МИХАИЛ КОЗЛОВ, ЭКСПЕРТ ПО ВИЭ И ИННОВАЦИЯМ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Энергетика 2.0: взгляд в будущее

Почему энергетические сети перестают быть эффективными и для чего нужна распределенная генерация?
Поделитесь лекцией в соцсетях:
Я предлагаю рассмотреть «Дезертек» — это известный проект, придуманный лет 15 назад и реализованный лет 5 назад. Это проект по созданию солнечных панелей в пустыне Сахара. В Сахаре можно установить множество солнечных панелей, которые, теоретически, обеспечат полностью все электроэнергетические нужды всей планеты Земля. Это утопическая версия, я надеюсь, что мир таким не будет.

Хочу рассказать о немного другом взгляде в будущее энергетики. Сегодня наша энергосистема выглядит уже примерно на протяжении 130 лет вот так: у нас есть потребление энергии и потребители, у нас есть сети и есть генерация. В последнее время появились солнце и ветер, но от этого картина не изменилась. Собственно, проблемы есть на каждом шагу и на каждом плече, и, говоря про потребление энергии, мы понимаем, что есть дисбалансы по всему миру. Сначала у нас перевозится топливо, из континента в континент. Перевозится электроэнергия, перевозятся огромные потоки энергоемкой продукции… И с этим дисбалансом нужно что-то делать, а проблемы решать.

Три года назад в Германии на рынке цена на электроэнергию была минус 100 евро за 1 МВтч. Вдумайтесь в смысл этой цифры. Это означает, что генераторы платили за то, чтобы у них купили электроэнергию и доплачивали по 100 евро, чтобы у них эту электроэнергию взяли. Такая история возникла, потому что это был солнечный, ветреный и летний день, когда возобновляемая энергетика выдала столько электроэнергии, а сети были не в состоянии ее корректно распределить дальше, что обычные электростанции оказались лишними. Рынок сложился так, что генераторы были готовы доплачивать. Мне кажется, других доказательств не нужно для подтверждения, что что-то не так, и ситуацию надо менять.

В Европе появилось так много возобновляемой энергетики, что она вытеснила с рынка обычную, стандартную, хорошую тепловую станцию, причем это лучшая станция с хорошей ценой. Это не просто проблемы для энергетиков, что не получается производить энергию. Эта проблема серьезна, ведь когда эта станция строилась, под нее были взяты кредиты, она была построена на деньги, которые были взяты на основании бизнес-плана.

Процессы везде идут примерно одинаковые. У потребителей появляется распределенная генерация, и потребители сами становятся генераторами, о чем мы еще чуть позже поговорим.

Сети становятся сверхдлинными. Такой тип сетей активно развивает Китай, и Россия к этому тоже активно подключается.

В генерации все то же самое: накопители, распределенная генерация и возобновляемая энергетика.
Одно из важнейших изменений, которое принесет нам совершенно новое качество энергии — это накопители. Я чуть подробнее о них расскажу: о тех, которые есть, и о тех, которые мы увидим в будущем.
Например, есть электрохимические
(условные «батарейки», только в больших масштабах) и кинетические («маховики»). Существуют также гидроаккумулирующие, пневноаккумулирующие, термодинамические и крионакопительные системы. В будущем мы увидим много новых накопителей. Они дешевеют и очень сильно меняют то, как работает энергосистема, и то, как мы, пользователи, с ней взаимодействуем.

Кроме накопителей,— есть еще несколько решений, например, передача энергии в виде товара. Допустим, алюминий. Постепенно на эту же позицию подходит и водород. Этот способ передачи электроэнергии является единственным вариантом для  Исландии. Эта страна расположена вдали от всех остальных, но там огромный избыток электроэнергии: гидро- и геотермальной. Но энергию нельзя никак передать, потому что это будет очень дорого. Поэтому исландцы поступили хитрее: они приглашают к себе крупных производителей алюминия, чтобы те построили свои заводы на территории страны. При этом Исландия продает электроэнергию производителям, которые, в свою очередь, таким образом, с помощью производства, экспортируют электроэнергию. Исландцы называют это экспортом концентрированной электроэнергии. То же самое будет происходить и с водородом.

С водородом придуманы не менее интересные решения. Водород будет производиться там, где есть много дешевой электроэнергии и будет передаваться не она, а сам водород.

Есть и совсем экзотические варианты, например, передача энергии через космос и, как ни странно, такой совсем далекий проект сегодня уже интересен для трех стран: Японии, США и России. Пока он совершенно далек от коммерции, но все в будущем вполне может так выглядеть. Так что хочу еще раз отметить, что накопители — это серьезный и важный элемент, который изменит всю систему.

Я бы еще хотел рассказать о распределенной энергии. Я остановлюсь на трех примерах, которые, во-первых, сильно отличаются от привычных нам генераторов, а во-вторых, показывают, пожалуй, правильный и очень интересный тренд.

Первый пример — это угольный генератор. Источником энергии является обычный древесный уголь, который мы все используем для того, чтобы пожарить шашлыки или развести камин. В этом устройстве этот уголь газифицируется, и на выходе получаем газ, который можно сжигать в любом стандартном генераторе, купленном магазине, который использует бензин в качестве топлива. Там меняется фильтр, убирается бензиновый бак, и вместо бака ставится очень простая железная конструкция, которая позволяет вырабатывать электроэнергию из древесного угля. Этот проект — разработка российского стартапа — сегодня финансируется и реализуется в Африке. Это идеальное решение для африканских стран и не только, а также для тех территорий, где есть изолированные потребители. В такой деревне приходит человек, берет мешок угля, засыпает в газификатор, и у него есть электричество. Уголь кончился, лампочка погасла. Засыпал мешок угля, опять электричество есть. Успел вовремя, лампочка не погасла, продолжает работать. Это не обеспечивает гарантированность электроэнергии и ее высокое качество, но это лучше, чем если бы электричества не было вообще.

Второй пример — американская разработка. Проект называется Gravity Light. Он был найден, замечен и профинансирован фондом Билла Гейтса и моментально стал всемирно известным. Это тоже прекрасное и простое решение. Светодиодная лампочка, источником энергии для которой является абсолютно все, что можно найти во дворе или вокруг дома, что можно положить в мешок. Работает она по принципу ходиков, известных нам еще с детства. Загрузил мешок камнями, песком, водой, да чем угодно, поднял, отпустил: крутится динамомашина — горит лампочка. Опустился мешок до земли — лампочка погасла. Подошел, поднял. Такая лампочка стоит буквально 3−4 $. И этот проект получил колоссальное развитие в Африке, потому что его ставят в тех местах, где вообще нет электричества.

Самое удивительное, что когда появляется электроэнергия в том месте, где ее не было, первая потребность — это зарядить телефон. Первое, что просят все, это чтобы был USB-разъем, чтобы можно было заряжать телефоны. Мы видели, как в одной деревне собирают телефоны и бегут их заряжать в другую деревню. Там они заряжаются, и на неделю хватает.

Ну и, третий проект — это российская разработка компании «Хевел». Гибридная система, в которой собраны солнечная панель, генератор и накопитель. Вот это тоже картинка из будущего. Она тоже пока экономически не слишком интересна, потому что накопители пока дорогие, солнечные панели не столь эффективны, но мы туда движемся. Такого рода проекты появляются все чаще. Правда, нужно разработать хорошие накопители, разработать хорошие солнечные панели и правильно собирать разные компоненты вместе, чтобы они давали оптимальное использование мощности. Эти проблемы стоят на повестке дня в таких крупных компаниях, как «ЕвроСибЭнерго», «Иркутскэнерго». Мир становится все более связанным, уже другим, энергокомпании становятся другими тоже.
Вопросы Михаилу Козлову

Леонид Каганов:
Мне довелось быть в Калифорнии, в гостях у одного русского программиста. У него дом оборудован солнечной панелью. Но удивительно не это: меня удивил счетчик электроэнергии, который позволяет в какое-то время суток покупать электроэнергию, а в какое-то время суток продавать электроэнергию. И у него направленный счетчик, который считает либо в плюс, либо в минус. Как это направление развивается и следует ли его ожидать у нас в будущем?

Михаил Козлов:
Да, оно, конечно, будет развиваться и у нас, и никуда не деться. Можно поставить их столько, что они будут в избытке. Это требование времени. Подписываются пакеты документов, изменения к постановлениям премьер-министром. В России это не столь приоритетно, пока цена за электроэнергию относительно низкая. Поэтому поставить солнечные панели на свой дом в Подмосковье не будет экономически выгодно.

Олег Причко:
Правильно ли я понял, что энергетика будущего — это не кардинальные изменения текущей ситуации, а это дополнение чем-то новым демпфирующим, скажем так, разницей пиков между генерацией и потреблением?

Михаил Козлов:
И да, и нет. Это, безусловно, не та утопическая картина, которую я представлял в начале, что есть солнечные панели и ничего больше нет. Нынешняя система серьезно изменится, но те станции, которые сегодня есть, безусловно, останутся. Более того, они станут лучше работать, потому что для каждой станции изменение режима работы — это плохо, и станции выгодно работать ровным графиком с полной загрузкой, тогда она наиболее эффективна. Вот эти все системы как раз действительно демпфируют, забирают на себя вот эти пики отклонений, позволяют существующим станциям повысить свою эффективность. По крайней мере, я надеюсь, оно получится именно так.

Артём Оганов:
Как можно транспортировать энергию с помощью солнечных панелей?

Михаил Козлов:
Это проект, которым сегодня начали заниматься в разных странах. По сути это передача энергии квази-лазерным пучком, который улавливается квазисолнечной панелью, построенной и адаптированной под эту длину волны. Потери будут очень большие, да и эффективность будет примерно порядка 3%, но это направление, в которое вкладываются деньги. Эта та самая фундаментальная наука, которой надо заниматься. Когда-нибудь она выстрелит.

Артем Оганов:
И еще один философский вопрос: новые технологии, которые позволяют совсем по иному привлекать энергию, сохранять, транспортировать, не поставят ли они под угрозу положение России как энергетической сверхдержавы, или Россия готова приспособиться к новым правилам игры?

Михаил Козлов:
Мы находимся в Сибири, в которой гидропотенциал освоен на 20%, и он колоссальный. Тезис про сверхдлинных линии — это, отчасти, ответ на ваш вопрос. У России есть огромный экспортный потенциал, но нет серьезно-проработанных технологий, позволяющих далеко транспортировать энергию. Этим сейчас начал активно заниматься Китай — там эта проблема стоит очень остро. У Китая есть план, который сработает через несколько десятилетий: представьте огромный ветропарк рядом с Северным Полюсом, от которого идут линии на все континенты в Европу, в Азию, в Америку, но, конечно, пока все это— фантастика. Пока мы этого делать не умеем, но научимся.
Другие лекции сессии «Инновации в энергетике»
Copyright 2016 En+ Group Ltd.
Образовательный проект. Проект группы компании En+ Group Ltd.