Мировая энергетическая революция

Чтобы этого не произошло, разрабатываются так называемые «умные электросети» (англ. smart grids), которые мы определим как комплекс технологических и регуляторных механизмов, обеспечивающих устойчивость и эффективность энергоснабжения, в том числе в условиях большой доли ВИЭ в энергетическом балансе. Такие сети позволяют связать, сбалансировать в единую стройную систему массу производителей/потребителей энергии, обеспечить эффективную коммуникацию между всеми участниками системы, оптимальное и бесперебойное энергоснабжение, аккумулирование или грамотную переброску излишков.

Отличительными характеристиками умных сетей являются:

1. Полный электронный охват и учет всей технологической цепочки энергетической системы, начиная от крупных электростанций и заканчивая бытовыми приборами конечных потребителей.

2. Активный двунаправленный обмен информацией (параметры электроэнергии, режимы потребления и генерации, объемы потребляемой энергии и генерации…) между всеми участниками сети с использованием цифровых коммуникационных сетей и соответствующих интерфейсов с целью оптимизации потребления. Например, серийно встроенная в тепловой насос, стиральную, посудомоечную и т. д. машину программа будет сама выбирать время для стирки с учетом множества параметров, например наличия собственной электроэнергии, нагрузки на электросети и, соответственно, стоимости электроэнергии (разумеется, никто не запретит включить ручной режим и пользоваться техникой в желаемое время).

Подобно тому как сотни миллионов компьютеров связаны и обмениваются сегодня информацией через Интернет, в энергетической системе будущего многочисленные производители/потребители энергии станут обмениваться «энергетической информацией», снабжая энергией друг друга. Не случайно будущую систему иногда называют «энергетическим Интернетом», только она будет «в 100, если не в 1000 раз больше Интернета»[301], поскольку Интернет есть не у каждого, а электроэнергию потребляют все.

Существующие сегодня электрические сети проектируются «с запасом», с учетом максимально возможной пиковой нагрузки. Это означает, что установленная мощность используется в среднем за год лишь частично – на 30–50 %. Половина мощности или даже больше находится в резерве, в ожидании пика. Это своего рода «объективная энергетическая реальность», хотя с точки зрения экономики подобное использование ресурсов не очень рационально. Капитальные затраты на «спящие мощности» не покрываются производимой энергией, и приведенная стоимость производства электричества повышается. Не случайно LCOE пиковых газотурбинных электростанций существенно выше любого иного способа генерации (за исключением дизеля). Одной из задач smart grid является выравнивание, согласование производства и потребления, сглаживание возможных пиков, например путем временного сдвига потребления, что в результате приведет к сокращению «избыточных» резервных мощностей при том же объеме годовой выработки энергии, повысит коэффициент использования установленной мощности системы в целом.

Во многих странах осуществляются пилотные проекты по внедрению smart grid, но пока на государственном уровне не создано полноценных действующих систем. Smart grid – это не волшебная коробочка, которую надо «вставить» в существующую сеть для улучшения характеристик, и не компьютерная программа, от установки которой сеть сразу «поумнеет». Это открытый набор технологических и программных решений, позволяющий повысить управляемость и энергоэффективность системы в целом. Поэтому, естественно, применяется пошаговое внедрение технологий, которое можно начинать с относительно простых решений, таких как дистанционное снятие показателей электросчетчиков и установка «умных измерителей» (smart meter). При этом в действующих энергосистемах даже относительно простые шаги порой даются с трудом. Например, в Германии в 2015 г. большинство потребителей электроэнергии должно, в соответствии с законом, установить «интеллектуальные измерительные системы». Однако оказалось, что технические параметры устройств и инструкции по их установке и использованию до сих пор не согласованы соответствующими подзаконными актами[302]. Так что путь к совершенной, гибкой энергетической системе довольно тернист. Тем не менее дальнейшее развитие технологий и программных средств в сочетании с международной стандартизацией smart grids[303], без сомнения, приведет к успешному внедрению сетей нового поколения в недалеком будущем. К тому времени, когда они однозначно потребуются в условиях доминирующей или 100 %-ной доли ВИЭ в энергетике, такие сети будут действовать.