При использовании электричества не возникает нежелательных эффектов и отходов. Тем не менее, для того чтобы электричество играло более важную роль в новой перспективной структуре энергетики, технологии его производства, распределения и использования должны быть модернизированы, они должны стать более эффективными, гибкими и интегрированными, короче говоря: системы электроснабжения должны стать умнее. Традиционная электроэнергетика, в основном, имеет централизованную структуру и характеризуется наличием крупных электростанций, подающих в центральную сеть электроснабжения ток высокого и сверхвысокого напряжения. В будущем это изменится. Выработка тока с помощью ветра и солнца отличается от традиционных электростанций меньшей централизованностью и относительно меньшими размерами станций. Поставлять электричество в сеть смогут и домашние хозяйства - с помощью топливных элементов и котлов с температурой уходящих газов ниже точки росы в них. В принципе это однозначно позитивная тенденция, которая, тем не менее, предъявляет новые требования к энергетическому рынку, надежности снабжения и допустимым нагрузкам в сети.
Малые и сверхмалые электростанции обычно не могут быть участниками большого рынка, так как не располагают возможностью предлагать достаточные количества энергии. Кроме того, возобновляемые источники энергии, например, ветер и солнце сложнее контролировать, зачастую они дают слишком много или слишком мало электричества и не тогда, когда это нужно, то есть оказывают двойную нагрузку на сеть, а в те моменты, когда электричество необходимо, не могут гарантировать достаточное его количество.
Виртуальные электростанции. Скорость ветра и солнечные часы - это относительно ненадежные значения, но при условии достаточной разветвленности в большой сети можно добиться нужной стабильности, что уже демонстрирует немецкий энергетический концерн „RWE Energy". RWE в конце прошлого года объединила девять небольших гидроэлектростанций мощностью от 150 до 1100 кВт в земле Северный Рейн-Вестфалия в виртуальную электростанцию общей мощностью 8600 кВт.
В течение этого года планируется включить и другие электростанции, вырабатывающие электричество из ветра и биомассы. Подобное объединение дает следующие преимущества всем участникам: эксплуатация электростанций становится эффективнее и, следовательно, безопаснее для окружающей среды, можно добиться лучшей компенсации колебаний мощности при использовании возобновляемых источников, наконец, в рамках объединения можно добиться лучших экономических результатов, так как предприятие достигает критической величины, необходимой для активного участия на энергетическом рынке.
Объединение сетей. Главными технологиями для виртуальной электростанции являются самые современные системы связи и менеджмента. В пилотном проекте RWE используется соответствующее оснащение производства «Siemens": система DER (Distribution Energy Ressources - распределение энергоресурсов) обеспечивает объединение отдельных электростанций в сеть, DEMS (Dezentrales Energiernanagementsystem - децентрализованная система управления энергией) на базе текущих цен на электричество и потребностей клиентов в энергии рассчитывает ежедневный план эксплуатации и определяет, как станции должны быть подключены к сети. „Децентрализованная система управления энергией, разработанная „Siemens" очень прогрессивна", - подтверждает Гюнтер Браунер, руководитель Института электростанций и энергетики Венского технического университета,-„так как она позволяет управлять потоками энергии в рамках отдельных регионов и выводит электросети на новый, интеллектуальный уровень. В будущем нам потребуется „умное" объединение центральных и локальных сетей".
„Умная сеть", по представлению Браунера, должна быть расширена за счет аккумулирующих электростанций, что позволит полностью использовать возобновляемую энергию и направлять избыточное электричество в насосно-аккумулирующие станции. „В любом случае, для этого нам нужно больше аккумулирующих мощностей", - Браунер призывает увеличить мощность аккумулирующих электростанций в Австрии с нынешних 1800 до 5000 МВт. В результате не будет потерян ни один час потенциального использования солнечной (в этом регионе почти 900 часов полной нагрузки) или ветряной энергии (около 2000). Должна возникнуть органичная, живая электрическая сеть, способная реагировать на спрос и предложение с максимальной гибкостью и эффективностью.
В любом случае, главным условием является достаточная мощность сети, - „кольцо на 380 кВ в Австрии нужно замкнуть как можно скорее", добавляет Браунер. „Нужно научиться управлять потоками энергии", - объясняет Леонхард Лойбль, начальник отдела передачи и распределения энергии компании „Siemens Цsterreich", - „именно в том случае, когда к сети подключаются децентрализованные производители энергии, ведь ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления, даже если этот путь длиннее". Если ему позволят: С помощью систем FACTS (Flexible АС Transmission Systems - гибкие системы передачи переменного тока) и HGU (передача постоянного тока высокого напряжения) компании „Siemens" можно целенаправленно управлять процессами передачи тока. „Принцип работы системы FACTS можно представить в виде светофора в большом городе, который полностью контролирует движение, если конечно он находится в нужном месте и им правильно управляют", поясняет Лойбль. За передачу тока на большие расстояния (которую можно сравнить с автобаном) отвечает технология HGU, благодаря которой можно передавать ток с небольшими потерями; это незаменимая технология для подачи тока от оффшорных электростанций, расположенных далеко в открытом океане, на сушу. Только умная сеть, состоящая из линий передачи постоянного и переменного тока, будет в состоянии отвечать требованиям будущего и справиться с ростом доли колеблющихся поставок из возобновляемых источников энергии и обеспечить передачу тока на большие расстояния в мировом масштабе. Локальные действия, глобальное мышление. Этот принцип открывает интересные перспективы и для новой электрической сети. Строго говоря, у нас нет недостатка энергии, проблема скорее в дефиците технологий или инфраструктуры.
Имеющихся в мировом масштабе ресурсов из возобновляемых источников теоретически должно хватить, чтобы снабжать все страны мира достаточным количеством энергии. Например: „Территория в Сахаре площадью всего 200 на 200 километров может обеспечить все энергетические потребности Европы", - считает Браунер. Можно взять и более близкие источники: Ветряная энергетика на севере, солнечная на юге и гидроэнергетика в центральной и восточной Европе могут быть объединены в густую сеть, которая обеспечит надежное, независимое и безопасное для окружающей среды энергоснабжение континента. Однако необходимым условием является способность быстро, эффективно и гибко доставлять эту энергию через весь континент туда, где она необходима в данный момент. Это невозможно без технологий передачи постоянного тока высокого напряжения, вызывающих серьезные политические споры. Сегодня построить панъевропейскую сеть напряжением 1000 кВ практически нереально, слишком велики опасения людей перед гигантскими опорами электросети. Тем не менее, Браунер убежден, что „рано или поздно мы все равно придем к таким технологиям, как только возникнет дефицит нефти". „Нам потребуется инфраструктура для быстрой транспортировки электричества, водорода и газа, для дальних перевозок. К сожалению, в Европе отсутствует долгосрочное системное планирование инфраструктуры". Эффективное использование. Но даже лучшая инфраструктура и самая современная распределительная сеть не отменяют главной задачи сегодняшнего дня: как можно более эффективно использовать энергию. Необходимые условия должны создаваться уже за пределами распределительной сети, на уровне счетчиков энергии. Обычный счетчик, знакомый всем нам, - это простой прибор, выполняющий свою главную задачу - измерение потребления тока, на самом низком уровне. Как правило, он может только показывать общее потребление тока, что совершенно недостаточно для прибора, который именно сейчас должен стать очень умным и точным.
В будущем это изменится. Счетчики электричества тоже становятся умнее: они будут с высокой точностью измерять потребление тока, как с точки зрения времени, так и с точки зрения конкретных приборов, станут центром единой коммуникационной домашней сети, смогут управлять гибкими тарифными моделями - и это лишь некоторые примеры.
„Умная" сеть - Smart Grid - и „умный" счетчик - Smart Metering - станут базой современной, гибкой и эффективной электрической сети, которая обеспечит огромное преимущество для всей системы электроснабжения: благодаря ей будет возможно согласовывать колебания нагрузки в сети, с одной стороны, и потребности конечных потребителей, с другой стороны, что, в свою очередь, приведет к созданию идеального равновесия между выработкой, распределением и потреблением тока.
„Умные" счетчики перестали быть новинкой и уже давно используются, к примеру, в США. Компания „Siemens" представляет на рынке серию AMIS (Automated Metering and Information System - система автоматического измерения и информации) - новое поколение „умных" счетчиков, отличающееся дополнительными преимуществами: „Они не только могут измерять потребление тока в домашнем хозяйстве за любые единицы времени, но и учитывают всю цепочку от производителя до конечного потребителя", - рассказывает Герд Полльхаммер, начальник отдела автоматизации энергетики компании „Siemens Osterreich". Точные данные о потреблении собираются на трансформаторных станциях и автоматически передаются в пункт управления, где они используются для выставления счетов и управления сетью. „Таким образом, с системой AMIS поставщик электроэнергии получает все инструменты автоматизации работы сети в комплекте", - говорит Полльхаммер.
Связь между счетчиками и центром управления осуществляется по самим линиям электросети, поэтому дополнительные каналы связи не требуются. К системе AMIS можно подключать и дополнительные интерфейсы и приложения, для которых требуется лишь простое обновление, в сеть можно интегрировать также счетчики газа, воды и тепла. Наконец, эта система дает возможность управлять и подачей электроэнергии в сеть, например, от солнечной установки на крыше. Подобная двунаправленность в будущем станет главным требованием к электросети. Лидером в этой сфере в Австрии является компания „Energie AG" земли Верхняя Австрия. С октября 2008 года в районе города Воклабрюк в режиме пробной эксплуатации находятся 10 000 счетчиков AMIS. Цель состоит в практической проверке всей системы. А с октября 2009 года счетчики будут переведены в обычный режим работы; ежегодно планируется подключать 100 000 новых конечных устройств. Таким образом, „Energie AG" уже делает то, о чем Европейский Союз говорит уже давно и должен скоро принять окончательное решение: предоставляет клиенту более точную, подробную информацию о потреблении им электричества. „Этот новый уровень прозрачности необходим для того, чтобы обнаружить скрытых потребителей тока и оптимизировать собственное потребление", - надеется Иоганн Кальтенлейтнер, руководитель проекта в компании „Energie AG". Это будет возможно только в том случае, если счетчика будет использоваться в сочетании с соответствующими тарифными планами, различающими „дорогое" и „дешевое" время, как, например, тарифы сотовой связи. По мнению Кальтенлейтнера, достаточное для разработки таких планов количество данных будет накоплено осенью.
Потребитель экономит деньги. „Умное" электричество выгодно всем. Компания, эксплуатирующая сеть, может лучше распределять нагрузку и более эффективно использовать свои сети. Потребитель экономит деньги, включая стиральную машину ночью, а не вечером, когда австрийские семьи находятся дома и активно используют электроприборы. В конечном итоге, можно будет сократить и те мощности выработки электроэнергии, которые востребованы во время максимальных нагрузок. Неясно лишь кто должен вложить необходимые средства, ведь „умные" счетчики, естественно, стоят дороже обычных. В настоящее время этот вопрос обсуждают потребители, владельцы сетей и регулирующая организация „Е-Controi".
Для создания „умной" сети электроснабжения не хватает также „умных" розеток; конечных устройств, способных обмениваться данными с такими счетчиками как AMIS и находить оптимальное время для включения; охлаждающих устройств, стиральных машин и сушилок, которые могли самостоятельно искать нужную информацию в электрической сети.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
