Увидеть в капле океан - захватывающее интеллектуальное приключение. В редких вкраплениях объектов энергетики из возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Объединенную энергетическую систему Украины тоже можно увидеть будущий океан новой экологически чистой энергетики, или лишь чужеродные и дорогостоящие элементы, которые создают лишние проблемы ... Все зависит от того, как смотреть. Вглядываясь в мелкую каплю нового попробуем увидеть глобальные будущие тенденции - поговорим о распределенной генерации электроэнергии (РГ).
Начало 21 века ознаменовано в энергетике двумя факторами: стремительным, в геометрической прогрессии, ростом потребления энергии, и достижением критического состояния загрязнения окружающей среды гигантскими энергетическими предприятиями, в результате чего возникают непредвиденные и необратимые изменения климата.
Дальнейшее количественное наращивание производственных мощностей и передающих сетей наталкивается на серьезный барьер - планета не выдерживает затратную экстенсивную энергетику, огромные вложения приводят к все меньшему и более дорогому результату, а неблагоприятные природные и техногенные последствия, наоборот, растут. Выход парадоксально неожиданный подсказывает жизнь - потребители сами производят энергию на месте потребления, а "умные" сети сами распределяют излишки, регулируют баланс выработки и потребления, выполняя функции центра диспетчерского управления.
Нагрузка на природу уменьшается, минимизируются также потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, оптимизируется диспетчерское управление. В свое время топологически схожий прорыв в организации информационных процессов привел к образованию всем известного Интернета, без которого уже не представляем себе современного информационного пространства. Похоже, что вскоре кардинально переформатируется и энергетическое пространство, и основным вызовом нового становится распределена генерация. Имеется в виду рассредоточение значительного количества мелких электростанций на возобновляемых источниках энергии - воды, ветра, энергии солнца, биогазовых т.п. (далее - ВИЭ) вблизи потребителей - небольших предприятий, населенных пунктов, домохозяйств, и при наличии излишков произведенной этими "генераторами-потребителям" энергии, отдачи ее в сеть, для общего потребления, - с одновременным переформатированием локальных сетей в "умные сети" (так называемые smart grids), которые сами будут управляють процессами производства, потребления и сбалансированием системы не из центра, а на уровне местной самоорганизации и "реакций всех на каждого ".
Пока электростанции ВИЭ приспосабливаются к требованиям традиционно построенных национальных энергетических систем (в том числе ОЭС Украины), пытаются вписаться в систему энергообеспечения, которая до сих пор строилась на принципах крупномасштабного централизованного производства электроэнергии из ископаемого топлива на крупных ТЭС и АЭС, гигантских ГЭСах на рукотворных морях, с последующей передачей электроэнергии разветвленными сетями в крупных промышленных и мелких бытовых потребителей. Но общемировая тенденция проявляет парадоксальную ситуацию - мелкое производство на местном уровне (в непосредственной близости от потребителя) может обеспечивать экономически выгодные и технологически совершенные, менее ресурсозатратные условия функционирования энергосистемы, по сравнению с традиционно укрупненным.
Возвращение к средневековому натуральному хозяйству или голографический принцип построения (когда составная часть равна целому) нового общественно-экономического строя?
Село Фельдхайм - единственный населенный пункт в Германии, полностью обеспечивает себя энергией из возобновляемых ресурсов. Село будущего. Уже несколько лет все дома в этом селе обеспечиваются теплом и электроэнергией за счет возобновляемых источников. Ветряные электростанции и две установки по производству биогаза из биомассы дают этому населенному пункту, расположенному на юго-запад от Берлина, тепло, электричество и дополнительные рабочие места. Превращение обычного бранденбургского маленького села в образцовую модель использования возобновляемых источников энергии началось еще в 1995 году, когда здесь построили пять ветрогенераторов. Число турбин постепенно росло, пока село вместе с городом Тройенбрицен, к которому оно принадлежит, и энергетической компанией Energiequelle GmbH не построили собственную электросеть. В финансировании проекта, который обошелся в 0,50 млн евро, приняли участие большинство жителей села. Каждая семья приобрела за 3000 евро долю в компании, которая является совладельцем сети. 43 ветрогенератора и установки по производству биогаза не только греют и освещают дома, но и обеспечивают работой местное население, предоставляя 30 рабочих мест. Еще 20 рабочих мест обеспечивает местная фабрика по производству фотоэлектрических элементов. В селе с 145 жителями сейчас нулевая безработица.
К 2020 году Германия планирует получать из возобновляемых ресурсов, таких как ветер и солнце, до 35% всей потребляемой энергии. К 2050 году эта доля должна составить уже 80%. Таким образом, Фельдхайм, что обеспечивает себя восстановительной энергией на 100%, стал моделью будущей Германии.
В год парк ветрогенераторов производит количество энергии, достаточное для обеспечения города с двадцатитысячным населением. Жители села потребляют всего 1% этой энергии, а остальное продают региональным дистрибьюторам. Сегодня стоимость энергии в Фельдхайме на 35% ниже, чем в Берлине. В течение 10 лет этот разрыв достигнет 50%.
В Германии в рамках федеральной земли Баден-Вюртемберг приступили к реализации проекта энергосети с распределенной генерацией Smart Grids силами энергетического концерна EnBW при поддержке Технологического института в Карлсруэ. Целью проекта является создание сети с распределенной генерацией в полнофункциональном составе: производство, поставки потребителю, управление потреблением, а также тарификация и учет. К этому времени испытывались только отдельные элементы таких сетей, полномасштабный проект вполне инновационным. Важным аспектом в ходе реализации проекта является работа с потребителем - концерн EnBW активно продвигает инновационные решения среди потенциальных потребителей - пользователей Smart Grids, и для реализации проекта уже нашел нужное количество потребителей, желающих первыми использовать все преимущества сетей с распределенной генерацией.
Следующим важным этапом в построении энергетических сетей Smart Grids стало построение единых стандартов информационного обмена между всеми отдельными элементами сети и всеми устройствами, входящими в состав Разумной Сети Smart Grids. Такими устройствами являются:
- генераторы (ветро-, солнечные и т.д.), установленные в пределах домохозяйства;
- устройства тарификации и учета - интеллектуальные электросчетчики;
бытовые приборы (разрабатываются и готовятся к широкому внедрению технологии "умной" бытовой техники, которая, например, оптимизирует свою работу в зависимости от цены на электроэнергию. Следующим этапом будет создание аналогичных региональных Умных сетей с распределенной генерацией и объединение их в объединенную энергосистему страны.
Франция также реализует 2 проекта в сфере smart grid или Умных сетей. Первый - это умные счетчики интегрированые со средствами управления сетями (под / отключения тех или иных источников электроэнергии) в г. Лионе. Второй проект это собственное производство на базе отдельной региональной системы распределенной генерации с интегрированными объектами ВИЭ (ветро- и солнечными генераторами) и smart-управлением сетью.
Эта молодая тенденция при, казалось бы, всей фантастичности с точки зрения традиционной энергетики и экономических законов, все же имеет целый ряд потенциальных преимуществ и перспективу мирового первенства в обозримом будущем.
1. Существенное уменьшение потерь в сетях (в Украине потери в сетях составляют около 10% транспортируемой электроэнергии).
2. Уменьшение "затрат природы" на аннулирование массированного вреда от гигантских производств, которые буквально прорывают природные защитные механизмы. В случае же многочисленных небольших вмешательств, природных сил (в объединении с усилиями человека) нужно меньше, чтобы компенсировать последствия в каждой точке вмешательства (как в медицине, так и во взаимодействии человека с природой - то же вещество для организма является лекарством в малых капельных дозах, и ядом в большой однократной дозе). Экологические расходы, то есть общественные расходы, связанные с загрязнением окружающей среды и его охраной, в случае применения распределенной генерации значительно уменьшаются.
3. Отказ от ископаемого топлива - насущная потребность времени, из-за загрязнения атмосферы, необратимые климатические изменения, кроме того возможность не тратить миллиардные ежегодные дотации на поддержку углеродистой и атомной отрасли, устранение последствий бесконечных техногенных катастроф и аварий и тому подобное.
4. Стремительное удешевление продукции ВИЭ, во-первых благодаря научно-инженерным инновациям, а во-вторых вследствие постепенного возмещения первоначальных затрат на строительство и оборудование, при бесплатном и неисчерпаемом источнике энергии, позволяет ВИЭ выигрывать экономическую конкуренцию с производителями электроэнергии из ископаемых источников.
По мнению экспертов широкое применение систем с распределенной генерацией в ближайшем будущем станет просто необходимым там, где развитие промышленности происходит на географически просторных территориях (один из ярких примеров - Сибирь, Дальний Восток, степные районы Украины, пустыни и полупустыни) или труднодоступным профилем (горные районы Карпат), при низкой плотности населения и объектов промышленности, что делает невыгодным транспортировку электроэнергии.
В странах ЕС распределена генерация производит в среднем около 10% от общего объема производства электроэнергии, высокий показатель - в Дании 50%. В США эксплуатируется более 12 млн установок малой распределенной генерации общей установленной мощностью более 220 ГВт, а темпы прироста составляют в среднем 5 ГВт в год. В целом ряде промышленно развитых стран (ЕС, США, Австралия) в последнее время приняты концептуальные документы по развитию отрасли с усиленным акцентом на малую распределенную энергетику. (Директива ЕС 2004/8 / ЕС от 11.02.2004 "о развитии когенерации на основе полезного тепла на внутреннем энергетическом рынке", США (Калифорния) - План Развития распределенной генерации; Программа по реформированию энергетики Австралии)
Мировые лидеры телекоммуникационного оборудования, в частности такая известная компания как CISCO активно развивают решения для создания структур сетей с распределенной генерацией. Для компании очевидно, что в ближайшее время североамериканский рынок пройдет точку отсчета, после которой начнется массовое распространение сетей с распределенной генерацией. Европейские страны уже прошли такую точку (уже сегодня доля ВИЭ в некоторых странах-членах превышает 50%). Распределенные источники энергии сокращают необходимые расходы на строительство новых генерирующих мощностей и на передаточные сети, поэтому ожидается расширение применения интегрированных сетей с распределенной генерацией уже в ближайшем будущем. Нынешний опыт распространения распределенной генерации интересен не только с точки зрения трансформации энергетики, но и в плане понимания подходов к организации индустриально-технологического развития. В современном затоваренном мире развитые страны планомерно создают новые точки роста. Они расширяют экономическое поле, обеспечивают рост богатства и занятости. Несмотря на бум нефте- и газодобычи в США, только в солнечной энергетике в 2015 г. было создано больше рабочих мест, чем во всей нефтегазовой подотрасли США, включая ее трубопроводный сектор. Технологии ВИЭ превратились в большую статью экспорта товаров и услуг. Китайский бизнес строит ветряные электростанции в Мексике, американский - солнечные в Индии.
Наибольшие объемы финансовых вложений в интеллектуальные сети были осуществлены в Китае, а именно в 2009 - 2013 годах по различным оценкам специалистов инвестировано Китай - 70 млрд. долл. США - 19 млрд. Долл. Индия - 10 млрд. Долл. США, Европейское Сообщество - 7 млрд. Долл.
Философы созерцания учили прислушиваться к тихому голосу и вглядываться в почти незаметное ... Украина, как и все человечество, на пороге перемен. Сегодня рынок ВИЭ в Украине находится в состоянии перерождения. Среди прочего наметился переход от строительства крупных промышленных электростанций на ВИЭ к более мелким проектам. Это происходит в результате реформ в области государственного регулирования отрасли, а также благодаря таким чисто рыночным факторам, как непрерывное совершенствование технологий, которое влечет за собой снижение цен и, как следствие, расширение рамок экономической целесообразности внедрения различных проектов. Я уверен, что через 10-15 лет мы вообще перестанем говорить о государственной поддержке отрасли и эволюционно перейдем к практической реализации идеи распределенной генерации с использованием ВИЭ.
В Украине появилось первое село, которое функционирует на энергии ветра и энергии земли. Прогрессивные жители Севериновки создают проекты и выигрывают международные и украинские гранты.
Севериновка, что в Жмеринском районе Винницкой обл. - первое в Украине энергоэффективное, энергонезависимое село. Полигон для использования альтернативных и возобновляемых источников энергии. Здесь перепробовали чуть ли не все доступные виды чистой энергетики от биотоплива до энергии ветра, солнца и земных недр, "Это пилотный проект. То есть проект, который должен вдохновить, повести, показать и дать возможность властям понять, что сюда надо вкладывать ", - говорит консультант по вопросам теплоснабжения Института местного развития Анатолий Колиенко.
Эксперты говорят: сделать во всех селах Украины так, как сделали в Севериновке, возможно. Заменить четверть или даже треть объема газа биотопливом - реально. Нужна государственная поддержка и изменения в менталитете. В селе Ордовка Харьковской области начали строительство этно-хутора "Слобожанское село", который будет принимать туристов и выглядеть как старинное украинское село. Хутор будет энергонезависимым, работать автономно, (собственное электричество, тепло, вода, система жизнеобеспечения), также будет не дотационным, но и финансово независимым.
Сегодняшние украинские реалии дарят нам новые явления, которые внешне слабые, но имеют потенциальную мощность и, как следствие, создают условия построения инновационной модели энергетической системы в соответствии с мировым трендом распределенной генерации и smart grid и в Украине. В стране нужно не продолжать эксплуатацию "на износ" устаревших технологий генерации электроэнергии из ископаемого топлива вблизи его источников и затратной транспортировки, а приложить усилия в направлении все же "подумать", и научить быть "умными" сами элементы системы - сети, генераторы ВИЭ, оборудования потребителей, научить на локальном уровне обеспечивать технологически и экономически оптимальный баланс производства и потребления электрической энергии, произведенной из экологически чистых источников.
Источник: Gazeta.ua
