Интернет-портал SmartGrid.ru, 27.01.2012
SmartGrid.ru продолжает серию публикаций, рассказывающих о взглядах ведущих мировых компаний на вопросы интеллектуализации энергетики. О современном развитии Smart Grid, а также о пилотных проектах, реализуемых компанией Siemens в России и в мире, порталу SmartGrid.ru рассказал ведущий специалист по развитию бизнеса «Интеллектуальные сети» ООО «Сименс» Александр Бочаров.
В современной энергетике все большее значение приобретают интеллектуальные или «умные» сети. Энергетическая система нового поколения Smart Grid децентрализована и основана на использовании возобновляемых ресурсов – энергии ветра, солнца, воды, биомассы и геотермальных источников. Предполагается, что благодаря внедрению интеллектуальных сетей увеличится эффективность производства и потребления энергии, а также сократятся расходы при ее генерации и передаче. Smart Grid предусматривает интеграцию в единую систему всех источников и хранилищ энергии. По прогнозам, интеллектуальные сети должны ликвидировать перегрузку существующих энергосистем, вызванную бурным развитием промышленности и ростом мегаполисов. Технологии, используемые в Smart Grid, не оказывают негативного влияния на окружающую среду или минимизируют его. А следовательно, распространение интеллектуальных сетей стимулирует переход производителей на экологически безопасные технологии. Так, например, в 2010 году экотехнологические решения одной только компании «Сименс» сократили выбросы углекислого газа на 270 млн тонн – это равно годовым выбросам в атмосферу Гонконга, Лондона, Нью-Йорка, Токио, Дели и Сингапура вместе взятых.
В перспективе использование интеллектуальных сетей позволит решить многие мировые проблемы в энергетике, экономике и экологии. «Умные» сети способны самостоятельно восстанавливаться после сбоев, устойчивы к атакам извне и в целом повышают эффективность энергетики. Конечные потребители смогут активно участвовать в работе сетей: изучать информацию о своем энергопотреблении и выбирать оптимальные тарифы, а также самостоятельно генерировать энергию и передавать ее в сеть. Интеллектуальные сети послужат и подъему науки, создав спрос на высокотехнологичные продукты и простимулировав общее развитие промышленности.
Благодаря гибкости в использовании, доступности для внедрения, надежности и экономичности, интеллектуальные сети могут стать катализатором мирового экономического подъема. Многие крупные IT и энергетические компании, например Intel, Cisco и «Сименс», активно участвуют в развитии и техническом обеспечении интеллектуальных сетей. Также многие из них разрабатывают решения для отрасли электрической мобильности, в частности электрические двигатели и инфраструктуру устройств для зарядки электромобилей. В настоящий момент реализуется множество разномасштабных проектов по внедрению «умных» сетей, результаты которых во многом определят будущее мировой энергетики.
Современное развитие интеллектуальных сетей
В настоящее время сокращаются запасы органического топлива, остающегося основным источником энергии в мире (около 85%), при этом лишь треть полученной энергии обращается в полезное действие. К тому же, по прогнозам, мировой спрос на электроэнергию будет расти на 2,2% ежегодно. В таких условиях решать вопросы энергообеспечения понадобится с помощью интеллектуальных сетей. Для сокращения расходов энергии и сохранения экологии уже реализован ряд проектов по внедрению интеллектуальных сетей в разных странах мира.
Один из проектов был завершен в 2011 году в США. Под дном залива Сан-Франциско был проложен силовой кабель постоянного тока HVDC Plus. При передаче электроэнергии на дальние расстояния высоковольтные линии постоянного тока дешевле, чем линии переменного тока, и имеют более низкие потери электроэнергии. В результате увеличилась надежность и безопасность электроснабжения Сан-Франциско и пригородов, были ликвидированы сетевые ограничения на участке. Потери мощности при передаче электроэнергии снизились. За счет включения в сеть крупных ветровых, солнечных и гидроэлектростанций сократились выбросы углекислого газа. Сегодня кабель мощностью в 400 МВт передает энергию от удаленной электростанции в Питсбурге прямо в центр Сан-Франциско. В среднем такая система позволяет передавать мощности до нескольких гигаватт на расстояния более 1000 км. Технология HVDC Plus может стать оптимальным решением для соединения удалённых морских нефтяных или газовых платформ и ветровых электроустановок с наземными энергосистемами, а также для густо населённых районов, подобных Сан-Франциско.
Так как на данном этапе использовать возобновляемые источники энергии можно только в комплексе с традиционными, усовершенствование традиционных энергетических технологий – важный аспект развития интеллектуальных сетей. Поэтому большой процент работ по внедрению «умных» сетей ведется именно в этом направлении. Например, «Сименс» совместно с энергетической компанией E.ON Energie запустила в баварском городе Иршинге самую крупную в мире газовую турбину SGT5-8000H. При ее использовании в комбинированных электростанциях выработка достигает 570 МВт при рекордном КПД более 60%. Выбросы углекислого газа снижаются на 45 тыс. т в год, что равно годовому выбросу 25 тыс. автомобилей. А в 2010 году была запущена в эксплуатацию электростанция «Иршинг 5» производительностью 847 МВт, оснащенная двумя газовыми и паровой турбиной. Выбросы оксида азота при ее работе достигли крайне низкой отметки в 15 мд.
Еще одно важное направление развития интеллектуальных сетей, особенно значимое для конечного потребителя, – внедрение интеллектуальных приборов учёта электроэнергии (Smart Metering). Компания Vector Group совместно с «Сименс» реализовала в Австралии и Новой Зеландии проект по внедрению автоматизированных систем для измерения потребления газа и электричества. В итоге 800 тыс. бытовых потребителей были переведены на систему интеллектуального учета электроэнергии. Данная система позволила управлять большими объемами по потреблению электроэнергии и газа, отслеживать нагрузки в населенных пунктах и получать оперативные отчеты об исключительных ситуациях. Системы интеллектуального учета электроэнергии способствуют уменьшению потребления энергии населением и оптимизации энергозатрат в пиковые периоды. Также они уменьшают стоимость обслуживания бытовых систем за счет сокращения штата работников, осуществляющих измерения вручную.
Интеллектуальные сети подразумевают активное использование в энергетике источников возобновляемой энергии. Особенно интенсивно их используют Китай, США, Дания и Германия, получая из возобновляемых источников до 30-40% энергии. Один из крупнейших на сегодня проектов по добыче регенеративной энергии готовится в Северной Африке. Консорциум Dii GmbH, объединяющий лидеров энергетической промышленности в Европе, совместно с некоммерческой организацией Desertec Foundation планирует построить гигантскую солнечную электростанцию мощностью 100 ГВт. Электроэнергия будет передаваться по кабелю, проложенному через Средиземное море. Объема передаваемой энергии будет достаточно для обеспечения 15% потребностей Европы. К 2050 году будет сгенерировано количество энергии стоимостью 2 трлн евро, а инвестиции в проект составят 400 биллионов евро.
Появление интеллектуальных сетей в России
На современном этапе российская экономика требует чрезмерно высокого расхода энергии. Затраты на передачу и распределение электроэнергии в России в среднем в 1,7 раза превышают аналогичные показатели в Китае, в 7 раз – в США и в 12 раз – в странах ЕС. По оценкам экспертов, для эффективной работы электросетей в России суммарные энергопотери в них не должны превышать 7-9%, сегодня же при передаче потребителю теряется до 30% электроэнергии. Для внедрения интеллектуальных сетей крайне важна государственная поддержка на законодательном уровне, в некотором объеме она обеспечивается в рамках решения национальных проблем в энергопотреблении. В ноябре 2009 года был принят федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», была составлена «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года». Создание интегрированных интеллектуальных сетей в Единой энергетической системе России было обозначено как одно из приоритетных направлений научно-технического прогресса в электроэнергетике.
Намерения развивать в России интеллектуальную энергетику подтвердил оператор магистральных электрических сетей России «Федеральная сетевая компания», включив в инвестиционную программу расходы на «интеллектуализацию» сетей. Одним из важных шагов во внедрении интеллектуальных сетей в России станет организация системы интеллектуального учета энергии. «Умные» счетчики уменьшат затраты на обслуживание, поскольку отменят необходимость снимать показания вручную и дадут возможность осуществлять дистанционный контроль сети. Полномасштабный пилотный проект в области интеллектуального учета был запущен под контролем «Холдинга МРСК» в 2011 году в Перми.
Первый опыт масштабного внедрения интеллектуальных сетей будет получен в Тюменской области. В конце 2010 года в Тюмени состоялась конференция по энергоэффективности компании «Сименс» и ОАО «Тюменьэнерго». Компании подписали соглашение о внедрении на объектах «Тюменьэнерго» решений для интеллектуальных сетей. Пилотный проект по адаптации к российским условиям технологий Smart Grid будет проведен в муниципальном образовании «Успенское». Сегодня уже созданы необходимые предпосылки для перехода хозяйства Тюменского региона на качественно новую энергетическую систему, отвечающую международным стандартам. На сегодняшний день закончена разработка концепции по адаптации технологий интеллектуальных сетей к российским условиям.
Электромобили и электросети
Отдельное направление внедрения Smart Grid – развитие электромобильности. Электромобили играют большую роль в распространении интеллектуальных сетей, потому что являются не только средствами передвижения, но и мобильными накопителями энергии. Электромобили уже завоевавали определенную популярность в Европе. Они используют энергию ветра и солнца, а также высокоэффективную выработку энергии из ископаемого топлива. Проблемы дальности и скорости движения электромобилей успешно решаются и по своим показателям приближаются к автомобилям на сгораемом топливе. Современные электромобили способны развивать скорость до 250 км/ч, имеют максимальную мощность 367 лошадиных сил и могут преодолевать расстояния до 200 км без подзарядки. Одним из явных преимуществ электромобилей является их практически полная безвредность для окружающей среды. При их использовании отсутствуют выбросы выхлопных газов и шумовая эмиссия.
Специалисты предсказывают, что к 2020 году во всем мире будет около 20 млн электромобилей. Только у Германии есть потенциал в 4,5 млн машин, которые могли бы взаимодействовать с электросетями. Благоприятные возможности для развития электромобильности есть и в России. 17 июня 2011 года на круглом столе в рамках Санкт-Петербургского международного экономического форума президент «Сименс» в России и Центральной Азии Дитрих Мёллер заявил: «…в среднесрочной перспективе, по нашим оценкам, вполне реально использовать электромобили в крупных российских мегаполисах. Вместе с тем для полноценного внедрения инфраструктуры электромобилей необходимо усовершенствовать законодательство в области энергетики и адаптировать существующие модели электромобилей к российской действительности».
Растет и производство устройств для зарядки электромобилей. На сегодня у компании «Сименс» имеется 1300 станций для зарядки в Лондоне, и подобные проекты будут осуществляться во многих других городах. Зарядная колонка «Сименс» для электромобилей впервые была представлена в России 17 июня 2011 года. Зарядное устройство имеет мощность до 22 кВт, может устанавливаться в помещениях и под открытым небом и работать в температурном диапазоне от -30 до +50 градусов, что особенно актуально для российских климатических условий.
Перспективы развития интеллектуальных сетей
Интеллектуальные электросети имеют огромный потенциал, и эксперты прогнозируют хорошие результаты их внедрения. Согласно отчету Европейской комиссии «Smart Grid projects in Europe: lessons learned and current developments», опубликованному в июне 2011 года, объемы инвестиций в проекты интеллектуальных сетей составят: в Европе – 56,5 млрд евро до 2020 года; в США – от 238 до 334 ,5 млрд евро до 2030 года; в Китае – 71 млрд евро до 2020 года. Число проектов по «умным» сетям и электромобилям в Европе, США и Азии растет с каждым годом. Постепенно сети начинают использоваться в России и СНГ.
Благодаря внедрению интеллектуальных сетей к 2020 году в странах Евросоюза прогнозируется снижение вредных выбросов в атмосферу на 20%. На столько же планируется сократить объем энергопотребления. Ожидается, что энергоснабжение через интеллектуальные сети составит одну пятую часть от общего энергоснабжения. Для стимуляции инновационных проектов Евросоюз возмещает половину их бюджета компаниям-пионерам. США намеревается увеличить инвестиции в интеллектуальные сети и уже через три года пользоваться ими в два раза активнее. По расчетам американских специалистов, за 20 лет использования интеллектуальных электросетей экономия может составить порядка 48 млрд долларов (уже за вычетом инвестиций в «умные» сети). Европейские страны рассчитывают на ежегодное сбережение около 7,5 млрд евро.
Использование интеллектуальных сетей особенно актуально в современной России. По мнению экспертов, энергетическая система страны изношена до 70%. Потенциально «умные» сети могут эффективно решить назревшие проблемы благодаря стабильности, удобству использования на больших территориях и снижению потерь с помощью систем энергоконтроля. Сегодня на стадии разработки находится несколько перспективных проектов по внедрению интеллектуальных энергосетей в России. В частности, идет формирование новой технологической платформы для интеллектуальной энергетической системы по заказу Министерства энергетики. Особый интерес представляет создание инфраструктуры «Сколково» с участием интеллектуальных сетей и использование технологии в будущих проектах фонда. В результате всего комплекса мер потребление энергии в России может снизиться на 40%.
