмению, и потребление упало на 500 мегаватт. После 11:15 утра они вернулись по домам и рабочим местам, потребление выросло сразу на 3 гигаватта.

Свадьба королевской семьи, атлетическое состязание, популярный сериал — всё это приковывает людей к экранам в одно и то же время. Затем миллионы электрочайников включаются по всей Британии, чем создают серьёзное испытание для энергосети острова. Возможно, в будущем проблему смогут решить умные чайники, которые включаются сами или дистанционно. А пока TV pickup — это способ смотреть телевизор на работе для британских энергетиков и ещё один забавный стереотип о чае в Соединённом Королевстве.

Статус национальной энергосети Великобритании