energynet.ru егионы Энерджинет... · 2 УДК 62 Инфраструктурный центр EnergyNet Цифровизация как предчувствие Новые

Цифровизация как предчувствие

БИБЛИОТЕКА

2019Инфраструктурный центр EnergyNet

Новые бизнес-практики в электроэнергетике

Инфраструктурный центр EnergyNet

Цифровизация как предчувствие Новые бизнес-практики в электроэнергетике Информационно-аналитические работы 2019 г.

2

УДК 62

Инфраструктурный центр EnergyNet

Цифровизация как предчувствие

Новые бизнес-практики в электроэнергетике. – 2020. – 402 с.

В сборнике представлены ключевые информационно-аналитические статьи и заметки, подготовленные Инфраструктурным центром EnergyNet в 2019 году и опубликованные в телеграмм-канале Internet of Energy, журналах «Энергетическая политика» и «Энергоэксперт». Эти публикации описывают чрезвычайно широкий круг новых бизнес-практик в современной электроэнергетике и охватывают такие темы, как новая архитектура электроэнергетики, агрегаторы управления спросом на электроэнергию и виртуальные электростанции, активные энергетические комплексы (C&I microgrids), энергоснабжение удаленных и изолированных территорий (remote microgrids), применение систем накопления электроэнергии, цифровые распределительные сети, пользовательские энергетические сервисы и водородная энергетика.

Сборник ориентирован на широкий круг читателей и будет интересен профессиональным электроэнергетикам, представителям науки и технологических компаний, предпринимателям и разработчикам новых технологических решений, а также всем, кому интересны новые практики в сфере энергетики.

В соответствии с ФЗ от 29.12.2010 №436-ФЗ

Ó Инфраструктурный центр EnergyNet 2020

3

Под редакцией:

Дмитрий Холкин

Директор Инфраструктурного центра EnergyNet

Авторский коллектив:

Дмитрий Холкин

Директор Инфраструктурного центра EnergyNet

Владимир Сидорович

Руководитель аналитического направления Инфраструктурного центра EnergyNet

Игорь Чаусов

Ведущий эксперт Инфраструктурного центра EnergyNet

Илья Бурдин

Ведущий эксперт Инфраструктурного центра EnergyNet

Дмитрий Тимофеев

Руководитель проектов Управления анализа АО «СУЭК»

4

Оглавление ПРИВЕТСТВИЕ ............................................................................................................... 9

ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................................ 11

СТРАТЕГИЯ ................................................................................................................... 15

Электрификация как предчувствие ......................................................................................... 16

Цифровизация как предчувствие: техноэкономические и институциональные аспекты цифровой трансформации электроэнергетики ................................................ 19

Архитектура Интернета энергии (IDEA) .................................................................................. 35

EnergyNet на конференции IEEE: маяки развития цифровой энергетики .............. 44

Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива ........................... 49

АГРЕГАТОРЫ ............................................................................................................... 60

Мировой рынок управления спросом бытовых потребителей утроится ................ 62

Demand response: поставщики платформ приходят на смену агрегаторам .......... 64

Мобильные игры для управления спросом ......................................................................... 66

Умные термостаты Google участвуют в управлении спросом в Калифорнии ....... 68

В Cингапуре создается первая виртуальная электростанция ...................................... 70

Vattenfall выходит на рынок управления спросом ............................................................ 72

Запущен новый проект по управлению спросом для домохозяйств ......................... 74

Холодильник с накопителем энергии для участия в demand response .................... 76

Оптимизированное управление накопителем энергии ................................................. 78

Термоэлектрические накопители — хранение электричества, тепла и холода .... 80

На рынок Великобритании впервые выведена гигантская «виртуальная электростанция» мощностью более 1 Гвт ............................................................................. 85

АКТИВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ........................................................ 87

Количество мини-сетей в мире к 2030 году вырастет более чем в 10 раз .............. 88

Мини или микро? Термины и определения для «малых сетей» .................................. 91

«Рыцари круглого стола» распределенной энергетики ................................................. 94

Microgrid для нефтегазового бизнеса .................................................................................... 96

В Австралии создаётся первый индустриальный микрогрид на основе ВИЭ ........ 98

Все в дело: микрогриды становятся всеядными .............................................................. 100

Университетская микросеть ..................................................................................................... 102

Гиганты объединяются для создания микросетей ......................................................... 104

5

Микросеть для повышения надёжности энергоснабжения ........................................ 106

Нигерийские университеты уходят в автономное энергетическое плавание .... 108

Микросеть на основе топливных элементов ...................................................................... 111

Микросеть обеспечит круглосуточную работу международного аэропорта ........ 113

Микросети как услуга ................................................................................................................... 115

УДАЛЕННЫЕ И ИЗОЛИРОВАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ .............................................. 117

Мировой рынок remote microgrids и его ключевые игроки ......................................... 118

Энергетические «острова»: микрогрид для удаленных и изолированных территорий ...................................................................................................................................... 120

Благодатная почва изолированных территорий для выращивания энергетических гибридов ........................................................................................................... 127

Энергетическая автаркия .......................................................................................................... 134

Микросети в Арктике: практики и тенденции ................................................................... 136

Автономизация на краю сети ................................................................................................... 139

Tesla хочет опутать греческие острова микросетями с накопителями энергии . 141

Африка — гигантский рынок для микросетей ................................................................... 143

Умный остров без ископаемого топлива ............................................................................ 145

Мобильные плавучие микросети для энергоснабжения островов ........................... 147

Австралийцы оптимизируют распределительные сети ................................................ 150

Гибридные накопители энергии стали сердцем новой микросети в Таиланде . 153

Умные энергетические острова .............................................................................................. 155

СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ...................................................................... 159

147%. Такой рост рынка систем хранения энергии был отмечен в 2018 году ....... 160

Рост мирового рынка хранения энергии значительно ускорится в 2019 году ..... 161

Накопители продолжают победное шествие по миру .................................................. 163

Прогнозы не поспевают за снижением стоимости накопителей энергии ............ 165

Электролит в аренду: новая бизнес-модель для проточных аккумуляторов ...... 168

Емкость накопителей энергии в Китае вырастет в 16 раз за пять лет .................... 170

Правительство ФРГ ожидает двадцатикратного роста мощностей систем накопления энергии к 2030 году .............................................................................................. 172

Крупномасштабные накопители энергии вместо модернизации сетей ................. 174

Виртуальный накопитель энергии для Абу-Даби ............................................................. 176

Аризонская батарейная лихорадка ........................................................................................ 178

6

Литий-ионные накопители энергии оптимизируют режим работы оборудования ГЭС ........................................................................................................................................................ 179

Li-ion на пенсии .............................................................................................................................. 181

Накопитель энергии для городского энергоснабжения ............................................... 183

Первый сетевой накопитель энергии введен в эксплуатацию в Индии ................ 185

Накопители энергии снизят затраты на инфраструктуру для электрического транспорта ........................................................................................................................................ 187

Батареи-системы накопления энергии становятся всё крупнее .............................. 189

Солнце + накопители «готовят удар» по газовой генерации ..................................... 191

Два в одном: литий-ионные и редокс-ванадиевые технологии объединяют свои возможности .................................................................................................................................... 193

Налоговые вычеты помогут накопителям энергии ........................................................ 196

В Китае начали строить крупнейший в стране электрохимический накопитель198

Щедрый штат: Нью-Йорк стимулирует развитие накопителей .................................. 200

Газовая турбина в комбинации с накопителем энергии для оказания системных услуг .................................................................................................................................................... 203

Проекты по хранению энергии становятся всё масштабнее ...................................... 205

Нормативные основы участия систем хранения энергии на рынке электроэнергии .............................................................................................................................. 207

Берлин утвердил программу стимулирования систем накопления энергии ....... 209

Проточные аккумуляторы регулируют частоту ................................................................. 211

Дешевое хранение энергии в сжиженном воздухе ......................................................... 213

К вопросу экономики накопителей энергии ...................................................................... 215

ЦИФРОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ .......................................................... 219

Пять новых ролей для энергоснабжающих компаний .................................................. 220

В поисках альтернативы дорогим сетям: 10 успешных примеров из США ............ 222

«Гибкие энергоресурсы» вместо расширения распределительных сетей ........... 224

Децентрализованные энергетические решения или расширение сетей? ............ 226

National grid ESO будет измерять инерцию в режиме реального времени .......... 229

«Энергетический USB»: до внедрения остался один шаг .............................................. 231

Автономные энергетические системы ................................................................................. 233

Региональные сети покупают услуги гибкости у потребителей энергии .............. 236

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЕ СЕРВИСЫ ............................................................................ 239

Энергетический коммунизм на базе блокчейн-технологий ....................................... 240

7

Энергия высшей пробы для взыскательных потребителей ........................................ 242

Блокчейн в помощь ...................................................................................................................... 244

Р2P-энергообмен и блокчейн делают управление спросом эффективнее .......... 247

Blockchain помогает просьюмерам торговать солнечной электроэнергией ....... 249

Платформенное решение для торговли солнечной энергией между потребителями запущено в Австралии ................................................................................. 251

Такой разный блокчейн ............................................................................................................. 253

Блокчейн для виртуальной электростанции ..................................................................... 255

Незамеченный рынок: малый бизнес в ожидании цифровой энергетики ........... 257

Микросеть с блокчейном в Таиланде для заправочной станции и торгового центра ................................................................................................................................................ 259

Tennet и Sonnen успешно завершили blockchain- проект ........................................... 261

Блокчейн и умные контракты — будущее распределенной энергетики ................ 263

Первый проект по p2p-торговле электроэнергией запущен в Австрии ................ 265

Рыночная площадка для «зеленых» сертификатов по-американски .................... 267

Об экономической эффективности одноранговой торговли энергией ................. 269

Электромобили как участники торговли энергией в р2р-сети ................................... 271

Приехал, увидел, зарядил: новые практики в мире электрических заправок .... 273

Электромобиль как участник энергосистемы .................................................................... 275

Шаг на тернистом пути к трансакционной энергетике .................................................. 277

ВОДОРОД ................................................................................................................... 285

Водород — новый… уголь? Или все-таки новая нефть? ................................................ 286

«Будущее чистого водорода уже началось» — МЭА ........................................................ 289

МЭА о будущем водорода ........................................................................................................... 292

Водородная экономика: все более «зеленая» и дешевая ........................................... 296

Росатом целится в десятку ........................................................................................................ 300

Водород из атомной энергии ................................................................................................... 305

Водородный узел Китая ............................................................................................................. 308

Водородный вызов ........................................................................................................................ 312

«Зеленая» металлургия: новый рынок для водорода ................................................... 319

Пелевин и водород ....................................................................................................................... 321

Немецкие учёные считают, что «зеленый» водород конкурентоспособен уже сегодня (в некоторых случаях) ................................................................................................ 326

Германия готовится к водородной экономике ................................................................. 328

8

Power-to-gas и водород – критически важные элементы энергетической инфраструктуры будущего ......................................................................................................... 331

Водородная экономика от Шотландии до Новой Зеландии ........................................ 333

От электричества до танкера в один шаг: как упаковать водород в процессе получения ........................................................................................................................................ 335

Для зарядки электромобилей не понадобится электрическая сеть ........................ 338

В Голландии будет построена гигантская электролизная фабрика ....................... 340

Водородная экономика на уровне региона ....................................................................... 342

«Зелёный» водород из солнечной электроэнергии в ОАЭ .......................................... 344

Микросеть на основе солнечной энергии и водорода .................................................. 346

Подводное хранение «зеленого» водорода ...................................................................... 348

Искусственный интеллект оптимизирует производство «зеленого» водорода 350

«Реальные лаборатории» энергетического поворота .................................................. 352

Микросеть на основе топливных элементов ..................................................................... 354

Водородная экономика: региональные экспортные стратегии ................................ 356

Климатически нейтральный водород из природного газа ......................................... 359

Локальное решение для электролиза, хранения энергии и когенерации ........... 362

НАЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ................................ 365

Четыре мандарина из Марокко. Неординарные примеры новой энергетики в динамично развивающейся стране Магриба .................................................................... 366

Российские ингредиенты для сингапурского энергетического коктейля ............. 375

Солнечные домики Фрайбурга ................................................................................................ 388

Солнечный город .......................................................................................................................... 395

9

ПРИВЕТСТВИЕ Современность, называемая нами эпохой трансформации, уже произошла, сетевые, технологические и цифровые новшества радикально изменили наше бытовое и про-фессиональное повседневное пове-дение. Глобальные1 концепции, запущенные 30-50 лет тому назад, принесли свои плоды: сформированы и реализуются государственные, национальные и международные научно-технологические стратегии, произошло глобальное меж-отраслевое перераспределение фи-

нансовых ресурсов, перенаправлены усилия ведущих мировых научно-исследовательских центров. Как следствие, происходит радикальная трансформация экономического поведения крупнейших мировых игроков, в режиме реального времени формируются, тестируются и внедряются ранее не возможные трансграничные, мультипользовательские экономические модели, создаются новые рынки для новых продуктов, игроков и отношений. Скорость изменений, по сравнению с предыдущими десятилетиями, возросла в несколько раз, а в некоторых сферах – на несколько порядков, и измеряется уже не пятилетками и годами, а месяцами, а иногда и считанными днями.

Мировое соперничество за рынки и технологическое превосходство перешло на новый уровень глобальной конкуренции и кооперации. И именно в ответ на сложившуюся ситуацию возникла и реализуется Национальная Технологическая Инициатива, одним из ключевых направлений которой является «Энерджинет».

Рассуждая об энергетике современной и будущей, нам неизбежно предстоит сформулировать стратегические и текущие задачи, рассмотреть

1 Sharing economy (Рэйчел Ботсман и Ру Роджерс, 2010 г.), Impact investment (Фонд Рокфеллера, 2007 г.), Blended value (Джед Эмерсон, 2005 г.), Blockchain (Сатоши Никомото, 2007 г.), Сингулярность (Вернер Видж, 1993), Трансдисциплинарность (Жан Пиаже, 1970).

Олег Гринько Лидер Рабочей группы «Энерджинет»

10

процессы проектирования и трансформации деятельности участников энергосистемы, рассмотреть и разметить исторические предпосылки и последствия ранее принятых решений в сфере развития и реорганизации энергетики. По сути, качественное рассмотрение современной Электроэнергетики – это процесс собирания сложной межотраслевой картины транспортного, промышленного, территориального и социального развития в масштабе «страна – регион – район – населённый пункт – предприятие – домохозяйство», который включает в себя весь жизненный цикл от возникновения первых электрических машин, устройств и приборов, до момента создания сложного сетевого комплекса, находящегося в постоянном процессе изменений и трансформаций. При этом, энергосистема является сложноорганизованной социо-технологической сущностью, где сложились условия неконфликтного сосуществования ранее созданных технологических, организационных и бизнес-моделей деятельности, с накопленным багажом отложенных проблем, противоречий и успешно решённых задач.

И сегодня «Энерджинет» НТИ – это идеология и стратегия комплексной трансформации Электроэнергетики, теория и практика построения эволюционирующих энергосистем, правила и нормы балансирования выгоды и ответственности традиционных и новых участников энергооборота, создание новых сетей энергообмена и конвертации энергии, системы управления требованиями и цифровыми стандартами энергоснабжения, «беспроводное» мышление и формирование лучших в своём классе решений для глобальных рынков.

Энерджинет – это одновременно дерзкий и бережный разговор с будущим на профессиональном языке инженеров-энергетиков, и задача этого разговора – договориться, спроектировать и построить бездефицитное энергетическое будущее для каждого человека.

Приглашаем в совместное будущее, обещаем, дело найдётся каждому способному.

11

ПРЕДИСЛОВИЕ «Впечатляет наше героическое прошлое. Но очень пугает пред-чувствие, что будущее предстоит тоже героическое», – говорят скептики. Но будущее творят не они, а оптимисты и романтики.

Сто лет назад был разработан план ГОЭЛРО. Он сформировал технологическую основу для уско-ренной индустриализации страны, для развития городов, роста качества жизни населения. Авторы плана электрификации России понимали, что, создавая национальную единую энергетическую систему, они решают не только задачи развития народного хозяйства, но и формируют условия для укрепления и развития нового типа экономических отношений и

новых форм общественного сознания. Такое комплексное целеполагание, такая ясность постановки задачи, такое предчувствие позитивных изменений в обществе, сопровождающих масштабную электрификацию страны, позволили признать ее революционный статус. Можем ли мы и сегодня говорить о цифровой революции, или это просто модное словосочетание, возникшее на хайпе внедрения цифровых технологий?

Цифровизация может иметь статус революции, только если этот процесс снимает назревшее глобальное противоречие, решает принципиальные проблемы общества. Главная проблема состоит в том, что набирающий силу новый технологический уклад не приводит к перезапуску экономического роста в мире. Более того, последние десятилетия мировая экономика не может выйти из зоны финансово-экономических кризисов и обострения геополитических конфликтов, что сигнализирует о накопленных проблемах, требующих разрешения. По мнению ряда экономистов и экспертов, экономический рост сдерживается тем, что значительная часть территорий и населения планеты — экономических «неудобий» — полноценно не включена в мировую

Дмитрий Холкин Директор инфраструктурного центра

«Энерджинет»

12

экономику. Капитал, необходимый для развития этих территорий и интеграции их жителей в общие экономические процессы, не приходит туда. Примечательно, что зачастую капитал не приходит и в реновацию в развитых экономиках: в старые города и отрасли, находящиеся в стагнации.

Наше утверждение состоит в том, что технологии четвертой промышленной революции и специально конструируемые на базе цифровых экономических платформ модели экономических отношений позволяют решить задачу снижения непроизводительных трансакционных издержек, реализовать экономические модели развития без неэквивалентного обмена, сделать их при этом эффективными и вполне конкурентоспособными. А значит – решить глобальную проблему нового экономического роста. Цифровизация, построенная подобным образом, приобретает по-настоящему революционное значение, придает в глазах общества позитивный смысл кардинальной трансформации экономического уклада, потенциально – в восприятии каждого человека.

Развитие технологий производства электрической энергии на основе солнца и ветра, а также других местных источников энергии, технологии систем накопления, регулирования нагрузки, интеллек-туального управления технологическими и коммерческими процессами, цифрового моделирования, подкрепленные новыми коммерческими отношениями на основе цифровых экономических платформ и новых форм проектного сознания, — все это создает основу для эффективной интеграции энергетики в проекты хозяйственного освоения новых пространств, неоиндустриализации и современной урбанизации, которые всегда были неудобными для современных институтов капитала.

Цифровая энергетика, таким образом, не просто новый технологический пакет, модернизирующий энергетическую систему без изменения ее устройства, но сплав новых технологий, новых моделей взаимодействия субъектов экономической деятельности в энергетике и новых форм сознания, возможных в силу этих новых технологий.

Именно такое понимание цифровой энергетики мы наблюдали в 2019 году при анализе множества бизнес-практик, формирующихся на пересечении трех основных процессов энергетического перехода – Decarbonization, Decentralization, Digitalization. Сначала появляется новая технология, потом в результате особого социально-технического проектирования создается комплексное решение, которое демонстрирует новые возможности, значимые для потребителей и просьюмеров. Но

13

оказывается, что для масштабирования решения, особенно в экономически бедных регионах, этого недостаточно. И только использование цифровых экономических платформ позволяет более гибко вовлекать в оборот распределенные энергетические ресурсы, повышать эффективность использования имеющихся энергетических мощностей, организовывать различные бизнес-модели, качественнее обеспечивать финансовые расчеты и оплату полученных услуг, эффективнее привлекать инвестиции в строительство и реновацию энергетических активов.

Какой же должна стать архитектура электроэнергетической системы, которая будет соответствовать требованиям и обладать необходимыми качествами в контексте четвертой промышленной революции? На наш взгляд, эти качества позволит обеспечить архитектура «Интернета энергии», основанная на интеграции систем обеспечения бесперебойности и устойчивости, систем межмашинного взаимодействия и интеллектуального управления, а также экономических трансакционных систем. Этот архитектурный подход ориентирован на поддержку энергетических трансакций между энергетическими ячейками (объектами распределенной энергетики, просьюмерами и потребителями), включающих согласованные физические, информационные и финансовые взаимодействия.

Подобный архитектурный подход разрабатывается консорциумами в США, Европе, Японии. В России разработка архитектуры «Интернета энергии» IDEA (IDEA — Internet of Distributed Energy Architecture) реализуется в рамках программы по направлению «Энерджинет» Национальной технологической инициативы. В 2019 году были проведены исследования вариантов реализации IDEA, и разработан демонстрационный комплекс на полигоне в МФТИ. Основные положения архитектуры были обсуждены в международном профессиональном сообществе на площадках CIGRE, IEEE, Singapore International Energy Week. В 2019 году начата реализация в России и за рубежом нескольких пилотных проектов, использующих элементы архитектуры IDEA.

Новым трендом 2019 года стал водород. В течение года многие эксперты отмечали лавинообразный рост числа новостей в сфере водородной энергетики. Похоже, что Hydrogenization станет еще одной базовой составляющей современного энергетического перехода. Водород создает существенный перевес в пользу децентрализованной цифровой энергетики, поскольку позволяет производить «зеленое топливо»

14

практически в любой точке земного шара, где имеется пресная вода, хранить электроэнергию в водородном цикле, эффективно производить электричество и тепло в месте его потребления. Новый тренд вызвал пока осторожный, но практичный интерес ряда российских корпораций, а Минэнерго России объявило о создании национальной программы развития водородной энергетики.

В этом сборнике мы собрали наиболее интересные и важные информационные и аналитические статьи и заметки, опубликованные в течение 2019 года на канале «Internet of Energy». Вы сможете познакомиться с текстами, которые представляют стратегические аспекты развития новой энергетики в России и мире. Также вы встретите заметки, описывающие бизнес-практики по шести проектным направлениям, которые были выбраны рабочей группой EnergyNet в 2018 году в качестве приоритетных. Это такие направления, как агрегаторы управления спросом, активные энергетические комплексы промышленных и коммерческих потребителей, энергоснабжение удаленных и изолированных территорий на основе гибридных источников энергии, сервисы на основе систем накопления энергии, цифровые распределительные электросети, сервисы для конечных потребителей. Кроме того, в отдельном большом разделе освещены произошедшие ключевые события в сфере водородной энергетики. И завершается сборник материалами, представляющими региональные стратегии и политики в сфере новой энергетики.

В конце предисловия я хочу привести цитату из одной статьи сборника. Она точнее всего отражает дух времени, которым, с нашей точки зрения, был пронизан 2019 год.

«Цифровизация — это не новое слово для старых практик, это не новая мода, о которой только говорят, это предчувствие нового мира — мира современных технологий, гибких, более человечных экономических отношений, ценностей и смыслов совместного развития всего человечества».

Стратегия

16

Электрификация как предчувствие

Автор: Дмитрий Холкин

Одна из первых публикаций писателя Андрея Платонова – брошюра «Электрификация (общие понятия)» – вышла из печати в 1921 году. Простенькие слова, рубленые девизы... Но за ними можно увидеть глубокие философские концепции, проектный подход к свершению истории, прагматику технологического оптимизма.

Открытие электрической станции в совхозе «Рогачёвка». 22-летний Андрей Платонов — в центре как ведущий инженер. Фото: РИА Новости

1. Сто лет назад электрификация сравнивалась с Октябрьской революцией. Ей придавалась высочайшая ценность. Она была революционна по своему целеполаганию, несла кардинально новые возможности, обеспечивала рост эффективности во много раз.

Разница между этими двумя цифрами (сопротивление провода и сопротивление всякого другого транспорта) и заставляет коммунистическое правительство России прибегать к экстренной электрификации страны. Каждый час отсутствия у нас электрификации приносит миллиарды убытков и горы трупов, если перевести бесполезную трату труда на потерю кусочков жизни в каждом рабочем человеке.

17

2. Сто лет назад маятник диалектического развития двигался от разобщенности к централизации. В этом был глубокий смысл, определяемый таким противоречием: несоответствие размещения источников топлива («полезная энергия на нашей планете залегает очень неравномерно: то оазисы, плодородные зеленые места, то пустыни») и размещения потребителей энергии.

Следовательно, задача техники и отчасти электрификации в том, чтобы залежи, неровные горы энергии распределить равномерно, пропорционально количеству населения и высоте промышленной и общей культуры.

3. Сто лет назад сформировался определенный технологический пакет, детерминирующий архитектурный облик систем энергоснабжения. Технологии ВИЭ, атомной энергетики, накопления энергии просчитывались теоретически, но не имели адекватных промышленных воплощений.

Аккумуляторы — острейший вопрос электротехники, и до нашей поры он не решен удовлетворительно. Главное свойство хорошего аккумулятора (аппарата, куда, так сказать, накачивается электроэнергия и где она сохраняется, перемещается и откуда берется по мере надобности) — это малый вес и малый размер при большой емкости и при малой утечке энергии через аккумуляторы при хранении.

4. Сто лет назад в электрификацию вкладывался глубокий социальный смысл. Этому проекту назначалась особая роль в формировании и закреплении новых экономических отношений.

Электрификация технически осуществляет коммунизм в производстве, она централизует его, спаивает в одно и уничтожает кустарнические теперешние способы добычи сил. Сейчас что ни мастерская, что ни какое-нибудь ничтожное предприятие, то полная автономия, самостоятельность, техническая независимость. Там свои кустарные средства добычи силы, свои котлы, двигатели и т. д. Отделенность, «свобода», непроизводительное производство — вот что есть сейчас. Это ликующие остатки капитализма.

5. Более того, сто лет назад электрификация решала и метафизические задачи — определять новые формы сознания.

Электрификация мира есть шаг к нашему пробуждению от трудового сна — начало освобождения от труда, передача производства машине, начало действительно новой, никем не предвиденной формы жизни.

18

Прошло сто лет. На запуске большой цифровизации экономики страны, в т.ч. энергетики, не хватает такой же ясности мысли, такого же комплексного целеполагания, такого же предчувствия позитивных изменений в обществе. Пришло время писать: «Цифровизация как предчувствие…».

19

Цифровизация как предчувствие: техноэкономические и институциональные аспекты цифровой трансформации электроэнергетики

Дата: 3 октября

Авторы: Дмитрий Холкин, Игорь Чаусов

Опубликовано в журнале «Энергетическая политика», №2, 2019 г.

Цифровизация может иметь статус «революции», только если этот процесс снимает какое-то глобальное противоречие, решает принципиальные проблемы, назревшие в обществе. Сто лет назад в России стартовала электрификация, которую по степени своего преобразующего воздействия сравнивали с Октябрьской революцией2. Она была призвана преодолеть неравномерность географического распределения источников энергии, поддержать переход к обобществлению и интенсивному развитию национального хозяйства, сформировать предпосылки для выращивания человека свободного труда. А какие проблемы и как решает новая промышленная революция, одним из направлений которой является цифровизация?

Современный процесс перехода к новому техно-промышленному укладу называют промышленной революцией (третьей или четвертой, по разным источникам), но описывается он обычно через инструментальные средства, а не через решаемые проблемы. Наиболее распространено следующее определение происходящей трансформации — массовое внедрение киберфизических систем в производство и обслуживание человеческих потребностей, включая быт, труд и досуг. При этом подчеркивается радикальность и масштабность предстоящих изменений, например, известный швейцарский экономист Клаус Шваб, основатель и бессменный президент World Economic Forum, отмечает: «Человечество стоит на краю новой технологической революции, которая кардинально изменит то, как мы живем и работаем, и относимся друг к другу. Подобного масштаба и сложности перемен человечеству еще никогда не доводилось испытывать. Конечно, сейчас невозможно предвидеть, как она будет разворачиваться, но уже сейчас очевидно, что она затронет все группы,

2 А.П. Платонов. Электрификация (общие понятия). URL: http://platonov-ap.ru/publ/elektrifikaciya/

20

слои и прослойки человечества, все профессии и т.д.»3. К сожалению, очень мало научных работ объясняют глубинные причины и фундаментальные принципы предстоящих перемен, особенно тех, что касаются трансформации форм социальных отношений, практик экономического разделения труда, являющихся главным содержанием каждой промышленной революции4. Но для того, чтобы формировать успешные стратегии в меняющемся мире, необходимо лучше понимать суть трансформации, определить главные ориентиры, научиться за множеством часто случайных деталей видеть главное направление движения.

Мы уже писали5, что основным смыслом цифровой экономики и, как следствие, цифровой энергетики является снижение трансакционных издержек новых резко масштабирующихся и гибко изменяющихся экономических отношений. В случае с энергетикой речь идет о новых экономических отношениях, возникающих в связи с масштабным использованием ВИЭ, развитием распределенной энергетики, распространением новых кастомизированных сервисов для конечных пользователей. Наше утверждение состоит в том, что цифровая трансформация энергетики подразумевает качественные изменения не только в части физических и организационных технологий энергообмена, но также в части экономических отношений субъектов этого энергообмена и доминирующих форм общественного сознания. Более того, перемены в организации экономических отношений имеют первостепенное значение в современном технологическом переходе. Давайте подробнее разберемся с этим утверждением.

Основное противоречие современности

Общепринято, что наиболее радикальные технологические изменения происходят в трех областях – это информация и управление,

3 К. Шваб. Четвертая промышленная революция. Эксмо, 2016.

4 П.Г. Щедровицкий. Три индустриализации России.

5 Д.В. Холкин, И.С. Чаусов. Цифровой переход в энергетике России: в поисках смысла. // Энергетическая политика, 2018, 5

21

новые материалы и системы производства, биомедицина6. Их революционный характер можно определить по тому, какое всеобъемлющее значение для сегодняшней жизни стал играть Интернет и реализованные на его основе сервисы, по появлению приложений искусственного интеллекта, по появлению и массовому распространению новых типов изделий из композитных и сложных функциональных материалов, по распространению практик ранней диагностики и лечения заболеваний. Несмотря на стремительное развитие технологической стороны нашей жизни, социально-экономические отношения и гуманитарное знание об этих отношениях не развиваются. Мы живем при социальных, экономических и государственных институтах капитализма, сформировавшихся в конце Нового времени, с незначительными модификациями, внесенными в середине XX века.

Современные технологии существенно повысили полезное действие производственных систем и эффективность управления, создали условия для интенсификация экономических отношений на основе всепронизывающей информации, но за счет того, что эти изменения произошли в старом типе общественного устройства, они лишь усугубили присущие ему проблемы. Они порождают в современном мире опасные тенденции и феномены от углубляющегося расслоения человечества на очень богатых и предельно бедных до тотального контроля и социального рейтингования людей силами государства и проявлений намеренной «дикости» фундаменталистских движений, призывающих вернуть общественные отношения к «золотому» веку традиционных обществ.

Главное, что набирающий силу новый технологический пакет не приводит к новому витку, перезапуску экономического роста в мире. Более того, последние десятилетия мировая экономика не может выйти из зоны финансово-экономических кризисов и обострения геополитических конфликтов, что сигнализирует о накопленных проблемах, требующих разрешения. Экономический рост сдерживается тем, что значительная часть территорий и населения планеты — экономических «неудобий» —

6 А. Оганов. Десять самых актуальных научных направлений. URL: https://snob.ru/selected/entry/4410 и Kevin Loria. Scientists are on the cusp of these 15 discoveries that will transform the world / Business insider. Source: https://www.businessinsider.com/15-scientific-fields-ready-for-world-transforming-breakthroughs-2015-7

22

полноценно не включена в мировую экономику7. Капитал, необходимый для развития этих территорий и интеграции их жителей в мировую экономику, роста уровня их жизни, не приходит туда. Интересно, что не приходит капитал зачастую и в реновацию в развитых экономиках: в старые города и отрасли, находящиеся в стагнации8.

Но ведь именно освоение новых или переосвоение не развивающихся территорий раскрывает их потенциал (пространство, ресурсы, энергию людей), создает новый спрос и драйверы роста экономики, интенсифицирует обмен и торговлю. В конечном счете, питает рост мировой экономики и дает ей возможность структурно усложняться. Однако, потенциал этот раскрыть без рыночных институтов капитала, денег и права в современных условиях невозможно.

Почему капитал неохотно идет или вообще не приходит в проекты развития? Это объясняется двумя причинами:

1. Развитие — слишком неопределенная и рискованная для капитала зона. Конкуренцию за капитал выигрывают менее рискованные и быстрые проекты создания и воспроизводства производительных сил уже сложившихся мест и форм хозяйствования.

2. Проект развития в современной экономике обременен трансакциями с большими издержками, что приводит к высокой стоимости капитала.

Таким образом, в проектах развития или неопределенность и риски, или трансакционные издержки слишком высоки. Но именно эти факторы цифровизация призвана и может существенно снизить!

Таким образом, дисбаланс революционных темпов развития производственных сил — материальных технологий — и застоя экономических отношений и есть основное противоречие современности. Анализ природы и способов снятия этого противоречия опирается на понятия и методы, разработанные в рамках политэкономии Карла Маркса, новой институциональной экономической теории и техноэкономики.

Присвоение социальной сущности

7 Л.Г. Бадалян, В.Ф. Криворотов. История, кризисы, перспективы: Новый взгляд на прошлое и будущее. М.: Либроком, 2012.

8 А. Цзин. Гриб на краю света. О жизни на руинах капитализма. Ад Маргинем, 2017 г.

23

«В гегелевской философии постулируется триада: социальное бытие — совокупность присвоенных и освоенных природных сил, социальная сущность человека — совокупность связей в процессе совместного присвоения этих сил, и социальное понятие — совокупность смыслов, обеспечивающих совместную деятельность. Отсюда в «Рукописях 1844 года» Карла Маркса раскрывается представление о развитии как о последовательном присвоении-освоении человеческой популяцией собственного бытия (производительных сил), затем — сущности (производственных отношений) и, наконец, — понятия (надстройки).»9

Производительные силы были принципиально освоены человечеством по мере появления капитала — механизма расширенного воспроизводства всего общественного обихода. «Но до сих пор производственные отношения складывались исторически и контролировались «невидимыми руками» социальной связности, которая то направляет производительные силы с удивительной целесообразностью, то пускает их вразнос. Новый этап развития — формирование «царства осознанной необходимости» — последовательное вытаскивание производительных сил из оболочек общественных связей, их снятие (Aufheben). Предметом сознательных преобразований становятся теперь не производительные силы, а отчуждённые связи социальных агентов, их совокупность, называемая институтами собственности. Таким образом, отбросив политическую конъюнктуру на основе теории Маркса, изучаемого во всем мире как классика экономики и социологии, можно говорить о начале эпохи преодоления самоотчуждения, снятия с производительных сил оболочек институтов рынка (собственности), их замена сознательно конструируемыми социальными машинами.».

Этот процесс еще называют «упразднением самоотчуждения человека», «присвоением им собственной сущности», поскольку человек перестает быть винтиком в неконтролируемых им социальных институтах, может вступать в общественные отношения без посредничества предписанных социальных ролей, норм и процедур. Выдающийся советский философ Эвальд Ильенков во второй половине прошлого века в горячем споре с кибернетиками говорил о подобной постановке

9 8. К. Маркс. Экономическо-философские рукописи 1844 года и другие ранние философские работы. Академический проект, 2010 г.

24

вопроса: «Речь должна идти не о том, чтобы сотворить машину, которая была бы умнее, сильнее и совершенней человека, а о том, чтобы самого живого человека снова сделать умнее и сильнее всего того созданного им мира машин, который вышел из-под его контроля и поработил его; чтобы превратить человека из сырья и средства технического прогресса, из детали «производства ради производства» в высшую цель этого производства, в самоцель, а социальную машину опять поставить на место — на роль средства и органа человеческой разумной воли.»10

Представляется, что формирующийся технологический пакет — цифровые финансовые технологии, управление большими данными, интеллектуальное управление, интернет вещей — создают практические предпосылки для конструирования социальных машин и замещения ими «невидимых рук рынка»

Техноэкономика

От маркситской теории можно было бы отмахнуться, как от устаревшей концепции, не прошедшей испытания временем, если бы не целая плеяда американских экономистов, сформировавших в течении XX века теоретический фундамент неоинституциализма, — Рональд Коуз, Джон Коммонс, Оливер Уильямсон, Джеймс Бьюкенен, Дуглас Норт. Эти авторитетные ученые взяли на себя труд методично, с привлечением математического аппарата и полевых исследований разработать, фактически, теорию «упразднения собственности» и трансформации институтов экономических отношений.

Атомарная единица экономических отношений называется «трансакцией». По Коммонсу, это акт коллективного взаимодействия, который сам по себе непроизводителен (не является ни производством, ни распределением, ни обменом), который предшествует производительному акту, сопутствует ему или завершает его, и без которого сам производительный акт невозможен или недействителен11. Проблемой, не замечаемой классической экономической теорией, является то, что существуют издержки рыночных трансакций, т.е.

10 Э.В. Ильенков, В.В Давыдов. Машина и человек, кибернетика и философия. URL: http://caute.ru/ilyenkov/texts/machomo.html

11 Дж. Коммонс. Институциональная экономика. 1931 г. http://ecsocman.hse.ru/data/505/883/1219/journal5.4-8.pdf

25

«издержки сбора и обработки информации, издержки проведения переговоров и принятия решения, издержки контроля и юридической защиты выполнения контракта».

Коуз показал, что трансакции могут быть предметом специальной конструкторской деятельности. Для этого надо выявить в рамках некоторой сферы деятельности все трансакции и оценить их издержки. Далее, совместно с другими участниками трансакций разработать проект снятия части издержек. Если затраты проекта существенно меньше объёма снимаемых издержек, то реализация проекта целесообразна для предпринимателя и для общества12.

Российский философ Сергей Чернышев так интерпретирует неоинституциональную теорию для современной ситуации: «Что означает снижение либо снятие трансакций на практике? Их технологизацию — частичную или полную замену машиной-платформой. За каждой трансакцией стоят посредники, которые вклиниваются между участниками производительного акта, тем самым обременяя его затратами на свои действия. Между пешеходом, нуждающимся в транспортной услуге, и водителем, желающим продать свой труд, раньше вклинивались таксопарки, диспетчера, службы вызова, организаторы стоянок и т.д., в результате услуги такси были дорогостоящими и в большинстве мест труднодоступными. Теперь большую часть посредников вытеснила платформа Uber, соединяя везущего и везомого напрямую.»

«Советский период» истории России показал, что частная собственность не истребима негативными способами — путём насилия над личностью, экспроприаций и запретов: «Но она легко и естественно снимается (устраняется) позитивно. Путём добровольного взаимного доступа к активам две частных собственности растворяются в одной разделяемой-объединяющей (shared), взаимной, и далее, шаг за шагом — всё более коллективной, общественной собственности.»13 А превратившись однажды в общечеловеческую, она на этом рубеже перестанет быть собой, станет второй природой для человеческой цивилизации.

12 Р. Коуз. Природа фирмы. Москва: Дело, 2001.

13 С.Б. Чернышев. Классовая борьба роботов. URL: https://ipe-lab.com/publication/310/

26

Переводя в практическую плоскость новую институциональную экономическую теорию, Сергей Чернышев вводит новое понятие — «техноэкономика»: «Появляется качественно новый способ хозяйственной деятельности — техноэкономика, суть которой состоит в последовательном исследовании и снятии трансакций наличной рыночной экономики (в перспективе — социальных процессов вообще) путём передачи их функций экономическим платформам. Техноэкономика представляет собой социальную инженерию: последовательную технологизацию, в первую очередь, институтов обмена, а не производственных либо управленческих процессов, вытеснение из этой сферы посредников — кредитных, эмиссионных, правоустанавливающих организаций — и их замену экономическими цифровыми платформами. С точки зрения предмета деятельности — это работа с активами во взаимном доступе (Sharing). С точки зрения субъекта — группа проектных соинвесторов (Impact-investing). С точки зрения объекта — система отношений собственности, фиксируемая в распределённых реестрах (Blockchain)»14.

Как эти все теории помогут снять основное противоречие и обеспечить запуск нового экономического роста?

От техноэкономики к технологиям

Сергей Чернышев поясняет: «Производительность любой человеческой деятельности в конечном счёте сводится к тому, что общество присваивает силы и вещества природы, которые, будучи соединены определённым способом, и производят нужную обществу работу. Интегральный акт обмена производителен в том смысле, что позволяет обменять продукты и услуги узкоспециализированной (и в силу этого более эффективной) деятельности субъекта современного «бизнеса» на полную совокупность «чужих» продуктов и услуг, необходимую для расширенного воспроизводства этой его деятельности, включая воспроизводство её субъекта не только как «бизнесмена», но и как человеческого существа и полноценного члена общества. В современном высокоспециализированном обществе такой акт обмена при эмпирическом рассмотрении рассыпается на необозримое множество актов покупки-продажи: участник акта обмена, строго говоря,

14 С.Б. Чернышев. Лес невидимых рук. URL: https://ipe-lab.com/publication/292/

27

обменивается своим товаром и услугой практически со всем обществом. Поскольку прямые обмены мыслимы лишь умозрительно, на помощь приходят институты рынка, в т.ч. институты капитала, значимые при создании и воспроизводстве производительных сил.»15

Напомним, что проблемой ограничения экономического роста является то, что капитал не приходит в проекты развития экономических неудобий.

При запуске любого бизнес-проекта нужен стартовый капитал для приобретения некоторых активов — ресурсов, технологий, компетенций, — которые часто принадлежат различным субъектам. Для организации соответствующих трансакций, как правило, задействуются агенты рыночных институтов — банки, фонды, суды, адвокаты, страховые агентства и т.д. Как уже упоминалось выше, проекты развития реализуются в условиях больших рисков, информационной неопределенности, они сопровождаются высокими трансакционными издержками. И это объяснимо, ведь нельзя быть априори уверенным в производственных компетенциях инициаторов проекта, достоверности и реализуемости предлагаемой бизнес-модели, согласованности ценностных оснований всех участников проекта и потребителей, позволяющей им одинаково понимать ситуацию и договариваться. Чем больше рисков и неопределенности, тем выше стоимость капитала и трансакционных издержек.

Теперь представим себе, что все эти предпосылки не верны. Производственные технологии настолько автоматизированы, что обеспечивают гарантированную продуктивность. Модель экономических отношений описана на языке самоисполняемых смарт-контрактов, принятых всеми участниками взаимодействий, что обеспечивает ее гарантированную реализуемость. Вместо ценностей неэквивалентного обмена, характерных для современного общества потребления, активизированы более широкие ценностные основания развития и проектного действия, ориентированного на справедливое вознаграждения всех участников проекта на базе полученного экономического роста. В этих условиях многие трансакционные издержки

15 С.Б. Чернышев. Действительное техноэкономическое действие. URL: https://ipe-lab.com/publication/332/

28

становятся ненужными, потребность в капитале и его стоимость снижаются (табл. 1).

Таблица 1. Модель смены уклада экономических взаимоотношений

Категория Старый уклад Новый уклад

Формы сознания (надстройка)

Ценности роста и неэквивалентного обмена

Ценности развития проектного действия

Формы общения

(производственные отношения)

Институты рынка, организованные на основе деятельности специализированных агентов (посредников)

Цифровые экономические платформы

(трансакционные платформы)

Формы производства

(производительные силы)

Производительные системы, существенным образом включающие в

себя труд людей

Киберфизические производственные

системы на базе IoT, AI, BigData

Наше утверждение состоит в том, что технологии четвертой промышленной революции и специально конструируемые на базе цифровых экономических платформ модели экономических отношений позволяют решить задачу снижения непроизводительных трансакционных издержек, реализовать как эффективные и вполне конкурентоспособные экономические модели развития без неэквивалентного обмена. А значит, это поможет решить глобальную проблему нового экономического роста.

Цифровизация, построенная подобным образом, приобретает реально революционное значение, придает позитивный смысл кардинальной трансформации уклада для общества, потенциально для каждого человека.

Новые практики цифровой энергетики

Для процесса цифровизации в энергетике справедливы все умозаключения, представленные выше. Цифровая энергетика, таким образом, не просто новый технологический пакет, модернизирующий энергетику без изменения ее устройства, но сплав новых технологий, новых моделей взаимодействия субъектов экономической деятельности в энергетике и новых форм сознания, возможных в силу этих новых

29

технологий. А есть ли уже образцы новых бизнес-практик цифровой энергетики, демонстрирующие наш подход в реальности?

Примеры такого рода практик появляются все чаще, а сами практики становятся все более распространенными. К ним относятся, например, «виртуальные электростанции» типа развернутых в Австралии: оператор системы бесплатно устанавливает в домохозяйства солнечные панели с накопителями энергии и дает скидку на плату за электроснабжение в обмен на право пользования новым активом, в том числе продажи избытков электроэнергии на оптовом рынке и оказания услуг управления спросом и регулирования частоты для местной энергосистемы16. Другой яркий пример — сервис по предоставлению в аренду или лизинг зарядок для электромобилей частным пользователям, которые при этом подключаются к системе шэринга этих зарядок и могут зарабатывать деньги, заряжая электромобили других владельцев. Доход от оказания услуги по зарядке делится между пользователем и компанией-оператором17.

Подробнее рассмотрим пример создания цифровой энергетической коммуны во Франции. В деревне Премиан осуществляется пилотный проект18 коллективного потребления солнечной энергии, расчеты в рамках которого осуществляются на базе технологии распределенного реестра (рис. 1).

На здании муниципалитета установлены солнечные батареи мощностью 28 кВт, которые снабжают электричеством небольшую энергетическую коммуну: школьное здание, почтовое отделение, муниципальную мастерскую, культурный центр, жилой дом и пекарню. Электричество передается по местным распределительным сетям.

Данные о производстве и потреблении электроэнергии записываются на блокчейн-платформе, разработанной компанией Sunchain. Согласно её заявлению, решение не предусматривает создание

16 Bloomberg New Energy Finance. Tesla Australian virtual power plant cheaper than U.S. PV. URL: https://about.bnef.com/blog/tesla-australian-virtual-power-plant-cheaper-u-s-pv/

17 Проект Share&Charge. URL: https://shareandcharge.com/en/

18 Emiliano Bellini. Blockchain system prepares morning croissants under a six-building self-consumption project in France. 2019. URL: https://www.pv-magazine.com/2019/01/10/blockchain-system-prepares-morning-croissants-under-a-six-building-self-consumption-project-in-france/

30

токенов, не связано с процессом майнинга или криптовалютой и основано на открытой платформе HyperLedger, которая разработана и поддерживается международным консорциумом IBM, Intel и Fujitsu. Архитектура решения, специально сделанная для работы с возобновляемыми источниками энергии, отличается крайне низким потреблением электроэнергии.

. Рис. 1. Архитектурная схема пилотного проекта коллективного потребления

электроэнергии в д. Премиан

Но самое интересное в проекте — экономическая модель, выбор которой обусловлен частично юридическими особенностями регулирования в электроэнергетике Франции. Муниципалитет инвестировал в проект 52 тысячи евро и предоставляет солнечную электроэнергию членам сообщества не по тарифу, а при условии оплаты членских взносов в специально созданную ассоциацию Prémian Energie Positive, которая обеспечивает возврат вложенных средств муниципалитету. «Избыточное» электричество, не потребленное участниками сообщества, продаётся местной сбытовой компании Enercoop по цене 4 евроцента за кВт∙ч.

Данные о производстве и потреблении энергии собираются с «умных» счетчиков и вводятся в распределенный реестр. Программа на его основе обеспечивает пропорциональное потребностям и справедливое динамическое распределение энергии между различными потребителями, а данные об учете потребления передаются оператору распределительных сетей Enedis через защищенный интерфейс. Enedis, в свою очередь, взимает с потребителей плату за потребление из сети уже

31

за вычетом солнечной энергии, полученной потребителями в рамках их энергетического сообщества.

В приведенном примере легко обнаруживаются все три составляющие нашей модели. На смену неэквивалентному обмену в виде получения прибыли энергоснабжающей организацией приходит отвечающая проектному сознанию ценность коллективного электроснабжения как общественного блага. На смену институтам капитала — банкам и частным инвесторам — приходит трансакционная блокчейн-платформа, которая позволяет выстроить все необходимое разнообразие экономических (финансовых и договорных) отношений. Эта платформа позволяет с минимальными трансакционными издержками конституировать местное сообщество — коммуну — в виде своего рода проектной ассоциации, которая осуществляет сбор средств для возврата первоначальных вложений в солнечную электростанцию. Важно отметить, что эти вложения были осуществлены фактически на налоговые средства самих членов коммуны, которые они когда-то заплатили в пользу муниципального бюджета. Эта же платформа обеспечивает возможность справедливого расчета обязательств перед внешним рынком — сбытовой компанией, покупающей уходящие в сеть излишки электроэнергии, и сетевой компанией, получающей плату за потребленную из сети — извне коммуны — электроэнергию. Наконец, на смену традиционной аналоговой системе энергоснабжения приходит практически полностью «необслуживаемая» технология солнечных панелей и интеллектуального (роботизированного) управления распределением электроэнергии.

Новая архитектура цифровой энергетики

Какой же должны быть архитектура электроэнергетической системы, которая будет соответствовать требованиям и обладать необходимыми качествами в контексте четвертой промышленной революции? На наш взгляд, эти качества позволит обеспечить архитектура «Интернета энергии», основанная на интеграции систем обеспечения бесперебойности и устойчивости, систем межмашинного взаимодействия и интеллектуального управления и систем трансакционного взаимодействия. Этот архитектурный подход основан на идее поддержки энергетических трансакций между энергетическими ячейками (объектами распределенной энергетики, просьюмерами и потребителями), включающих в себя согласованные физические, информационные и финансовые взаимодействия (рис.2).

32

Рис. 2. Архитектурная схема Интернета энергии

Каждая обеспечивающая система «Интернета энергии» решает свою задачу в рамках реализации энергетической трансакции.

1. Трансакционная система (Transactive Energy) обеспечивает возможность за счет современных финансовых технологий реализовывать любые модели социально-экономического взаимодействия без посредников и сложного набора обслуживающих, обеспечивающих и контролирующих институтов — банков, клиринговых агентств, аудиторских контор и т.д. Это — основа для снятия сложившихся ограничений институтов рынка.

2. Система межмашинного взаимодействия и интеллектуального управления (Internet of Things) позволяет реализовать максимально высокую роботизацию и эффективность использования энергетических мощностей, распределения и бесшовную интеграцию распределенных источников энергии в контуры рыночного и технологического управления. Это — основа для снятия ограничений производительности труда.

3. Система обеспечения бесперебойности электроснабжения и поддержания устойчивости работы энергосистем (Neural Grid) позволяет интегрировать в энергосистему практически любой набор

33

распределенных источников энергии и поддержать работоспособность практически любой конфигурации энергосистемы. Это — основа свободы от ресурсных ограничений энергетики.

Подобный архитектурный подход разрабатывается консорциумами в США, Европе, Японии. В России разработка архитектуры «интернета энергии» IDEA (IDEA — Internet of Distributed Energy Architecture) реализуется в рамках программы по направлению «Энерджинет» Национальной технологической инициативы19.

Выводы

Суммируя основные идеи статьи, можно отметить следующее.

1. Барьеры мирового экономического роста детерминированы противоречиями, сложившимися в недрах современного уклада. Новые производительные силы, возникающие в результате четвертой промышленной революции, приходят в противоречие с устаревшими производственными отношениями. Наиболее ярко это проявляется в том, что в активную экономическую деятельность не вовлекаются «неудобия», являющиеся потенциально новыми центрами экономического богатства.

2. Институты рынка, приходя в экономические «неудобия», порождают значительные трансакционные издержки, что относит проекты развития «неудобий» к низко привлекательным. Но риски и информационная неопределенность, традиционно отрабатываемые агентами (посредниками) институтов капитала, денег, права, и соответствующие им трансакционные издержки могут быть значительно снижены новыми технологиями, такими как распределенные реестры, большие данные, интернет вещей и искусственный интеллект. Переход к этим новым технологиям с одновременным замещением институциональных трансакций цифровыми экономическими платформами и формированием ценностей проектного сознания позволит создать полноценные решения для экономического роста неудобий. В этом состоит основной смысл цифровой экономики!

3. Это справедливо и для цифровой энергетики. Развитие технологий производства электрической энергии на основе солнца и ветра, а также других местных источников энергии, систем накопления, регулирования

19 Архитектура Интернета энергии. Фонд «ЦСР «Северо-Запад» URL: https://idea-go.tech/IDEA-whitepaper-ru.pdf

34

нагрузки, интеллектуального управления режимами и состоянием, цифрового моделирования, подкрепленное новыми экономическими отношениями на основе цифровых экономических платформ и формами проектного сознания — все это создает основу для прихода энергетики в проекты хозяйственного освоения новых пространств, неоиндустриализации и современной урбанизации.

Цифровизация — это не новое слово для старых практик, это не новая мода, о которой только говорят, это предчувствие нового мира — мира современных технологий, гибких, более человечных экономических отношений, ценностей и смыслов совместного развития всего человечества.

35

Архитектура Интернета энергии (IDEA)

Авторы: Игорь Чаусов, Дмитрий Холкин, Илья Бурдин

Опубликовано в журнале «Энергоэксперт» №4 2019г.

В течение 2018-2019 гг. в рамках реализации дорожной карты Национальной технологической инициативы по направлению EnergyNet велась разработка референтной архитектуры Интернета распределенной энергетики (Internet of Distributed Energy Architecture). Эта работа осуществлялась на базе инфраструктурного центра «Энерджинет» при участии ведущих специалистов в сфере распределенной энергетики из Московского физико-технического института, Московского энергетического института, Новосибирского государственного технического университета, а также компаний «РТСофт», «ИЭЭС», «Элиот», «Современные технологии». Основные положения нового архитектурного подхода по организации децентрализованного управления распределенными энергетическими системами были обсуждены в профессиональном сообществе на площадках CIGRE, IEEE, Singapore International Energy Week, EnergyNet.

Концептуальная модель Интернета энергии

Интернет энергии (Интернет распределенной энергетики) – кибер-физическая инфраструктура децентрализованного интеллектуального управления энергосистемами, энергоузлами и системами электроснабжения, а также бесшовной (plug & play) интеграции в них распределенных активных потребителей, источников энергии и гибкости.

Децентрализованное интеллектуальное управление энергосистемой в Интернете энергии осуществляется посредством энергетических трансакций, проводимых в рамках сервисов Интернета энергии. Энергетическая трансакция – это такой акт коммерческого, информационного и физического, электроэнергетического взаимодействия пользователей Интернета энергии и их энергетического оборудования (генераторов, накопителей, электроприемников) между собой и с операторами сервисов Интернета энергии, при котором происходит оплачиваемое согласованное изменение параметров генерации или потребления этим оборудованием активной и реактивной мощности. Энергетическая трансакция приводит к тому, что стороны трансакции приобретают: одна сторона – рыночную ценность, полезное

36

качество, связанную с электроснабжением и работой энергосистемы, а другая сторона – оплату этой ценности.

Участником, или стороной энергетических трансакций и структурной единицей энергосистемы, управляемой посредством Интернета энергии, является энергетическая ячейка. Энергетическая ячейка – это такая совокупность энергетического оборудования (генераторов, накопителей, электроприемников), которая присоединена к распределительным электрическим сетям, имеет единый интерфейс подключения к Интернету энергии и выступает единым актором в рамках энергетических трансакций с другими энергетическими ячейками и сервисами Интернета энергии.

Каждая энергетическая ячейка снабжается программным агентом, посредством которого осуществляется представление энергетической ячейки в Интернете энергии, согласованное управление взаимодействием энергетической ячейки со всеми системами Интернета энергии, ее участие в сервисах Интернета энергии, диспетчеризация этого участия в целях исключения конфликта сервисов за ресурсы энергетической ячейки, взаимодействие энергетической ячейки с другими энергетическими ячейками через их программных агентов, обмен данными с локальной автоматикой оборудования энергетической ячейки или ее локальной системой управления, выдача управляющих сигналов и команд на эти локальную автоматику оборудования энергетической ячейки или ее локальную систему управления. Каждой энергетической ячейке соответствует один программный агент.

С точки зрения Интернета энергии, энергетическая ячейка не имеет внутренней сложности. Это означает, что для программного агента энергетической ячейки, программных агентов других энергетических ячеек и сервисов Интернета энергии данная энергетическая ячейка является участвующим в энергетических трансакциях «черным ящиком», который обладает способностью выдавать или потреблять электрическую мощность, принимать, отправлять и обрабатывать информационные сигналы, и за счет этих возможностей обменивается с другими энергетическими ячейками и приложениями сервисов электроэнергией и/или данными, в том числе электронными платежными средствами. Внутренняя сложность энергетической ячейки и сложность взаимодействий с ней снимается системами Интернета энергии.

Пользователями Интернета энергии являются владельцы энергетических ячеек и поставщики, операторы сервисов Интернета энергии. Владельцы энергетических ячеек – это любые физические и

37

юридические лица, владеющие электроэнергетическим оборудованием и в силу этого выступающие субъектами электроэнергетической отрасли. В их число входят владельцы распределенной генерации, систем накопления электроэнергии и потребители электроэнергии, присоединенные к распределительным электрическим сетям. Одному пользователю Интернета энергии может принадлежать множество энергетических ячеек, и в его интересах может, соответственно, работать множество программных агентов. Взаимодействие пользователей с программными агентами осуществляется посредством пользовательских интерфейсов этих агентов или приложений специальных сервисов.

Сервисы Интернета энергии – это энергетические практики экономического и технического взаимодействия субъектов электроэнергетической отрасли, реализуемые в Интернете энергии посредством энергетических трансакций. Энергетические трансакции выступают минимальными актами осуществления сервисов Интернета энергии, их строительными блоками, а сервисы Интернета энергии – наборами сценариев и правил взаимодействия программных агентов при осуществлении энергетических трансакций. Сервисы Интернета энергии обеспечивают воспроизводимую возможность формирования полезных экономических эффектов от новых энергетических практик. Программное обеспечение, технически реализующее сервисы в Интернете энергии, и взаимодействующие с программными агентами и пользователями Интернета энергии, называется приложениями сервисов.

Энергетические трансакции между энергетическими ячейками осуществляются посредством взаимодействия программных агентов этих энергетических ячеек с приложениями сервисов Интернета энергии и между собой. Программные агенты реализуют сценарии и правила, заложенные в приложения сервисов, и в соответствии с ними формируют и исполняют договоренности с другими агентами или операторами сервисов. Одновременно одна энергетическая ячейка может участвовать в нескольких различных энергетических сервисах. При этом программный агент осуществляет диспетчеризацию участия энергетической ячейки в сервисах, направленную на исключение конфликтов сервисов за ресурсы и возможности оборудования ячейки с учетом ее окружения и места в топологии сети, а также приоритизацию участия ячейки в сервисах в соответствии с настройками пользователя – владельца ячейки. Программные агенты не осуществляют оптимизацию или диспетчеризацию работы оборудования энергетической ячейки, только

38

передавая на локальную автоматику или систему управления этим оборудованием сигналы и команды, исполнение которых обеспечит выполнение обязательств в рамках актуальных энергетических трансакций.

Основными предметами энергетических трансакций – рыночными ценностями, или полезными свойствами в Интернете энергии, которые можно рассматривать в качестве первичных базовых активов трансакционной энергетики в Интернете энергии, – выступают:

Электроэнергия – электрическая энергия как товар, производимая энергетическими ячейками и поставляемая потребителям с измеримыми объемами поставки и характеристиками качества;

Мощность – готовность энергетических ячеек обеспечить заданный уровень активной и/или реактивной мощности своего энергетического оборудования при заданных условиях;

Гибкость – динамическое влияние энергетических ячеек на баланс электроэнергии и активной и/или реактивной мощности в энергосистеме, а также на параметры режима электропередачи, осуществляемое по запросу или при заданных условиях, обеспечиваемое маневренностью и регулирующими воздействиями энергетического оборудования энергетических ячеек и поставляемое как услуга или товар.

В Интернете энергии предусмотрены два типа энергетических трансакций, отличающихся их участниками, и являющихся основными use case архитектуры Интернета энергии:

Peer-to-peer (p2p) энергетическая трансакция осуществляется между двумя энергетическими ячейками, предполагает согласованное и синхронизированное во времени изменение параметров генерации и потребления мощности этими ячейками. Приложение соответствующего сервиса выступает в peer-to-peer трансакции электронной площадкой и набором правил и алгоритмов взаимодействия программных агентов энергетических ячеек.

Peer-to-operator (p2o) энергетическая трансакция осуществляется между энергетической ячейкой и оператором сервиса Интернета энергии, выступающим в этом случае поставщиком услуги этой энергетической ячейке или агрегатором услуг, которые энергетические ячейки оказывают в интересах в интересах субъектов энергосистемы, не входящих в Интернет энергии (крупная генерация, сетевые компании, системный оператор, другие субъекты централизованной энергосистемы). Оператор сервиса

39

выступает в случае peer-to-operator энергетической трансакции посредником между централизованной энергосистемой и Интернетом энергии. Приложение сервиса взаимодействует с программным агентом энергетической ячейки в целях формирования и осуществления энергетической трансакции.

Энергетические ячейки и их программные агенты формируют мультиагентную систему управления энергосистемой, в которой принципиально разрешенными являются энергетические трансакции между любыми энергетическими ячейкам, в том числе, существенно разных по масштабу мощности, а также с любыми операторами сервисов. Интернет энергии обеспечивает учет и реализацию необходимых условий исполнения этих трансакций, в том числе формирует необходимые физические перетоки мощности, которые приведут к исполнению всего сформированного пула трансакций.

Рисунок 1. Архитектура Интернета энергии

40

Для обеспечения взаимодействия между энергетическими ячейками, их программными агентами и приложениями сервисов, а также для осуществления энергетических трансакций в составе Интернета энергии работают три системы (см. Рисунок 1):

Transactive Energy (TE) – система осуществления коммерческой составляющей энергетических трансакций, в которой происходит полностью автоматическое формирование и хранение смарт-контрактов, фиксирующих параметры энергетических трансакций, верификация их исполнения, финансовый расчет по исполненным обязательствам, фиксация расхождений и споров, использование данных для их разрешения и исполнение клиринговых функций. Система реализует функционал meter-to-cash – полностью роботизированный электроэнергетический биллинг и процессинг.

Internet of Things (IoT) – система осуществления информационной составляющей энергетических трансакций, в которой происходит межмашинное (М2М) взаимодействие и обмен всеми необходимыми для энергетических трансакций информационно-управляющими сигналами между энергетическими ячейками и их программными агентами, доступ программных агентов к локальной автоматике оборудования или локальным системам управления энергетических ячеек, а также формирование, хранение и предоставление цифровых двойников и цифровых теней энергетических ячеек, работа вспомогательного программного обеспечения для межмашинного взаимодействия.

Neural Grid (NG) – система осуществления физической (электроэнергетической) составляющей энергетических трансакций, которая при необходимости обеспечивает децентрализованное регулирование частоты и баланса мощности, управление перетоками мощности в энергосистеме в целях формирования необходимого для реализации энергетических трансакций режима электропередачи и поддержания его статической и динамической устойчивости в условиях одновременной реализации множества энергетических трансакций. Для этого система использует энергетические роутеры (регуляторы двустороннего перетока мощности), энергетические хабы (опорные регуляторы баланса мощности) и энергетические порты (регуляторы выдачи или потребления мощности) на базе силовой электроники. Система обеспечивает функции адаптивной релейной защиты и автоматики – технологических защит энергетических ячеек и электрической сети в условиях двунаправленных перетоков мощности,

41

обусловленных энергетическими трансакциями, а также интеграцию некоторых видов энергетических ячеек с электрическими сетями (присоединение к электрическим сетям). В пределе реализации архитектуры Интернета энергии инфраструктура распределительных электрических сетей должны стать частью этой системы.

Функционирование перечисленных систем может быть построено независимо друг от друга, и системы могу быть реализованы по отдельности. При этом они будут исполнять лишь часть функций Интернета энергии, и для реализации будут доступны только ограниченный набор и функционал сервисов Интернета энергии и соответствующих энергетических трансакций. Интернет энергии, таким образом, представляет собой систему систем.

Наличие указанных трех систем обеспечивает возможность бесшовного подключения новых пользователей Интернета энергии и новых энергетических ячеек по принципу plug&play. Это означает, что после подключения к Интернету энергии для каждой новой энергетической ячейки автоматически открывается доступ ко всеми приложениям сервисов Интернета энергии и возможности осуществлять энергетические трансакции. Особенностью Интернета энергии является возможность plug&play присоединения энергетических ячеек к распределенных электрическим сетям, которая достигается за счет работы системы Neural Grid.

42

Рисунок 2. Энергетическая трансакция в Интернете энергии

На Рисунке 2 представлена схема осуществления энергетической трансакции в Интернете энергии. Программные агенты энергетических ячеек используют систему Transactive Energy для формирования смарт-контрактов, верификации их исполнения с использованием данных с учетно-измерительных устройств и осуществления расчетов по ним в рамках осуществляемых трансакций. Доступ программных агентов к локальной автоматике и/или системам управления оборудованием энергетической ячейки осуществляется при помощи системы Internet of Things. Активное управление перетоками мощности в соответствии с пулом одновременно осуществляемых энергетических трансакций, формирование необходимого для их осуществления режима электропередачи, поддержание статической и устойчивости этого режима и обеспечение функций технологической защиты во время осуществления энергетических трансакций выполняется системой Neural Grid. Для этого оборудование системы Neural Grid, осуществляющее управление

43

перетоками мощности в энергосистеме, снабжено собственными программными агентами, взаимодействующими с программными агентами энергетических ячеек и приложениями сервисов, получающими от них данные о договорных параметрах генерации и потребления мощности энергетическими ячейками в рамках актуальных энергетических трансакций и формирующими сводные значения необходимых перетоков мощности для исполнения этих энергетических трансакций.

Заключение

В завершении необходимо отметить, что выполненная в рамках НТИ работа имеет вполне практические результаты. На полигоне в МФТИ собран демонстрационный комплекс реализации IDEA, который подтверждает возможность организации децентрализованного управления несколькими энергетическими ячейками на основе энергетических трансакций и их бесшовного подключения к Интернету энергии. Кроме того, нашими партнерами разработаны прототипы и опытные образцы ключевых элементов архитектуры – энергетического роутера, энергетического хаба, трансакционной платформы. В начале октября текущего года Национальной технологической инициативой поддержан проект разработки программной платформы управления распределенной энергетикой «∀Платформа», который возник на базе технических требований и принципов, следующих из IDEA. Но самое интересное – то, что начинают реализовываться пилотные проекты, базирующиеся, пусть пока еще не в полной мере, на IDEA. Такие проекты запускаются в России и за рубежом. Но об этом в новых публикациях.

44

EnergyNet на конференции IEEE: маяки развития цифровой энергетики

Дата: 1 августа

Автор: Игорь Чаусов, Дмитрий Холкин

Об очевидных, и не очень, идеях зарубежных инженеров и прикладных ученых в их сравнении с архитектурой IDEA

22–25 июля в Хельсинки состоялась 17-я международная конференция IEEE по промышленной информатике INDIN-2019, на которой Инфраструктурный центр EnergyNet провел специальный воркшоп по архитектуре и приложениям Интернета энергии (IDEA). На мероприятии с докладами выступили представители организаций — участников проекта IDEA, реализуемого в рамках Национальной технологической инициативы: МФТИ, МЭИ, РТСофт, Onder. Слушателями воркшопа стали специалисты по цифровым технологиям, представители научных и промышленных групп из разных стран мира. Нам было важно опробовать основные положения IDEA на представительной аудитории инженеров и прикладных ученых. Кроме того, мы планировали познакомиться с актуальной повесткой и свежими мыслями, касающимися технологического фронтира цифровой энергетики. Всё это нам удалось благодаря высокому уровню организации мероприятия и поддержке нашего коллеги профессора информационных и компьютерных систем Университета Аальто Валерия Вяткина.

Основные выводы мы сделали не только по результатам дискуссии, развернувшейся в рамках нашего воркшопа, но также на основе докладов, услышанных на других секциях конференции, и множества кулуарных разговоров со многими специалистами.

45

Воркшоп «Distributed Architectures in electric power systems».

Источник: оргкомитет конференции.

Во-первых, совершенно общим местом становится распределенный характер энергетики будущего, что точно соответствует интенции Интернета энергии как архитектуры для распределенной энергетики. Можно уверенно сказать, что все представленные на конференции исследования и разработки, касавшиеся энергетики, в качестве сферы применения предполагают системы, состоящие из распределенных энергетических ресурсов, зачастую с предельно децентрализованным управлением.

Это особенно интересно подтверждается теми примерами применения новых информационных технологий в энергетике, которые были показаны в рамках секций. Университет Южной Дании, расположенный в Оденсе, активно и экономически успешно применяет солнечную генерацию и тепловые насосы для снижения расходов на энергоснабжение. Исследовательский институт Швеции (RISE) использует местную солнечную энергетику для автономного электроснабжения дата-центров на северо-востоке Швеции в Лулео, практически на широте Архангельска.

«У солнечной энергетики на Севере есть большой недооцененный потенциал»,

— говорит профессор Тор Бьёрн Минде из RISE.

46

Во-вторых, главное направление научных и практических поисков и устремлений ведущих мировых университетов, представленных на конференции, — создание таких систем управления для энергетики, которые были бы универсальными для любых конструкций и правил электроэнергетических рынков, подходящими для работы с быстро меняющимися и развивающимися сервисами, способными гибко реагировать на появление новых энергетических практик. По существу, ключевая проблема в сфере энергетики, в которой с различных сторон на конференции подходили докладчики, — это проблема создания plug & play энергетики с «платформенной» архитектурой, поддерживающей как множащееся разнообразие источников энергии и видов подключенного к сетям оборудования, так и растущее разнообразие рынков и моделей экономического взаимодействия в электроэнергетике.

На конференции INDIN-2019. Источник: оргкомитет конференции.

Впрочем, до обсуждения полноценного plug & play присоединения к энергосистемам, особенно присоединения не только информационного, но и физического, силового, зарубежные коллеги не доходят, и этот аспект архитектуры IDEA воспринимается ими как амбициозный, но пока что фантастический.

Вместе с тем, зарубежные коллеги идут по тому же пути решения проблемы растущего разнообразия типов потребителей и типов их участия в работе энергетики, который был выбран и командой разработчиков Интернета энергии, — пути применения мультиагентных систем. Эти системы используются в рамках систем управления энергетикой зданий (BMS), при оптимизации работы электросетевого оборудования, в управлении спросом на электроэнергию.

47

«В Германии для агрегаторов demand response открыты возможности на более, чем 10 сегментах рынка, в каждом из которых свои меняющиеся правила, и модели работы агрегаторов слишком ригидные для такого изменчивого рынка. Решение — в использовании мультиагентного управления спросом, что дает одновременно простоту и гибкость»,

— указывает в своем докладе Стефан Вольтманн из Университета прикладной науки Эмден-Леер.

В мультиагентных системах зарубежных коллег привлекает именно возможность реализации большого количества вариантов экономических взаимодействий в сочетании с легкой масштабируемостью таких систем.

Презентация Transactive Energy на воркшопе. Фото автора.

Еще одним общим местом является использование технологий искусственного интеллекта — нейронных сетей, машинного и «глубокого» обучения — для решения задач прогнозирования и оптимизации электропотребления, зависящей от погоды генерации на ВИЭ, цен на различных рынках, использования распределенных энергетических ресурсов. И в этой области ощущается опыт. Выбор технологи машинного обучения для почти любых прогнозных и оптимизационных задач кажется зарубежным коллегам совершенно очевидным. В своем выступлении профессор Бо Норрегаард Ёргенсен отметил:

«Зачем более сложные аналитические методы, если нейронные сети работают так надежно и точно».

48

Самыми же неочевидными оказываются вопросы устройства энергетических рынков будущего — от того, что будет на этих рынках основным «товаром», до того, какие субъекты на этих рынках нужны, а какие нет. В рамках дискуссии на нашем воркшопе Рихард Браннвалл из RISE заметил:

«Сегодня мы строим системы управления для энергетики исходя из существующей конструкции рынка. Но парадокс в том, что возможности информационных технологий позволяют принципиально изменить эти рынки. Например, совершенно неочевидной является необходимость существования агрегаторов и других посредников, если технологии позволят создать «плоский», горизонтальный рынок».

На набережной в Хельсинки. Фото автора.

Путешествие на INDIN-2019 стало для Инфраструктурного центра EnergyNet не только боевым крещением архитектуры Интернета энергии в сообществе IEEE, состоящем из университетской прикладной науки мирового уровня. Оно стало способом разметить пространство собственных поисков верных архитектурных и технологических решений, возможностью увидеть движение других научных и промышленных групп, как маяки на пути к новой архитектуре для распределенной энергетики.

49

Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива

Авторы: Игорь Чаусов, Дмитрий Холкин, Илья Бурдин, Ася Тертышная

Опубликовано в журнале «Энергоэксперт» №2 2019г.

Перспективы построения безуглеродной экономики, нарастающая декарбонизация энергетики и динамичный рост доли ВИЭ в мировом энергобалансе, а также поиски эффективных путей снижения эмиссии парниковых газов на транспорте и в промышленности вернули, казалось бы, ушедшую в тень водородную энергетику на повестку дня. Сегодня именно водородная энергетика рассматривается многими странами – от Великобритании и Нидерландов до Японии и Австралии – в качестве того недостающего звена в цепочке транспортировки и превращения энергии, который необходим для достижения по-настоящему глубокой декарбонизации экономики и исполнения взятых на себя климатических обязательств. Этот возрастающий интерес развитых и многих развивающихся экономик к водородной энергетике открывает для России неожиданные возможности предложить миру новый продукт энергетического экспорта. В конце 2018 года Инфраструктурный центр EnergyNet опубликовал аналитический доклад «Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива»20, основные положения которого мы хотим представить вашему вниманию в этой статье.

Зачем России участвовать в построении мировой водородной энергетики?

Аккумулирование электрической энергии в водородном цикле с целью последующих поставок водорода как энергоносителя на экспортные рынки – одно из наиболее многообещающих направлений развития рынка систем накопления энергии (СНЭ) в России21. В рамках реализации этого направления Россия может претендовать на значимую долю формирующегося глобального рынка водородного топлива. На этом

20 https://energynet.ru/upload/Перспективы_России_на_глобальном.pdf

21 Доклад «Рынок систем накопления электроэнергии в России: потенциал развития», подготовленный командой Инфраструктурного центра EnergyNet при поддержке Роснано и экспертного сообщества - https://www.csr.ru/wp-content/uploads/2018/09/Condenses_System_Markets_Web-Fin.pdf

50

рынке возможно взаимовыгодное сотрудничество России с зарубежными странами, основанное на решении специфических проблем энергетики каждой из сторон.

Развитие накопления электроэнергии в водородном цикле формирует в России на горизонте 2025 – 2035 годов рынок систем водородной энергетики 2,2 – 3,9 млрд долларов США в год и может принести после возврата инвестиций экономический эффект 1,7 – 3,1 млрд долларов США в год. Мировой рынок к 2025 году достигнет 26 млрд долларов США в год.

Указанные рыночные возможности возникнут при условии создания в России промышленных активов по производству водорода на основе ресурсов электроэнергии и воды с последующим превращением произведенного водородного топлива в формы, доступные и удобные для крупнотоннажного хранения и транспортировки. Основная часть произведенного водородного топлива должна направляться на экспорт, меньшая – реализовываться на внутреннем рынке, в первую очередь, в интересах энергоснабжения удаленных и изолированных поселений и инфраструктурных объектов. Появление глобального рынка водородного топлива предполагает формирование крупнотоннажных транспортных потоков этого топлива, которое будет транспортироваться до мест его приема – «водородных» аналогах газовых хабов – с последующей доставкой до конечного потребителя. В точках приема крупнотоннажных партий водородного топлива возможно и вероятно будет происходить его регазификация с превращением топлива в ту форму, в которой оно будет использоваться потребителем. Таким образом, инфраструктура магистральной составляющей водородной энергетики представляется аналогичной инфраструктуре сжиженного природного газа (СПГ).

Россия как потенциальный производитель водородного топлива обладает рядом существенных преимуществ: огромным энергетическим потенциалом, в том числе в сфере «зеленой» энергетики, а также большими запасами пресной воды. До 25-30 ГВт мощности в энергосистеме России даже в час прохождения годового максимума потребления представляют собой резервы сверх нормативно необходимых для обеспечения надежного функционирования системы. Нереализованные возможности выработки электроэнергии, которая не была произведена в силу существенного превышения рабочей мощности энергосистемы над спросом на мощность, в 2017 г. составили 455 млрд кВт∙ч. Строительство новых генерирующих объектов безуглеродной энергетики – АЭС и ГЭС –

51

способно при необходимости существенно расширить указанный потенциал и удовлетворить растущий спрос на водородное топливо, если начнут сбываться наиболее оптимистичные предположения относительно темпов прироста потребления водорода в мире.

Активные шаги России по построению собственного сектора водородной энергетики позволяют нашей стране:

1. Вывести на новый сегмент мирового энергетического рынка конкурентоспособный по цене продукт и занять существенную долю этого рынка. Россия способна предложить водородное топливо по цене 4,2 доллара США за кг уже на рубеже 2020 – 2025 годов и претендовать на 10 – 15% мирового рынка в 2030 году.

2. Увеличить объем экспортной выручки российских компаний (на 1,7 – 3,1 млрд долларов США в год), прямые и косвенные доходы бюджета, способствовать ускорению экономического роста за счет создания новой отрасли энергетики.

3. Повысить эффективность использования генерирующих мощностей в электроэнергетике страны, в частности, решить проблему запертых мощностей. Средний КИУМ в ЕЭС может вырасти за счет загрузки резервов производством водорода на 5 – 7% в сравнении с показателями 2017 года.

4. Повысить эффективность и снизить затраты на энергоснабжение удаленных и изолированных территорий, по оптимистичным оценкам, на 27 – 30%.

5. Создать в электроэнергетике дополнительный источник гибкости и тем самым способствовать уплотнению графика потребления электроэнергии, сглаживанию суточной и сезонной неравномерности потребления. Мощность систем накопления электроэнергии в водородном цикле в энергосистеме России может превысить 20 ГВт.

6. Сформировать спрос на электроэнергию, производимую на базе ВИЭ, и тем самым способствовать рациональному развитию ВИЭ в России и целесообразному использованию их потенциала.

7. Создать новые высокотехнологичные рабочие места в различных регионах России.

Оценки мирового рынка водородного топлива

52

Водородная энергетика переживает в настоящее время ренессанс. Интерес крупнейших мировых экономик, промышленных компаний и инвестиционных структур к возможности создания этой принципиально новой энергетической отрасли растет. Значимым подтверждением этому стало создание в январе 2017 года Водородного совета (Hydrogen Council) – ассоциации крупнейших мировых энергетических и машиностроительных компаний, нацеленной на создание водородной энергетики в мировом масштабе. В совет входят представители европейских, американских, японских, китайских и корейских компаний.

В условиях энергетического перехода водород будет выполнять следующие основные функции:

1. Эффективная интеграция крупномасштабных генерирующих мощностей на основе ВИЭ.

2. Обеспечение энергетических потоков между регионами и секторами экономики, в части, энергетикой и химической промышленностью.

3. Предоставление гибкости и резервов мощности в энергосистемах, долгосрочное и аварийное резервирование энергосистем.

4. Декарбонизация транспорта.

5. Декарбонизация энергоснабжения промышленности и ряда базовых промышленных процессов.

6. Обеспечение сырья для химической промышленности, в первую очередь, для переработки захороненного CO2 в ценные химические продукты.

7. Декарбонизация децентрализованного теплоснабжения и горячего водоснабжения домохозяйств.

Реалистичные оценки объема глобального рынка энергетического водорода получаются на основе оценки потребности в водородном топливе в случае реализации национальных программ построения водородной энергетики. В зависимости от глубины декарбонизации, достигаемой в ходе энергетического перехода, а также мировой конъюнктуры на традиционные виды топлива, рынок водородного топлива растет по одному из трех сценариев:

Консервативный сценарий предполагает декарбонизацию с ограничением роста среднегодовой температуры на 2 – 4°С и медленную

53

коммерциализацию технологий водородной энергетики. Он основан на снижении показателей сценария устойчивого развития мировой энергетики, предлагаемого Международным энергетическим агентством (IEA).

Умеренный сценарий предполагает декарбонизацию с ограничением роста среднегодовой температуры не выше 2°С и достаточно быструю коммерциализацию технологий водородной энергетики. Он в целом основан на сценарии устойчивого развития IEA.

Оптимистичный сценарий основан на превышении показателей сценария устойчивого развития IEA и предполагает декарбонизацию с ограничением роста среднегодовой температуры на уровне 1,5 – 2°С и чрезвычайно быструю коммерциализацию технологий водородной энергетики.

В дальнейшем в качестве базового рассматривается умеренный сценарий. Цена на водородное топливо на горизонте 2025 – 2040 гг. будет снижаться с 4 до 2 тыс. долларов США за тонну.

Рисунок 3. Прогноз рынка водородного топлива, млрд долларов США в год.

Источник: ACIL ALLEN Consulting, IC EnergyNet.

Оценка производственных возможностей России

Российские возможности по производству водородного топлива как способа накопления электроэнергии оценены на основании величины потенциального производства электроэнергии на генерирующих

110

2132

626

47

70

15

55

102

164

0

20

40

6080

100

120

140

160180

2025 2030 2035 2040

!"#$

. $%""&#%' ()

* ' +%$

,%-./#'&01'-23 4!/#/--23 5601!1.017-23

54

объектах, по тем или иным причинам загруженным существенно ниже их установленной мощности.

Совокупный производственный потенциал России в сфере водородного топлива, раскрытие которого не требует строительства новых генерирующих объектов, может быть оценен на основе величины выпускаемого и невыпускаемого резервов в энергосистеме России. Совокупно эти мощности, работая со средним на 2018 год КИУМ ЕЭС на уровне 46%, могут производить до 2 млн тонн водорода в год, а при увеличении КИУМ указанных мощностей до 85% - до 3,5 млн тонн водорода в год. Тем самым Россия может претендовать на горизонте 2030 года на 10 – 15% глобального рынка, что сопоставимо с долей страны на мировых рынках нефти и газа.

Рисунок 4. Возможности России по производству водородного топлива на основе накопления электроэнергии с резервов мощности энергосистемы. Источник: IC

EnergyNet.

Предельно достижимые возможности производства водорода в России на базе существующих технологий при использовании недозагруженных генерирующих мощности таким образом, чтобы КИУМ в энергосистеме вырос до 90%, составляет 8,1 млн тонн в год – 23% от рынка в 2040 г.

При реализации описанного прогноза по росту рынка водородного топлива становится возможным создание промышленных активов по производству и транспортировке водорода. Целесообразность создания новых генерирующих активов в условиях экспорта водорода

0,81,5

1,1

2,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

!"# $"%&'%( )* +,- ./01 !"# ./01 85%

(2' 3*''

4 5*&

6%47)8$9:%(7; "%<%"4 =*$38)'7; 47)8$9:%(7; "%<%"4

55

увеличивается. Производство водорода формирует устойчивый спрос на электроэнергию. Возможности России по производству и поставкам водорода, таким образом, могут быть при необходимости расширены путем строительства новых генерирующих мощностей.

Российский рынок систем накопления электроэнергии в водородном цикле, возникающий в связи с развитием экспорта водорода, может быть оценен на основании данных о капитальной стоимости создания крупнотоннажного электролизного производства водорода и системы его дальнейшей транспортировки.

Рисунок 5. Прогноз роста российского рынка систем накопления электроэнергии в водородном цикле для экспортных поставок водородного топлива. Источник: IC

EnergyNet.

Возможности водородной энергетики на внутреннем рынке в России

Возможность развития внутреннего рынка водородного топлива в России определяется, кроме ряда специальных областей применения, возможностью использования аккумуляции энергии в водородном цикле для повышения эффективности энергоснабжения удаленных и изолированных территорий. В основном такие территории сосредоточены в России на Крайнем Севере и в Дальневосточных регионах страны. Размер субсидий из федерального и региональных бюджетов на их энергоснабжение достигает 100 млрд рублей в год, а стоимость нефтяного топлива на месте потребления 70 – 100 рублей за литр.

При этом удаленные и изолированные территории часто обладают существенным потенциалом ВИЭ и использования собственных

0,120,32

0,85

2,21

0,210,55

1,49

3,87

011

22

33

44

5

2020 2025 2030 2035

!"#$

$%""&#%' ()

* ' +%$

,!-#-../0 #%12 3/12#/0 #%12

56

низкокалорийных энергоресурсов. Но их эффективное использование требует систем накопления энергии большой емкости. Аккумуляция энергии в водородном цикле позволяет не только сделать применение ВИЭ эффективным средством топливозамещения на указанных территориях, но и дает возможность сформировать локальные системы производства и транспортировки водорода как энергоносителя. Это позволит сократить логистическое плечо «северного завоза», снизить стоимость энергии и сократить необходимый объем субсидирования энергоснабжения.

По оценкам Института арктических технологий МФТИ, стоимость владения системой энергоснабжения изолированного поселка мощностью 100 кВт у гибридной системы, сочетающей ветрогенерацию, резервные дизель-генераторы и системы накопления энергии в водородном цикле, на 27% ниже, чем у традиционной системы на базе дизель-генераторов. При этом водород может вырабатываться не только на месте его потребления, но и доставляться внутри региона от центров производства, обладающих большими возможностями использования ВИЭ, к конечным потребителям. При таком подходе общая потребность в водородном топливе для энергоснабжения северных территорий, оцененная по замещению 30% завозимого топлива, составляет 130 тыс. тонн водорода в год.

Стратегия продвижения России на глобальный рынок водородной энергетики

Россия имеет определенные конкурентные преимущества при выходе на глобальный рынок водородного топлива, связанные в первую очередь с логистической близостью ряда регионов страны к национальным рынкам сбыта водорода, а также с наличием значительной ресурсной базы.

57

Рисунок 6. Достижимые цены продажи водорода в Японию в 2025 году. Источники:

ACIL ALLEN Consulting, IC EnergyNet.

Конкурентные возможности российского предложения по отношению к Австралии, наиболее активной в направлении выхода на глобальной рынок водорода стране, определяются более низкой ценой на электроэнергию на Дальнем Востоке России и меньшим логистическим плечом.

В силу того, что в Австралии принята экспортно-ориентированная национальная программа перехода к водородной энергетике, а ряд компаний уже находится на стадии строительства пилотных объектов по производству и ожижению водорода для его поставки по технологии Kawasaki, возможный выход России на водородный рынок может произойти с опозданием.

В этой ситуации необходим стратегический маневр по развитию российской водородной энергетики, который должен заключаться в как можно более быстрой подготовке и реализации пилотного проекта по поставке водородного топлива в Японию или на любой другой рынок, который готов к совместному пилотному проекту с российской стороной.

$3,38

$4,61

$5,43

$4,57 $5,16

$-

$1

$2

$3

$4

$5

$6

!"##$% &'#()*+$% ,")'-.$% /*(*) 01&

2"++*)3 01

& 4*

5. '"6")"6*

58

Рисунок 7. Стратегия продвижения на глобальный рынок водородного топлива.

Источник: IC EnergyNet.

Пилотный проект должен быть нацелен на демонстрацию принципиальной возможности надежных поставок водородного топлива зарубежным партнерам и уточнение технико-экономической и бизнес-модели ведения такой деятельности по накоплению электроэнергии в виде экспортируемого водорода. При этом пилотный проект должен быть реализован на основании лучших доступных технологий, приоритет при выборе которых должен быть отдан наиболее готовым к промышленному использованию технологиям.

Одновременно с работами по реализации демонстрационных и пилотных проектов необходим запуск собственной национальной программы исследований и разработок в сфере водородной энергетики, ориентированной на преодоление наиболее значимых технологических барьеров в сфере водородной энергетики. Только при такой постановке задачи на разработку собственных технологий реализация промышленных проектов производства и экспорта водорода на стадии масштабирования позволит этим технологиям конкурировать с предложениями других стран.

Реализация описанного стратегического маневра из двух шагов – быстрые пилотные проекты и нацеленные на опережающее преодоление технологических барьеров разработки – позволит открыть для российских компаний существенный по величине формирующийся рынок

59

водородного топлива, а в России сформировать новый рынок и новую отрасль систем накопления энергии в водородном цикле.

Инфраструктурный центр EnergyNet, опираясь на различные механизмы поддержки со стороны Национальной технологической иницативы, нацелен на доведение описанного стратегического маневра до практического действия. Продолжается установление контактов с представителями японских компаний – участников создаваемой отрасли водородной энергетики – и разведка возможностей совместного с ними пилотного проекта по поставкам водорода в Японию с Дальнего Востока России. Критические важной будет позиция крупнейших компаний страны и их готовность увидеть в описанном потенциале экспорта российского водорода возможности для новых направлений бизнеса. Инфраструктурный центр EnergyNet совместно с Центром энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО проводят работу с заинтересованными крупными российскими корпорациями по формированию их стратегической повестки в сфере водородной энергетики.

Настало время переходить от острожных оценок собственных возможностей к заявлению позиции на зарождающемся рынке, переходить от академических дискуссий к переговорам с зарубежными контрагентами, в которых должен быть ясно проявлен российский бизнес-интерес к поставкам водорода.

60

Агрегаторы

62

Мировой рынок управления спросом бытовых потребителей утроится

Дата: 18 апреля

Автор: Владимир Сидорович

В своем новом докладе Navigant Research прогнозирует рост рынка управления спросом домашних хозяйств до 47 ГВт к 2028 г.

Консалтинговая компания Navigant Research опубликовала новый доклад Market Data: Residential Demand Response («Рыночные данные: Управление спросом домашних хозяйств»). Авторы рассчитывают, что к концу 2019 году рынок управления спросом в «домашнем сегменте» достигнет 13,8 ГВт, а к концу 2028 года вырастет до 47,4 ГВт.

С одной стороны, энергетики всё в большей степени заинтересованы

в новых ресурсах для оптимизации интеграции вариабельных ВИЭ и снижении дорогих пиковых нагрузок. С другой стороны, новые технологии и продукты помогут распространению соответствующих программ управления спросом для домашних хозяйств. В результате рынок сможет продемонстрировать такую выдающуюся динамику, считает Navigant.

Самое быстрое развитие ожидается на старых рынках — в Северной Америке и Европе, которые в организационно-техническом плане

63

наиболее подготовлены к этому. В Азиатско-Тихоокеанском регионе также ожидается рост, но «относительно медленный».

20 марта 2019 г. в России было утверждено Постановление правительства № 287, которое закладывает основы для развития механизма управления спросом в нашей стране. На первом этапе в 2019–2020 гг. новый механизм будет отработан в пилотном режиме на ограниченном объеме услуг. По итогам «пилота» будет определена окончательная целевая конструкция рынка.

64

Demand response: поставщики платформ приходят на смену агрегаторам

Дата: 31 января


Энергосбытовая компания Haven Power, специализирующаяся на поставках возобновляемой энергии предприятиям и принадлежащая британскому энергетическому концерну Drax, объявила о партнерстве с компанией GridBeyond, занимающейся технологиями управления спросом и потреблением (Demand Side Response или DSR).

GridBeyond platform

Haven Power с помощью GridBeyond предложит своим корпоративным клиентам новые услуги по повышению «гибкости» энергоснабжения. Они смогут использовать разработанную GridBeyond «платформу гибкости» (flexibility platform) для оптимизации потребления энергии, «продавая своё потребление», то есть сдвигая его за соответствующее вознаграждение в рамках существующих программ DSR, в том числе тендеров, проводимых National Grid.

Платформа GridBeyond контролирует и автоматизирует энергопотребление с помощью технологии машинного обучения. Она, среди прочего, включает в себя локальное аппаратное обеспечение,

65

облачное программное обеспечение, энергетический портал для клиентов и обеспечивает автоматический сдвиг потребления энергии, делая более эффективной стратегию управления энергией.

Управляющий директор GridBeyond в Великобритании, Уэйн Манкастер, отметил, что сбытовые компании «теперь считают нас «поставщиками платформ», а не агрегаторами. Но какой бы ни была терминология, ключевым является сотрудничество, чтобы предложить что-то интересное».

66

Мобильные игры для управления спросом

Дата: 26 февраля


Для вовлечения частных потребителей в практики управления спросом (Demand Response) энергетики прибегают к необычным решениям.

Британская энергосбытовая компания Northern Powergrid завершила пилотный проект, в котором тестировалась эффективность мобильных игр для побуждения потребителей участвовать в программах управления спросом.

GenGame

Более 2000 клиентов приняли участие в тестовой версии игры и активно боролись за денежные призы, отключая электроприборы в часы пиковой нагрузки. Результаты проекта показали, что потребители сократили свое потребление электроэнергии в среднем на 11%.

Игра, разработанная в сотрудничестве с Университетом Ньюкасла и компанией по геймификации GenGame, была частью трехлетнего проекта Northern Powergrid по активизации вовлечения потребителей в управление спросом (Activating Community Engagement (ACE) Project).

67

Для участия в игре и автоматизации Demand Response потребителям нужно было установить в своих домах ряд устройств типа «умных розеток».

Хотя в этом «ультрасовременном испытании» принимали участие домохозяйства на севере Англии, его значение выходит далеко за пределы Великобритании, считают представители Northern Powergrid.

Сегодня в стадии разработки находится следующий проект - GenDrive. В его рамках будет рассмотрено, как мобильные игры смогут стимулировать водителей электромобилей использовать свои транспортные средства для поддержки энергосистемы Великобритании.

Схожий проект Demand Response с элементами геймификации будет реализован в Сингапуре командой Onder, входящей в сообщество EnergyNet, и местным энергетическим ритейлером.

68

Умные термостаты Google участвуют в управлении спросом в Калифорнии



Новые технологические решения позволяют эффективно агрегировать мелкие нагрузки индивидуальных пользователей для управления спросом.

Американский оператор платформы распределённых ресурсов Leap заключил партнерское соглашение с Google Nest, которое позволит использовать интеллектуальные термостаты, установленные в домах граждан, в качестве консолидированного ресурса управления спросом с помощью платформы Leap. Как заявляет компания, она «позволяет каждому подключенному устройству помогать в балансировке системы и получать за это плату», а также обеспечивает доступ к оптовым рынкам электроэнергии с помощью единого API.

Умные термостаты Nest позволяют дистанционно управлять горячим водоснабжением и отоплением дома. Заявляется, что программа, интегрированная в устройство, изучает поведение потребителей.

Термостат Google Nest

69

В соответствии с соглашением, платформа Leap будет интегрирована в программу Rush Hour Rewards от Google Nest, что позволит клиентам в Северной Калифорнии и в районе залива Сан-Франциско обеспечивать гибкие ресурсы на стороне спроса для системного оператора штата CAISO. Leap получила право участвовать на рынке управления спросом на прошлогоднем аукционе California Demand Response Auction Mechanism (DRAM).

Более 2500 владельцев умных термостатов уже зарегистрировались для участия в платформе Leap, и ожидается, что еще тысячи последуют их примеру.

На примере сотрудничества Leap и Google Nest мы видим, что на рынок управления спросом постепенно выходят самые мелкие нагрузки индивидуальных потребителей, и появляются технологические решения, позволяющие их эффективно агрегировать.

70

В Cингапуре создается первая виртуальная электростанция



Сингапурский регулятор энергетического рынка Energy Market Authority (EMA) и многопрофильный концерн Sembcorp Industries (Sembcorp) совместно предоставили грант Наньянскому технологическому университету (NTU) для разработки первой в стране виртуальной электростанции (VPP). Проект носит название «Интернет энергии с усовершенствованной аналитикой, моделированием, оптимизацией и цифровизацией для решений в области хранения энергии и возобновляемых источников энергии» и является частью программы крупной сингапурской Energy Grid 2.0. В настоящее время Инфраструктурный центр EnergyNet, МФТИ и команда стартапа Onder ведут переговоры с NTU об участии в этой программе с решениями, основанными на архитектуре Интернета энергии (IDEA).

Во всём мире расширяется использование распределенных

энергоресурсов (DER), и работа этих децентрализованных систем может быть скоординирована, так что они начинают выступать на рынке в качестве единого управляемого объекта.

71

Обрабатывая в режиме реального времени информацию от различных DER, виртуальная электростанция оптимизирует выработку этих ресурсов, расположенных по всему острову. Колебания из-за переменчивости поступлений солнечной энергии в разных местах могут быть автоматически сбалансированы посредством VPP. Станция также оснащена алгоритмами прогнозирования и оптимизации спроса, которые учитывают состояние сингапурской энергосистемы и рыночные условия.

VPP могут обеспечить множество преимуществ, таких как гибкость и масштабируемость, и повысить устойчивость энергосистем. Новые DER могут быть легко подключены к виртуальной электростанции, а распределенная архитектура снижает риски концентрации, отказ одной из точек не вредит системе в целом. Она позволяет быстро изолировать любую неисправность в системе распределенной генерации, ограничивая потери электроэнергии для конечных пользователей. Оператор VPP может контролировать различные распределенные ресурсы, обеспечивая при этом баланс между спросом и предложением.

Исполнительный директор EMA Нджиам Ши Чун отмечает: «Энергетический ландшафт меняется, и нам нужны решения, которые поддерживают наш экономический рост и в то же время защищают окружающую среду. Вот почему такие решения, как виртуальная электростанция, важны, поскольку они помогают нам интегрировать более чистые источники энергии в нашу энергетическую систему».

«Sembcorp рад объединить наш опыт в области энергетики с EMA и NTU для создания виртуальной электростанции в Сингапуре. VPP принесет пользу Сингапуру за счет объединения возобновляемых ресурсов и ресурсов хранения энергии для более эффективного удовлетворения потребностей страны в энергии и устойчивости», — подчёркивает Мэтью Фридман, главный директор Sembcorp по цифровым технологиям.

72

Vattenfall выходит на рынок управления спросом

Дата: 21 марта


Энергетический концерн приобрёл стартап с широкими технологическими компетенциями в области автоматизированного управления спросом.

Европейский энергетический гигант Vattenfall выходит на рынок управления спросом (demand response). Этот выход осуществляется (в духе цифровой эпохи) с помощью приобретения молодой компании, разрабатывающей «энергетическое программное обеспечение». В данном случае речь идёт о голландском стартапе Senfal, который был выкуплен шведским концерном полностью.

Senfal предлагает две основные услуги: роботизированную торговлю электроэнергией (Robotic Power Trading) и автоматизированное управление спросом (Automated Demand Response), «которые обеспечивают максимально эффективную и гибкую систему электроснабжения».

Программные решения Senfal позволяют автоматизировать услуги

управления спросом для крупных клиентов — потребителей, используют алгоритмы на основе искусственного интеллекта для определения оптимального использования энергетических активов, а торговые «боты»

73

принимают самостоятельные решения о покупке или продаже на краткосрочных рынках.

Теперь технология Senfal будет масштабироваться на внушительной клиентской базе Vattenfall.

Европейский рынок управления спросом находится на подъеме. Неудивительно, что в последнее время здесь отмечается активность крупных игроков, скупающих перспективные технологические компании. В прошлом месяце Shell приобрела лондонского агрегатора нагрузки Limejump. Ещё раньше французская Engie купила контрольный пакет акций KiWi Power.

74

Запущен новый проект по управлению спросом для домохозяйств



Вовлечение частных потребителей в практики управления спросом активно тестируется передовыми агрегаторами.

Британский агрегатор KiWi Power запустил пилотный проект по управлению спросом для домашних хозяйств, первый в своём роде в Великобритании22.

Эксперты компании, названные «Зелёными докторами», установят на электросчётчиках участников проекта (ими стали 100 домохозяйств) специальные устройства. В ситуации повышенного спроса на электроэнергию эти устройства будут передавать сигналы на смартфоны жителей, оснащённые приложением от KiWi.

Приложение KiWi Power

Участникам будет предложено сократить потребление электроэнергии на срок от одного до трёх часов. Агрегатор сообщает, что

22 https://medium.com/internet-of-energy/kiwi-dr-b12bbbe1a2ef#_edn1

75

эти предложения будут поступать всего один-два раза в месяц, и домохозяйства каждый раз будут самостоятельно решать, снижать им потребление или нет.

За каждое участие потребителей в регулировании нагрузки они будут получать баллы, которые затем можно будет конвертировать в ваучеры, стоимость которых оценивается в пределах от 5 до 35 фунтов стерлингов в год.

Предлагаемое приложение даёт советы по энергосбережению и также указывает, какие приборы потребляют больше всего электроэнергии.

KiWi Power отмечает, что частные потребители электроэнергии должны иметь те же возможности и выгоды от управления спросом, что и коммерческие и промышленные клиенты: «Этот сегмент рынка имеет большой потенциал, но для достижения масштабного успеха требуется хорошее понимание моделей потребления и поведения, а также выявление лучших каналов и сообщений для устойчивого взаимодействия с клиентами».

Проект KiWi Power, названный «Greenwich Energy Hero», является частью финансируемой Европейским Союзом программы «Sharing Cities», посвященной исследованию умных городов.

Похожий пилотный проект проводит Northern Powergrid в партнёрстве с GenGame. В их случае для стимулирования снижения потребления использовалась геймификация с возможностями выиграть денежные призы.

В вышедшем в 2019 году совместном докладе IC Энерджинет и Системного оператора ЕЭС России «Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности» отмечается, что «развитие практики управления спросом идёт от «простого к сложному»: прежде всего, охватываются «лежащие на поверхности» крупные потребители, агрегирование которых осуществляется относительно просто, но постепенно к участию в управлении спросом привлекаются всё более мелкие потребители, вплоть до отдельных домохозяйств». Как мы видим, вовлечение частных потребителей в практики управления спросом активно тестируется передовыми агрегаторами.

76

Холодильник с накопителем энергии для участия в demand response



Холодильники и морозильники в своей совокупности потребляют внушительные объемы электроэнергии. Поэтому эти устройства уже давно привлекают внимание со стороны исследователей и энергетиков на предмет их участия в регулировании нагрузки.

Обычные устройства теоретически позволяют смещать потребление

электроэнергии во времени лишь незначительно, поскольку от перепадов температуры качество продуктов страдает.

Исследователи из Баварского центра прикладных энергетических исследований (ZAE Bayern) разработали следующий подход23. Они оборудовали холодильник с морозильной камерой накопителем тепловой энергии, в котором содержится материал с фазовым переходом. В данном

23 https://www.pv-magazine.de/2019/02/22/speicher-highlights-platz-6-kaeltespeicher-im-kuehlschrank-hilft-lasten-zu-verschieben/

77

случае речь идёт о солевом растворе, который замерзает при температуре около -20 градусов по Цельсию и может поддерживать постоянную температуру в холодильнике в течение семи часов. Соответственно, на это время электропитание можно отключить. После этого материалу потребуется пять часов, чтобы снова вернуться в замороженное состояние.

Такой накопитель стоит недорого, однако не лишен «стандартных» недостатков, таких как саморазряд и потери при преобразовании энергии. Скажем, если для обычного холодильника требуется 900 Втч в сутки, то в случае с накопителем потребление возрастает до 1,2 кВтч.

Тем не менее, расчёты ZAE Bayern показывают, что, если половина всех холодильников в ФРГ будет оборудована таким хранилищем тепловой энергии, это может обеспечить сдвиг 1-2 ГВт нагрузки.

78

Оптимизированное управление накопителем энергии



Агрегатор децентрализованных ресурсов и активный участник рынка управления спросом компания KiWi Power включила в свой портфель систему накопления энергии мощностью 15 МВт, работающую на основе литий-ионных аккумуляторов. Между KiWi и владельцем накопителя, компанией Gresham House New Energy, заключён договор на «оптимизацию» ресурса.

KiWi Power обеспечит участие СНЭ в Механизме балансирования (Balancing Mechanism, BM) на британском рынке, а также оптимизацию этого актива по отношению к множеству других потоков доходов, включая вспомогательные услуги (ancillary services).

Механизм балансирования — один из инструментов, используемых

британским системным оператором National Grid для обеспечения баланса между предложением и спросом на электроэнергию в режиме, близком к реальному времени.

Агрегированные накопители недавно начали участвовать в BM, первая сделка состоялась во второй половине 2018 года.

Запатентованная технологическая платформа KiWi Power будет автоматически управлять активом в режиме реального времени, следуя стратегии, направленной на максимизацию ценности и срока службы СНЭ,

79

путем непрерывной оценки «стоимости деградации» каждого рыночного действия.

Томас Дженнингс, глава отдела оптимизации в KiWi Power, сказал, что агрегатор «максимизирует» отдачу батареи, увеличивая ее производительность и эффективность поиска оптимальных применений.

Компания планирует к концу года довести агрегированную мощность накопителей до 80 МВт.

80

Термоэлектрические накопители — хранение электричества, тепла и холода



Идущая в мире энергетическая трансформация охватывает пока, главным образом, сектор электроэнергетики. В то же время на электроэнергию приходится всего лишь примерно 20% конечного потребления энергии. Поэтому специалисты подчеркивают важность «совмещенной» трансформации в других секторах — тепло- и хладоснабжении, транспорте (sector coupling).

Одним из инструментов таких изменений являются технологии «Power-to-Х» — речь идёт о преобразовании электричества в другие субстанции с последующим их хранением и использованием в разных сферах. Например, водород и технологии «Power-to-Gas» («Power-to-Hydrogen»), которые преобразуют электричество в водород для последующей ре-электрификации, использования на транспорте и в других секторах.

В то же время в мире активно ведётся работа и над другими, «более прозаичными» технологиями, например, «Power-to-Heat» (преобразование электроэнергии в тепло). Следует подчеркнуть, что речь идёт об «избыточной», или «бросовой» электроэнергии, которая вырабатывается ветровыми и солнечными электростанциями в периоды низкого спроса. «Power-to-Heat» считается важным инструментом повышения эффективности интеграции ВИЭ в энергетические системы. Например, в Китае до сих пор высок процент принудительных ограничений выработки генерации на основе солнца и ветра (curtailment). Соответственно, во многих случаях может быть экономически целесообразным преобразовывать это электричество в тепло, и КНР реализует соответствующие проекты.

В Европе производитель ветрогенераторов Simens Gamesa предлагает хранить «избыточную» ветровую электроэнергию в нагретом камне, а энергетический концерн Vattenfall для теплоснабжения берлинских микрорайнов использует стальные пластины, предварительно нагревая их до 650 градусов с помощью ветровой и солнечной электроэнергии. Такие хранилища энергии относительно дёшевы, не содержат потенциально опасных для окружающей среды компонентов, а

81

окупаемость проектов обеспечивается, в первую очередь, за счёт продажи тепла.

Сегодня мы остановимся подробнее на проекте термоэлектрической системы накопления энергии (Electro-Thermal Energy Storage system — ETES), который реализуется компанией MAN Energy Solutions при участии ABB. В данном комплексном проекте наглядно демонстрируется связка электроэнергетики с секторами тепло- и хладоснабжения. Система хранит электроэнергию, тепло и холод.

ETES использует избыточное возобновляемое электричество для выработки тепла и холода («цикл зарядки») и сохраняет их в изолированных резервуарах. Тепло и холод могут быть преобразованы обратно в электроэнергию или поставлены потребителям. Например, тепло может передаваться в системы централизованного теплоснабжения, для пищевой промышленности, прачечным и т. д., а холод — центрам обработки данных, хоккейным аренам, в системы кондиционирования небоскребов.

По словам представителя MAN, «ETES является единственной системой хранения, способной одновременно хранить электроэнергию, тепло и холод, а также распределять их среди потребителей, что делает ее уникальной. Благодаря высокой общей эффективности, модульности системы и ее низкому воздействию на окружающую среду, ETES является устойчивым решением для накопления энергии, которое подходит для широкого спектра применений по всему миру».

Технология турбомашин и технологический процесс зарядки и разрядки являются ключевыми элементами этой системы накопления энергии и отражают основные компетенции MAN Diesel и Turbo, материнской компании MAN Energy Solutions. Схема работы устройства следующая.

82

Цикл зарядки:

Термоэлектрический накопитель энергии — процесс зарядки (MAN Energy Solutions)

1. Турбокомпрессор работает на избыточной энергии из возобновляемых источников, сжимая CO2, который нагревается до 120° C.

2. CO2 подается в теплообменник и нагревает воду.

3. Горячая вода хранится в изолированных резервуарах (три – под атмосферным, один – под повышенным давлением), каждый из которых имеет отдельно определенный уровень температуры.

4. CO2 под высоким давлением подается в расширитель, который снижает давление. СО2 сжижается и охлаждается.

5. Сжиженный СО2 снова прокачивается через систему теплообмена; на этот раз на холодной стороне системы.

6. Тепло отбирается из окружающей воды, и в резервуаре для хранения льда образуется лед.

83

Цикл разрядки:

Термоэлектрический накопитель энергии — процесс разрядки (MAN Energy

Solutions)

1. Газообразный CO2 поступает в теплообменник на холодной стороне системы, где он конденсируется при соприкасании с холодом из резервуара для хранения льда.

2. Лед в резервуаре тает.

3. (Насос CO2 снова увеличивает давление CO2.

4. CO2 проходит через теплообменник и нагревается водой в резервуарах для горячей воды.

5. Тепло от нагретого CO2 подается в турбину, где тепло преобразуется обратно в электрическую энергию через связанный генератор. Электричество поступает в сеть.

По данным авторов проекта, в зависимости от конкретной конфигурации, эффективность этого процесса достигает примерно 50–55%. Использование и распределение тепла или холода по потребителям увеличивает общую эффективность процесса до 70%.

MAN Energy Solutions рассматривает ETES как инновационное и модульное решение для хранения, управления и регулирования энергии для средних и крупных потребителей тепловой и электрической энергии.

84

Потенциальные рынки — это промышленные и муниципальные пользователи.

85

На рынок Великобритании впервые выведена гигантская «виртуальная электростанция» мощностью более 1 Гвт



Крупные энергетические компании на конкурентных рынках внедряют инновационные бизнес-модели.

Норвежская электроэнергетическая компания Statkraft, одна из крупнейших в Европе, впервые вывела на рынок Великобритании «виртуальную электростанцию»24, в которой интегрированы ВИЭ, накопители энергии и высокоманевренные газовые электростанции.

Виртуальная электростанция (Statkraft)

Виртуальная электростанция объединяет и контролирует работу более чем 1000 МВт ветровых, солнечных электростанций, накопителей энергии и газовых электростанций, принадлежащих разным поставщикам,

24 https://www.statkraft.co.uk/media/news/2019/statkraft--first-virtual-power-plant-to-integrate-renewable-power-storage-and-flexibility-assets-in-the-uk/

86

и сопоставляет их выработку с постоянно обновляемыми прогнозами цен на сутки вперед, в течение дня и краткосрочных (cashout price), что позволяет оптимизировать торговлю электроэнергией в реальном времени на британском энергетическом рынке.

«Идея состоит в том, чтобы в течение нескольких секунд согласовать производство возобновляемой энергии с рыночным спросом», — говорит Дункан Дейл, вице-президент по продажам и новым продуктам Statkraft в Великобритании. – «Увеличение доли возобновляемой энергии в Великобритании потребует максимальной гибкости в британской энергосистеме. Интегрируя аккумуляторы и газовые генераторы в виртуальную электростанцию и оптимизируя их работу, мы можем надежно обеспечить эту гибкость».

Компания Energy & meteo systems поставила программное обеспечение виртуальной электростанции, которое объединяет, контролирует и координирует децентрализованные генерирующие объекты, накопители энергии и контролируемые нагрузки через общий интеллектуальный центр управления. Благодаря этому децентрализованные ресурсы могут выступать на энергетических рынках как обычная электростанция.

Statkraft планирует удвоить мощность своей британской виртуальной электростанции к лету 2019 года.

Активные энергетические комплексы

88

Количество мини-сетей в мире к 2030 году вырастет более чем в 10 раз

Дата: 1 июля


Всемирный банк прогнозирует, что к 2030 году 210 тысяч мини-сетей будут снабжать энергией полмиллиарда землян.

Всемирный банк (World Bank) опубликовал «технический доклад» «Мини-сети для полумиллиарда людей». В нём содержится статистическая информация, а также прогноз развития данного сектора энергетики до 2030 года.

Количество людей, обслуживаемых мини-сетями. Прогноз до 2030 года

Банк использует термин «мини-сети» (mini grids) и даёт довольно широкое определение: «Мини-сети — это системы выработки и распределения электроэнергии, которые обеспечивают электричеством: или немногих клиентов в отдаленных населенных пунктах, или сотни тысяч

89

потребителей в малых или крупных городах. Они могут быть полностью изолированы от большой энергосистемы или подключены к ней, но способны изолировать себя от центральной сети (работать в островном режиме). Мини-сети обеспечивают электроснабжение домашних хозяйств, предприятий, государственных учреждений и «якорных» клиентов, таких как телекоммуникационные вышки и крупные сельскохозяйственные предприятия. Они предназначены для обеспечения качественного, надежного снабжения электричеством».

Авторы выделяют три типа (три поколения) мини-сетей. Первый и второй типы — это простейшие системы, в которых электричество вырабатывается дизельными генераторами или малыми ГЭС и доставляется потребителям по локальным сетям. Третье поколение — это фактически современные микросети, в которых используется гибридная генерация с участием солнечной энергии и новейшие технологии, такие как интеллектуальные счетчики и системы дистанционного мониторинга. Мини-сети третьего поколения, как правило, строятся таким образом, чтобы обеспечивать возможность подключения к «основной» энергосистеме, отмечается в докладе.

Банк обращает внимание на важность правильных «институциональных рамок» для реализации проектов мини-сетей и даёт соответствующие рекомендации по их устройству.

Институциональная структура для создания мини-сетей

90

По оценкам банка, типичная (средняя) мини-сеть третьего поколения требует 0,5–1 млн долларов США инвестиций и обслуживает 200–800 клиентов. Установленная мощность солнечной генерации в ней составляет 50–100 кВт, а емкость накопителей энергии — 200–500 кВт·ч.

Основные выводы доклада: задачи электрификации в мире будут в значительной степени решаться с помощью современных мини-сетей с использованием солнечной энергии и накопителей, и количество мини-сетей к 2030 году вырастет более чем в десять раз — с нынешних 19 тысяч до 210 тысяч. Такие небольшие системы будут обеспечивать электричеством 490 млн жителей земли. Требуемый для этого объём инвестиций оценивается авторами в 220 млрд долларов США.

По оценке Банка, при реализации всего указанного объёма проектов мини-сетей до 2030 года будет введено 10–15 ГВт мощностей солнечной энергетики и 50–110 ГВт·ч систем накопления энергии.

91

Мини или микро? Термины и определения для «малых сетей»



Мы часто используем термины «минисети» и «микросети» как синонимы, подразумевая, что мини — это чуть больше, чем микро.

В принципе, и в статистике также часто учитываются «в общем котле» сети разного размера и даже разного типа, например, удаленные микросети, работающие на изолированных территориях (remote microgrids) и «продвинутые» микросети, способные работать как вместе с «большой сетью», так и независимо от неё.

В то же время, делаются попытки создать классификацию, в которой

проводились бы чёткие различия сетей разных типов.

Например, в статье на ресурсе Microgrid Knowledge25 предлагается следующее деление:

25 https://microgridknowledge.com/micro-minigrids-energy-needs/

92

Региональная или центральная макросеть (macrogrid) — система, управляющая энергоснабжением стран и больших территорий, призванная обеспечивать надежную поставку электроэнергии и мощности для всех пользователей энергетической инфраструктуры.

Минисеть (Minigrid) характеризуется использованием в удаленных местах, где нет центральной сети. Он также часто описывается как автономная (off-grid) система, так как не требует подключения к более крупной макросети. Например, в регионах с формирующейся энергетикой, таких как Африка, сельские общины используют часто минисети, работающие автономно. Используя распределенные энергетические ресурсы, такие как солнечная или ветровая энергия, или дизельные генераторы, эти минисети функционируют точно так же, как макросеть, просто в меньшем масштабе.

Данный подход в целом соответствует определению, данному Всемирным банком: Минисети (mini-grids) — это «изолированные небольшие распределительные сети, как правило меньше 11 киловольт (кВ), которые обеспечивают электроэнергией локальную группу потребителей и вырабатывают электроэнергию из небольших генераторов, потенциально связанных с системой накопления энергии».

Микросеть (Microgrid), в отличие от полностью автономной модели, обеспечивает интерактивные и функциональные отношения между центральной сетью и своими пользователями. Это важное различие. Микросеть может использоваться в качестве ресурса, оказывающего услуги «большой сети», но и может отделяться от неё и работать как минисеть, максимизируя преимущества как для центральной сети, так и для конечных пользователей.

По определению Министерства энергетики США, «микросеть — это группа взаимосвязанных нагрузок и распределенных энергетических ресурсов в четко определенных электрических границах, которая действует как единый контролируемый объект по отношению к системе. Микросеть может подключаться к центральной сети и отключаться от неё, чтобы она могла работать как в режиме подключения к сети, так и в островном режиме».

Исходя из предложенной логики, микросеть является развитием минисети с использованием новых, более сложных организационных и технологических (цифровых) подходов.

93

В заключение хотелось бы обратить внимание, что перевод английского «grid» как «сеть», конечно, далеко не идеален. Всё-таки, под термином grid понимается система, а не только сеть передачи электроэнергии, и микросеть — это, конечно же, микросистема (микро-энергетическая система). Тем не менее, видимо, в русском языке не удалось найти подходящий короткий термин, и термин «микросеть» как-то устоялся в языковой практике.

94

«Рыцари круглого стола» распределенной энергетики


Автор: Игорь Чаусов

Один из центральных мотивов легенд о короле Артуре — круглый стол, за которым, как равные, собирались его рыцари. Этот круглый стол — символ возможности установления договоренностей на равных между очень разными, но служащими одному делу людьми.

На Оркнейских островах — родине сэра Гавейна, одного из самых известных рыцарей короля Артура — решили создать «круглый стол» для распределенной энергетики: единую платформу ReFLEX Orkney для согласования работы множества островных источников энергии, которые сообща должны придавать энергосистеме островов гибкость, необходимую для использования огромных ветроэнергетических ресурсов северной Шотландии.

Оркнейская солнечная энергетика

В рамках проекта стоимостью £28,5 млн на Оркнейских островах предполагается развернуть множество таких источников гибкости и интегрировать на платформу уже работающие объекты. В общей сложности должна быть создана система согласованной работы 500

95

домашних накопителей, 100 коммерческих и сетевых систем накопления электроэнергии, 200 зарядных станций V2G с более чем 600 электромобилями, 100 дистанционно управляемых электрических водонагревателей, а также включить в систему инфраструктуру островных муниципальных электробусов и зарядки электрических велосипедов и скутеров. Кроме того, к системе подключится создаваемая Doosan электростанция на водородных топливных элементах.

Оркнейская ветроэнергетика

Все вместе эти источники энергии, управляемая нагрузка и накопители энергии будут регулировать работы ветрогенераторов, установленных на островах и в атлантической акватории, чтобы обеспечить максимально возможное использование этой возобновляемой энергии и снизить потребность в ископаемом топливе для энергоснабжения островов.

Авторы проекта называют его первой в своем роде «виртуальной энергосистемой», интегрирующей в рамках одного острова управление всеми доступными источниками энергии и средствами регулирования энергетического баланса.

96

Microgrid для нефтегазового бизнеса



Компания Black & Veatch, занимающаяся инжинирингом и созданием объектов энергетической инфраструктуры, только что завершила проект по созданию в США микрогрид для нефтегазового гиганта Shell. Проект призван помочь нефтегазовой компании определиться с дальнейшими шагами в области распределенной энергетики.

Развернутый в Технологическом центре Shell в Хьюстоне (Техас) проект будет использоваться подразделением «Разведка и добыча» в качестве исследовательской площадки, своего рода «живой лаборатории», а также обеспечивать энергией сам центр.

Микрогрид включает в себя солнечную генерацию мощностью 300 кВт, газопоршневую установку на 127 киловатт, литий-ионный накопитель энергии на 250 кВт и 1050 кВт∙ч и блок нагрузки на 250 кВт. В 2019 году система будет дополнена новой системой управления накопителями (BESS) и зарядными станциями для электромобилей.

Микрогрид должен быть в состоянии предоставлять критически

важные услуги электроснабжения во время перебоев в подаче электроэнергии и других событий, влияющих на сетевое энергоснабжение. Команда Shell, эксплуатирующая систему, сможет использовать данные о потреблении электроэнергии, производстве солнечной энергии и другие

97

метрики для оптимизации системы с помощью облачной платформы ASSET360, поставленной Black & Veatch.

Микрогрид уже приносит пользу Технологическому центру, обеспечивая возобновляемую энергию для части кампуса. «Экспортируя электроэнергию в местную сеть, мы получаем экономическую выгоду», - отмечает Джон Ла Фоллетт, сотрудник отдела исследований и технологий Shell по новой энергетике.

Компания Shell при богатом нефтегазовом прошлом и настоящем является крупным игроком на рынке новых энергетических технологий. В её портфеле инвестиции в электроэнергетику, солнечную и ветровую энергетику, накопители энергии, технологии зарядки электромобилей, водородные технологии. Компания стремится участвовать во всех перспективных направлениях новой энергетики, чтобы быть готовой к энергетическому переходу.

98

В Австралии создаётся первый индустриальный микрогрид на основе ВИЭ

Дата: 25 сентября


Правительство Западной Австралии объявило, что консорциум во главе с газоснабжающей организацией Enwave Australia был назначен для разработки первой в Австралии промышленной микросети (Industrial Microgrid) на основе возобновляемых источников энергии в бизнес-парке Peel.

Являясь частью проекта «Transform Peel» стоимостью в несколько миллиардов долларов, бизнес-парк Peel представляет собой стратегически расположенный промышленный комплекс, созданный с акцентом на сельскохозяйственные инновации и экологическую устойчивость, и с потенциалом приносить около 1 миллиарда долларов в экономику штата ежегодно.

Микросеть будет работать как в автономном режиме, так и, при

необходимости, питаться электричеством от местной централизованной системы Westen Power. В её состав войдут фотоэлектрическая солнечная

99

электростанция и система накопления энергии. Точные технические параметры объектов неизвестны, но некоторые эксперты говорят о том, что солнечная электростанция будет иметь мощность до 6 МВт, а системы управления (Smart Network Design Services) поставит Siemens.

В данном австралийском случае промышленная микросеть также является одним из средств привлечения клиентов в бизнес-парк, она предлагает электроэнергию на 30% дешевле стандартных тарифов.

Проект предусматривает возможности расширения. Например, по мере роста потребления электроэнергии в бизнес-парке, оператор может арендовать кровельные пространства у предприятий для установки дополнительных солнечных панелей, которые будут подавать электроэнергию в микросеть.

100

Все в дело: микрогриды становятся всеядными



В Калифорнии реализуется демонстрационный проект микросети (microgrid)26, обладающий рядом особенностей. Во-первых, речь идёт о снабжении военной базы и соответствующих особых требованиях надёжности. Во-вторых, структура микросети включает в себя чрезвычайно широкий набор источников энергии и распределенных ресурсов. В-третьих, в число этих источников энергии входит свалочный газ, то есть газ, получаемый с полигонов твердых бытовых отходов (ТБО).

Miramar Microgrid

Объект включает в себя солнечную фотоэлектрическую электро-станцию (1,3 МВт), газодизельную электростанцию мощностью 6,45 МВт, генерацию на основе свалочного газа (3,2 МВт), систему кондиционирования и вентиляции, участвующую в управлении спросом (demand response) (1,6 МВт), сетевой накопитель энергии мощностью 3 МВт, распределенные накопители энергии в зданиях суммарной мощностью 390 кВт, накопитель тепловой энергии на 157 кВт, станции зарядки

26 https://microgridknowledge.com/miramar-microgrid-landfill-waste/

101

электромобилей. Всё это дирижируется «усовершенствованной системой управления микросетью».

Одной из задач проекта является выработка оптимальных вариантов использования свалочного газа. При этом, отмечается нестабильность данного источника энергии: «Как и солнечная энергия, газ, извлекаемый с полигонов ТБО, является прерывистым источником и даже хуже. Мы можем прогнозировать солнечное излучение, но мы не можем точно предсказать, что произойдёт со свалочным газом». Поэтому микросеть призвана продемонстрировать, каким образом системы хранения энергии помогут решить проблему переменчивости выработки на основе свалочного газа.

Микросеть должна функционировать как в автономном (островном) режиме, так и в связке с обычными сетями, и обеспечивать энергией всю базу, включая около 100 зданий и аэродром, со 100%-й надежностью, в том числе в случаях отключения централизованного энергоснабжения.

102

Университетская микросеть

Дата: 8 мая


Северо-Восточный университет в Бостоне создаёт современную микросеть для повышения надёжности и декарбонизации. Два года назад расположенный в Бостоне Northeastern University (Северо- Восточный университет) начал задумываться о повышении надежности энергоснабжения после продолжительного перебоя с электричеством, повлиявшего на учебный процесс. В результате было принято решение создать микросеть и при этом не только повысить надёжность, но и постепенно перейти к углеродно-нейтральной деятельности к 2050 году, в соответствии с целями, установленными городскими властями.

Проект «комплексной интегрированной» микросети университета

разработан таким образом, что экономия энергии может окупить все капитальные вложения. Он включает в себя разнообразные мероприятия по энергосбережению, установку крупной комбинированной генерирующей установки, системы хранения энергии, дополнительной пиковой генерации, модернизацию системы передачи электроэнергии и теплоснабжения. План также предусматривает использование солнечной энергии на территории университета и за его пределами.

103

В настоящее время Northeastern University закупает всю свою энергию — 90 000 МВт·ч электроэнергии и 570 000 млн БТЕ природного газа — из внешних источников. Микросеть проектируется достаточно мощной для обслуживания основного кампуса во время перебоев снабжения от центральной сети. Переключение в островной режим будет осуществляться мгновенно, без каких-либо беспокойств для потребителей.

В соответствии с миссией университета, проект строится как «живая учебная лаборатория», где студенты-инженеры могут получить практический опыт работы с микросетью и связанными с ней передовыми энергетическими технологиями.

104

Гиганты объединяются для создания микросетей



Технологические концерны ABB и Rolls-Royce объявили о глобальном партнерстве в области технологий микросетей и их передовой автоматизации. Вместе две компании предложат инновационные, энергосберегающие microgrid-решения для коммунальных, коммерческих и промышленных предприятий.

Партнерство ABB и Rolls-Royce

По определению ABB, микросеть — это небольшая электрическая сеть, которая объединяет энергию от распределенных генерирующих ресурсов, таких как комбинированные теплоэлектростанции, дизельные и газовые генераторные установки, возобновляемые источники энергии, накопители энергии. Микросеть обеспечивает общий контроль за координацией этих ресурсов для удовлетворения требований разных потребителей, – промышленных, коммерческих, жилого сектора. Микросети могут работать отдельно от основной электрической сети или подключаться к ней. Способность микросети беспрепятственно отделять

105

(отключать) себя от основной сети в случае возможного сбоя или чрезвычайной ситуации становится всё более важной характеристикой.

ABB и Rolls-Royce хотят дополнять друг друга в этом перспективном быстрорастущем секторе. ABB занимается энергетическим строительством и автоматизацией и давно является активным участником рынка microgrids. Rolls-Royce производит широкий ассортимент двигателей разного назначения, дизельные и газовые генерирующие системы для аварийных, базовых и пиковых нагрузок, а также установки для комбинированного производства тепла и электроэнергии.

В рамках партнёрства стороны станут комбинировать преимущества своих решений и совместно продвигать комплексные услуги в сфере микросетей. АBB «вносит» в партнёрство свою систему Ability e-mesh, обеспечивающую стабильную работу энергетической системы даже в условиях высокой доли возобновляемой энергии из разных источников и использующую, среди прочего, прогнозы погоды и нагрузки, а также алгоритмы машинного обучения. Решение Rolls-Royce MTU Onsite Energy, обеспечивающее бесперебойное и непрерывное энергоснабжение микросетей, станет другим краеугольным камнем сотрудничества.

«Сочетание нашей интегрированной технологии MTU для дизельных и газовых генераторных установок с модульным микросетевым решением ABB, его возможностями управления и удаленного обслуживания предложит клиентам объединенные преимущества двух мировых лидеров в технологиях», — отмечает Андреас Шелль, глава Rolls-Royce Power Systems.

106

Микросеть для повышения надёжности энергоснабжения

Дата: 20 мая


Microgrids всё чаще рассматриваются в качестве средства, способного повысить качество энергоснабжения с разумными затратами.

Энергетический регулятор американского штата Северная Каролина одобрил проект энергетической компании Duke Energy по созданию микросети (microgrid) для обслуживания небольшого городка Hot Springs.

Населённый пункт снабжается электричеством по единственной 10-

мильной линии электропередачи, которая проходит через гористую и лесистую местность, и в энергоснабжении частенько случаются перебои.

Микросеть призвана повысить надёжность системы.

Энергетики установят 2 МВт солнечных электростанций и систему хранения энергии на 4 МВт, которые способны функционировать в независимом от «большой сети» режиме. Работая же параллельно с сетью, они также могут предоставлять важные услуги, направленные на повышение надежности, такие как регулирование частоты и напряжения,

107

поддержка быстрого набора нагрузки (ramping) и обеспечение пиковых нагрузок.

Пока не ясно, является ли микросеть Duke Energy самым дешевым способом решения проблемы надежности, но регуляторы отмечают, что проект может дать государству и энергетическому предприятию лучшее понимание того, как технологии хранения могут сделать систему более надежной.

108

Нигерийские университеты уходят в автономное энергетическое плавание



Современные микросети позволят повысить надёжность энергоснабжения учебных заведений.

Четыре нигерийских университета вскоре отключатся от национальной энергетической системы и будут снабжаться электроэнергией с помощью автономных (off-grid) микросетей.

METKA Power West Africa, дочерняя компания греческого концерна Mytilineos, оказывает услуги по проектированию, закупкам и строительству (EPC) соответствующих объектов для этих четырёх университетов. Компания получила контракт от федерального правительства Нигерии в апреле 2018 года.

Электроснабжение университетов и госпиталей в рамках программы Energizing

Education. (Источник: https://rea.gov.ng)

109

Состоящие из солнечных электростанций, аккумуляторных батарей и резервной дизельной генерации, эти микросистемы разработаны для обеспечения бесперебойного питания в соответствии с потребностями университетов в электроэнергии. Проекты также предполагают строительство учебных центров для обучения студентов нигерийских университетов по программам возобновляемой и распределенной энергии.

Возможности централизованного энергоснабжения в Нигерии ограничены. Оно не везде доступно, его отличает низкая надежность, плохое качество и высокая стоимость. Автономные микросети могут предоставлять низкоуглеродную энергию более эффективно, надежно и с меньшими затратами.

В совокупности, генерирующая мощность четырех микросетей университетов составляет 7,5 МВт.

METKA Power West Africa будет эксплуатировать построенные ей микросети в течение одного года, а затем передаст их нигерийскому федеральному правительству.

Заглядывая вперед, правительство Нигерии планирует развернуть микросети аналогичной конфигурации в 37 университетах по всей стране в рамках программы «Заряжая энергией образование» (Energizing Education).

Показатели первого этапа программы Energizing Education. Источник:

https://rea.gov.ng

110

Разработанная Федеральным министерством энергетики, работ и жилищного строительства и осуществляемая Агентством по электрификации сельских районов, программа опирается на кредит Всемирного банка в размере 550 млн долларов США. Эти финансовые ресурсы помогают заложить основу для общенациональной распределенной энергетической системы, рынка и индустрии, ориентированных на местную возобновляемую энергетику и предприятия частного сектора.

Университетские проекты микросетей реализуются не только в африканских странах со слабыми энергетическими системами. Недавно мы рассказывали о проекте Университета в Бостоне, который создал современную микросеть для повышения надёжности и декарбонизации энергоснабжения.

111

Микросеть на основе топливных элементов



Быстрота, экологическая устойчивость и высокое качество электроэнергии явились факторами выбора необычной конфигурации микросети.

Очередной проект микросети для промышленного предприятия реализован в США. Обычная история: компания «II-VI Incorporated» расширяла производство, а энергоснабжающая организация была не в состоянии быстро обеспечить возросшие потребности в энергии и мощности.

Bloom Energy Servers

В результате заказчик выбрал вариант микросети от Bloom Energy — системы, которая может работать независимо от централизованного поставщика электроэнергии. Её конфигурация является, по нашим меркам, довольно необычной. Дело в том, что Bloom Energy является производителем топливных элементов, работающих на природном или биологическом газе. Эти генерирующие устройства даже называются производителем своеобразно — «серверами» (Bloom Energy Server).

Топливные элементы генерируют электроэнергию из природного газа или биогаза посредством электрохимической реакции, а не сжигания.

112

В результате они практически не выбрасывают вредных веществ, что также явилось важным фактором выбора заказчика. Кроме того, топливные элементы не требуют воды для охлаждения.

Помимо преимуществ в плане экологической устойчивости, новая микросеть мощностью 2,5 МВт обеспечивает повышенную энергетическую безопасность. Для работы «серверов» Bloom Energy используется подземная газовая инфраструктура, которая не подвержена воздействию неблагоприятных погодных явлений. Кроме того, система обеспечивает очень высокое качество электроэнергии («уровня ИБП»), что важно для высокотехнологичного производства «II-VI Incorporated».

113

Микросеть обеспечит круглосуточную работу международного аэропорта



Международный аэропорт Питтсбурга (Pittsburgh International Airport) в США объявил о начале создания первой в своем роде микросети, которая будет полностью питать оба терминала, все службы аэропорта, прилегающие гостиницу Hyatt и заправочную станцию Sunoco.

20-летний контракт на строительство, обслуживание и эксплуатацию microgrid мощностью 22,5 МВт получила компания Peoples Natural Gas. Аэропорт не будет инвестировать в микросеть, а лишь оплачивать электроэнергию (модель «микросеть как услуга»).

Объект, который планируется ввести в эксплуатацию к лету 2021 года, состоит из пяти генераторов, работающих на природном газе, общей мощностью около 20 МВт и около 7800 солнечных панелей (2,5 МВт). В настоящее время пиковое потребление аэропорта составляет примерно 14 МВт.

114

Интересной особенностью проекта является выбранная схема снабжения природным газом. Частично он будет поступать из пробуренных на месте скважин, хотя большую часть будет доставлять газопровод Peoples Natural Gas.

Микросеть сможет работать автономно и круглосуточно обеспечивать все потребности объекта в электричестве, но аэропорт останется подключенным к системе централизованного энергоснабжения и будет использовать её для резервного питания. Кроме того, уже имеющиеся дизельные генераторы обеспечивают дополнительный резерв.

Представители аэропорта заявили, что, благодаря микросети, Pittsburgh International станет одним из самых устойчивых аэропортов в мире.

«Аэропорты по всей стране изучают способы повышения надежности энергоснабжения после нескольких серьезных перебоев в подаче электроэнергии, которые привели к тысячам отмененных рейсов и неудобствам для пассажиров», – отмечается в заявлении аэропорт Питтсбурга. Другие крупные воздушные гавани США, например, в Сан-Диего, Лос-Анджелесе и Атланте также оценивают возможности создания микросетей.

115

Микросети как услуга



По оценке Navigant Research, примерно четверть устанавливаемых в мире микросетей работают по бизнес-модели «энергия как услуга» (energy-as-a-service)27.

Источник: Navigant Research

Эта модель предусматривает, что сервисная компания, поставляющая microgrid-решение, освобождает заказчика от технологических рисков, связанных с работой и обслуживанием сети, и обязуется обеспечивать бесперебойное энергоснабжение в течение оговоренного в договоре срока. Заказчик не несёт капитальных затрат, не владеет активами, а лишь оплачивает электроэнергию.

27 https://microgridknowledge.com/energy-as-a-service-model-microgrids

116

На практике сроки действия таких соглашений варьируются от одного года с конкретными вариантами пролонгации или без таковой до 20 лет и более.

Большинство микросетей в Северной Америке подключены к центральной энергосистеме. Это позволяет заказчику получать электроэнергию от микросети или от централизованного поставщика - в зависимости от того, что наиболее выгодно в данный момент времени. Например, заказчик будет получать электричество из микросети, когда центральная сеть испытывает перебои, или в периоды высокого спроса (и высоких цен) на электроэнергию. В другое время, если это предусмотрено договором и правилами рынка, сервисная компания - владелец микросети может продавать свободную мощность местной сбытовой компании или оптовому рынку, дополнительно монетизируя свои компетенции. При этом бизнес-модель проекта может предусматривать участие заказчика в таких дополнительных доходах.

Модель «энергия как услуга» применима к микросетям любого размера и любой конфигурации. Разумеется, для её эффективной реализации требуется соответствующая регуляторная база.

Удаленные и

изолированные

территории

118

Мировой рынок remote microgrids и его ключевые игроки



Удаленные микросети (Remote microgrids) постепенно становятся ключевой технологией организации снабжения электроэнергией во многих регионах мира, в которых доступ к этому благу цивилизации затруднён и ограничен. Относительно низкие капитальные затраты, по сравнению с созданием «полноценной», «традиционной» системы энергоснабжения, масштабируемость решений привлекают на рынок микросетей всё больше игроков.

Ключевые игроки рынка удалённых микросетей (Navigant Research)

119

По оценке Navigant Research28, в 2018 году объём мирового рынка удаленных микросетей составил 3 млрд долларов США. К 2027 году он вырастет до 10,2 млрд.

В своём исследовании Navigant приводит матрицу ключевых игроков мирового рынка Remote microgrids, поделённых на лидеров, преследователей и претендентов.

В основе оценки лежит анализ возможностей получения доходов той или иной компанией в рамках всей цепочки создания стоимости — от создания до разработки проекта. Тройка лидеров выглядит так: Optimal Power Solutions, ABB и Engie.

В Африке и Латинской Америке большинство микросетей являются удаленными, хотя некоторые из них обслуживают определенный бизнес, такой как добыча полезных ископаемых, отмечает Navigant. Многие такие сети, обеспечивающие первичный доступ к электричеству, могут считаться даже «нано-сетями» из-за их размера, а также из-за того, что они обслуживают единый объект. В то же время, они имеют возможность постепенно перерасти в микросети, соединяющие всё большее число домохозяйств и предприятий.

28 https://microgridknowledge.com/remote-microgrids-navigant/

120

Энергетические «острова»: микрогрид для удаленных и изолированных территорий



В мире существует множество территорий, которые можно отнести к категории островных, изолированных или труднодоступных. По тем или иным причинам эти территории не имеют электрической связи с «большой землей» и централизованного энергоснабжения, поэтому обеспечение их электроэнергией организуется локально, непосредственно в местах расположения потребителей.

Неудивительно, что при колоссальных размерах Российской Федерации не все её регионы охвачены сетями Единой энергетической системы (ЕЭС). По разным оценкам, на изолированных территориях проживает от 11 до 20 миллионов граждан РФ. Производство электроэнергии для них осуществляется местными объектами генерации, а её доставка до потребителей – местными (локальными, изолированными) сетями.

АГЭУ в селе Менза Забайкальского края. Источник: ГК Хевел

121

Во многих таких местах единственным источником электроэнергии исторически является дизельное топливо, которое доставляется «с большой земли» разными путями, а снабжение потребителей организуется по локальной сети, берущей своё начало от подстанции, размещенной при дизельной генерирующей установке. Такая ситуация характерна не только для России, это «обычная международная практика». Например, до недавнего времени энергообеспечение острова-государства Мальта в Средиземном море полностью основывалось на привозных нефтепродуктах.

По мере развития возобновляемых источников энергии, систем накопления энергии, информационных технологий и снижения их стоимости всё более широкое распространение получают более сложные и эффективные автономные энергетические решения для изолированных регионов.

Микрогрид — средство повышения эффективности энергоснабжения изолированных территорий

Повышение эффективности энергоснабжения на изолированных территориях на основе современных технологий является важной государственной задачей.

В президентском Указе «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» сформулирована задача «развития распределённой генерации, в том числе на основе возобновляемых источников энергии, в первую очередь в удалённых и изолированных энергорайонах»29.

В декабре 2018 года вице-премьер РФ Д. Козак поручил подготовить проект плана по модернизации неэффективной дизельной, мазутной и угольной генерации в труднодоступных регионах России30.

Для выполнения поставленных задач на нынешнем историческом этапе целесообразно использовать современные технологические решения, которые часто называют микро- или мини-сетями (англ. microgrids, minigrids).

Принимая во внимание, что английское слово «grid» можно перевести не только как, собственно, «электрическая сеть», но и

29 http://www.kremlin.ru/events/president/news/57425

30 http://government.ru/orders/selection/401/35150/

122

«энергетическая система», термин микро(мини)сеть также не следует понимать в узком смысле — речь идёт именно о «миниатюрной энергосистеме», а не только о сетевом хозяйстве.

В принципе, микросеть может работать как в островном режиме, так и быть подключенной в качестве самостоятельной единицы к сети централизованного энергоснабжения. Поэтому в статистике обычно отдельно выделяют системы, работающие изолированно (remote microgrids).

Для построения микросети в изолированных районах не существует единого универсального решения. Компоновка систем зависит от финансово-экономических условий, логистических возможностей и потенциала использования соответствующих ВИЭ на местах, наличия соответствующих технологических компетенций у инжиниринговых компаний, строящих микросети.

При этом в мире отмечается очевидная тенденция перехода от более простых решений к более сложным и технически совершенным. Например, начальным этапом эволюции «старых» локальных систем является добавление к дизельному генератору дополнительных генерирующих мощностей, функционирующих на основе ВИЭ. Наиболее распространёнными и популярными типами таких систем являются ветро-дизельные и солнце-дизельные комплексы. Поскольку выработка ветровых и солнечных электростанций имеет стохастический характер, весьма логичен переход на следующий этап — эффективность системы повышают накопители энергии. Например, отсутствие выработки в темное время суток и необходимость балансирования нагрузки в течение дня не позволяют фотоэлектрической генерации заместить более, чем 20–30% дизельных мощностей. Использование накопителей энергии позволяет продлить период использования «чистой» электроэнергии в течение суток и ещё больше сократить потребление дизельного топлива, а также повысить общую надёжность системы. По мере снижения стоимости накопителей энергии, в будущем они станут всё чаще использоваться в изолированных энергосистемах, всё больше снижая зависимость от привозных энергетических ресурсов.

Синхронизация, обеспечение оптимально сбалансированной работы таких гибридных объектов генерации, объединённых в микросети, является сложной инженерной задачей, требующей использования подходящих автоматики и программного обеспечения. Совершенствование данных средств автоматики и ПО, повышающее

123

эффективность взаимодействия всех элементов микросетей, является важной задачей их дальнейшего развития.

Мировой рынок remote microgrid и реализованные проекты

В глобальном масштабе уже реализованы сотни проектов микросетей с использованием ВИЭ в изолированных (островных) энергосистемах.

По данным Navigant Research, годовой объем рынка remote microgrid в 2018 году составил 1231 МВт, а микросетей, связанных с «большой землей» (grid-tied microgrid) — 1463 МВт. Суммарно объем рынка в денежном выражении — более 3 млрд долларов США. К 2027 г рынок вырастет до 4230 МВт для изолированных микросетей и 11576 МВт — для «сетевых», или 30 млрд долларов США суммарного годового объема рынка. Следует отметить, что в своих исследованиях Navigant Research не учитывает локальные сети, построенные вокруг исключительно дизельной генерации, для включения в отчёт в состав микросети обязательно должен входить как минимум один возобновляемый источник энергии.

Как быстро будет расти рынок микросетей? Источник: Navigant Research

Один из последних и крупнейших примеров микросети — этот проект компании «Тесла» на острове Кауаи (штат Гавайи, США), где установлена солнечная электростанция мощностью 13 МВт и накопители энергии ёмкостью 52 МВт∙ч, что позволяет экономить 6 млн литров дизельного топлива в год.

124

В России группой компаний «Хевел» построена «автономная гибридная энергоустановка» (АГЭУ) в селе Менза Забайкальского края31. Объект состоит из двух дизельных генераторов (ДГУ) по 200 кВт каждый (один из них – резервный), фотоэлектрических солнечных модулей суммарной мощностью 120 кВт, накопителя энергии ёмкостью 300 кВт∙ч (литий-железо-фосфатные аккумуляторы производства «Лиотех»), комплекта инверторов и программного обеспечения, позволяющего координировать работу включенных в систему устройств и управлять АГЭУ полностью в автоматическом режиме. Оборудование настроено таким образом, что в локальную сеть в приоритетном порядке поступает электроэнергия, вырабатываемая солнечной электростанцией. Во вторую очередь «включаются» аккумуляторные батареи, в-третью — дизельная установка. Аккумуляторы выполняют роль буфера для солнечной энергии и помогают сдвигать её потребление на вечерние часы. Кроме того, с их помощью оптимизируется загрузка ДГУ, что способствует продлению ресурса дизельного генератора.

АГЭУ позволила не только снизить удельный расход топлива с 0,55 до 0,24 кг/кВт∙ч, то есть более, чем в два раза, но и обеспечивала принципиально иное качество энергоснабжения — теперь электроэнергия поставляется без перебоев 24 часа в сутки. Важно отметить, что возврат инвестиций и доход инвестора в данном случае обеспечиваются за счёт экономии дизельного топлива.

Энергоснабжение изолированных территорий на основе местных энергоресурсов

В зависимости от наличия местных ресурсов для организации энергоснабжения изолированных районов также используют энергию воды или биомассы. Такие объекты также могут выступать в комбинации с солнечными и ветровыми электростанциями и накопителями энергии.

Например, в Индии, где автономные системы энергоснабжения изолированных районов распространены чрезвычайно широко, компания Husk Power Systems полностью выстроила систему энергоснабжения на основе местных источников в деревне Tamkuhi Raj32. Биомасса, солнце и

31 http://renen.ru/autonomous-hybrid-power-plants-how-and-why-does-it-work/

32 https://www.pv-tech.org/editors-blog/rice-rays-and-recharge-how-an-indian-village-got-24-7-clean-energy

125

накопители обеспечивают надёжное круглосуточное обеспечение электроэнергией всех потребителей села, объединённых локальной минисетью. В качестве биомассы используется рисовая шелуха, местные отходы, которые здесь в избытке. В данном случае применяется технология газификации биологического сырья с последующей газовой генерацией электроэнергии.

Солнечная электростанция в деревне Tamkuhi, Индия. Источник: PV-Tech.

Микросети для энергоснабжения удаленных промышленных предприятий

Отдельным направлением развития энергоснабжения в изолированных энергосистемах является создание современных мини-сетей, включающих ВИЭ, для энергоснабжения удаленных промышленных предприятий, главным образом месторождений природных ресурсов и полезных ископаемых.

Одним из крупнейших реализованных проектов является система, построенная на (изолированном) медно-золотом месторождении DeGrussa компании Sandfire в Австралии.

Здесь в дополнение к 19-мегаваттной дизельной электростанции установлена солнечная электростанция мощностью 10,6 МВт, состоящая из оснащенных трекерами (системами слежения за солнцем) 34080

126

солнечных модулей. Объект дополнен накопителями энергии на основе литий-ионных аккумуляторов с параметрами 4 МВт/1,8 МВт∙ч (6 МВт — пиковая мощность). Эта установка позволяет экономить 5 млн. литров дизтоплива (или 20% его прежнего потребления) в год и сокращает выбросы СО2 на 12 тысяч тонн в год.

Преимущества микросетей

Микросети позволяют обеспечить эффективную интеграцию ВИЭ и снизить потребление нефтепродуктов в изолированных регионах, сократить объемы выбросов парниковых газов и улучшить местную экологическую обстановку. Чрезвычайно важно, что они также обеспечивают бесперебойное круглосуточное энергоснабжение и высокое качество электроэнергии.

Перспективные направления развития микросетей

Перспективными направлениями развития микросетей в изолированных районах являются совершенствование аппаратного и программного обеспечения, позволяющего генерирующим мощностям и накопителям энергии, включенных в микросети, работать в наиболее оптимальном для них режиме, и сохраняющего при этом заданный уровень надежности и устойчивости работы энергосистемы; создание гибкой системы, масштабируемой по принципу «подключи и работай» (plug-and-play), которая не требовала бы обширного перепроектирования при добавлении или удалении тех или иных энергетических ресурсов; внедрение механизмов автоматизированного управления производством и потреблением множества распределенных генерирующих устройств (просьюмеров) в рамках микросетей, в том числе с использованием технологий IoT.

127

Благодатная почва изолированных территорий для выращивания энергетических гибридов


Автор: Игорь Чаусов, Дмитрий Холкин, Владимир Сидорович

Переход от гибридных энергоустановок к автономным гибридным энергосистемам (АГЭС) позволит сделать энергоснабжение изолированных территорий более эффективным и гибким

Эффективное энергоснабжение на территориях, изолированных от централизованных энергосистем, остается до конца не решенной проблемой во всем мире. Отечественные возможности и подходы к решению этой проблемы обсуждались 25 января 2019 года на сессии «Микрогрид: приоритетные проекты и полигон физико-технического инжиниринга», организованной Инфраструктурным центром EnergyNet и Институтом арктических технологий МФТИ. На сессии большое внимание было уделено решениям, позволяющим создавать автономные гибридные энергетические системы (АГЭС) с возможностью масштабирования по принципу plug & play, и построению инфраструктуры для разработки, тестирования и инжиниринга этих решений в России.

От гибридных установок к автономным энергосистемам

До недавнего времени практически безальтернативным источником энергии на таких территориях было привозное нефтяное, в основном дизельное топливо для генераторов и котельных. Тем не менее, последние 20 лет стали активно создаваться решения, объединяющие маневренную и не зависящую от погодных условий дизельную генерацию с использованием ВИЭ, преимущество которых, наоборот, независимость от топлива. В России такие решения получили название автономных гибридных энергетических установок (АГЭУ), которые заменяют дизель-генераторы и обеспечивают повышение экономической эффективности энергоснабжения за счет снижения затрат на топливную составляющую.

Но даже у АГЭУ как средства энергоснабжения изолированных территорий есть три очень существенных недостатка. Во-первых, обеспечивая надежное энергоснабжение, гибридные энергоустановки не могут изменять свою конфигурацию, управлять соотношением выработки на основе различных источников энергии, входящих в их состав и потому не обладают необходимой гибкостью и ресурсом дальнейшего снижения

128

стоимости энергоснабжения. Во-вторых, АГЭУ устанавливаются под прогнозируемое потребление мощности на территории и не обладают возможностью легкого масштабирования в соответствии с динамикой энергопотребления на территории. Наконец, АГЭУ обеспечивают энергоснабжение потребителей, которые не рассматриваются в качестве хоть сколько-то активных участников работы местной энергосистемы, и потому возможный вклад потребителей в повышение эффективности работы энергосистемы игнорируется и остается неиспользуемым.

Следующее слово в энергоснабжении изолированных территорий — переход от АГЭУ к автономным гибридным энергетическим системам (АГЭС), главная отличительная особенность которых, в сравнении с АГЭУ, — это наличие единого контура оптимального управления всеми входящими в такую энергосистему источниками энергии: дизельными, солнечными, ветровыми генераторами, микро-ГЭС, накопителями энергии и регулируемой нагрузкой на стороне потребителей. Цель такого управления — динамическая, адаптивно подстраивающаяся под природные и погодные условия, а также изменяющиеся нужды потребителей оптимизация их энергоснабжения по тем критериям, которые наиболее важны на этой территории: стоимости, автономности или экологичности. В отличие от АГЭУ, автономная гибридная энергосистема представляет собой не просто сложный источник, но является полноценным microgrid — энергосистемой с возможностью работы в изолированном режиме.

Переход от АГЭУ к АГЭС сравним именно с переходом от электростанции к энергосистеме из многих электростанций: при сохранении заданной надежности электроснабжения в рамках энергосистемы можно решать задачу оптимального управления, тем или иным образом определяя наиболее выгодную динамически меняющуюся загрузку имеющихся мощностей. Понятно, что, управляя конфигурацией такого microgrid, включая в его состав новые источники энергии и источники гибкости, можно масштабировать энергосистему в зависимости от динамики спроса на энергию и мощность, наращивая разнообразие источников энергии, а не заменяя имеющийся источник на более мощный.

Гибридизация — путь к эффективности

Результаты моделирования, проведенные NREL на основе данных об изолированном поселении Уналаклит (штат Аляска) на берегу Берингова

129

пролива33, показывают, что переход от дизельной генерации к гибридной энергосистеме с распределенными источниками энергии разных типов обеспечивает снижение LCOE на 21% при достигаемой экономии топлива 54%.

Уналаклит, Аляска, США

В состав моделируемого microgrid входят дизельные генераторы на 720 кВт, несколько ВЭУ суммарно на 2500 кВт, СНЭ мощностью 27 кВт и емкостью 41 кВт∙ч, а также управляемая нагрузка в виде водонагревателей. Потребляемая мощность поселка составляет 522 кВт. В рамках АГЭС может быть достигнуто LCOE 0,43 $/кВт∙ч против 0,55 $/кВт∙ч у дизельной генерации. Эти результаты тем более интересы с учетом того, что природно-климатические условия аляскинского побережья Берингова пролива вполне сопоставимы с условиями Крайнего Севера и множества удаленных и изолированных территорий в России.

Рост эффективности энергоснабжения за счет дополнения дизельной генерации другими источниками энергии и объединении их всех в автономную энергосистему подтверждаются не только моделированием,

33 https://ieeexplore.ieee.org/document/7314334

130

но и опытом эксплуатации реальных объектов, в том числе в условиях сурового климата северных и южных приполярных регионов планеты34.

Пожалуй, наиболее суровыми такие условия оказываются на австралийской полярной станции Mawson35 на земле Мак-Робертсона в Восточной Антарктиде. Энергоснабжение станции обеспечивается дизельными генераторами совокупной мощностью 550 кВт и ветрогенераторами общей мощностью 600 кВт. Такое сочетание позволяет экономить на доставке топлива до $263 тыс. в год.

Станция Mawson, земля Мак-Робертсона, Антарктида

Самыми репрезентативными из примеров уже работающих АГЭС, с точки зрения близости к условиям России, можно считать microgrid на американском острове Кадьяк (штат Аляска) и британской заморской территории Фолклендских островах.

34 https://rmi.org/wp-content/uploads/2017/04/Islands_Microgrid_Profiles_Islands_Global_Remote_Communities_CaseStudy_2015.pdf

35 http://www.antarctica.gov.au/living-and-working/stations/mawson

131

Гибридная энергосистема на острове Кадьяк36 с немалой для изолированных территорий установленной мощностью 72 МВт создается с 2007 года и включает дизельную генерацию на 33 МВт, ветрогенераторы на 30 МВт, мини-ГЭС мощностью 9 МВт и накопители энергии двух типов — свинцово-кислотные АКБ мощностью 3 МВт и емкостью 2 МВт∙ч, а также маховиковые мощностью 1 МВт.

Остров Кадьяк, Аляска, США

Согласованная работа всех этих источников энергии обеспечивает LCOE 0,14 $/кВт∙ч и снижение расходов на электроснабжение на $4 млн. в год в сравнении с использованием дизелей. При этом доля дизельной генерации в годовой выработке составляет всего лишь 0,3%.

На Фолклендских островах37 АГЭС в составе ВЭУ, дополняющих дизельные генераторы, строится с 2007 года. В настоящее время введены 2 МВт ветровых мощностей при имеющихся 6,6 МВт дизель-генераторов, что обеспечивает долю ВИЭ в выработке на уровне 33% и снижение стоимости электроэнергии для потребителей с 0,42 $/кВт∙ч до 0,30 $/кВт∙ч.

36 http://www.kodiakelectric.com

37 https://www.falklands.gov.fk/our-home/renewable-energy/

132

Фолклендские острова

Через Якутию в… Сингапур

Раскрыть аналогичный потенциал АГЭС для энергоснабжения удаленных и изолированных территорий нашей страны призван соответствующий комплексный пилотный проект EnergyNet. На данном этапе ведётся поиск площадок для пилотирования новых решений. По предварительным договоренностям, пилотным регионом EnergyNet может стать Республика Якутия.

Важную роль в реализации комплексного пилотного проекта должен сыграть Центр компетенций по проектированию microgrid, создаваемый на базе МФТИ. Он выступит в роли интегратора комплексного технического решения на основе технологических разработок партнёров — компаний EnergyNet и собственных разработок по технологиям интеграции.

Принципиальную роль с позиции НТИ для создания таких энергосистем будет играть технология легкой и быстрой интеграции — вплоть до реализации принципа plug & play — различных источников энергии в АГЭС как на стадии строительства, так и потом при модернизации и масштабировании энергосистемы. Именно с вопросами интеграции в настоящее время связан основной технологический барьер для масштабного развития remote microgrid. Российским компаниям, участникам EnergyNet, имеет смысл обратить внимание на этот вызов. Направленность работ Инфраструктурного центра EnergyNet, создающего архитектуру энергосистем нового поколения — IDEA, создаваемого в МФТИ

133

полигона физико-технического инжиниринга microgrid, а также некоторых участников сессии, подтвердивших заинтересованность в партнёрстве, позволяет рассчитывать на получение в ближайшие 1–2 года новых решений по интеграции автономных гибридных энергосистем. Более того, планируется, что в 2019 — 2020 гг. проектный консорциум, формируемый МФТИ, в рамках сингапурского проекта REIDS создаст и продемонстрирует российские решения по созданию microgrid для решения проблем энергоснабжения множества островов Юго-Восточной Азии.

134

Энергетическая автаркия



Насколько большой доли ВИЭ можно достичь в автономной энергосистеме без снижения надежности, если поставить цель сделать энергоснабжение одновременно автономным и «зеленым»? Будет ли такая система более эффективной и открытой для включения в нее новых потребителей и источников энергии? Эти вопросы наиболее остро встают на островных территориях, и ответ на них дает новый доклад IRENA38, посвященный техническим аспектам построения автономных энергосистем со сверхвысокой долей генерации на базе ВИЭ.

Примеры реализованных проектов островных энергосистем показывают, что доля ветровой и солнечной генерации в энергобалансе может достигать 65–70%, и потребители при этом не проигрывают ни в надежности, ни в стоимости электроснабжения.

Гибридная энергосистема KIREIP на австралийском острове Кинг, проект компании Hydro Tasmania, выстраивалась с 1998 года: сперва в дополнение к 6 МВт дизельной генерации был установлен ветрогенератор на 750 кВт, затем мощность ВЭУ выросла на 2,4 МВт, но это существенно увеличило нагрузку на дизельные генераторы, которые стали обеспечивать балансирование системы. В 2008 году на острове была установлена система управляемых резисторов, которые с тех пор обеспечивают регулирование в энергосистеме, а с 2014 года вместе с ними над регулированием частоты работает накопитель на основе маховика и электрохимические накопители на 3 МВт и 1,5 МВт∙ч. В том же году на острове была развернута система управления нагрузкой потребителей, также обеспечивающая необходимую для интеграции ВИЭ гибкость. В итоге сегодня более 3000 часов в год дизельные генераторы, к тому же переведенные на биотопливо, вообще не используются и стоят в резерве, а годовая экономия на электроснабжении достигает $2 млн.

38 https://www.irena.org/publications/2019/Jan/Transforming-small-island-power-systems

135

Близкие значения — до 65% доли солнца и ветра в годовой выработке

— показывают проект Siemens на Галапагосах39 в составе 952 кВт солнечной генерации, 1625 кВт биодизелей и 660 кВт накопителя и проект GEMS на Азорах40, в рамках которого система управления с AI балансирует 1 МВт солнечной и 4,5 МВт ветровой генерации при помощи накопителя на 6 МВт и 3,2 МВт∙ч.

В России, особенно на Дальнем Востоке, немало островных территорий с хорошим потенциалом ВИЭ, которые ждут своих решений по эффективному электроснабжению, чтобы пополнить список удачных примеров автономных энергосистем.

39 https://www.siemens.com/customer-magazine/en/home/energy/power-transmission-and-distribution/hybrid-power-plant-galapagos.html

40 https://www.wartsila.com/twentyfour7/energy/graciosa-on-the-path-to-100-renewable-energy

136

Микросети в Арктике: практики и тенденции



Эволюция энергоснабжения удалённых арктических территорий: от «простого дизеля» к более сложным и совершенным системам.

Консалтинговая компания Navigant Research опубликовала исследование «Микросетевые инновации в приполярной Арктике» (Microgrid Innovation in the Circumpolar Arctic41). Авторы описывают практику работы микросетей в регионе и рассказывают о тенденциях их развития.

В Приполярном регионе, к которому относятся Аляска, Гренландия, канадская Арктика и большая часть российской Арктики, проживает примерно 1,5 млн человек.

Распределение микросетей по регионам приполярной Арктики

Источник: Navigant Research

Снабжение их энергией исторически осуществляется не в рамках централизованных систем, а автономно, с помощью привозного

41 https://www.navigantresearch.com/reports/microgrid-innovation-in-the-circumpolar-arctic

137

дизельного топлива. Naviagant не учитывает в качестве микросетей системы, в которых работает только дизельная установка. Microgrid должен включать в себя как минимум один возобновляемый источник энергии, либо комбинированную генерацию, либо систему накопления энергии.

Постепенно, по мере развития технологий, системы местного энергоснабжения становятся более совершенными. Высокие затраты на топливо позволяют экономически эффективно внедрять разные варианты энергосберегающих технологий.

В настоящее время ведущую роль в энергоснабжении региона играют дизельные генераторы и небольшие ГЭС, но постепенно растёт роль и других технологий.

Структура генерирующих мощностей в арктических микросетях

На Аляске действует крупнейшая (2 ГВт) региональная сеть Railbelt Grid, которую, как отмечают авторы, «технически можно назвать микросетью (microgrid)». Она покрывает 600 миль и объединяет три зоны обслуживания, каждая из которых может работать в островном режиме.

Система оснащена накопительной батареей (никель-кадмий), которая была самой большой в мире на момент ее установки в 2003 году. Она

138

предотвращает перебои в случае нарушений в подаче природного газа в северную часть системы. С момента установки в 2003 году система батарей предотвратила 784 перебоев.

Сегодня в арктических энергетических микросистемах все чаще используют возобновляемые источники энергии. Авторы отмечают, что внедрение ВИЭ в столь суровых условиях является хорошей проверкой технологий.

«Возобновляемая энергия добавляется к микросетям без всяких правительственных мандатов и целей типа RPS (квоты на возобновляемую энергию). Это самостоятельные решения коммунальных предприятий по увеличению использования возобновляемых источников энергии исключительно по экономическим и эксплуатационным соображениям», — говорят авторы отчета.

На Аляске работают 45 гидроэлектростанций, и в начале 2000-х сообщества начали экспериментировать с ветровой энергией. Сегодня штат может похвастаться 27 независимыми проектами ветроэнергетики. Государство также инвестировало в биоэнергетику, в основном для целей теплоснабжения. В штате работают 14 коммерческих систем отопления на основе древесины, которые помогают уменьшить затраты на отопление. Кроме того, быстро растёт использование солнечной энергии. Практика разбивает миф о том, что в Арктике не работает солнечная энергетика. Авторы сообщают, что инсоляция здесь сопоставима с германскими показателями. В качестве примера приводится российский объект, солнечная электростанция Батагай мощностью 1 МВт, крупнейший объект солнечной генерации в Арктике (ПАО Русгидро).

Дальнейшая эволюция арктических микросистем связывается с ростом доли ВИЭ и совершенствованием механизмов управления. В качестве примера приводится сообщество Kongiganak, система для которого разработана компанией Intelligent Energy Systems. Пять ветровых турбин Windmatic, инвертор, ответственный за регулирование напряжения и частоты, 50 электрических тепловых аккумуляторов, связанных распределённой системой управления, и небольшой литий-ионный аккумулятор из подержанных аккумуляторов от электромобилей позволяют регулярно обходиться без дизеля. Например, зимой, в январе 2019 г. система работала без запуска дизельных генераторов семь дней подряд.

139

Автономизация на краю сети



Horizon Power, государственная энергоснабжающая организация в Южной Австралии, начинает демонтировать часть своей традиционной инфраструктуры и заменять её автономными системами энергоснабжения для клиентов42, находящихся на краю зоны обслуживания.

Эти автономные системы — или микросети (remote microgrids) — будут представлять собой комбинированные объекты с солнечными электростанциями, накопителями энергии и дизельными генераторами, которые будут играть роль резервных мощностей. Стефани Анвин, генеральный директор Horizon Power, говорит, что автономное энергообеспечение является жизнеспособной альтернативой в удаленных местах, где клиенты сталкиваются с частыми отключениями энергии в результате пожаров, обрыва проводов в результате падения деревьев и т.п.

Компания планирует создать 17 автономных систем, обеспечивающих круглосуточное энергообеспечение клиентов в отдаленных районах, что позволит демонтировать более 64 километров сетей.

Horizon Power

42 https://www.pv-magazine-australia.com/2019/10/03/horizon-becomes-first-utility-to-replace-overhead-network-with-stand-alone-solar-and-battery-systems/

140

Horizon Power сообщает, что установка автономных систем будет осуществлена за счёт компании и не отразится на тарифах для потребителей. Компания будет являться собственником объектов и отвечать за их обслуживание.

В 2019 г. оператор основной сети штата Западная Австралия Western Power объявил, что планирует развернуть 57 автономных энергосистем на фермах. Обслуживание этих объектов в течение всего срока их службы позволит Western Power сэкономить почти 6 млн долларов США по сравнению с традиционными мероприятиями по реконструкции распределительных сетей, которые бы потребовались для обеспечения надежного энергоснабжения этих удаленных территорий.

Комиссия по энергетическому рынку Австралии (Australian Energy Market Commission, AEMC) призывает федеральное правительство внести изменения в нормативные акты, которые бы позволили более активно стимулировать создание автономных систем по всей стране.

«Старомодный способ централизованной генерации, распределяемой с помощью опор и проводов в отдаленные уголки Австралии, уступает место системам из солнечных батарей и накопителей энергии, в которых энергия вырабатывается ближе к месту её потребления», — говорит исполнительный директор AEMC Энн Пирсон. – «Эти реформы означают, что люди, живущие в конце сети, получат более качественное обслуживание, не платя больше».

Подобная инициатива с подачи ПАО «Россети» рассматривалась в рабочей группе «Энерджинет» и нашла поддержку. Были подготовлены и направлены в Минэнерго России проекты НПА, позволяющие в пилотном режиме отработать практику автономизации энергоснабжения на краю энергосистемы с сохранением для потребителей уровня тарифа.

141

Tesla хочет опутать греческие острова микросетями с накопителями энергии



Руководители компании Tesla встретились с министром энергетики Греции43 Гиоргосом Статакисом с предложением модернизировать системы энергоснабжения греческих островов в Средиземном море с помощью микросетей, накопителей и возобновляемых источников энергии, чтобы уменьшить их зависимость от ископаемого топлива.

Одна из особенностей Греции – множество малых и средних островов,

которые не соединены с континентальной энергетической системой, то есть в энергетическом плане изолированы. Эти острова снабжаются привозным углеводородным топливом для тепловой генерации. Это дорого и наносит ущерб экологической ситуации.

В Греции уже реализуется пилотный проект «европейского значения» по созданию микросети на острове Тилос44, которая включает в себя генерацию на основе ВИЭ, накопители электрической и тепловой

43 http://www.capital.gr/epixeiriseis/3337012/reuma-sti-limno-me-mpataries-tesla

44 https://www.tiloshorizon.eu/about-us.html

142

энергии, системы управления спросом. В проекте участвуют семь европейских стран.

Снижение стоимости технологий ВИЭ и накопления электроэнергии позволяет сегодня реализовывать подобные проекты на серийной коммерческой основе. В заявлении правительства Греции по результатам встречи с представителями Тесла отмечается: «Технический прогресс в настоящее время значительно снизил стоимость хранения энергии. В то же время успешные конкурсы по отбору проектов ВИЭ в Греции привели к столь же значительному снижению себестоимости производства энергии. В результате трансформация энергосистем на основе ВИЭ, помимо того, что она экологически полезна, теперь также экономически целесообразна».

Рядом компаний, в том числе Tesla, уже наработан некоторый практический опыт создания таких островных систем, а наличие громкого бренда, безусловно, помогает встречаться с высокопоставленными чиновниками и продвигать услуги и видение своей компании.

143

Африка — гигантский рынок для микросетей



Примерно 500–600 миллионов жителей Африки не имеют доступа к электроэнергии. «Традиционные» решения — строительство крупных, централизованных объектов генерации и электрических сетей — являются весьма капиталоемкими, для них сложно найти инвестиции, тем более в условиях не всегда стабильной внутриполитической ситуации во многих странах контента. На сегодняшний день сложилось устойчивое мнение, что проблема дефицита электроэнергии в странах Африки будет решаться в первую очередь с помощью мини- и микросетей с использованием солнечной энергии.

Фото: Solarcentury

В подтверждение этого тезиса на днях в Эритрее были введены в эксплуатацию два объекта мощностью 1,25 МВт и 1 МВт, представляющих собой минисети, объединяющие фотоэлектрические солнечные электростанции, накопители энергии от Тесла и резервные дизельные

144

генераторы. Примерно 70% электроэнергии в них будет вырабатываться на основе солнца. Минисети обеспечили электроэнергией населенные пункты Ареза и Майдма, которые являются полностью изолированными от централизованных сетей энергоснабжения. Теперь их 40 тысяч жителей получают электроэнергию «сетевого качества» 24 часа в сутки.

Проекты были реализованы за восемь месяцев британской компанией Solarcentury. Финансирование было предоставлено правительством Эритреи при поддержке Программы развития ООН (United Nations Development Programme) и Делегации Европейского Союза в государстве Эритрея.

145

Умный остров без ископаемого топлива

Дата: 27 мая


На острове Порто Санто (5000 жителей), входящем в архипелаг Мадейра, реализуется проект под названием «Умный остров без ископаемого топлива» (Smart Fossil Free Island).

Его организаторы, технологическая компания The Mobility House (TMH), автомобильный концерн Renault и местные энергетики из EEM, Empresa de Electricidade da Madeira S.A. вместе хотят превратить остров в «маяк устойчивого развития», со временем отказавшись от привозного дизельного топлива, и построив энергоснабжение полностью на основе местных возобновляемых источников энергии.

Porto Santo, The Mobility House

С самого начала проекта в начале 2018 года три партнера работали над оптимизацией использования энергии, вырабатываемой местными ветряными и солнечными электростанциями, которые пока покрывают примерно 15% энергопотребления острова, с помощью умной интеграции в энергосистему электромобилей и стационарных систем накопления энергии (СНЭ). Для этого TMH разработала интеллектуальное программное обеспечение, названное «Marketplace» (рынок).

На сегодняшний день система включает в себя 22 электромобиля Renault, часть из которых работает в «двунаправленном режиме», то есть

146

не только заряжается, но и отдаёт электроэнергию в сеть, а также две СНЭ, скомпонованные из подержанных аккумуляторных батарей Renault (Second Life).

Указанные устройства под управлением ПО полностью автоматически гармонизируют производство и потребление энергии различных генераторов и потребителей. Если имеется избыток выработки возобновляемых источников энергии, он направляется в стационарное хранилище и электромобили. Если природные условия снижают выработку фотоэлектрических систем и ветровых электростанций, стационарные хранилища и двунаправленные электромобили, напротив, отдают свою энергию в систему, а зарядка однонаправленных электромобилей сдвигается на более благоприятный период.

По данным TMH, Порто Санто является первым в мире проектом, в котором одна централизованная программная платформа интеллектуально управляет тремя формами гибкости: стационарными накопителями, умной однонаправленной зарядкой и двунаправленной системой Vehicle-to-Grid.

Постепенно система будет дополнена новыми электромобилями, стационарными хранилищами энергии и солнечными и ветровыми электростанциями. Программное обеспечение позволяет гибко интегрировать эти новые устройства.

147

Мобильные плавучие микросети для энергоснабжения островов



Пока корпорация «Росатом» отправляет в плавание атомные реакторы, на другом конце света проектируются плавучие микросети.

Учёные из университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия) опубликовали по итогам своего исследовательского проекта статью «Нагрузка в режиме реального времени и вспомогательная поддержка энергосистем удаленных островов с помощью электрических лодок».

Они рассчитали, что с помощью электрических судов, лодок можно формировать плавающие микросети (Microgrids) для обслуживания островных территорий.

«Обеспечение малых островов надежным, доступным и экологически

чистым электричеством является большой проблемой из-за их разрозненного географического положения с ограниченным числом потребителей и большой зависимостью от ископаемого топлива», — говорится в исследовании. Плавающие микросети, состоящие из электрических лодок, возобновляемых источников энергии и

148

соответствующих систем управления, предлагают решение, которое поможет питать остров и обеспечивать электричество после стихийных бедствий.

В отличие от электромобилей, лодки могут оснащаться солнечными фотоэлектрическими системами довольно большой площади, и для них не существует ограничений в виде затенения от зданий или деревьев. Во время своей работы в составе микросети они могут одновременно заряжать свои батареи от солнечной энергии. Электрические лодки на солнечной энергии достаточно мобильны, чтобы покинуть прибрежный район с плохой погодой и зарядиться где-нибудь в океане, где условия более подходящие.

В сущности, электрические плавсредства, оснащённые возобновляемой энергией и средствами управления, могут выступать в роли небольших электростанций и участвовать в двунаправленных энергетических трансакциях виртуальной электростанции в прибрежных районах с помощью технологии B2G (Boat-to-Grid), аналогичной применяемой для электромобилей V2G.

Авторы предлагают систему поддержки нагрузки в режиме реального времени (Real-time load support system — RTLS), включающую электрические суда, местные генерирующие устройства и системы накопления энергии, позволяющую контролировать двусторонний поток энергии. Контроллер будет подключен к электрическим лодкам, аккумулятору, любому солнечному генератору, а также к сети. Избыточная солнечная энергия будет направляться на зарядку СНЭ, а серия преобразователей позволит передавать энергию на электрические лодки и обратно. В зависимости от нагрузки на сеть, выработки электроэнергии, состояния батареи и электрической лодки контроллер будет координировать зарядку и разрядку батарей.

RTLS анализирует управление микро-системой, зависящей от прерывистых источников энергии, в режиме реального времени, при различных погодных условиях и состоянии заряда аккумуляторов, координирует нагрузку потребителя с имеющимися ресурсами электрических лодок, фотоэлектрических систем и СНЭ, чтобы обеспечить поддержку нагрузки и регулировать напряжение и частоту.

Согласно докладу учёных, небольшие острова в большинстве своём сталкиваются с острыми вызовами, касающимися качества электроэнергии, стабильности системы, надёжности. Становящиеся уже традиционными решения — накопители энергии — могут вызвать

149

проблемы с ценами. По их расчётам, использование электрических лодок может дать ответ на все указанные вызовы, но при этом является менее затратным решением. Система может «существенно снизить нагрузку на сеть и поддерживать качество электроэнергии при различных неопределенностях нагрузки/источника и условиях отказа».

Важным преимуществом также является мобильность. Если, скажем, многочисленные острова Индонезии пострадают от стихийного бедствия, стационарные солнечные системы, СНЭ, микросети могут быть повреждены или уничтожены.

Концепция пока ещё находится на начальном этапе разработки, но команда Университета Нового Южного Уэльса планирует вывести свою систему из лаборатории в океан, протестировав её на реальной электрической лодке в ближайшем будущем.

150

Австралийцы оптимизируют распределительные сети

Дата: 31 мая


Австралия обладает большой территорией, которая характеризуется в некоторых регионах низкой и неравномерной плотностью населения. Этим она похожа на Россию.

Исторически отдалённые и сельские районы электрифицировались

«традиционным способом» — строились опоры и линии. Традиционные программы электрификации сельских районов были важным, но чрезвычайно дорогостоящим мероприятием по доставке электроэнергии как можно большему числу людей.

Централизованное энергоснабжение малонаселенных районов связано с огромными перекрестными субсидиями, которые выплачивают потребители в более густонаселенных районах.

Ситуация может измениться с выходом рекомендаций AEMC — Австралийской комиссии по энергетическому рынку45.

45 https://www.aemc.gov.au/news-centre/media-releases/new-cheaper-options-power-remote-communities

151

Комиссия рекомендует ряд нормативных изменений, которые позволят предприятиям распределительных сетей предоставлять своим клиентам изолированные (stand alone) энергосистемы в случае, если это дешевле, чем поддерживать подключение к сети.

При этом потребителям будут предоставлены все те же меры защиты, стандарты надежности и доступ к конкурентным розничным предложениям, что и те, которые действуют для централизованного энергоснабжения.

Изолированная энергосистема — обычно комбинация солнечных фотоэлектрических элементов, батарей и резервного генератора — будет установлена их распределительной сетью, но не будет физически подключена к национальной сети. В терминологии Комиссии к таким системам относятся как микросети (microgrids), так и индивидуальные энергетические системы, то есть обслуживающие одного клиента

Исполнительный директор AEMC Энн Пирсон заявила, что эти изменения позволят тем, кто живет в местах с ненадежным электроснабжением, частым или длительным отключением электроэнергии, получать услуги более высокого качества, а также сократить расходы для всех потребителей энергии, избегая дорогостоящих инвестиций в опоры и провода в тех регионах, где количество клиентов ограничено.

«Новые технологии, использующие распределенные энергоресурсы, позволяют поставлять энергию клиентам, находящимся на конце линии, более дешевым и лучшим способом», — сказала г-жа Пирсон. – «В конечном итоге, снижение потребности в опорах и проводах для обслуживания удаленных потребителей снижает сетевые затраты, которые составляют около 50 процентов от среднего счета за электроэнергию. Это также снижает риск лесных пожаров и уменьшает визуальное загрязнение от линий электропередач».

Технологическое развитие, в частности, снижение стоимости возобновляемой генерации и батарей, делают автономные энергосистемы все более жизнеспособным способом энергоснабжения. Экономика таких изолированных систем становится все более благоприятной, особенно для предоставления услуг электроснабжения клиентам, для которых стоимость сетевой составляющей может быть высокой, говорится в докладе.

В настоящее время потребители несут высокие расходы при отключении от системы и лишаются защиты в рамках законодательства о

152

правах потребителей. AEMC рекомендует, чтобы распределительные сети были обязаны идентифицировать возможности для изолированных систем и работали со своими клиентами, когда переход к автономной энергетической системе имеет смысл.

Испытания изолированных энергосистем в настоящее время ведутся в нескольких штатах, включая Новый Южный Уэльс, Квинсленд и Западную Австралию.

153

Гибридные накопители энергии стали сердцем новой микросети в Таиланде



Электрификация планеты на марше. Недавно свет пришёл в удалённую деревню Пан Пхан Дан в горном районе северного Таиланда46, в которой ранее не было электричества, и жители использовали для освещения свечи, масляные лампы или мобильные дизельные генераторы.

Проект организации энергоснабжения деревни, финансово поддержанный правительством Таиланда, предусматривал создание микросети на основе солнечной энергии и инновационного комбинированного решения по хранению энергии. Речь шла о «гибридном» хранилище, в котором использованы литий-ионные и проточные цинково-бромовые аккумуляторы Redflow ZBM2.

Электрификация Пан Пхан Дан — это пилотный проект, который позволит соответствующим правительственным органам Таиланда получить представление о работе литиевых и цинково-бромовых батарей для их будущего применения в подобных проектах по всей стране.

Деревня Пан Пхан Дан. Фото: Redflow

46 https://redflow.com/redflow-batteries-supply-energy-for-remote-thai-village/

154

Ожидается, что проточные батареи — это лучший выбор для управления базовой нагрузкой, а литиевые — для удовлетворения пиковых потребностей. Такая конфигурация продлевает срок службы батарей обоих типов.

«Без расходов на дизель-генератор и сопутствующего загрязнения эта система дает местным жителям доступ к энергии для освещения, охлаждения и снабжения водяных насосов, что значительно улучшает качество их жизни», — отмечает глава австралийской компании Redflow.

Подобное «совмещение» li-ion и flow технологий осуществляется не впервые. Совсем недавно мы писали о проекте в Великобритании, где была построена комбинация литий-ионных и проточных редокс-ванадиевых аккумуляторов47.

С каждым подобным проектом становится всё очевиднее, что для электрификации удалённых и изолированных территорий в мире будут использоваться, в первую очередь, microgrid-решения на основе ВИЭ и систем накопления энергии. Они позволяют обеспечить высокое качество энергоснабжения экологичным способом и без огромных затрат на централизованную инфраструктуру по производству и доставке электроэнергии.

47 https://medium.com/internet-of-energy/https-medium-com-p-2b8f5120daad-2b8f5120daad

155

Умные энергетические острова



В одной из наших заметок «Энергетические «острова»: микрогрид для удаленных и изолированных территорий» мы рассказывали о потенциале и передовых решениях в области организации энергоснабжения отрезанных от больших энергосистем мест.

Оркнейские острова (Orkney Islands), расположенные на границе Северного моря и Атлантического океана в десятках километров от побережья Шотландии, являются одним из флагманов инноваций в данной сфере.

Отличный ветровой потенциал обусловил бурное развитие ветроэнергетики в регионе. Более того, на архипелаге также работают волновые и приливные электростанции. Производство электроэнергии из местных возобновляемых источников превышает энергопотребление (в 2016 году на основе ВИЭ было произведено 120,5% потребляемой электроэнергии).

Ветровая турбина, хранилище водорода, мобильная водородная заправка на

Оркнейских островах, orkney.com

156

Местные власти поставили задачу превратить архипелаг в «умные энергетические острова» (smart energy islands) посредством применения самых передовых и экологически чистых решений не только в электроэнергетике, но и в теплоснабжении, и в транспортном секторе.

Избыток возобновляемой электроэнергии и ограниченная пропускная способность электрической сети, связывающей Оркни с материком, обусловили реализацию водородного проекта. На островах будет производится «зеленый» водород и развиваться водородная инфраструктура. В частности, в прошлом году начат международный проект «HySeas III» по созданию первого водородно-электрического морского парома, который будет работать на местном водороде, и заменит традиционные дизельные суда. В нём участвуют восемь промышленных и научных партнеров из шести стран, и для его реализации получено финансирование в размере 9,3 млн евро в рамках европейской программы Horizon-2020. Планируется, что водородный паром начнёт курсировать между островами архипелага в 2021 году.

В 2019 году был запущен проект под названием ReFLEX (Responsive Flexibility) под эгидой Европейского центра морской энергии (European Marine Energy Centre). Он знаменует собой движение к полной декарбонизации энергоснабжения Оркнейских островов. Как следует из названия, речь идёт о повышении гибкости местной энергетической системы, которая должна обеспечить оптимальную интеграцию возрастающих объёмов прерывистой ветровой генерации.

В проекте участвуют компании и организации Solo Energy, Aquatera, Community Energy Scotland, Университет Херот-Ватт, Совет Оркнейских островов и Doosan Babcock.

По словам генерального директора Solo Energy, резидента островов Марка Гамильтона, вместо того, чтобы постоянно модернизировать сети, чтобы справиться с пиками спроса или генерации, проект моделирует гибкость.

Для этого Solo Energy разработала программную платформу под названием «FlexiGrid». Она обеспечивает управление «виртуальной энергетической системой», которая связывает воедино локальные электрические, транспортные и тепловые сети.

В рамках проекта будет установлено до 1000 систем накопления энергии и интегрировано 600 электромобилей с помощью технологий V2G (Vehicle to Grid), позволяющих электрическим машинам предоставлять

157

энергосистеме услуги по хранению энергии. К слову, сегодня на архипелаге на 375% больше электромобилей на одно домохозяйство, чем в остальной Великобритании.

Зарядная станция электромобилей на Оркнейских островах, orkney.com

Для успеха инновационного энергетического развития островных территорий важна кооперация. Партнеры, участвующие в проекте ReFLEX, многие из которых базируются на Оркнейских островах, воспользовались возможностью сотрудничать, а не конкурировать, «и объединили навыки и знания в энергетическом секторе, чтобы заставить работать эту очень новую и «подрывную» модель», — говорит Гамильтон.

Региональные программы и инициативы важны для внедрения новых энергетических практик. Оркнейские острова являются прекрасным примером таких региональных инициатив, инкубатором инноваций, находящимся «на краю света».

158

Системы

накопления

энергии

160

147%. Такой рост рынка систем хранения энергии был отмечен в 2018 году



По оценке Wood Mackenzie, в течение ближайших пяти лет накопители энергии станут «ключевым системным активом».

В прошлом году глобальный рынок систем накопления энергии (СНЭ) вырос на рекордные 147% (по ёмкости), но это меркнет по сравнению с тем, что должно произойти. «К 2024 году мы прогнозируем, что рынок вырастет в 13 раз», — пишут консультанты из Wood Mackenzie в своей новой заметке48.

Действительно, если посмотреть на график, столбик, обозначающий 2018 год, выглядит карликом по сравнению с гигантскими прогнозируемыми объемами емкости СНЭ, которые будут установлены к середине следующего десятилетия.

Прогноз развития рынка СНЭ до 2024 г. от Wood Mackenzie

«В последние пять лет мир начал экспериментировать с хранением энергии; в ближайшие пять СНЭ станет ключевым системным активом», — отмечают авторы.

Wood Mackenzie прогнозирует, что ёмкость установленных в мире накопителей энергии (без учёта ГАЭС) взлетит с нынешних 12 ГВт·ч до 158 ГВт·ч.

48 https://www.woodmac.com/news/editorial/global-energy-storage-market-takes-off/

161

Рост мирового рынка хранения энергии значительно ускорится в 2019 году

Дата: 15 мая


Консалтинговая компания IHS Markit опубликовала прогноз развития рынка систем накопления энергии (СНЭ) на текущий год и до 2025 года.

Авторы считают, что рынок будет расширяться ускоренными темпами из-за возрастающего спроса на комбинированные объекты — «солнце + СНЭ», быстрого роста в Китае и новых программ стимулирования в жилищном секторе.

Накопитель энергии, Sonnen

Уже в текущем году глобальные мощности систем хранения энергии (без учёта ГАЭС) вырастут на 4,3 ГВт, тогда как в 2018 году было введено в эксплуатацию 3,3 ГВт. В 2025 г. годовой темп роста достигнет 10,6 ГВт.

IHS прогнозирует, что доходы от продажи оборудования для систем хранения энергии вырастут с 3,7 млрд долларов в 2018 году до 8,4 млрд долларов в 2025 году. Темп роста (CAGR) = 12%.

162

Соединенные Штаты станут крупнейшим мировым рынком в 2019 году, обогнав Южную Корею. По расчётам IHS Markit, крупнейшим мировым рынком в 2017–2018 годах была Южная Корея. Информация от других исследователей рынка может отличаться. Рост в США будет, в первую очередь, обусловлен спросом на новые комбинированные объекты и пиковые мощности.

Истечение срока действия льготных тарифов (FiT) и введение новых стимулов ускорит рост бытовых систем накопления энергии в Японии и Австралии.

По мнению авторов, первоначально, когда рынок СНЭ только начинал своё развитие, накопители применялись, в первую очередь, для регулирования частоты. Однако сегодня основной целью использования систем хранения энергии становится обслуживание вариабельных возобновляемых источников энергии.

Литий-ион остаётся наиболее экономически эффективной технологией, но по мере роста спроса на более долгосрочное хранение энергии альтернативные технологии станут более конкурентоспособными.

163

Накопители продолжают победное шествие по миру



Открытие российских энергетических рынков для накопителей электроэнергии за счет новой нормативной базы49 обеспечит российским компаниям трамплин для выхода на быстро растущий мировой рынок, который важно не упустить. Системы накопления электроэнергии остаются самой многообещающей технологией новой энергетики, а рынок таких систем продолжает радовать достигнутыми объемами, темпами роста и особенно прогнозами. В своих «десяти предсказаниях50» на 2019 год BNEF отмечает, что следующий год должен стать рекордным по вводам накопительных мощностей в мире (больше 10 ГВт∙ч), а стоимость ячеек упадет до $150 за кВт∙ч. Это очень обнадеживающие показатели. Любопытно, что очень большие вводы – почти 800 МВт∙ч – BNEF ожидает51 в домохозяйствах Австралии за счет быстро распространяющейся практики demand response, правительственных субсидий и льготных целевых кредитов.

49 https://t.me/internetofenergy/401

50 https://about.bnef.com/blog/transition-energy-transport-10-predictions-2019/

51 https://about.bnef.com/blog/australia-largest-residential-storage-market-2019/)

164

Очень серьезные позиции накопители энергии удерживают и на рынке интеграции солнечной энергетики в энергосистемы, делая оснащенные системами накопления ВИЭ надежной, маневренной и чрезвычайно эффективной в некоторых регионах мира генерацией. Доклад Wood Mackenzie Power & Renewables52 показывает, что в таких не бедных газом странах, как Иордания и Марокко, солнечная генерация с накопителями энергии по LCOE сравняется с ПГУ.

Некоторые из этих сфер применения, например, интеграция ВИЭ, не обещают серьезного рынка в России, но их не следует сбрасывать со счетов, помня о том, что у российских компаний, занимающихся накопителями, обязательно должны быть глобальные экспортные амбиции и возможности.

52 https://www.greentechmedia.com/articles/read/solar-storage-beats-combined-cycle-gas-in-jordan-and-morocco?utm_medium=email&utm_source=Storage&utm_campaign=GTMStorage#gs.4sQZSNm0

165

Прогнозы не поспевают за снижением стоимости накопителей энергии

Дата: 6 ноября


Согласно новому докладу «Breakthrough Batteries», опубликованному американским Rocky Mountain Institute (RMI), благодаря масштабным инвестициям в передовые аккумуляторные технологии глобальный энергетический переход происходит быстрее, чем предсказывали модели.

Прогноз расширения мощностей по производству батарей

По подсчетам RMI, общие инвестиции в производство батарей, включая накопленные и запланированные до 2023 года, составляют около 150 миллиардов долларов США, и аналитики ожидают, что это приведёт к утроению производственных мощностей к 2023 г. до 1330 ГВт·ч. При этом удельные (на гигаватт-час) капитальные затраты на новые производственные мощности снизятся более чем вдвое. С ростом

166

производительности и снижением затрат открываются новые рынки, и как литий-ионные, так и новые аккумуляторные технологии получают возможность быстрее ожидаемого преодолеть конкурентные пороги.

«Это, в свою очередь, сократит затраты на декарбонизацию в ключевых секторах и ускорит глобальный энергетический переход за пределы ожиданий основных глобальных энергетических моделей», — говорится в сообщении RMI.

Аналитики RMI ожидают, что литий-ионные батареи останутся доминирующей технологией до 2025 года, но затем на рынке появится набор других передовых технологий, предназначенных для конкретных целей:

1. Более тяжелый транспорт будет использовать твердотельные батареи, такие как перезаряжаемые цинк-алкалиновые, литий-металлические и литий-серные аккумуляторы.

2. В энергосистемах будут использоваться недорогие и долговечные батареи на основе цинка, а также проточные и высокотемпературные аккумуляторы с жидкометаллическими компонентами.

3. С повсеместным распространением электромобилей возрастёт спрос на высокоскоростные технологии зарядки и аккумуляторы большой мощности (High-power batteries). Речь идёт об ультраконденсаторах на основе ионов натрия и наноуглерода.

В докладе прогнозируется, что многие из этих альтернативных аккумуляторных технологий в 2025–2030 годах выйдут из лабораторий на рынок.

RMI проанализировала четыре основных рынка хранения энергии — Китай, США, Европейский Союз и Индию — и обнаружила две основные тенденции, которые относятся к каждому из этих рынков:

1. Рынки мобильности стимулируют спрос, стоимость батарей снижается;

2. Зарождающийся рынок накопителей для энергосистем находится на пороге взрывного роста.

В отчете RMI отмечается, что Китай имеет преимущества в производстве руды, критических материалов и компонентов батарей. Кроме того, КНР уже является крупнейшим в мире рынком электромобилей

167

и в настоящее время занимает более 60% рынка (установленной мощности) по производству аккумуляторов.

Инфраструктурный центр EnergyNet в ноябре текущего года выпускает экспертно-аналитический отчет «Применение систем накопления энергии в России: возможности и барьеры», в котором рассматриваются перспективные направления развития рынка в нашей стране.

168

Электролит в аренду: новая бизнес-модель для проточных аккумуляторов



На сегодняшний день в новых промышленных проектах хранения доминируют литий-ионные аккумуляторы. Эксперты отмечают, что проточные аккумуляторы (flow batteries) могут составить конкуренцию литий-ионным, однако первые пока проигрывают вторым в экономическом плане.

Производитель ванадиевых проточных батарей Avalon внедряет

новую бизнес-модель, направленную на снижение стоимости своих накопителей энергии, «сдавая в аренду» электролит, содержащийся в своих устройствах.

Первым заказчиком стала компания Sandbar Solar из Северной Калифорнии. Энергоснабжение её новой штаб-квартиры реализовано с помощью микросети, основным источником энергии в которой является солнце. Компания не захотела подключаться к централизованной системе

169

местного энергоснабжения, для чего бы потребовались большие инвестиции, и выбрала вариант энергетической автономии.

Интегрированный в систему накопитель энергии спроектирован таким образом, чтобы все энергетические потребности в рамках микросети обеспечивались солнечной энергией круглогодично и 24 часа в сутки. Данная задача непосильна для литий-ионных технологий по технологическим и экономическим причинам. Заказчику требовалась батарея с неограниченными циклами зарядки и разрядки в сочетании с программным обеспечением для управления и интеграции солнечной энергии, резервной генерации и накопителя.

Для того, чтобы вписать проект в бюджет, Avalon решил предлагать ванадиевый электролит, стоимость которого составляет примерно треть капитальных расходов, в аренду, и тем самым снижать первоначальные затраты заказчика.

В традиционных моделях «накопитель как услуга» (storage-as-a-service) традиционно либо предлагается аренда всей системы, либо заказчик оплачивает только предоставляемые накопителем услуги. Особенностью новой бизнес-модели является долгосрочная аренда «жидкой части» устройства, позволяющая снизить первоначальные затраты.

170

Емкость накопителей энергии в Китае вырастет в 16 раз за пять лет



Wood Mackenzie прогнозирует взрывной рост на китайском рынке систем накопления энергии.

По прогнозу, опубликованному консалтинговой компанией Wood Mackenzie, рынок систем накопления энергии Китая (не считая ГАЭС) ожидает взрывной рост. Мощность и емкость накопителей, составившая по итогам 2017 года 489 МВт и 843 МВт·ч, взлетит к концу 2024 года до 12,5 ГВт и 32,1 ГВт·ч.

Система накопления энергии в Китае

Политические стимулы были основной движущей силой быстрого роста развёртывания СНЭ в Китае в 2018 г. По оценке Wood Mackenzie, в прошлом году Китай стал вторым по величине рынком после Южной Кореи по объемам строительства новых накопителей. За год было введено в эксплуатацию 580 МВт мощности и 1,14 ГВт·ч емкости, и накопленным итогом сектор достиг 1,07 ГВт установленной мощности и 1,98 ГВт·ч емкости. Основной рост пришёлся на системные (установленные «перед счетчиком» — Front-of-the-meter или FTM) накопители. Если мы соотнесем прогноз Wood Mackenzie с итоговыми показателями 2018 года, получится, что емкость накопителей энергии в КНР вырастет в 16 раз за пять лет.

171

Государственная электросетевая корпорация Китая развернула 452 МВт·ч пилотных проектов FTM систем, обеспечив 83% роста рынка в данном сегменте в прошлом году. Эти пилотные проекты были поддержаны государственными исследовательскими грантами.

Wood Mackenzie отмечает, что, исходя из текущей экономики проектов и без политической поддержки, энергетические предприятия имеют ограниченный стимул для увеличения инвестиций в СНЭ как часть сетевой инфраструктуры.

Это, однако, должно измениться в следующем году. По данным Национального энергетического управления Китая, к 2020 году рынок вспомогательных услуг перейдет от базового механизма компенсации к рынку, интегрированному со спотовыми ценами на энергию. Это, наряду со зрелостью технологий и дальнейшим снижением стоимости СНЭ, является ключевым фактором, который будет способствовать экспоненциальному росту на национальном рынке хранения энергии до 2024 года.

Из проектов СНЭ, развернутых в 2018 году для участия во вспомогательных услугах, 60% являются автономными накопителями, 14% построены в сочетании с угольными электростанциями, а 19% — с возобновляемыми источниками энергии. Энергетические коммунальные предприятия ввели 105 МВт·ч накопителей энергии в сочетании с солнечными и ветровыми электростанциями в провинции Цинхай в целях снижения объёмов вынужденных потерь ВИЭ-электроэнергии. Сами разработчики солнечных электростанций не имеют экономических стимулов инвестировать в накопители, поскольку субсидии на солнечную энергию постепенно сокращаются.

Еще одно многообещающее направление развития китайского рынка СНЭ — это коммерческий и промышленный сектор (C&I), который в прошлом году вырос в 2,8 раза, достигнув 513 МВт·ч. В данном секторе были реализованы проекты в целях снижения расходов на электроэнергию для промышленных потребителей в таких индустриальных провинциях, как Цзянсу, и небольших коммерческих пользователей в городских агломерациях, таких как Пекин.

По оценке авторов, к 2024 году глобальные накопленные капиталовложения в сектор хранения энергии могут вырасти до 71 миллиардов долларов США. На Китай будет приходиться около 14% или чуть более 10 миллиардов долларов США.

172

Правительство ФРГ ожидает двадцатикратного роста мощностей систем накопления энергии к 2030 году



Правительство Германии ежедневно отвечает на несколько парламентских запросов по тем или иным темам. Наше внимание привлёк ответ на «небольшой запрос»53 (нем. kleine Anfrage — такая форма принята в немецкой парламентской деятельности) фракции СвДП (нем. FDP) «О будущей роли систем накопления электроэнергии в энергетическом переходе».

Любопытно, что правительство в своём ответе признаёт, что оно «в настоящее время не осведомлено о состоянии и развитии общей мощности и емкости всех имеющихся в Германии систем хранения электроэнергии». То есть, несмотря на «немецкий порядок», статистический учёт в данном секторе пока в полной мере не поставлен.

Ссылаясь на мониторинг СНЭ Рейнско-Вестфальского технического университета г. Ахена (RWTH), федеральное правительство оценивает установленную мощность домашних накопителей в 420 мегаватт (ёмкость: 935 МВт·ч) по состоянию на конец 2018 года. Кроме того, оно приводит данные регулятора — Федерального сетевого агентства (Bundesnetzagentur) — в соответствии с которыми в стране установлено 115 МВт крупных накопителей, единичная мощность которых превышает 10 МВт. Также приводится оценка Федеральной ассоциации систем накопления энергии, согласно которой по состоянию на текущий год в стране действуют большие СНЭ общей мощностью 380 мегаватт. Разница в оценках объясняется недостаточно актуальными данными Агентства, и учетом Ассоциацией накопителей мощностью менее 10 МВт. «Федеральное сетевое агентство в настоящее время работает над созданием регистра основных данных рынка», — говорится в ответе. – «Поскольку база данных в настоящее время еще не полностью доделана, её пока нельзя использовать для определения общей мощности всех СНЭ в Германии».

53 http://dipbt.bundestag.de/dip21/btd/19/118/1911838.pdf

173

Промышленный накопитель энергии в ФРГ, Upside Group

Что касается перспектив сектора, федеральное правительство ссылается на План развития сетей (Nertzentwicklungsplan) Федерального сетевого агентства на период 2019–2030 гг. В зависимости от сценария, к 2030 году установленная мощность домашних систем хранения энергии составит 6,5 – 10,1 ГВт, а больших промышленных накопителей 1,5 – 2,4 ГВт. Во всех сценариях мощности ГАЭС составят 11,6 ГВт (почти в два раза больше, чем установлено сегодня). Кроме того, мощности водородных систем Power-to-Gas могут составить от одного до трёх гигаватт.

«Федеральное правительство предполагает, что мощности и ёмкость СНЭ будут продолжать расти», — говорится в ответе.

Как мы видим, на сегодняшний день упор в развитии систем накопления энергии в Германии делается на небольшие домашние накопители «за счётчиком». При этом уже реализуются проекты по объединению этих небольших разрозненных мощностей в виртуальные электростанции.

174

Крупномасштабные накопители энергии вместо модернизации сетей



Международное агентство возобновляемой энергетики (IRENA) опубликовало серию небольших докладов о современных инновационных энергетических технологиях (Enabling technologies). Речь идёт о системах накопления энергии, умной зарядке электромобилей, интернете вещей, искусственном интеллекте и больших данных, блокчейне.

Посмотрим на первую часть: «Крупномасштабные батареи. Инновационный ландшафт» (Innovation landscape brief: Utility-scale batteries54).

Крупномасштабные (utility scale) хранилища энергии на основе батарей, устанавливаемые на стороне системы («перед счётчиком»), позволят значительно сократить инвестиции в пиковую генерацию и расширение сетей, утверждается в докладе. Авторы подчёркивают, что крупные накопители энергии на основе батарей идеально подходят в качестве резервов мощности и поэтому постепенно устраняют необходимость дополнительных инвестиций в пиковые электростанции.

В докладе отмечено, что перегрузка сетей обычно происходит только в отдельных ситуациях и в течение очень небольших периодов времени, поэтому инвестиции в укрепление сетей не являются идеальным решением. Крупные системы накопления энергии являются альтернативой модернизации, их можно легко и быстро устанавливать в «узких местах» в качестве «виртуальных линий электропередач» для повышения производительности и надёжности системы. Контролируемые системными операторами батареи могут обеспечивать немедленный отклик и быть задействованы несколько часов в течение года, когда существующие сетевые подстанции перегружены.

54 https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/IRENA_Enabling-Technologies_Collection_2019.pdf

175

Услуги, оказываемые крупномасштабными системами накопления энергии, IRENA

Большие системы хранения гибки в плане географического размещения и размеров, они могут предоставлять услуги «холодного пуска» в случае системных провалов, а также регулировать частоту и обеспечивать быстрый набор или сброс нагрузки. «В отличие от обычных установок, которые могут реагировать на инструкции системных операторов от нескольких секунд до минут, системы аккумуляторных батарей обычно могут реагировать на требования в течение миллисекунд», — подчеркивает IRENA.

Хотя, как считает Агентство, монетизируемые и немонетизируемые преимущества уже перевешивают первоначальные затраты на развертывание больших батарей, инвесторы по-прежнему неохотно рассматривают СНЭ в качестве реальной альтернативы дорогостоящей модернизации сетевой инфраструктуры. По мнению авторов, четкие правила, определяющие модели владения и эксплуатации, могут обеспечить более широкий диапазон потоков доходов.

Ряд регуляторных ограничений до сих пор препятствует росту бизнеса в секторе хранения энергии. К ним относятся отсутствие политических стимулов и недостаток конструкций долгосрочных контрактов, которые могут помочь обеспечить потоки доходов в течение периода амортизации систем.

IRENA считает, что крупномасштабные СНЭ должны быть включены в планы долгосрочного развития систем энергоснабжения, наряду с традиционными инвестициями в электросеть и генерацию. Возможны участие в оптовых рынках электроэнергии, продажа услуг по регулированию частоты и других сервисов, пишут исследователи.

176

Виртуальный накопитель энергии для Абу-Даби



В столице Объединенных Арабских Эмиратов Абу-Даби реализован масштабный проект по хранению энергии55 с использованием серно-натриевых (NAS) аккумуляторов японского производителя NGK Insulators. Официальное правительственное информационное агентство Эмирейтс назвало этот проект «крупнейшей в мире виртуальной аккумуляторной станцией». Дело в том, что установленные в 10 разных местах 15 систем управляются из единого центра.

Проект изначально планировался в целях отсрочки инвестирования

в тепловую генерацию, снижения затрат на эксплуатацию и обслуживание сети (O&M), повышения общей эффективности системы, а также для того, чтобы исключить использование дизеля в часы пиковой нагрузки. Однако,

55 http://renen.ru/the-largest-network-of-centrally-managed-industrial-energy-storage-systems-built-in-the-uae/

177

в процессе реализации в проект были добавлены и другие услуги: контроль частоты, напряжения и оперативный резерв.

Инфраструктурный центр EnergyNet в настоящее время проводит исследование по аналогичным направлениям использования накопителей энергии в энергетической системе России.

178

Аризонская батарейная лихорадка



Компания Arizona Public Service (APS), которая обслуживает 2,7 миллиона клиентов в 11 из 15 округов штата Аризона, установит 850 МВт накопителей энергии до 2025 года. Это внушительная цифра. Для сравнения, по состоянию на конец 2017 года установленная мощность накопителей во всех США составляла 700 МВт, в 2018 году было добавлено еще 470 МВт.

Накопитель энергии в Аризоне

Следует отметить, что в Аризоне пока не приняты официальные цели по развертыванию накопителей, штат лишь рассматривает квоту в 3 ГВт. Поэтому проект является частной инициативой. APS утверждает, что батареи сегодня стали самым дешевым способом обеспечения пиковых нагрузок. Раньше это являлось вотчиной исключительно газовых электростанций.

APS добавит системы хранения энергии к существующему парку солнечной генерации, построит новые солнечные электростанции с накопителями и будет использовать накопители для доставки более чистой энергии клиентам в периоды пикового потребления энергии, говорится в сообщении компании.

Сегодняшняя новость показывает, что системы накопления энергии завоёвывают всё большую популярность у энергетиков, и темп внедрения этих технологий возрастает.

179

Литий-ионные накопители энергии оптимизируют режим работы оборудования ГЭС

Дата: 22 мая


Энергетический концерн Fortum начал эксплуатировать систему хранения энергии с параметрами 5 МВт и 6,2 МВт·ч на основе литий-ионных батарей на гидроэлектростанции Форшувуд в шведской провинции Даларна.

ГЭС Форшувуд, Fortum

Устройство установлено, как сообщает Fortum, чтобы минимизировать «износ» гидроэлектростанции и снизить риски «сетевых помех».

«Это уникальное решение. Это означает, что поставки энергии будут более надежными и устойчивыми», — заявил Тони Кеккинен, вице-президент по направлению гидроэнергетика и генеральный директор Fortum Sverige AB.

В Швеции и других странах Скандинавии гидроэнергетика играет центральную роль, в то же время здесь также развиваются и другие ВИЭ, которые имеют вариабельный характер, что создаёт определённые вызовы в плане управления энергосистемой. Энергетики планируют устанавливать накопители энергии, которые будут выполнять разнообразные функции, но в целом способствовать улучшению качества регулирования и энергоснабжения.

180

В данном случае установки батарей при ГЭС речь идёт о «совершенствовании и без того зеленого и устойчивого источника энергии», как выразился Тату Кулла, глава по развитию бизнеса Fortum. Накопитель энергии играет здесь роль буфера, предохраняющего ГЭС от чрезмерно быстрых изменений режимов.

Благодаря аккумуляторам, регулирование частоты в системе будет осуществляться быстрее. Это позволит компенсировать все более резкие скачки в выработке электроэнергии, вызванные, например, ветровой энергией. Накопители энергии повысят роль гидроэлектростанции в качестве регулирующей мощности, которое Fortum описывает как «одно из главных преимуществ гидроэнергетики».

Быстрые изменения выработки ГЭС могут сократить ожидаемый срок их службы, поскольку механические детали начинают разрушаться. Fortum утверждает, что батареи уменьшат износ турбин и генераторов гидроэлектростанции, обычно вызванных быстрыми изменениями мощности.

После оценки проекта метод планируется использовать на других электростанциях по всей Швеции.

181

Li-ion на пенсии

Дата: 29 мая


Подержанные батареи электромобилей могут обеспечить колоссальный рост систем хранения энергии.

Автомобильный концерн Nissan подсчитал56, что срок службы литий-ионных аккумуляторов, которые используются в его электромобилях марки Leaf, на 10–12 лет превышает срок жизни авто. Компания ведёт мониторинг своих проданных 400 тысяч электромобилей и уже сформировала приличную базу данных, касающихся деградации аккумуляторов, со времени запуска модели в 2011 году.

Накопитель энергии, Audi

Информация позволила топ-менеджеру концерна, Франциско Карранца, заявить, что срок службы батарей составляет 22 года при среднем сроке службы машины в 10 лет. «Мы собираемся снова

56 https://www.autonews.com/automakers-suppliers/nissan-looks-ways-use-long-lasting-ev-batteries

182

использовать эти батареи», — заявил он. В первую очередь речь идёт о применении их в стационарных системах накопления энергии. В прошлом году на футбольном стадионе ArenA в Амстердаме была открыта такая система на три мегаватта с использованием 148 комплектов батарей Leaf, как новых, так и подержанных.

Автомобильный концерн Ауди ввёл в эксплуатацию «интеллектуально интегрированный в энергосистему»57 накопитель энергии ёмкостью 1,9 МВт·ч, построенный из подержанных литий-ионных аккумуляторов электромобилей, который «сглаживает колебания в сети и оптимизирует энергоснабжение».

Использование старых аккумуляторов от электромобилей в стационарных СНЭ — горячая тема, несмотря на пока относительно небольшое количество таких батарей. Многие автопроизводители уже выходят на этот рынок. Например, Мерседес в начале текущего года также начал соответствующий проект58.

Теперь давайте посмотрим на прогнозы выпуска литий-ионных батарей и развития рынка СНЭ. По некоторым оценкам, годовой выпуск li-ion аккумуляторов в мире в 2023 году может составить 1000 ГВт·ч59. В то же время, годовой объём рынка систем накопления энергии к этому сроку не дотянет и до 40 ГВт·ч. Таким образом, лет через 10–15 на рынке окажутся гигантские объёмы подержанных (и дешевых) батарей, многие из которых ещё вполне годятся для использования в энергетике. Эти объёмы с лихвой перекрывают самые смелые текущие прогнозы развития систем накопления энергии. Весьма вероятно, что эти прогнозы скоро придётся пересмотреть.

57 https://www.audi-mediacenter.com/de/pressemitteilungen/audi-eroeffnet-batteriespeicher-auf-berliner-euref-campus-11681

58 http://renen.ru/mercedes-will-build-energy-storage-systems-from-old-electromobile-batteries/

59 http://renen.ru/the-annual-production-of-lithium-ion-batteries-by-2023-can-reach-1000-gwh/

183

Накопитель энергии для городского энергоснабжения



Инжиниринговая компания Alpiq установит крупную систему накопления энергии60 для целей оптимизации системы энергоснабжения швейцарского городка Майенфельд с населением около 3 тысяч жителей в кантоне Граубюнден.

Литий-железо-фосфатная батарея размером с большой

транспортный контейнер имеет мощность 1,2 МВт и ёмкость 1,5 МВт∙ч.

Для местной энергетической компании, отвечающей за энергоснабжение города, сотрудничество с Alpiq дает следующие преимущества. Во-первых, благодаря оптимизированному использованию системы накопления энергии будут «срезаться» дорогостоящие пиковые нагрузки и, соответственно, сократятся расходы на закупку электроэнергии. Во-вторых, накопитель энергии будет участвовать в рынке вспомогательных услуг и обеспечивать вторичное регулирование

60 https://www.alpiq.com/alpiq-group/media-relations/media-releases/media-release-detail/?tx_news_pi1%5Bnews%5D=3107&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=23b015e0bbc6c77c7e1b0914a55b025d

184

мощности. К тому же, планируется, что объект в дальнейшем будет также предлагать услуги в области первичного регулирования.

Компания Alpiq, которая не только поставляет технику, но и будет управлять накопителем, разработала платформу на основе искусственного интеллекта Energy AI platform для оптимизации работы системы хранения. Платформа обрабатывает огромное количество данных, включая прогнозы погоды, информацию о рынках и ценах, исторические профили нагрузки и т.д. Полученные выводы используются для расчета различных вариантов применения. Алгоритмы оптимизации гарантируют, что система хранения энергии будет использоваться с наибольшим экономическим эффектом - будь то для уменьшения пиковых нагрузок или для обеспечения вторичного или первичного управления мощностью.

Такой комплексный проект, в котором накопитель энергии выполняет множественные функции, реализуется в Швейцарии впервые. Комбинация различных направлений деятельности позволяет обеспечить дополнительный доход для обоих партнеров и делает бизнес-модель системы хранения энергии более устойчивой.

185

Первый сетевой накопитель энергии введен в эксплуатацию в Индии



В Индии введен в эксплуатацию первый «системный» (grid-scale) накопитель энергии61 на основе литий-ионных батарей мощностью 10 МВт и емкостью 10 МВтч.

Накопитель энергии расположен на подстанции в Нью-Дели,

принадлежащей Tata Power Distribution, энергетической компании, входящей в индийский конгломерат Tata Group. Система поставлена и установлена американской AES Corp и японской Mitsubishi, которые также будут совместно владеть объектом и управлять им. Система накопления энергии будет решать задачи в области управления пиковой нагрузкой, повышения гибкости системы, регулирования частоты и надежности энергоснабжения.

61 https://www.tatapower.com/media/PressReleaseDetails/1617/tata-power-collaborates-with-aes-and-mitsubishi-corporation-to-power-up-south-asias-largest-grid-scale-energy-storage-system-in-india

186

По мнению участников рынка, проект имеет «стратегическую важность» для всего энергетического сектора страны.

В Индии установлены чрезвычайно амбициозные официальные планы по развитию солнечной и ветровой энергетики – к концу 2022 года в стране должны действовать 100 ГВт солнечных и 60 ГВт ветровых электростанций. По многочисленным заявлениям чиновников, эти цели даже могут быть повышены. Системы накопления энергии рассматриваются в качестве важного средства, позволяющего лучше интегрировать неустойчивые источники энергии в электрические сети Индии.

По мнению главы AES Corp, объем инвестиций в системы накопления энергии в Индии может составить 50 млрд долларов США62.

На наш взгляд, российские технологии также должны найти своё место на ёмком индийском рынке. Например, компания «Энергозапас» из Новосибирска при поддержке НТИ EnergyNET, ФИОП РОСНАНО и Сколково занимается созданием гравитационного накопителя энергии (твёрдотельной аккумулирующей электростанций), который идеально подходит для интеграции больших объемов вариабельной ВИЭ-генерации.

62 https://www.pv-magazine-india.com/2019/02/14/india-a-50-billion-market-for-energy-storage-aes/)

187

Накопители энергии снизят затраты на инфраструктуру для электрического транспорта



Европейская ассоциация хранения энергии European Association for Storage of Energy (EASE) опубликовала доклад «Аккумулирование энергии: ключевой фактор, способствующий декарбонизации транспортного сектора»63.

Электрификация транспорта на марше. Чтобы избежать

«значительного стресса и затрат», связанного с развитием сетевой инфраструктуры для обслуживания всё большего числа электромобилей, EASE предлагает в большей мере задействовать накопители энергии, в том числе батареи электрических машин.

63 http://ease-storage.eu/wp-content/uploads/2019/02/2019.02.EASE-Energy-Storage-and-Mobility-Paper.pdf

188

Влияние зарядных устройств электромобилей на систему может быть смягчено с помощью размещения накопителей энергии в качестве «буфера». Например, даже небольшое количество людей, возвращающихся домой с работы в одно и то же время и желающих заряжать свои электромобили, может создать нагрузку на районную сеть. Аккумуляторы, размещенные в стратегически важных местах и заряженные из возобновляемых или непиковых источников, могут эту нагрузку снизить.

Решения «автомобиль-сеть» (V2G), в которых сама автомобильная батарея становится формой стационарного накопителя, интегрированного в сеть, могут дополнительно помочь смягчить последствия зарядки в пиковые моменты времени и оказывать другие полезные услуги. Ассоциация считает, что аккумуляторы электромобилей могут служить для управления электрическими нагрузками в рамках «инфраструктурных активов». Для этого должны быть разработаны тарифы, стимулирующие зарядку электромобилей наиболее эффективным для системы образом.

Старые аккумуляторы электромобилей могут быть использованы в стационарных накопителях энергии. Данная практика обеспечит возврат части инвестиций в батареи, тем самым снизит их стоимость. Чтобы этот вариант повторного использования был экономически жизнеспособным, необходимо поощрять НИОКР, разработку новых бизнес-моделей и стандартов.

В докладе также сказано, что «системы хранения энергии могут быть использованы в качестве буфера для независимых от сети и мобильных быстрых зарядных устройств, чтобы удовлетворить потребность в быстрой зарядке без серьезных рискованных инвестиций в инфраструктуру».

Ассоциация предлагает ряд законодательных инициатив для более эффективного применения накопителей в рамках указанных направлений.

189

Батареи-системы накопления энергии становятся всё крупнее



Компания Florida Power & Light Company (FPL), энергоснабжающая организация, обслуживающая примерно 10 миллионов клиентов в США, планирует построить крупнейшую в мире систему накопления энергии на основе литий-ионных батарей.

Как сообщают представители компании, мощность нового накопителя энергии составит 409 МВт, и она будет в четыре раза больше, чем у действующей сегодня самой мощной системы в мире. Ввод объекта в эксплуатацию намечен на 2021 год.

Аккумулятор, ёмкость которого составит 900 МВт·ч, будет заряжаться от принадлежащей FPL солнечной электростанции, расположенной неподалёку.

FPL

Система поможет сократить использование ископаемого топлива, отмечают в компании, и ускорить вывод из эксплуатации двух энергоблоков, работающих на природном газе, постройки 1970-х годов.

190

В компании подчёркивают, что в течение почти двух десятилетий она методично модернизировала свой парк электростанций и превратила его в один из самых чистых и эффективных в стране, сэкономив потребителям почти 10 миллиардов долларов и исключив с 2001 года более 130 миллионов тонн выбросов углекислого газа.

Исторически программа модернизации предусматривала замену старых, работающих на нефтепродуктах электростанций высокоэффективными газовыми объектами, работающими на американском природном газе. Теперь, когда цены на аккумуляторы и солнечные технологии продолжают снижаться, а FPL научился оптимизировать технологии для лучшего обслуживания клиентов, компания применяет инновационный подход к модернизации своего парка и начинает выводить из эксплуатации устаревшие газовые электростанции. Кроме того, FPL планирует закрыть свою последнюю угольную электростанцию до конца текущего года.

«Способ, которым мы производим, храним, транспортируем и используем электроэнергию, переосмысливается. Новые технологии, такие как крупномасштабные аккумуляторные батареи, являются критически важным шагом на пути к более чистому, дешевому и более эффективному энергетическому будущему», — отметил Темперинс Морган, исполнительный директор Флоридского отделения охраны природы.

В Январе текущего года FPL начала программу «30-к-30», в рамках которой компания планирует установить 30 миллионов солнечных панелей к 2030 году.

191

Солнце + накопители «готовят удар» по газовой генерации



Новое исследование подтверждает конкурентоспособность систем накопления энергии в комбинации с ВИЭ в деле поставки электроэнергии и мощности.

Консалтинговая компания Navigant Research выпустила новый доклад64 под названием «Как энергетические компании могут выйти за рамки природного газа с экономически эффективными стратегиями в солнечной энергетике и системах накопления энергии (СНЭ)».

За последние семь лет рынок накопителей энергии очень сильно изменился, пишут авторы. Резко снизились как стоимость систем, так и связанные с ними технологические риски. На рынке появляется всё больше разработчиков, что означает усиление конкуренции и дальнейшее снижение цен.

Наибольший прорыв отмечается в литиевых технологиях, на которые пришлось 29,4% мощности СНЭ (без учёта ГАЭС) и 70% мощности батарей, установленных с 2011 года. Всего за последние 7 лет введено в эксплуатацию 8 934,7 МВт проектов СНЭ, не считая ГАЭС (таких как батареи, маховики и пневматические накопители, и другие).

Накопитель энергии

64 https://www.navigantresearch.com/reports/how-utilities-can-look-beyond-natural-gas-with-cost-effective-solar-plus-storage-strategies

192

В соответствии с докладом, в США приведенная стоимость выработки электричества (LCOE) новой газовой электростанцией комбинированного цикла в 2021 году составит 41–47 долларов США (в ценах 2018 года). В то же время, цены соглашений на поставку электроэнергии солнечных электростанций, оснащенных накопителями энергии, которые запланированы к вводу в 2021 г, колеблются в интервале 30 – 41 долларов, включая платежи за мощность. Следует отметить, что к схожим выводам пришла ранее компания BloombergNEF65, отмечающая, что батареи, расположенные совместно с солнечными или ветряными проектами, начинают конкурировать и без субсидий с генерацией на угле и газе в качестве «диспетчерируемой энергии», которая может быть предоставлена энергосистеме по требованию.

На сегодняшний день наибольшим потенциалом в плане конкуренции СНЭ с тепловой генерацией обладает юго-запад США, где очень высокая солнечная радиация, но по мере снижения стоимости оборудования — солнечных панелей и аккумуляторов — комбинированные объекты (солнце+СНЭ) будут всё чаще заменять газовые электростанции и в других регионах.

«Системы «солнце плюс накопитель» будут продолжать расти и вытеснять тепловую генерацию. Основной движущей силой является экономика, следующее соображение — нехватка воды — ни для СНЭ, ни для ветряных или солнечных установок не требуется вода для охлаждения. Еще один аргумент — это время строительства: требуется меньше разрешений и меньше инженерно-строительных работ», — говорят авторы исследования.

Основной вывод из доклада Navigant: СНЭ промышленных масштабов в сочетании с солнечной генерацией уже сегодня жизнеспособны, и их доля на рынке будет только расти. Текущая задача — обучить участников рынка, в том числе регуляторов, эффективной работе с этими новыми технологиями.

65 http://renen.ru/reducing-the-cost-of-batteries-threatens-coal-and-gas-generation-bnef/

193

Два в одном: литий-ионные и редокс-ванадиевые технологии объединяют свои возможности



В нашем докладе66 о рынке накопителей энергии в России мы писали о том, что в мире набирает обороты тренд на сочетание различных типов технологий аккумуляции в составе гибридных накопителей.

Первая в мире высокомощная гибридная система накопления

электроэнергии такого рода, в которой объединяются литий-ионные батареи и проточный редокс-ванадиевый накопитель, появится в Великобритании67. Преимущество литий-ионных накопителей — их хорошие маневренные характеристики и относительно невысокая стоимость мощности. В тоже время, их очевидный недостаток — дороговизна масштабирования их емкости. Проточные батареи, наоборот, обладают относительно дешевой масштабируемостью емкости, но

66 https://www.csr.ru/news/rossijskij-rynok-nakopitelej-elektroenergii-mozhet-vyrasti-do-3-mlrd-dollarov-v-god/

67 https://www.energy-storage.news/news/world-first-grid-scale-lithium-vanadium-hybrid-project-will-be-in-the-uk

194

высокой стоимостью мощности. По этой причине и ведутся попытки создать коммерческие системы, совмещающие две технологии вместе.

Проектный консорциум включает оператора зарядной инфраструктуры Pivot Power, производителя редокс-ванадиевых накопителей redT, поставщика торгового приложения для управления работой накопителей Havitat Energy, вендора тепловых насосов Kensa Countracting, а также городской совет Оксфорда и Оксфордский университет. Цель проекта стоимостью £41 млн. — создать гибрид из подключенного к сети литий-ионного накопителя мощностью 48 МВт и емкостью 50 МВт∙ч и присоединяемой к нему редокс-ванадиевой батареи, которая должна добавить еще 5 МВт∙ч емкости.

Проект реализуется как часть более масштабной инициативы SuperHub, в рамках которой вокруг такого рода больших сетевых накопителей, выступающих своего рода питающим центром, формируется сеть из более чем 100 быстрых зарядных станций для электромобилей и тепловых насосов, используемых для отопления домов.

Это не первый опыт создания гибридных накопителей у redT. В 2017

году на площадке Университета Монаша в Мельбурне компания уже объединяла свою проточную батарею мощностью 300 кВт и емкостью 1 МВт∙ч с имевшимися 120 кВт литий-ионных батарей. В прошлом году проект гибридного накопителя, объединяющего натрий-серные аккумуляторы на 4 МВт и 20 МВт∙ч с литий-ионными батареями на 7,5 МВт и 2,5 МВт∙ч, был реализован японскими компаниями NGK Insulator и Hitachi в виде демонстрационной площадки в Нижней Саксонии.

195

Свой опыт создания гибридных накопителей большой мощности есть и в России: ОИВТ РАН, НТЦ ФСК, НПО «ССК», НПО «Технокор» и НПП «СПТ» создали стендовый гибридный накопитель в составе батареи суперконденсаторов и литий-ионных батарей мощностью 100 кВт и емкостью 100 кВт∙ч.

Гибридные системы накопления электроэнергии представляют все больший интерес для рынка накопителей. Navigant Research оценивает вводы новых гибридных накопителей в 2,1 ГВт к 2026 году.

196

Налоговые вычеты помогут накопителям энергии



Для стимулирования строительства систем накопления энергии в США предлагается использовать специальные налоговые вычеты.

Новые практики, такие как строительство накопителей энергии, нередко нуждаются в государственной поддержке, нивелирующей барьеры на пути передовых технологий.

Накопитель энергии и солнечная электростанция, Tesla

План мероприятий «Энерджинет» по совершенствованию законодательства (распоряжение Правительства № 830-р от 28 апреля 2018 г.) поэтому включает разработку экономически обоснованных механизмов поддержки строительства СНЭ.

Интересный вариант стимулирующей меры такого рода может скоро появиться в США.

В Палату представителей США внесён законопроект о стимулировании развития систем накопления энергии посредством так называемых инвестиционных налоговых вычетов (ITC), идентичных применяемым для солнечных электростанций. Речь идёт о возможности снизить налогооблагаемую базу, вычтя из неё 30% инвестиционных затрат на реализацию проектов СНЭ.

197

В настоящее время накопители энергии могут получить «солнечный» налоговый вычет только в том случае, если они установлены при солнечной электростанции и заряжаются исключительно от неё.

Теперь ITC хотят распространить абсолютно на любые виды накопителей, независимо от места их установки. При этом размер вычета будет постепенно снижаться в том же порядке, что и для солнечных станций: с 2020 года для новых проектов он будет снижен до 26%, с 2021 года — до 22%. В последующие годы будет действовать налоговый вычет в размере только 10% инвестиционных расходов за исключением домашних накопителей энергии, для которых ITC после 2021 г будет аннулирован.

Американский «Союз обеспокоенных ученых», поддержавший законопроект, отмечает68: «Хранение энергии должно быть неотложным национальным приоритетом. Широкое внедрение технологий накопления энергии может повысить гибкость нашей энергосистемы, коренным образом изменив способ производства и потребления чистой электроэнергии. Хранение энергии может помочь уменьшить счета потребителей, уменьшить перебои в подаче электроэнергии для критически важной инфраструктуры и, в партнерстве с чистыми источниками энергии, поможет снизить выбросы углерода».

68 https://www.ucsusa.org/press/2019/congress-must-pass-energy-storage-tax-credit-bill

198

В Китае начали строить крупнейший в стране электрохимический накопитель



Система накопления энергии на 130,88 МВт/268,6 МВт·ч станет самой крупной в КНР как по мощности, так и по емкости.

Китайский государственный конгломерат China Energy Engineering

Corp начал строительство огромной системы накопления энергии (СНЭ)69 в новом районе Цзянбэй, Нанкин, в провинции Цзянсу.

Представители компании заявляют, что ее накопитель будет самым крупным в КНР по мощности и ёмкости. Информация о конкретной технологии хранения не раскрывается, но, предположительно, речь идёт о литий-ионных аккумуляторах.

В феврале текущего года китайский производитель li-ion батарей CATL установил аккумуляторную систему накопления энергии емкостью 100 МВт·ч70, которая тогда считалась самой крупной в Китае.

69 https://www.energy-storage.news/news/chinese-state-firm-starts-building-500mw-of-solar-huge-energy-storage-syste

70 http://renen.ru/a-giant-earthquake-resistant-energy-storage-device-installed-at-the-wind-solar-power-plant-in-china/

199

КНР ведёт масштабную работу по развитию индустрии хранения энергии в стране. Строятся заводы по производству проточных аккумуляторов гигаваттного размера, основные мировые мощности по производству литий-ионных батарей концентрируются в КНР. В стране принята общенациональная стратегия по развитию систем накопления энергии, а колоссальные мощности солнечной и ветровой энергетики, развернутые в стране, подстёгивают их внедрение.

В ближайшем будущем Китай будет соперничать с США за звание самого крупного игрока в области хранения энергии. По недавнему прогнозу Wood Mackenzie71, эти две страны совместно займут 54% мирового рынка СНЭ до 2024 года.

71 http://renen.ru/the-global-energy-storage-market-will-expand-13-fold-by-2024/

200

Щедрый штат: Нью-Йорк стимулирует развитие накопителей

Дата: 24 мая


В декабре 2018 года в штате Нью-Йорк была поставлена амбициозная цель: к 2030 году здесь должно быть установлено 3 ГВт накопителей электроэнергии, которые помогут энергетике штата в борьбе за декарбонизацию.

Недавно губернатор штата объявил о щедрых стимулирующих мерах72, призванных помочь достижению этой цели. Эти меры реализуются в рамках масштабной политической программы достижения безуглеродной экономики, носящей название Green New Deal, с очевидной отсылкой к политическому и экономическому наследию Франклина Рузвельта. Речь идёт о выделении финансовых средств в размере $280 млн, которые являются частью общего стимулирующего пакета размером в $400, нацеленного на превращение Нью-Йорка в национального чемпиона в области накопления электроэнергии.

72 https://www.governor.ny.gov/news/during-earth-week-governor-cuomo-announces-280-million-available-energy-storage-projects-combat

201

Финансирование достанется двум категориям проектов:

1. $150 млн пойдёт на проекты промышленного хранения: системы свыше 5 МВт, которые в основном работают на оптовом рынке или оказывают услуги распределительным сетям;

2. $130 млн предназначено для розничных систем накопления энергии мощностью менее 5 МВт, размещённых у потребителей, в том числе в комбинации с распределенной генерацией, такой как солнечная энергетика.

Поддержка розничных проектов пойдёт через уже действующую программу Retail Energy Storage Incentive Program, которая должна интенсифицировать достижение цели в 1500 МВт систем накопления, установленных в штате, к 2025 году. Программа разделена на две территориальные части: город Нью-Йорк и остальной штат, за исключением Лонг-Айленда. Финансовая поддержка выделяется каждому региону и уменьшается со временем, в зависимости от активности рынка по секторам и регионам. Стимулы предлагаются по принципу «первым пришел — первым обслужен» и рассчитываются на основе полезной емкости систем накопления энергии.

Для проектов промышленного хранения энергии предусмотрено два варианта получения поощрительного финансирования: фиксированная сумма, которая будет снижаться каждый год до 2025 года, или фондирование в рамках специального запроса предложений (RFP), который будет открыт позднее в этом году. Один проект может рассчитывать на финансирование только в одной из категорий.

202

Согласно недавнему отчету American Jobs Project, в штате Нью-Йорк действует около 100 компаний, занимающихся хранением энергии и имеющих опыт производства оборудования, передовых материалов, разработки программного обеспечения или управлении проектами. Штат занимает пятое место в стране по количеству патентов в области хранения энергии благодаря сильным исследовательским школам в университетах, национальных лабораториях и на предприятиях. Отчет показал, что в отрасли хранения энергии в Нью-Йорке занято 3450 человек, а годовая выручка предприятий отрасли составляет почти $1 млрд.

Опыт штата Нью-Йорк в очередной раз показывает, что региональные инициативы могут играть важную роль в развитии новых технологий и рынков в масштабах всей страны.

203

Газовая турбина в комбинации с накопителем энергии для оказания системных услуг

Дата: 20 июня


Известно, что системы хранения энергии — один из самых быстрорастущих секторов энергетического рынка. При этом во многих случаях их внедрения встаёт вопрос об оптимальной экономической модели, которая позволяет окупать установку этих устройств. Для чего, для каких целей будут использоваться СНЭ, и за какие услуги они будут получать оплату?

В Германии впервые введена в строй «гибридная электростанция»73,

в которой газовая турбина скомбинирована с крупным литий-ионным накопителем энергии (16 МВт и 8,5 МВт·ч). Этот объект допущен на рынок системным оператором Ampiron для оказания услуг как первичного, так и

73 https://www.allgaeuhit.de/Oberallgaeu-Sulzberg-Erstes-Hybridkraftwerk-deutschlands-steht-in-Sulzberg-AUEW-erhaelt-Genehmigung-zum-Regelbetrieb-article10031870.html

204

вторичного регулирования, что обеспечивает рентабельную работу обоих устройств.

Гибридная конфигурация выбрана, в том числе, и по следующей причине. В связи с избытком генерирующих мощностей на рынке ФРГ газовые электростанции сталкиваются с проблемами окупаемости. С одной стороны, они нужны для повышения гибкости системы, требуемой в условиях роста переменной генерации на основе ветра и солнца. С другой стороны, действующие правила рынка затрудняют их экономически эффективную эксплуатацию.

В данном случае региональная энергоснабжающая организация Allgäuer Überlandwerk (AÜW), владеющая простаивающей газовой турбиной, и поставщик системы накопления энергии Smart Power GmbH & Co реализовали проект с целью «интеллектуального маркетинга управления энергией для повышения и долгосрочного обеспечения рентабельности газовой турбины».

Накопитель энергии здесь выполняет ключевую роль в регулировании частоты и также используется для увеличения скорости реагирования «гибридной силовой установки» в целом. Газовая турбина продолжает находиться в «холодном резерве» и активируется только тогда, когда частота отклоняется от требуемого значения на определенную величину. При этом СНЭ позволяет поддерживать старт и обеспечивать системные услуги в короткий период запуска газового агрегата. «Идея состоит в том, чтобы время, необходимое для запуска газовой турбины, покрыть с помощью накопителя, и таким образом получить возможность участвовать на рынке вторичного регулирования», — объясняет Торстен Хойслер, руководитель проекта и глава генерации в AÜW.

Стороны подчёркивают, что гибридный объект был введён в эксплуатацию без государственной поддержки.

205

Проекты по хранению энергии становятся всё масштабнее



В энергетическую комиссию штата поданы заявки на утверждение трёх «гибридных» объектов, в которых солнечные электростанции комбинируются с накопителями энергии. В последнее время таких проектов появляется всё больше, но представленные отличаются своими масштабами.

Arrow Canyon Solar Project — солнечная фотоэлектрическая установка

мощностью 200 МВт с 5-часовой батареей мощностью 75 МВт и ёмкостью 375 МВт·ч.

Southern Bighorn Solar & Storage Center — солнечная электростанция мощностью 300 МВт, совмещенная с 4-часовой литий-ионной системой накопления энергии мощностью 135 МВт и емкостью 540 МВт·ч.

Gemini Solar + Battery Storage Project — гигантская солнечная электростанция мощностью 690 МВт в сочетании с гигантской системой хранения энергии на 380 МВт и емкостью 1520 МВт·ч. Это, пожалуй, крупнейший в мире объект подобного рода.

Заказчиком всех трёх станций является американская энергетическая компания NV Energy, принадлежащая Berkshire Hathaway Energy

206

миллиардера Уоррена Баффета. Она обязуется приобретать всю электроэнергию, вырабатываемую ими.

Ценовые условия для одного из объектов известны. «Southern Bighorn Solar & Storage Center будет поставлять чистую электроэнергию по средней цене около 35 долларов США за МВт·ч, что ниже стоимости генерации на основе ископаемого топлива», — говорит Том Буттгенбах, президент и генеральный директор компании 8minute Solar Energy, которая строит объект. «Для солнечной фотоэлектрической установки, включающей литий-ионную аккумуляторную систему на 540 МВт·ч, это действительно лучшие условия в отрасли».

Все объекты планируется начать строить в 2022, и ввести в строй в 2023 году.

207

Нормативные основы участия систем хранения энергии на рынке электроэнергии



Британский регулятор энергетических рынков Ofgem планирует внести изменения в правила лицензирования на производство электроэнергии, чтобы дать новое, формальное определение для систем накопления энергии (СНЭ).

Система накопления энергии

Отсутствие какого-либо общего определения или классификации не позволяло справедливо учитывать уникальную функциональность технологии, которая способна поглощать электроэнергию и отдавать её обратно в сеть. Это, например, приводило к тому, что накопители облагались «двойными сборами» — были вынуждены платить сетевую составляющую и за импорт, и за экспорт электроэнергии.

Принятие формального определения обеспечит общее понимание того, как СНЭ должны учитываться в сетевых кодексах, правилах планирования электроэнергетики и налогообложения.

Ofgem предлагает классифицировать накопители энергии как «подвид» генерации. Это будет означать, что СНЭ больше не придётся

208

платить сборы за «потребление», то есть электроэнергию, идущую на зарядку устройств.

При этом предлагается использовать следующее определение накопления электроэнергии (Electricity Storagе): «преобразование электрической энергии в форму энергии, которая может быть сохранена, хранение этой энергии и последующее её преобразование обратно в электрическую энергию». Соответственно, система накопления электроэнергии (Electricity Storage Facility) — это устройство, в котором указанный процесс происходит.

Процесс поиска юридически понятного места накопителей на энергетическом рынке Великобритании продолжается с 2015 года. Обсуждение последнего предложения Ofgem будет происходить до 25 июля 2019 года, и есть высокая вероятность, что в этом же году официальное определение СНЭ будет утверждено.

«Вопрос нормативной и терминологической базы при внедрении новых технологий является крайне актуальным. Такой «зверь», как система накопления электроэнергии (СНЭ), с учётом ее работы как на выдачу, так и на потребление требует особого нетривиального подхода. Для нашего рынка этот момент также важен, особенно в свете появления возможности участия СНЭ в оказании системных услуг», — комментирует британское событие Дмитрий Корев, который курирует направление СНЭ в ИЦ «Энерджинет».

209

Берлин утвердил программу стимулирования систем накопления энергии



Власти немецкой столицы предлагают привлекательные условия финансовой поддержки внедрения СНЭ.

В Июле этого года Сенат Берлина утвердил городскую программу74

поддержки распространения систем накопления энергии.

Она направлена на содействие развитию солнечной энергетики в германской столице и повышению доли ВИЭ в потреблении энергии «также и в пасмурные и безветренные дни».

Стимулы весьма серьезные: 300 евро на каждый киловатт-час емкости накопителя энергии. Максимальная сумма на одно устройство: 15 тысяч

74 https://www.berlin.de/sen/energie/energie/erneuerbare-energien/foerderprogramm-stromspeicher/

210

евро. Если накопитель имеет функцию погодозависимого управления, предусмотрен дополнительный бонус в 300 евро. За поддержкой могут обратиться как граждане, так и юридические лица.

Стимулирование систем накопления энергии вводится в рамках берлинской Программы развития энергетики и защиты климата до 2030 года (Energie- und Klimaschutzprogramm 2030), которая содержит промежуточные мероприятия, необходимые для достижения более долгосрочной цели — «климатической нейтральности» Берлина к 2050 году.

211

Проточные аккумуляторы регулируют частоту



В Великобритании произошло примечательное для мира накопителей энергии событие75: ванадиевые проточные аккумуляторы впервые получили допуск системного оператора к участию в регулирования частоты.

Компания RedT Energy, заявила, что один из её накопителей энергии прошёл предварительную аттестацию для предоставления системных услуг национальной энергосистеме Великобритании.

Поточная батарея на 300 кВт∙ч, расположенная в Южной Англии при

солнечной электростанции мощностью 250 кВт, будет участвовать в программе регулирования частоты Dynamic Firm Frequency Response (dFFR). Активы, работающие в этой программе, должны обладать способностью реагирования в течение 2 секунд и иметь возможность оказывать услугу не менее 30 минут.

Отмечается, что проточные аккумуляторы получают доступ на британский рынок регулирования частоты впервые. Ранее он обслуживался литий-ионными батареями, ГАЭС и инструментами управления спросом (DR).

75 https://www.powerengineeringint.com/articles/2019/07/flow-machines-qualify-for-uk-frequency-response-market-for-first-time.html

212

Событие интересно еще и в плане анализа бизнес-моделей систем накопления энергии. В данном случае владелец накопителя в дополнение к оптимизации использования солнечной генерации и ценовому арбитражу получает новый источник дохода, выходя на новый рынок.

Чтобы максимизировать отдачу от различных услуг, накопитель интегрирован в платформу оптимизации энергопотребления Open Energi Dynamic Demand 2.0.

213

Дешевое хранение энергии в сжиженном воздухе



В 2018 году британская компания Highview Power ввела в эксплуатацию «первый в мире» сетевой промышленный накопитель энергии на основе сжиженного воздуха — Liquid air energy storage (LAES) с характеристиками 5 МВт и 15 МВт·ч.

В июне текущего года компания заявила, что она разработала такую же «криогенную» систему «гигаваттного размера». Она называется CRYOBattery.

Теперь Highview Power собирается начать тиражировать такие

масштабные комплексы и создать «крупнейшую в Европе систему накопителей энергии». Первая установка CRYOBattery будет построена на севере Англии на площадке выведенной из эксплуатации ТЭЦ. Её характеристики: 50 МВт и 250 МВт·ч.

Дальнейшие проекты разрабатываются, компания находится в поиске подходящих участков в Великобритании.

Highview делает громкие заявления относительно стоимости её систем. Так, в сообщении разработчиков говорится, что десятичасовой накопитель с параметрами 200 МВт и 2 ГВт·ч способен предлагать приведенную стоимость накопления энергии на уровне 110 фунтов

214

стерлингов ($140) за мегаватт-час — самую низкую LCOS для крупномасштабных применений. Компания отмечает, что CRYOBattery является единственным свободно размещаемым (не имеющим географических ограничений) рыночным решением для накопления энергии, которое обеспечивает чистое, надежное и экономичное долговременное хранение с синхронной инерцией для энергосистемы. Если добавить, что при строительстве объектов используются самые обычные материалы, как говорит компания, «с нулевыми выбросами и нулевым воздействием на водные ресурсы», предложение выглядит многообещающе.

В дополнение к хранению энергии объект Highview Power способен предоставлять другие услуги национальной энергосистеме (National Grid), помогая ей интегрировать возобновляемые источники энергии, стабилизировать систему, в общем — повышать энергетическую безопасность. Услуги, которые может предоставлять CRYOBattery, включают в себя рыночный арбитраж, управление частотой, резервирование и т.д. Highview Power в настоящее время обсуждает с потенциальными контрагентами контракты на оказание данных услуг.

215

К вопросу экономики накопителей энергии



Инвестиционный банк Lazard выпустил очередной доклад по экономике систем накопления энергии (СНЭ) Levelized Cost of Storage Analysis76 (LCOS 5.0).

Авторы выделяют и оценивают наиболее распространенные сферы

применения накопителей как на стороне системы, так и «за счётчиком».

Литий-ионные аккумуляторы, в особенности применяемые для краткосрочных систем, остаются наиболее популярным и наименее дорогостоящим вариантом из всех проанализированных технологий накопления энергии. Среди них наибольшей популярностью пользуются NMC и LFP батареи, утверждают авторы. Также отмечается, что их стоимость продолжает снижаться благодаря повышению эффективности и расширению предложения.

76 https://www.lazard.com/media/451087/lazards-levelized-cost-of-storage-version-50-vf.pdf

216

В докладе подчеркивается, что отмечаемое снижение LCOS (дисконтированной стоимости на единицу выдаваемой накопителем электрической энергии) сегодня обеспечивается, главным образом, благодаря падению стоимости аккумуляторов, и в меньшей степени – за счет снижения затрат на прочие компоненты систем и операционных расходов.

Вспомогательные услуги, управление спросом и ценовой арбитраж являются, по мнению авторов, наиболее привлекательными источниками доходов для промышленных и коммерческих проектов хранения.

Комбинация накопителей с солнечными электростанциями может являться экономически привлекательным вариантом на оптовом рынке благодаря экономии на сетевой инфраструктуре, арбитражу (перенос сроков выдачи электроэнергии на периоды высокого спроса) и многофункциональности (оказанию вспомогательных услуг энергосистеме). Однако на сегодняшний день лучшую экономику демонстрируют краткосрочные (часовые) СНЭ.

В целях анализа Lazard рассматривает шесть сфер применения систем накопления энергии: оптовый рынок, передачу и сбыт, комбинированные объекты (солнечная электростанция + СНЭ) на оптовом рынке, промышленный и коммерческий сегмент, промышленные и коммерческие накопители с использованием комбинированных решений (солнечная электростанция + СНЭ), домашнее применение в комбинации с солнечной электростанцией.

На следующем графике показано, насколько разную доходность (IRR) получают проекты даже в рамках одной юрисдикции, в зависимости, в частности, от предлагаемых сроков хранения.

217

Анализ Lazard базируется в основном на американских данных, хотя в

нём содержится информация и по проектам из других стран. В любом случае, он полезен для понимания актуальных тенденций в экономике систем накопления энергии.

В декабре 2019 года Инфраструктурный центр EnergyNet выпустил экспертно-аналитический отчет «Применение систем накопления энергии в России: возможности и барьеры», в котором рассматриваются перспективные направления развития рынка в нашей стране.

218

Цифровые

распределительные

сети

1001101001001101110011010010100001101011

0101011010

220

Пять новых ролей для энергоснабжающих компаний



Энергетический переход и трансформация архитектуры энергетики серьезно изменят роль, которую будут играть сбытовые и энергоснабжающие компании на розничном рынке будущего. Поиск и пилотное тестирование новых бизнес-моделей в странах, существенно затронутых энергетическим переходом, идет уже сейчас. На основе анализа этих поисков и опыта американских энергоснабжающих организаций SEPA подготовила доклад77, в котором предлагаются пять бизнес-моделей для энергосбытовых фирм и операторов распределительных сетей, классифицированных по тому, насколько глубоко эти модели вовлекают компанию в процессы создания новых мощностей распределенной энергетики и оперативное управление ими.

Среди этих моделей – следующие:

1. Владелец и оператор сетевой инфраструктуры;

77 https://sepapower.org/resource/understanding-and-evaluating-potential-models-for-the-future-electric-power-utility/

221

2. Оператор платформы оперативного управления для распределенных энергосистем;

3. Интегратор DER в электрические сети и энергосистемы, оказывающий весь пакет услуг по созданию устойчиво работающей распределенной энергосистемы;

4. Провайдер DER, предоставляющий конечным пользователям услугу по установке распределенных источников энергии;

5. Компания, оказывающая пользовательские сервисы, связанные с потреблением энергии, – такие как обеспечение работы всех электроприборов потребителя или поддержание микроклимата и адаптивного освещения его дома.

В условиях регуляторных пилотов, которые запускаются в этом году EnergyNet, российским сбытовым, энергоснабжающим, сетевым и энергосервисным компаниям как раз стоит задуматься о выборе бизнес-моделей, которые они будут реализовывать в будущем, и доклад может помочь им примерить на себя новые варианты ролей на рынке.

222

В поисках альтернативы дорогим сетям: 10 успешных примеров из США



Высокая стоимость присоединения к сетям и увеличения мощности уже существующих присоединений – одна из главных причин, мотивирующих потребителей применять новые энергетические технологии и искать альтернативы сетевому строительству. В США в настоящее время в стадии разработки находятся более 100 проектов, в рамках которых потребности в дополнительной мощности будут удовлетворены не при помощи присоединения к сетям.

SEPA, PLMA и E4TheFuture опубликовали исследование78 10 примеров

уже реализованных проектов такого рода из Нью-Йорка, Аризоны, Калифорнии, Вашингтона, Мичигана, Род-Айленда и Мэна. В рамках этих проектов в разных сочетаниях применяются пять основных способов, позволяющих «уйти» от сетевого присоединения:

1. Повышение энергетической эффективности,

2. Управление спросом (demand response),

3. Собственная генерация разных видов, включая ВИЭ,

78 https://sepapower.org/resource/non-wires-alternatives-case-studies-from-leading-u-s-projects/

223

4. Перевод источников тепла в режим когенерации,

5. Управляемое снижение напряжения (CVR).

Самые интересные результаты получились в рамках проекта в Южном Аллстоне79, штат Вашингтон, где за счет управления спросом и создания системы согласованного управления уже имеющейся распределенной генерацией удалось отказаться от строительства новой 80-километровой линии 500 кВ стоимостью более $1 млрд. Для сравнения, расходы сетевой организации на реализованные альтернативные решения составляют всего $5 млн в год.

Другой пример – город Тивертон80, штат Род-Айленд, в котором в рамках проекта по повышению надежности электроснабжения стоимостью $3,6 млн только за счет управления спросом и энергоэффективных решений удалось отказаться от модернизации сетей, которая обошлась бы в $5 млн.

79 https://www.bpa.gov/transmission/CustomerInvolvement/Non-Wire-SOA/Documents/customer-meeting-soa-pilot-briefing-061318.pdf

80 http://rieermc.ri.gov/wp-content/uploads/2018/09/2019-srp-report-final-draft.pdf

224

«Гибкие энергоресурсы» вместо расширения распределительных сетей



В Великобритании состоялся первый «коммерческий» тендер, по итогам которого оператор распределительных сетей законтрактовал «гибкие энергоресурсы».

Британский оператор распределительных сетей UK Power Networks

(UKPN) подвёл итоги конкурсного отбора энергетических проектов81, которые будут предоставлять «услуги гибкости» (flexibility services).

По результатам тендера были заключены контракты на общую сумму 450 тысяч фунтов стерлингов, которые достанутся операторам распределенных ресурсов, включая системы накопления энергии (СНЭ), установленные «за счётчиком».

81 https://www.energy-storage.news/news/uk-distribution-networks-flexibility-tender-saves-on-costly-grid-reinforcem

225

Договоры подписаны с AMP Clean Energy, агрегатором Limejump и поставщиками бытовых и коммерческих систем хранения энергии Powervault и Moixa. Их гибкие ресурсы общим объемом 18,1 МВт позволят UKPN сэкономить на более дорогостоящих мероприятиях по усилению сети в её критических участках.

В процессе отбора UK Power Networks использовал инновационную онлайн-платформу Piclo (ранее известную как Open Utility). Эта платформа позволяет соотносить ресурсы поставщиков с потребностью оператора сети в гибких энергоресурсах и направлять эти ресурсы для укрепления слабых мест в сетевом хозяйстве.

«Все предложения-победители этого тендера соответствовали нашим строгим экономическим критериям, чтобы гарантировать, что они принесут пользу нашим клиентам, предлагая более низкие затраты по сравнению с традиционным подходом к строительству новых активов. Великобритания является мировым лидером в области технологий интеллектуальных сетей, и гибкость призвана сыграть ключевую роль, поскольку мы движемся к декарбонизированной, децентрализованной и оцифрованной системе, которая принесет значительные выгоды нашим клиентам», — отметил Сотирис Георгиупулос, глава отдела разработки интеллектуальных сетей в UKPN.

226

Децентрализованные энергетические решения или расширение сетей?



В канадской провинции Онтарио создаётся «локальный энергетический рынок» в качестве альтернативы инвестициям в сетевое хозяйство.

Независимый системный оператор канадской провинции Онтарио (IESO) Онтарио при поддержке канадского министерства природных ресурсов и коммунальной энергетической компании Alectra Utilities создаст «локальный рынок электроэнергии» в регионе Йорк, используя небольшие солнечные фотоэлектрические генерирующие объекты, системы накопления энергии и «умных потребителей», готовых оптимизировать потребление энергии в соответствии с ситуацией на рынке.

Этот пилотный проект призван мобилизовать местные распределенные энергетические ресурсы в качестве альтернативы инвестициям в новые линии электропередач и подстанции. Конкуренция между малыми генераторами, накопителями и инструментами управления спросом, как ожидается, приведёт к снижению затрат.

«Объёмы ресурсов, подключенных к локальным распределительным сетям, растут по всей Северной Америке и в настоящее время достигли примерно 10 процентов электрической мощности Онтарио. Это меняет динамику энергосистем, которые традиционно полагались на большие электростанции, передающие энергию на большие расстояния. Ожидается, что спрос на электроэнергию в регионе Йорк вырастет и превысит возможности системы в ближайшие 10 лет, что делает его идеальным местом для проверки того, способны ли DER (распределенные энергетические ресурсы) предоставить доступные альтернативы строительству новой сетевой инфраструктуры», — говорится в заявлении IESO82.

82 http://www.ieso.ca/Corporate-IESO/Media/News-Releases/2019/08/IESO-Demonstration-Project-to-Test-Ontarios-First-Local-Electricity-Market

227

Важное направление проекта — интеграция малого локального рынка электроэнергии с большим рынком провинции Онтарио, который в настоящее время реформируется, и на котором с декабря 2019 года будут внедрены аукционы на поставку мощности.

Провинция Онтарио на карте Канады

«Когда мы разговариваем с местными сообществами, мы слышим об одном — о желании иметь больший выбор для удовлетворения их потребностей в электроэнергии», — говорит вице-президент IESO Терри Янг. – «Этот пилот поможет нам узнать, сможем ли мы дать им такой выбор, а также сократить расходы для жителей провинции».

Финансирование демонстрационного проекта обеспечивают Системный оператор из своего Фонда инноваций и Министерство природных ресурсов Канады в рамках Программы «Smart Grid». Alectra Utilities будет использовать свою клиентскую базу для реализации проекта, запуск которого ожидается во втором квартале 2020 года.

228

Канада является одним из крупнейших производителей нефти и газа в мире, при этом в стране активно внедряются «альтернативные» технологии в электроэнергетике. В частности, Канада входит в первую десятку стран по установленной мощности ветроэнергетики, а правительство «нефтеносной» провинции Альберта закупает солнечную энергию для собственных нужд по экономическим соображениям. В случае Онтарио мы также видим, что «сырьевое проклятие» не является препятствием для внедрения безуглеродных энергетических технологий и использования их в инновационных децентрализованных решениях.

229

National grid ESO будет измерять инерцию в режиме реального времени



Рост доли распределенной и возобновляемой генерации предъявляет новые требования к управлению энергосистемой.

Британский системный оператор National Grid ESO подписал соглашение с технологической фирмой Reactive Technologies83 для измерения инерции в энергосистеме в режиме реального времени.

Для этого будет использоваться служба GridMetrix разработки Reactive — облачный сервис для измерения и анализа показателей системы, который обеспечивает в режиме реального времени визуализацию уникальных системных данных и подробную оперативную информацию.

GridMetrix

До недавнего времени инерция энергосистемы всегда оценивалась, но не было возможности ее точно измерить, отмечает Reactive. Когда

83 https://www.reactive-technologies.com/news/reactive-technologies-signs-landmark-commercial-agreement-with-national-grid-eso-supporting-its-2025-zero-carbon-goals/

230

система в основном состояла из синхронных генераторов, работающих на ископаемом топливе и подключенных к магистральным сетям, когда модели потребления были предсказуемы, системные операторы могли видеть, какие электростанции работают, и легко оценивать инерцию. Однако, поскольку несинхронные, в том числе распределенные, находящиеся на уровне распределительных сетей источники вырабатывают все большее количество энергии, объёмы генерации, скрытой от оператора, растут, делая оценки инерции все более неточными. В результате могут возникать проблемы, связанные с устойчивостью энергосистемы.

GridMetrix позволит системным операторам выявлять области, где необходимы дополнительные меры по управлению инерцией. Это, в свою очередь, расширит возможности внедрения возобновляемых источников энергии, отмечает Reactive. Напомню, National Grid ESO планирует к 2025 году быть технологически готовым к управлению полностью безуглеродной энергетической системой84 (Zero Carbon Operation 2025). Новое сотрудничество направлено на достижение этой цели.

Технология работает следующим образом. Модулятор создает небольшое изменение частоты в энергосистеме. Отклик записывается специальными измерительными устройствами (Extensible Measurement Units) и передается в GridMetrix через безопасное Интернет-соединение. Служба аналитики в GridMetrix Cloud обрабатывает данные и выводит показатель инерции, который можно просматривать через пользовательский интерфейс. В качестве модулятора в рамках контракта с системным оператором будет работать «один из крупнейших в мире суперконденсаторов», утверждает Reactive.

Соглашение рассчитано на шесть лет. На первом этапе предусмотрены создание и поставка аппаратного и программного обеспечения. На втором этапе будет обеспечено предоставление услуг измерения инерции.

84 http://renen.ru/british-system-operator-will-be-ready-to-manage-the-power-system-with-100-renewable-energy-by-2025/

231

«Энергетический USB»: до внедрения остался один шаг



Ключевая задача создания новой архитектуры распределенной энергетики – обеспечение plug & play интеграции и поддержание интероперабельности огромного количества связанных сетями распределенных источников энергии: солнечных панелей, генераторов, накопителей энергии, управляемой нагрузки и т.д.

Традиционный подход и подход фреймворка OpenFMB в информационной

коммуникации энергетического оборудования Оригинальный вариант решения этой задачи – стандарт

информационного взаимодействия распределенных источников энергии OpenFMB85 – представили в конце 2018 года в США. Стандарт представляет собой «энергетический USB86» – универсальный порт и протокол обмена информацией между любым оборудованием распределенной энергетики, за счет которого поддерживающее его оборудование может быть подключено к системам и платформам управления по принципу plug &

85 https://openfmb.gitlab.io/

86 https://sepapower.org/knowledge/a-usb-port-for-the-grid-openfmb-will-provide-plug-and-play-interoperability-and-communications-for-grid-edge-ders/

232

play, становится видимым друг для друга и дистанционно управляемым для любых соответствующих стандарту систем управления на уровне распределительных электрических сетей.

Стандарт разработан в рамках финансирования Минэнерго США в результате кооперации компании Duke Energy, Университета Северной Каролины в Шарлотте, Университета Теннеси в Ноксвилле и Консорциума Национальных лабораторий по модернизации сетей87. В 2019 году стартует тестовое внедрение стандарта на базе здания муниципального центра в Андерсоне, Северная Каролина. Полноценная реализация стандарта намечена на 2020 год.

На решение аналогичной задачи нацелена разрабатываемая в России архитектура IDEA88, в которой предусмотрены решения не только для информационной, но также для электрической, режимной и финансово-договорной интеграции и интероперабельности распределенных энергетических ресурсов любых типов. В 2019 году мы рассчитываем, не отставая от коллег из США, продемонстрировать тестовую техническую реализацию этой архитектуры.

87 https://www.energy.gov/grid-modernization-initiative-0/grid-modernization-lab-consortium

88 https://idea-go.tech/

233

Автономные энергетические системы



Ученые из Национальной лаборатории США по возобновляемым источникам энергии (NREL) работают над многоплановым проектом «Автономные энергетические системы» (Autonomous Energy Grids). Они пытаются подобрать и всесторонне проанализировать возможные решения для будущих энергосистем, в которых будет необходимо управлять выработкой множества децентрализованных источников энергии и обеспечивать при этом безопасное, надежное энергоснабжение.

Автономные Энергетические Системы (Nrel)

Концепция фокусируется на интеллектуальных технологиях и автономных коммуникациях для взаимодействия между собой взаимосвязанных микросетей, и использовании алгоритмов, позволяющих постоянно находить наилучшие операционные параметры в ответ на постоянно меняющуюся ситуацию на энергетическом рынке (спрос, цены).

«Будущая система будет намного более распределенной, слишком сложной для того, чтобы ее можно было контролировать с помощью нынешних техник и технологий», — отмечает Бенджамин Кропоски,

234

директор Центра энергетических систем NREL. – «Нам нужен путь, чтобы добраться туда — раскрыть потенциал всех этих новых технологий, интегрируемых в энергосистему».

Исследователи говорят, что проект в настоящее время носит, в основном, теоретический характер, и практическое применение наработок можно ожидать, вероятно, через 10 лет. Он начался с группы ученых, стремящихся разработать методы оптимизации и управления в реальном времени для отдельных энергетических систем, но затем перерос в идею объединения этих отдельных энергетических систем или «ячеек» друг с другом для формирования системы, которая охватывала бы весь электроэнергетический комплекс.

«Что нового в нашем решении, так это то, что мы решаем проблему, состоящую из двух частей», — объяснил Кропоски. – «Во-первых, из-за большого количества устройств мы не можем использовать централизованное управление, а должны вместо этого распределить проблему оптимизации. Другая проблема заключается в том, что у нас есть изменяющиеся во времени условия, поэтому оптимизация меняется каждую секунду и должна осуществляться в режиме реального времени».

В настоящее время исследователи моделируют Autonomous Energy Grids, состоящие из сотен «самооптимизирующихся различных ячеек», работающих в унисон, но отмечают, что их число необходимо значительно увеличить для представления единого системного решения, например, в одной только области залива Сан-Франциско имеется более 20 миллионов контрольных точек. «Попытка решить судьбу миллиона вещей в течение секунды — вот где возникает проблема», — объясняет исследователь NREL Дженнифер Кинг.

Следующая проблема заключается в применении разрабатываемых алгоритмов в реальных условиях, когда не всегда всё работает гладко, и часто приходится учитывать задержки и повреждения. Организация инфраструктуры и обеспечение ее безопасности будет представлять собой еще одну серьезную проблему.

Идеи исследователей из NREL оказываются чрезвычайно созвучны основным положениям архитектуры Интернета энергии (IDEA), над которой работает Инфраструктурный центр EnergyNet, и в которой баланс интересов большого множества распределенных источников энергии и оптимизация из совокупного вклада в работу энергосистемы достигается за счет энергетических трансакций между пользователями — энергетическими ячейками. Проведенные нами совместно с МЭИ, РТСофт и

235

НГТУ архитектурные исследования подтвердили принципиальную реализуемость децентрализованной архитектуры энергосистем. Но, в отличие от работы коллег из NREL, Интернет энергии — далеко не только исследование, и осенью этого года в МФТИ будет создан демонстрационный комплекс, показывающий реализацию такого распределенного управления энергетикой на практике.

236

Региональные сети покупают услуги гибкости у потребителей энергии



Впервые британская региональная энергоснабжающая компания Northern Powergrid начинает закупки услуг гибкости у своих клиентов для обеспечения устойчивости энергосистемы с помощью динамической системы закупок (Dynamic Purchasing System) и электронных аукционов.

Региональные энергоснабжающие организации Великобритании

Каждый конкурсный отбор, который будет проводиться этим оператором распределительных сетей (DNO), предусматривает торги в форме обратного «голландского» электронного аукциона.

Программа под названием «Восстанавливаем гибкость» призвана помочь оператору управлять сетями в случаях угроз надёжности энергоснабжения. При возникновении проблем клиенты смогут поддерживать систему, предоставляя «гибкость» — временно изменяя свое потребление энергии или регулируя выработку на своих

237

генерирующих активов после получения инструкции от DNO. В обмен клиент сможет получить вознаграждение за каждый предоставленный МВт·ч, размер которого установлен по итогам электронного аукциона.

Эндрю МакКенна, менеджер по коммерческому развитию Northern Powergrid, отмечает: «В тех случаях, когда использование гибкости клиентов дешевле, чем действия на стороне системы, мы постараемся задействовать эту гибкость. И это будет означать, что не только клиенты с активами извлекут выгоду из нового потока доходов, но и каждый клиент получит финансовую выгоду, благодаря тому, что DNO достиг того же результата с помощью более рентабельного метода».

В ходе испытаний компании из семи ключевых районов региона обслуживания Northern Powergrid получат возможность предоставить оператору свои ресурсы гибкости суммарной мощностью до 100 МВт.

Northern Powergrid рассматривает следующую целевую группу участников:

1. крупные потребители энергии (фабрики или супермаркеты, которые способны участвовать в сервисе demand response);

2. генераторы энергии (от 100 кВт);

3. агрегаторы небольших активов;

4. операторы систем накопления энергии.

Объявление о закупках гибкости было сделано вскоре после того, как Northern Powergrid представила обновленный подход к будущему управлению распределительными сетями в документе «Оператор распределительной системы (DSO) v 1.1».

Увеличение доли распределенных энергетических ресурсов (распределенной генерации), в том числе вариабельных ВИЭ и просьюмеров, которые всё в большей мере начинают вступать в энергетические и экономические отношения друг с другом, приводит к тому, что традиционная «пассивная» роль операторов распределительных сетей по доставке электричества до точки потребления не полностью соответствует нынешним потребностям энергосистемы. Кто-то из субъектов энергетики в любом случае должен заниматься управлением всё возрастающими локальными потоками разносторонних энергетических транзакций, и поэтому компании, управляющие распределительными сетями, вынуждены превращаться в управляющих более сложными «образованиями» — системами.

238

Данное превращение характеризуется, среди прочего, расширением набора услуг, которые распределительные сети оказывают как потребителям, так и энергосистеме в целом.

В 2019 году в Российской Федерации начат пилотный проект по управлению спросом, инициированный Системным Оператором ЕЭС и Инфраструктурным центром «Энерджинет». Уже первые полученные результаты этого проекта обнадёживают.

Пользовательские

сервисы

240

Энергетический коммунизм на базе блокчейн-технологий



На родине первой в мире коммуны – во Франции – реализуются новые практики по созданию цифровых энергетических коммун. В деревне Премиан осуществляется пилотный проект89 коллективного потребления солнечной энергии, расчеты в рамках которого осуществляются на базе технологии распределенного реестра.

На здании муниципалитета установлены солнечные батареи

мощностью 28 кВт, которые снабжают электричеством небольшую энергетическую коммуну: школьное здание, почтовое отделение, муниципальную мастерскую, культурный центр, жилой дом и пекарню. Электричество передается по местным распределительным сетям.

Данные о производстве и потреблении электроэнергии записываются на блокчейн-платформе, разработанной компанией Sunchain90. Согласно её заявлению, решение не предусматривает создание токенов, не связано с процессом майнинга или криптовалютой и основано

89 https://www.pv-magazine.com/2019/01/10/blockchain-system-prepares-morning-croissants-under-a-six-building-self-consumption-project-in-france/

90 https://www.sunchain.fr/

241

на открытой платформе HyperLedger91, которая разработана и поддерживается международным консорциумом IBM, Intel и Fujitsu. Архитектура решения, специально сделанная для работы с возобновляемыми источниками энергии, отличается крайне низким потреблением электроэнергии.

Но самое интересное в проекте – экономическая модель, выбор которой обусловлен юридическими особенностями регулирования в электроэнергетике Франции. Муниципалитет инвестировал в проект 52 тысячи евро, и предоставляет солнечную электроэнергию членам сообщества не по тарифу, а при условии оплаты членских взносов в специально созданную ассоциацию Prémian Energie Positive, которая обеспечивает возврат вложенных средств муниципалитету. «Избыточное» электричество, не потребленное участниками сообщества, продаётся местной сбытовой компании Enercoop по цене 4 евроцента за кВт∙ч.

Данные о производстве и потреблении энергии собираются с «умных» счетчиков и вводятся в распределенный реестр. Программа на его основе обеспечивает пропорциональное потребностям и справедливое динамическое распределение энергии между различными потребителями, а данные об учете потребления передаются оператору распределительных сетей Enedis через защищенный интерфейс. Enedis, в свою очередь, взимает с потребителей плату за потребление из сети уже за вычетом солнечной энергии, полученной потребителями в рамках их энергетического сообщества.

91 https://www.hyperledger.org/

242

Энергия высшей пробы для взыскательных потребителей



Европейские и американские клиенты энергоснабжающих компаний становятся все более требовательными к той электроэнергии, которую они покупают: потребители все больше хотят быть уверены, что заплаченные ими за декарбонизацию в рамках «зеленых» тарифов деньги действительно превращаются в экологически чистое электричество от ВИЭ, которую они потребляют. Для таких клиентов принципиальное значение имеет уверенность в том, что они на самом деле вносят вклад в защиту окружающей среды. Эти же соображения движут владельцами электромобилей в их желании заряжаться только от возобновляемой энергии. Можно ожидать, что практики подтверждения подлинности происхождения энергии, в чем-то аналогичные популярной в Европе защите места происхождения вина или сыра, станут в ближайшее время главным драйвером рынка блокчейн-технологий.

Практики постановки «зеленой» пробы на электроэнергию

возникают одна за другой. Холдинг Iberdrola, используя платформу EW Origin от Energy Web Foundation (EWF), запустил92 поставки электроэнергии

92 https://www.greentechmedia.com/articles/read/iberdrola-uses-blockchain-to-authenticate-green-energy#gs.Iov4wV29

243

с электронным «зеленым» блокчейн-сертификатом отделениям банков Kutxabank и Cajasur в Стране Басков и на юге Испании. Эта энергия поставляется с ГЭС Сан Эстебан в Галисии и двух ветропарков в Бискае и Гвадалахаре. На очереди присоединение к системе крупнейшей в Европе строящейся солнечной электростанции в Эстремадуре мощностью 391 МВт.

Одновременно на той же платформе EW Origin компания Wirelane и Share&Charge собираются показать93 в Вене пилотные образцы зарядных станций с блокчейн-подтверждением происхождения электроэнергии.

Но время пилотных проектов стремительно проходит, и в ближайшем будущем между энергетическими компаниями и их технологическими партнерами развернется конкуренция за масштабные решения для национальных рынков. Один из первых ходов в этой игре сделал американский рыночный оператор PJM-EIS в содружестве все с тем же EWF, запустив94 подготовку к внедрению блокчейн-платформы для всего рынка «зеленых» сертификатов GATS, действующего в 13 штатах. Цифровые технологии продолжают искать новые сферы применения, и стоит ожидать, что в одной из этих сфер, наконец, случится прорыв к массовой практике, к моменту которого очень важно не опоздать российским стартапам. В 2020 году под эгидой Совета рынка и EnergyNet в России планируется запустить пилотный проект «Зеленые сертификаты».

93 https://energyweb.org/2018/11/07/energy-web-foundation-announces-electric-vehicle-charging-toolkit-for-ew-origin/

94 https://energyweb.org/2018/10/25/energy-web-foundation-and-pjm-eis-announce-collaboration-to-build-and-evaluate-blockchain-based-tool-for-a-major-u-s-renewable-energy-certificates-market/

244

Блокчейн в помощь



Международное энергетическое агентство (IRENA) выпустило ряд докладов, посвященных современным инновационным энергетическим технологиям (Enabling technologies).

Наряду с системами хранения энергии, IRENA рассматривает блокчейн (Blockchain)95 в качестве важной перспективной технологии «инновационного ландшафта» в энергетике, которая будет помогать работе децентрализованных энергетических систем и способствовать интеграции возрастающих объемов возобновляемых источников энергии.

Ключевыми сферами применения блокчейна, выделяемых Агентством являются:

1. Одноранговая (peer-to-peer) торговля. Блокчейн помогает оптимизировать трансакции между множеством малых просьюмеров и повышает надежность и доверие в рамках системы, в которой такие трансакции осуществляются.

2. Управление системой и операциями в её рамках. Умные контракты (smart contracts) позволяют обеспечивать автоматическое управление потоками энергии и накопителями для оптимальной балансировки спроса и предложения.

3. Финансирование развития ВИЭ. Блокчейн создаёт дополнительные возможности в этой сфере. «P2P-регистры открыли эру новых «крипто» активов, которые могут свободно продаваться и покупаться широкой публикой или использоваться в качестве токенов для покупки товаров и услуг в определенной сети», — пишет IRENA.

4. Управление сертификатами на возобновляемую энергию. Блокчейн помогает избежать двойного учёта сертификатов.

5. Электрическая мобильность. Блокчейн может поддерживать платформу, которая координирует зарядку электромобилей. Владельцы электромобилей смогут останавливаться на любой зарядной станции,

95 https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/IRENA_Blockchain_2019.pdf

245

которая зарегистрирована в блокчейне, в том числе в жилых районах, и торговать энергией в режиме реального времени без какого-либо централизованного посредничества. Интеллектуальные контракты также обеспечивают автоматические и безопасные платежи P2P.

Сферы применения Блокчейн в энергетическом секторе

IRENA выделяет следующие преимущества использования блокчейна: снижение трансакционных издержек, повышение прозрачности и безопасности сделок, рост автоматизации благодаря использованию умных контрактов, расширение участников энергетического рынка (поддержка децентрализации).

Со ссылкой на ряд исследований IRENA приводит статистику бизнеса в сфере блокчейн в электроэнергетике (по состоянию на сентябрь 2018 г):

- 189 компаний работают над использованием блокчейна в энергетике.

- В энергетические блокчейн-компании инвестировано $466 млн.

- Более 46% стартапов происходят из Европы.

- Более 50% проектов реализуется на Ethereum Blockchain.

- Наиболее популярное направление: P2P торговля.

- Примерно 74% компаний были основаны или начали работу над блокчейном в период 2016–2018 гг., что свидетельствует о ранней стадии развития технологии.

246

Увеличение сложности энергетического сектора требует большего интеллекта. Блокчейн может помочь, управляя данными более открыто и безопасно, автоматизируя транзакции с помощью умных контрактов, подчеркивает IRENA.

Инфраструктурный центр «Энерджинет» планирует выпустить в 2019 году доклад о блокчейне, где будут детально рассмотрены перспективные пути использования технологии в энергетической практике. В этом докладе, среди прочего, формулируются цели и задачи применения технологии распределенных реестров на рынках электрической энергии (мощности) России и рассказывается об основных потенциальных сегментах, где могут быть получены положительные эффекты от внедрения блокчейна.

247

Р2P-энергообмен и блокчейн делают управление спросом эффективнее



Японский IT-гигант Fujitsu разработал систему обмена электроэнергией96 между корпоративными потребителями – участниками программ управления спросом (demand response), – которая работает на основе технологии blockchain.

Fujitsu заявила, что она протестировала свою новую систему при

поддержке энергосбытовой компании ENERES и достигла 40% увеличения количества успешно выполняемых потребителями команд в рамках программы demand response. Дело в том, что при традиционной схеме управления спросом агрегатор получает запрос на снижение потребления от системного оператора и распределяет его между управляемыми им потребителями. Но потребители зачастую не могут удовлетворить этот запрос агрегатора из-за своих технологических ограничений.

96 http://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2019/0130-01.html

248

В новом решении, предлагаемом Fujitsu, к вертикальному взаимодействию агрегатора и потребителей в рамках управления спросом добавляются горизонтальные взаимодействия «потребитель – потребитель». По сути, реализуется локальный энергообмен, фиксируемый при помощи блокчейна. Этот своеобразный sharing электроэнергии между потребителями, управляющими своим спросом, повышает процент успешных сделок агрегатора с ними за счет того, что потребители как бы подстраховывают друг друга. Благодаря блокчейну возникает гарантия прозрачности транзакций и точного распределения вознаграждения между участниками программы.

249

Blockchain помогает просьюмерам торговать солнечной электроэнергией



Все больше домовладельцев по всему миру производят свою собственную солнечную электроэнергию. Традиционная нормативная база предусматривает, что они могут сами потреблять это солнечное электричество, передавать или продавать избыток в сеть общего пользования. По такой логике построено и новое российское законодательство в области микрогенерации.

В то же время на технологически развитых рынках всё чаще появляются новые пилотные проекты и законодательные инициативы, направленные на создание возможностей по торговле солнечной энергией между просьюмерами (потребителями и производителями электроэнергии в одном лице).

Например, в Швейцарии в «пилотном регионе» Валенштадт реализуется проект «Quartierstrom»97. Здесь создано сообщество жителей, которое производит, потребляет солнечное электричество и торгует им на своей местной торговой площадке. В проекте участвуют 37 домохозяйств и «Центр старости» (как назван местный дом престарелых).

Walenstadt

97 http://quartier-strom.ch/

250

Ценовые лимиты на покупку и продажу устанавливаются через портал, а торговля осуществляется автоматически с помощью блокчейн. Во всех участвующих домохозяйствах был установлен мини-компьютер со встроенным счетчиком электроэнергии и программным обеспечением для работы с блокчейн. Эти мини-системы каждые 15 минут автоматически выдают заявки на покупку или продажу солнечной энергии в соответствии с индивидуальными настройками цены и определяют по принципу аукциона участников и конечную цену сделок.

Blockchain-проект в Швейцарии

В первые две недели февраля 2019 года 82% электроэнергии, произведенной участниками, было потреблено в рамках сообщества, в том числе 32% прошло через торговую площадку. Оставшиеся 18% продано местной сбытовой организации. Просьюмеры получали более высокие доходы от торговли с соседями, чем при реализации электричества энергетикам по установленной цене 0,04 франка за киловатт-час.

В ближайшие месяцы в систему будут интегрированы накопители энергии. Таким образом, независимость районного сообщества от энергосистемы должна возрасти еще больше.

Пилотный проект, рассчитанный на один год, призван собрать и обобщить опыт работы с технологией блокчейн, протестировать другие инновационные технические приложения и изучить поведение пользователей на местном рынке электроэнергии.

251

Платформенное решение для торговли солнечной энергией между потребителями запущено в Австралии



В четырех австралийских штатах (Квинсленд, Новый Южный Уэльс, Австралийская столичная территория, Виктория) была запущена инновационная платформа для торговли солнечной энергией98, вырабатываемой домашними кровельными электростанциями, которая устраняет посредников и позволяет потребителям покупать и продавать возобновляемую энергию по ценам, согласованным между собой.

Платформа, которая, помимо прочего, обеспечивает доступ к солнечной энергии для потребителей, не имеющих солнечных электростанций, была открыта для регистрации на прошлой неделе компанией Energy Locals в сотрудничестве с разработчиком программного обеспечения Enosi.

В рамках платформы клиенты могут договориться о продаже своей

избыточной солнечной энергии по ставкам, индивидуально согласованным с выбранными покупателями. Как объясняет генеральный директор Enosi Стив Хой, клиенты Energy Locals смогут торговать друг с

98 https://energylocals.com.au/enosi-how-does-it-work/

252

другом, устанавливать свою собственную цену — максимальную цену покупки или минимальную цену продажи — и выбирать людей или компании, которым они хотят продавать электроэнергию.

Покупатель оплачивает сетевой тариф на передачу электроэнергии, который отличается в разных частях Австралии, в то время как продавец получает согласованную цену, которая может варьироваться: от нуля – в случае благотворительности или семейных пожертвований – до показателей немного выше, чем тариф, применяемый при продажах солнечной энергии в сеть.

Помимо двусторонних сделок с выбранным покупателем, платформа позволяет торговать электричеством на рынке (которым она и является) с максимальными и минимальными ценами, устанавливаемыми каждые полчаса, и сверкой сделок в конце каждого месяца.

Для участия в программе клиенты должны иметь «умный» счётчик электрической энергии (smart meter).

Заработок Energy Locals — это фиксированная сумма, членский взнос участников в размере 4,50 австралийских долларов в неделю.

Обе компании-организатора платформы отмечают, что они не просто хотят дать своим клиентам немного сэкономить на счетах за электроэнергию. Их задача – снять завесу недоверия в отрасли и предоставить клиентам прозрачный контроль над ценообразованием.

253

Такой разный блокчейн



Объем глобального рынка микросетей будет расти на 15% в год (CAGR) в период между 2018 и 2022 годами, и достигнет 30 млрд долларов к 2022 году. Такой вывод содержится в новом исследовании Global Data. Одним из ключевых направлений развития, наблюдаемых в последнее время, являются блокчейн-микросети. В условиях либерализации энергетического рынка и роста использования возобновляемых источников энергии блокчейн предлагает эффективный путь для обработки всё более сложных и децентрализованных транзакции между пользователями.

Сегодня в мире более 150 компаний разрабатывают блокчейн-

инструменты для энергетического сектора, и большинство из них заняты созданием технологий для осуществления одноранговых (peer-to-peer) энергетических транзакций. Другие типы транзакций могут включать торговлю сертификатами на возобновляемую энергию или оптовую продажу энергии. Сосредоточенные на энергетической отрасли блокчейн-

254

стартапы привлекли более 300 млн долларов в период между 2 кварталом 2017 года и 1 кварталом 2018 года, и отраслевые эксперты ожидают, что инвестиции в блокчейн в энергетическом секторе к 2025 году достигнут более 5,8 млрд долларов.

Блокчейн-микросети все еще находятся на стадии становления, но по всему миру запланированы или уже развернуты более 100 демонстрационных проектов.

Например, в рамках пилотного проекта в Швейцарии был создан локальный рынок электроэнергии, на котором жители имеют возможность торговать между собой собственным возобновляемым электричеством. Блокчейн помогает автоматизировать расчёты и обеспечить их безопасность.

Японский производитель электроники и солнечных генерирующих систем Kyocera и LO3 объявили о реализации пилотного проекта «виртуальной электростанции», построенной на сочетании IoT и трансакционной блокчейн-платформы, в своем офисе в Йокогаме.

255

Блокчейн для виртуальной электростанции



Японская компания Kyocera реализует пилотный проект «виртуальной электростанции» с использованием Blockchain

Японский производитель электроники и солнечных генерирующих систем Kyocera объявил о реализации пилотного проекта «виртуальной электростанции»99 в своем офисе в Иокогаме.

Виртуальная электростанция Kyocera

Виртуальная электростанция представляет собой объект генерации, в котором объединяются и агрегируются распределённые, даже

99 https://global.kyocera.com/news/2019/0204_jgdf.html

256

гетерогенные источники энергии для непрерывных поставок электроэнергии.

В данном случае в единую систему будут интегрированы несколько фотоэлектрических генерирующих устройств и накопителей энергии, симулирующих отдельных просьюмеров, а потоки энергии будут управляться системой блокчейн американской компании LO3 Energy. Эта технология будет проверять и регистрировать транзакции между производителями и потребителями электроэнергии и позволит ими делиться энергией с помощью микросети.

Внедрение этого типа технологии основано на использовании «Интернета вещей» (IoT) с интеллектуальными компонентами, которые обмениваются данными с блокчейном, предоставляя сведения о производстве и потреблении, что позволяет аккуратно управлять системой в соответствии с различными моделируемыми ситуациями.

«Одноранговая (peer-to-peer) платформа LO3 Energy помогает контролировать выработку электроэнергии и её доступность для подключенных пользователей, что способствует созданию эффективной среды тестирования. Посредством этого тестирования компании разработают новые способы повышения эффективности существующих сетей передачи и распределения энергии в Японии и во всем мире», — говорится в заявлении Kyocera.

Такое сочетание IoT с трансакционной блокчейн-платформой сильно перекликается с представлениями архитектуры IDEA.

257

Незамеченный рынок: малый бизнес в ожидании цифровой энергетики



Малый и средний бизнес составляет немалую долю клиентов сбытовых и энергоснабжающих компаний, но эти коммерческие потребители оказываются незаслуженно незамеченным сегментом новых энергетических сервисов. К такому выводу пришли аналитики Accenture100, изучив результаты опроса 3753 предприятий малого и среднего бизнеса в 15 странах. 59% из них считают, что предлагаемые им со стороны сбытовых компаний услуги никак не учитывают интересы и запросы их компаний или вообще не отличаются от услуг, ориентированных на население. При этом 42% опрошенных бизнесов считают наличие таких кастомизированных под их нужды энергетических сервисов своей первоочередной потребностью.

Среди малых и средних предприятий, которым нужны персональные,

заточенные под них пользовательские сервисы, 38% заинтересованы в сервисах, связанных с использованием распределенных энергетических ресурсов, 36% хотели бы получать услуги, связанные с оптимизацией их энергоснабжения, и только 26% удовлетворит базовая услуга по электроснабжению, если выставление и оплата счетов будут осуществляться в цифровой форме. По оценке Accenture, в среднем на

100 https://www.accenture.com/us-en/insights/utilities/serving-small-medium-size-businesses

258

предоставлении адресных цифровых сервисов малому и среднему бизнесу каждая сбытовая компания могла бы получить $2 – 3 млн. дополнительных доходов в год.

259

Микросеть с блокчейном в Таиланде для заправочной станции и торгового центра



Нефтеперерабатывающая компания из Таиланда, испытывает микросеть и торговую платформу на основе блокчейн на своих объектах.

Bangchak Corporation Public Co. Limited (BCP), нефте-перерабатывающая компания из Таиланда, испытывает микросеть и торговую платформу на основе блокчейн101 в своем комплексе, состоящем из заправочной станции и торговых центров.

На объекте установлены солнечная фотоэлектрическая система

мощностью 280,9 кВт, два накопителя энергии с разными типами аккумуляторов — литий-ионный, никель-марганцево-кобальтовый (NMC) емкостью 912 кВт·ч и литий-железо-фосфатный (LiFePO4) — на 92 кВт·ч. Микросеть призвана обеспечивать энергетические потребности заправочной станции и арендаторов торговых площадей круглосуточно и

101 https://microgridknowledge.com/commercial-microgrid-blockchain-thailand/

260

круглогодично. Обратим внимание, что солнечные модули для проекта поставила российская группа компаний «Хевел»102.

Платформа, объединяющая все устройства и получившая название Green Community Energy Management System (GEMS), использует технологию Ethereum. Проект является экспериментом — «песочницей» для системы microgrids, которую Bangchak хочет развернуть по всей своей национальной сети автозаправочных станций и коммерческих объектов.

Микросеть изолирована от городской энергосистемы Бангкока, но может работать в тандеме с ней. Платформа GEMS будет поставлять солнечную энергию для потребления и хранения, а в случае недостатка таковой контроллер GEMS автоматически будет принимать решение об использовании электроэнергии от централизованного поставщика.

Микросеть будет способствовать не только снижению выбросов углерода и загрязнения воздуха (колоссальная проблема в Бангкоке), но и экономить средства участников, идущие на оплату электроэнергии.

Потребители, включенные в микросеть GEMS, в настоящее время платят эквивалент 0,14 долларов США за кВт·ч за электроэнергию, поставляемую городской снабжающей организацией в период с 09:00 до 22:00, и 0,085 долларов США ночью — с 22:01 по 08:59.

Система может осуществлять покупки более дешевой ночной электроэнергии ГЭС в период с 01:00 до 04:00103, с последующим её хранением в батареях и использованием в дневное время. Кроме того, она использует искусственный интеллект для прогнозирования затрат на электроэнергию с учётом почасовых прогнозов погоды и нагрузки для оценки целесообразности закупок энергии в энергосистеме и максимизации эффективности потребления. В систему GEMS также интегрирована локально разработанная платформа, которая позволяет пользователям торговать электроэнергией.

102 http://renen.ru/hevel-group-of-companies-exported-heterostructure-modules-to-thailand/

103 https://innovationaward.org/portfolio-item/green-community-energy-management-system-gems-2018/

261

Tennet и Sonnen успешно завершили blockchain- проект

Дата: 13 мая


Системный оператор и поставщик домашних накопителей энергии признали успешным проект по оказанию системных услуг с помощью распределённых ресурсов.

Sonnen

В рамках проекта, который был начат системным оператором TenneT и производителем бытовых систем хранения энергии Sonnen в 2017 году, домашние накопители энергии, «запасающие» солнечное электричество, были объединены с помощью технологии блокчейн для оказания услуг по стабилизации энергосистемы. В конце 2019 года компании отчитались об успешном завершении проекта104.

«Мы впервые показали, что технически возможно использовать технологию Blockchain, чтобы домохозяйства через свои домашние системы хранения энергии стабилизировали энергосистему. Результаты нашего пилотного проекта настолько многообещающие, что теперь мы хотим более глубоко изучить другие блокчейн проекты», — заявил генеральный директор Tennet Манон ван Бик. Накопители энергии

104 https://www.tennet.eu/news/detail/blockchain-pilot-reveals-potential-of-decentralised-home-storage-systems-for-tomorrows-energy-infra/

262

становятся всё более важным ресурсом, который может использоваться энергетической системой. Только в Германии к 2030 году, как ожидается, суммарная мощность распределённых накопителей достигнет 10 ГВт. Это больше, чем мощности ГАЭС, работающих в стране.

Для компании Sonnen, которая недавно была приобретена нефтегазовым концерном Shell105, проект также имеет центральное значение. В «виртуальных накопителях», образуемых из множества реальных СНЭ компания видит «ключ к новой энергетической системе». «В электросети будущего, с постоянно растущей долей возобновляемой энергии, объединённые домашние накопители будут в гораздо большей степени брать на себя оказание системных услуг, которые сегодня выполняются в основном обычными электростанциями», — говорит управляющий директор Sonnen E-Services Жан-Батист Корнеферт.

Blockchain-решение для пилотного проекта Tennet и Sonnen было поставлено IBM. Участники проекта проверили, в какой степени виртуальная электростанция из связанных с солнечными установками домашних накопителей энергии позволяет избежать узких мест в системе и сократить количество вмешательств в работу генеририрующих ВИЭ-объектов.

В рамках проекта Sonnen в автоматическом режиме информировал TenneT о располагаемой емкости домашних систем хранения энергии. В случае потребности, TenneT давал команды о зарядке накопителей в регионе с избыточной выработкой, например, ветровой электроэнергии, и – для достижения равновесия – другие батареи Sonnen одновременно выдавали такое же количество энергии в регионе, где это требовалось. Процесс документировался с помощью блокчейн в режиме реального времени. Каждый киловатт-час получал криптографическую подпись, которая является уникальной и прозрачной и может быть использована для расчетов.

105 http://renen.ru/shell-oil-and-gas-giant-will-produce-home-energy-storage/

263

Блокчейн и умные контракты — будущее распределенной энергетики

Дата: 17 мая


Корпорация ABB начала масштабный эксперимент по использованию технологии Blockchain для обеспечения peer-to-peer транзакций в энергетике.

Промышленный концерн ABB совместно с итальянской энергетической сбытовой компанией Evolvere начали пилотный проект по использованию технологии блокчейн (Blockchain)106 для «обеспечения прозрачных и безопасных одноранговых (peer-to-peer) энергетических трансакций». Конкретную используемую сторонами технологию разработала компания с «говорящим названием» Prosume.

ABB

Энергетика меняется. Все большая часть энергии производится распределенной генерацией, например, кровельными солнечными электростанциями. Постепенно начинают развиваться системы взаимной торговли энергией между производителями-потребителями

106 https://new.abb.com/news/detail/23707/abb-and-evolvere-pilot-brings-residential-blockchain-technology-ever-closer

264

(просьюмерами). ABB, являясь крупным производителем солнечных инверторов и поставщиком цифровой платформы ABB Ability, стремится стать ведущим игроком в этой новой энергетике. Добавление технологии Blockchain в продуктовую линейку делает рыночное предложение компании более завершенным.

ABB называет свои инверторы «blockchain-ready», то есть готовыми для работы с блокчейн. Их встроенные цифровые возможности потенциально могут позволить энергетическим сбытовым предприятиям, агрегаторам и энергетическим кооперативам сократить капитальные и операционные затраты. Это достигается благодаря вышеназванной платформе ABB Ability, которая позволяет создавать новые цифровые решения, такие как генерация интеллектуальных контрактов непосредственно в инверторе. Эти умные контракты обеспечивают большую прозрачность и безопасность трансакций и предоставляют энергетикам новые возможности для развития своего бизнеса, считает ABB.

Джампьеро Фрисио, глава направления Smart Power Business компании ABB, поясняет: «Мы понимаем, что способ, которым люди потребляют и используют свою энергию, меняется. Просьюмеры со своими собственными фотоэлектрическими системами смотрят на то, как они могут не только производить и потреблять энергию, но также и на то, как они могут затем делиться избыточной энергией с соседями, сообществами и более широкой системой».

«Будучи новаторским технологическим лидером, предлагая широкий спектр решений с поддержкой цифровых технологий для солнечных систем, мы стремимся работать с организациями-единомышленниками, такими как Evolvere, для проверки потенциала технологии блокчейн, что даст нам мощную платформу для будущих решений в области совместного пользования энергией».

Блокчейн децентрализует способы осуществления трансакций и управления ими, применяя безопасный и заслуживающий доверия peer-to-peer подход, который снижает сложность и затраты для клиентов и энергетического сообщества в целом. Он также обеспечивает высокую эффективность для потребителей и поставщиков, обеспечивая быстрое выполнение, автоматическую оплату обслуживания и другие услуги.

265

Первый проект по p2p-торговле электроэнергией запущен в Австрии



В Граце, втором по величине городе Австрии, начат проект по p2p-торговле электроэнергией.

Грац, Австрия

Одно из крупнейших австрийских энергетических предприятий, Energie Steiermark через свою инновационную дочернюю компанию E-NEXT заключило соглашение с поставщиком P2P трейдинговой платформы на основе блокчейн, компанией Power Ledger107. Новые партнёры протестируют платформу на клиентской базе Energie Steiermark в городе Граце. На начальной стадии проекта будут охвачены всего 10 домохозяйств, которые станут торговать избытками электроэнергии от своих кровельных солнечных электростанций с соседями. В дальнейшем, в

107 https://www.powerledger.io/article/power-ledger-to-bring-peer-to-peer-energy-trading-to-austria/

266

случае успешного тестирования, планируется распространить практику на весь город или даже шире — на всю страну.

Целью инициативы является оптимизация распределения энергии и содействие переходу к использованию энергии с нулевым уровнем выбросов углерода. К 2050 году Грац планирует полностью перейти на возобновляемые источники энергии и углеродной нейтральности.

Согласно заявлению сторон, Blockchain-платформа Power Ledger обеспечивает анонимность данных в распределительной сети в соответствии с политикой конфиденциальности Европейского Союза, прописанной в Общем регламенте защиты данных (GDPR).

«Партнерство Power Ledger с E-NEXT открывает новые возможности не только для перехода к более чистому энергетическому будущему, но и по интеграции технологии блокчейн в существующие правовые режимы посредством внедрения инновационных бизнес-процессов», — отмечает Дэвид Мартин, со-основатель и директор Power Ledger.

Одноранговая торговля электроэнергией пока находится в зачаточном состоянии во многих странах, в том числе и потому, что все еще существуют юридические и технические препятствия для её внедрения. Подобные пилотные проекты призваны отработать механизмы, которые помогут снять эти барьеры, а региональные инициативы имеют важное значение в деле обкатки новых энергетических практик и технологий.

267

Рыночная площадка для «зеленых» сертификатов по-американски



Один из крупнейших американских застройщиков в сфере возобновляемой энергетики, компания Clearway Energy запустила пилотный маркетплейс108 для продажи «зеленых сертификатов», называемых в США кредитами по возобновляемой энергии (REC).

Партнером проекта выступает известный разработчик блокчейн-решений для энергетики Power Ledger. Именно их решение используется в проекте тайского коммунального Управления электроэнергетики Бангкока по обмену электроэнергией, получаемой с помощью солнечных батарей, между международной школой, жилым комплексом, торговым центром и больницей.

Солнечные панели в районе Лас-Вегаса. Источник: www.renewableenergyworld.com

108 https://www.renewableenergyworld.com/articles/2019/07/clearway-energy-sets-up-blockchain-test-to-trade-renewable-energy-credits.html

268

В США Clearway Energy и Power Ledger реализуют первый этап проекта в Массачусетсе мощностью от 1 до 5 МВт, а также на Среднем Западе — порядка 20 МВт. Рынок REC в США оценивается более чем в 3 миллиарда долларов, и транзакционные издержки на нем могут вырасти с 3% до 10%. Поэтому компании ищут новые возможности по снижению этих издержек.

Ожидается, что новая торговая платформа будет дешевле и эффективнее существующих методов. Компании планируют протестировать своё решение в течение нескольких месяцев, а затем масштабировать его уже в начале 2020 года.

Проект оказывается в одном ряду с несколькими другими примерами использования блокчейна для создания необычных маркетплейсов. Например, существует блокчейн-платформа от компании Sunchain, ориентированная на возобновляемые источники энергии, работа которой поддерживается IBM, Intel и Fujitsu.

269

Об экономической эффективности одноранговой торговли энергией



Реализованный пилотный проект в Австралии показал экономическую эффективность P2P-торговли с использованием трансакционной блокчейн-платформы.

Результаты пилотного проекта, проведённого LO3 Energy109, показали,

что одноранговая торговля может позволить владельцам распределённых энергетических ресурсов (DER), зарабатывать на электроэнергии на 37% больше.

Компания провела 12-месячное испытание на розничном (локальном) энергетическом рынке (LEM) в Австралии, оценивая сетевые и рыночные расходы P2P трансакций, которые, по её словам, являются одной из основных проблем одноранговой торговли.

Были смоделированы три сценария:

- Ни покупатели, ни продавцы не оплачивали сетевые сборы;

- Расходы были разделены между покупателем и продавцом;

- Все затраты были отнесены на счет потребителя.

Моделирование проводилось совместно с Siemens, Фондом устойчивого развития Австралии, CommPower Industrial, Simply Energy и Dairy Australia.

109 https://www.current-news.co.uk/news/p2p-cost-efficiency-findings-could-accelerate-domestic-renewables-adoption-says-lo3

270

Было установлено, что торговля энергией на местном уровне в рамках сообщества связана с меньшими потерями и является более рентабельной, чем передача энергии на большие расстояния.

Когда потребитель оплачивает все расходы — сценарий, который наиболее соответствует существующему рыночному регулированию — он потенциально может сэкономить 6–12%, покупая энергию на месте. А те, кто продают электроэнергию, вырабатываемую местными распределённым ресурсами в рамках P2P модели, могут зарабатывать на 18–37% больше, чем сейчас.

Полученные результаты могут способствовать более широкому принятию распределенной энергетики, отмечают в компании.

В пилотном проекте использовалась торговая платформа LO3 на основе блокчейн, которую планируется запустить в коммерческую эксплуатацию в 2019 году.

LO3 участвует в 10 тестовых проектах по всему миру. В частности, в пилотном проекте в Японии, где задействована трансакционная блокчейн-платформа компании110.

На большинстве рынков действующая нормативная база пока создаёт барьеры для одноранговой торговли, поскольку ограничивает потребителей одним поставщиком электроэнергии (которого он должен выбрать). Большинство проектов реализуются в рамках специальных нормативных режимов. Например, в Великобритании P2P-торговля может работать только как часть регуляторной песочницы Ofgem.

Белинда Кинкед, директор LO3 Australia, отмечает: «Исследование показало, что сообщество хотело использовать новые технологии, хотело платить за энергию в рамках сообщества и хотело покупать и энергию дешевле. Результаты испытаний демонстрируют, что даже при существующих ограничениях всё это можно обеспечить на местных энергетических рынках. Следующий шаг — настроить эти рынки».

110 https://medium.com/internet-of-energy/kyocera-blockchain-c6864e840ed3

271

Электромобили как участники торговли энергией в р2р-сети



Распределенные солнечные электростанции, накопители энергии, электромобили и блокчейн в пилотном проекте Токийского университета и японских компаний.

Токийский университет, компания TRENDE и автопроизводитель Тойота объединились, как они заявляют, для «первого в мире» эксперимента по торговле энергией в одноранговой сети (P2P), где в качестве одного из поставщиков энергии будут выступать электромобили111.

111 https://global.toyota/en/newsroom/corporate/28231367.html

272

В ходе испытаний будет проверена экономическая целесообразность торговли P2P в качестве системы электроснабжения, позволяющей домам, предприятиям и электромобилям, подключенным к сети, торговать электроэнергией с использованием технологий блокчейн.

Распределенные солнечные электростанции, гибридные электромобили (PHEV) и подержанные аккумуляторы электромобилей станут частью эксперимента, который будет проходить в техническом центре Toyota Higashifuji и его окрестностях в течение 2020 года.

Во всех домохозяйствах и на предприятиях, участвующих в проекте, будут установлены системы управления энергией на основе искусственного интеллекта, которые также будут выполнять роль агентов по торговле электроэнергией.

На основе данных о потреблении и прогнозов выработки солнечных электростанций участников система будет размещать заказы на покупку и продажу электроэнергии на специальной торговой площадке (бирже).

В ходе испытаний также будет смоделирована плата за доставку электроэнергии в зависимости от расстояния и проверен алгоритм прогнозирования потребности в электричестве электромобилей.

Важность эксперимента объясняется тем, что Япония переходит от традиционной крупномасштабной консолидированной энергосистемы к распределенной. Его авторы предполагают, что, благодаря проекту, счета за электроэнергию потребителей-участников уменьшатся.

273

Приехал, увидел, зарядил: новые практики в мире электрических заправок



Рынок электромобилей стремительно набирает обороты и формирует спрос на зарядную инфраструктуру, которая все еще не успевает расти нужными темпами, чтобы сети зарядок быстро стали достаточно плотными и разветвленными.

Например, в Великобритании только за первый квартал 2018 года

было куплено почти 13 тыс. новых электромобилей, для которых развернуто 6 тыс. публичных зарядных станций. В то же время количество зарядок для электромобилей в частных домах на порядок больше – 85 тыс. Желание вовлечь в дело эту немалую инфраструктуру вместо того, чтобы строить новые заправки, породило новую практику – peer-to-peer зарядку электромобилей. Один из самых успешных ее примеров, платформа Bookmycharge112, на которой зарегистрировано уже 5 тыс. зарядных станций, предлагает водителям легкий способ найти и забронировать

112 https://bookmycharge.com/

274

зарядку, а владельцам этих зарядок, таким же автомобилистам, продавать услугу по заправке электромобилей. Аналогичный сервис в Калифорнии предлагает Oxygen Initiative113, дочка гигантского сбыта PG&E.

Еще дальше в деле упрощения жизни владельцев электромобилей пошли в Саффолке. Оператор зарядных станций OE, сбытовая компания Bulb, продающая «зеленое» электричество, и местный городской совет создали первую в Англии открытую для всех сеть зарядок Plug-in-Suffolk114, в которой не нужна ни регистрация, ни оплата через приложение, достаточно после зарядки расплатиться кредитной картой или смартфоном c NFC прямо на зарядном устройстве.

Что объединяет эти новые бизнес-практики? На наш взгляд, единый принцип цифровой энергетики: как можно больше вовлеченных ресурсов потребителей за счет как можно меньшего числа необходимых для этого трансакций.

113 https://oxygeninitiative.com/pge/

114 https://www.pluginsuffolk.org/

275

Электромобиль как участник энергосистемы



IT-гигант Cisco начинает пилотный проект по внедрению технологии «электромобиль-сеть» (Vehicle-to-Grid — V2G).

Мировой рынок электромобилей развивается по экспоненте. Во многих странах правительства и руководители муниципалитетов поощряют развитие электрического транспорта в целях снижения выбросов парниковых газов и локального загрязнения.

Массовое внедрение электромобилей является серьезным вызовом для энергетического хозяйства. Этот вызов связан не с потенциальным увеличением потребления электроэнергии, а с ростом пиковых нагрузок — одновременное подключение множества электромобилей к зарядным станциям, скажем, в вечернее время после окончания рабочего дня, может за короткий промежуток времени повысить нагрузку до опасных для системы значений.

Для управления этими возрастающими нагрузками создаются и уже внедряются в практику технологии «умной» зарядки (Smart Charging) и «электромобиль-сеть» (Vehicle to Grid — V2G).

276

Технологии V2G превращают электромобиль в полноценный элемент/инструмент энергетической системы, предоставляющий мощности автомобильных батарей в качестве ресурса для управления энергетических хозяйством.

Практическую реализацию V2G демонстрирует IT-гигант Cisco в своём британском пилотном проекте e-flex, в котором также участвуют лондонские транспортные учреждения и ряд технологических компаний.

В рамках проекта предполагается создать «реальную тестовую среду» для технологий V2G. Инициаторы приглашают всех желающих владельцев электрических машин поучаствовать в этом эксперименте. Участникам будет бесплатно предоставлено двунаправленное зарядное устройство мощностью 10 кВт для оценки технологии на практике.

Проект призван продемонстрировать, как технологии V2G позволят владельцам автопарка экспортировать неиспользованную электроэнергию в сеть, снижая стоимость владения и эксплуатации транспортных средств и уменьшая воздействие на энергосистему.

Предполагается, что результаты испытаний помогут создать коммерчески жизнеспособную стратегию для технологий V2G.

Мария Эрнандес, руководитель отдела инноваций Cisco в Великобритании и Ирландии считает, что рыночные возможности для V2G огромны.

277

Шаг на тернистом пути к трансакционной энергетике



В США опробуют полностью автоматический рынок реального времени для распределенных источников энергии

Трансакционная энергетика (TE — transactive energy) — своего рода «Город Солнца» для распределенных источников энергии с цифровым управлением, идеальный рынок или система взаимосвязанных рынков.

На базе систем TE в режиме, близком к реальному времени, и на полностью роботизированной основе будут происходить торги с участием владельцев самых разнообразных объектов распределенной энергетики, включая электромобили, крышную солнечную микрогенерацию и домашние накопители, а также более традиционных субъектов отрасли — энергоснабжающих и сбытовых компаний, агрегаторов, системных и сетевых операторов. Прогнозирование потребностей и предельных (маржинальных) цен каждого участника, формирование спроса и предложения, ценообразование и принятие решений о заключении сделок на этом рынке должно осуществляться автоматически, полностью роботизированно. Результатом этих торгов станет близкое к оптимальному и очень гибко меняющееся во времени распределение электроэнергии от множества поставщиков к множеству потребителей, распределение загрузки и разгрузки мощностей, отвечающее наибольшей совокупной эффективности всей энергосистемы. Такой рынок позволит во всей полноте, а не только в отдельных сервисах типа demand response, раскрыть потенциал разнообразной распределенной энергетики для оптимальной работы и развития энергосистем в целом.

Термин «трансакционная энергетика» впервые был предложен консорциумом Grid Wise более 10 лет назад115.

115 https://www.gridwiseac.org/about/transactive_energy.aspx

278

Пилотный проект компании Ameren

Энергоснабжающая компания Ameren из Иллинойса берет на вооружение блокчейн-технологию стартапа Opus One Solution116 и свои IT-решения, чтобы реализовать такую трансакционную энергетику на практике117 сначала в режиме цифровой симуляции, а затем и «в железе» — на собственном микрогриде.

Микрогрид Ameren в Центре прикладных технологий Университета Иллинойса в

Урбана-Шампейн. Источник: Power Magazine.

Предлагаемая Ameren система позволит любым распределенным источникам энергии — крышным солнечным панелям, домашним и офисным накопителям энергии, электромобилям, резервным дизель-генераторам, EMS-системам зданий с управляемой нагрузкой — автоматически обмениваться рыночными сообщениями и ценовыми сигналами для того, чтобы торговать на энергетическом рынке или

116 https://www.opusonesolutions.com/news/ameren-and-opus-one-solutions-partners-on-value-of-der-and-transactive-energy-markets/

117 https://www.greentechmedia.com/articles/read/ameren-and-opus-one-to-test-blockchain-enabled-microgrid-energy-trading#gs.47o53k

279

оказывать услуги сетевым и системным операторам, например, участвуя с регулировании частоты или компенсации реактивной мощности.

Отличительной особенностью создаваемой рыночной системы является то, что это не p2p-рынок, а многоуровневая система, на которой сделки могут совершаться не только между одноранговыми, но и разномасштабными субъектами, а сам тип сделок принципиально не ограничен разработчиком. Таким образом, Ameren создают платформу для реализации различных рынков, общей чертой которых станут свободный доступ разных по рангу, типу и масштабу субъектов и полная роботизация коммуникации и принятия решений.

Сделки совершаются по поводу трех временных горизонтов балансирования производства и потребления энергии — на сутки вперед, на час вперед и на 15 минут вперед. Фиксация параметров сделок осуществляется при помощи блокчейн-системы, выступающей распределенной IT-инфраструктурой рынка Ameren. Впрочем, Opus One Solution пока не предлагает для этой системы никакого крипто-валютного решения, только средство защищенной фиксации результатов торгов.

Архитектура микрогрида Ameren. Источник: Power Magazine.

280

Испытания новой системы предполагается провести на собственном микрогриде Ameren в Центре прикладных технологий Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. Микрогрид включает газопоршневую электростанцию мощностью 1 МВт, 125 кВт солнечных панелей, накопитель энергии мощностью 250 кВт и 100-киловаттный ветрогенератор118. Его интересная особенность в том, что микрогрид подключен к местным распределительным сетям, оператором которых является MISO, и питает более мегаватта реальных потребителей, в том числе не входящих в университетский кампус. Рынок реального времени, который Ameren развернет на этой базе, должен позволить каждому источнику энергии торговать с несколькими зданиями на территории кампуса, с местной энергоснабжающей компанией, которая поставляет электроэнергию коммерческим потребителям, а также предлагать свои услуги MISO. При этом будут учитываться как цены на оптовом рынке, так и генерируемые в системе предельные (минимальные) цены каждого из источников энергии, учитывающие стоимость обслуживания микрогрида и рыночной системы.

Уроки пилотного проекта Pacific Northwest

Это не первый проект такого рода, который запускается в Северной Америке. В 2015 году завершился первый в своем роде в мире экспериментальный проект в сфере трансакционной энергетики — Pacific Northwest Smart Grid Demonstration Project (PNWSGD)119. В его рамках 11 энергоснабжающих компаний Северо-Запада США объединили свои данные о потреблении с более чем 60 тыс. счетчиков, на основе которых в симуляционной среде происходило формирование ценовых сигналов для реальных распределенных источников энергии и участников сервисов demand response в 8 штатах США. Ценовые сигналы формировались и рассылались каждые 5 минут для 27 узлов Тихоокеанской Северо-западной электрической сети.

Эксперимент дал неоднозначные результаты. С одной стороны, оказалось, что автоматический рынок реального времени хорошо подстраивается даже под быстрые события, данные о которых приходят централизованно и достаточно быстро, а качество этих данных высоко.

118 http://ameren.mediaroom.com/2017-05-18-Ameren-unveils-one-of-North-Americas-most-advanced-distributed-energy-resource-facilities

119 https://www.smartgrid.gov/files/TPR02TheTransactiveCoordinationSystem.pdf

281

Так, в ходе эксперимента система самостоятельно за счет изменения автоматически формируемых ценовых сигналов сумела «отыграть» за счет накопителей энергии и снижения потребления неожиданное резкое падение мощности АЭС Колумбия в штате Вашингтон. Не менее уверенно получалось за счет прогнозирования отрабатывать рост и падение выработки крупных парков ветрогенераторов. С другой стороны, работа с множеством распределенных потребителей и их спросом не удалась. Сказалось большое время сбора данных, их низкое качество, большое число случайных ошибок в этих данных. Кроме того, два множества данных о распределенном спросе и распределенном предложении образовывали слишком сложную для балансировки систему с обратными связями, расчет цен в которой не всегда сходился и давал приемлемый результат.

Поэтому Ameren идет «снизу вверх», пробуя собирать трансакционную энергетику от своего небольшого микрогрида, и лишь затем будет пытаться расширить масштаб системы.

Заявка на технологическое лидерство от Opus One Solution

Их партнер Opus One Solution делает очевидную заявку на технологическое лидерство в теме трансакционной энергетики в США, работая, кроме описанного, еще над двумя проектами, в которых тестируется распределенное рыночное взаимодействие крупных игроков энергетической отрасли с распределенными источниками энергии.

Команда Opus One Solution. Источник: MaRS.

Первый из этих проектов реализуется с 2016 года и тоже по-своему уникален: в его рамках проводится одновременное тестирование

282

поставляемой Opus One Solution платформы рыночной оптимизации использования распределенных энергоресурсов, которая получила название GridOS120, на трех различных площадках компаний, составляющих проектный консорциум121. Первый участник консорциума, Emera Maine, является оператором микрогрида в Хэмпдене, штат Мэн, состоящего из солнечной генерации, накопителей и резервных дизельных мощностей. Этот микрогрид подключен к сетям New England ISO, и задача GridOS в этом случае состоит как раз в оптимизации работы элементов микрогрида с сетью. Вторая компания в консорциуме — Nova Scotia Power из Новой Шотландии — управляет множеством накопителей энергии, стоящих как у энергоснабжающих организаций, так и у конечных потребителей, которые компания агрегирует для регулирования ветровой генерации в рамках проекта PowerShift Atlantic. Здесь задача трансактивной энергетики — выступить платформой, на которой накопители реагировали бы на ценовые сигналы от операторов ветровых мощностей.

Схема проекта PowerShift Atlantic. Источник: Natural Resources Canada.

Наконец, третий участник консорциума — тоже канадская компания Toronto Hydro — с 2014 года работает над тем, чтобы распределенные источники энергии и небольшие местные микрогриды могли оказывать услуги распределительным сетям, помогая им поддерживать на нужном уровне качество электроэнергии, и также рассчитывает на трансакционную энергетику как на решение своей задачи.

120 https://www.opusonesolutions.com/solutions/

121 https://www.greentechmedia.com/articles/read/a-three-part-microgrid-launches-in-canada-with-transactive-energy-as-the-go#gs.47oibh

283

Другой крупный проект Opus One Solution реализуется с этого года на Гавайях совместно с местной сетевой компанией HECO и поставщиком «умных» счетчиков Landys+Gyr122. Суть проекта состоит в том, чтобы начать планировать работу сетевой компании и оперативное управление сетями, используя получаемую от распределенных потребителей и источников энергии информацию как об их потреблении, так и о готовности участвовать в помощи сетям, например, для компенсации реактивной мощности.

Ситуация в России

Свой вариант трансакционной энергетики — Интернет энергии123 — в виде развернутой на демонстрационном стенде в кампусе МФТИ платформы рынков и сервисов для распределенной энергетики покажет в этом году консорциум компаний, возглавляемый IC EnergyNet. Кроме вопросов обеспечения экономической стороны трансакций и роботизированного управления с использованием технологий распределенного реестра и Интернета вещей, в нем будет показано, каким образом могут быть решены вопросы режимного управления и обеспечения баланса мощности в системах распределенной энергетики без наличия соединения с большой энергосистемой, и оригинальный вариант мультиагентного рынка с самостоятельной оптимизацией.

122 https://www.greentechmedia.com/articles/read/distributech-spotlight-hawaiis-interoperable-grid-comms-next-gen-grid#gs.47oj40

123 https://idea-go.tech/

284

Водород

286

Водород — новый… уголь? Или все-таки новая нефть?



Повсеместное применение водорода — новый главный тренд энергетического перехода, захватывающий ключевые выступления на Азиатском саммите по чистой энергетике в Сингапуре

«Водород вытеснит из мировой энергетики и промышленности, в первую очередь, уголь и изменит современное представление о промышленном потреблении энергии», – такое неожиданное заявление сделал на открытии Азиатского саммита по чистой энергетике в Сингапуре исполнительный директор Bloomberg New Energy Finance (BNEF) Джон Мур.

Это означает, что главным драйвером появления и быстрого роста глобального водородного рынка является декарбонизация промышленности, в первую очередь, металлургии, химической промышленности, производства цемента и других стройматериалов.

Выступление Джона Мура на Азиатском саммите по чистой энергетике

По оценкам BNEF, еще до 2030 года «зеленый» водород с ценой чуть более $2 за кг даже без учета платы за эмиссию начнет конкурировать и с углем, и с природным газом как энергетическим ресурсом при

287

производстве стали, обеспечивая ту же себестоимость ее производства на уровне $600–650 за тонну, но при этом с нулевой эмиссией. К 2050 году при цене $1 за кг водород становится более выгодным энергоносителем для металлургии, чем газ, и может конкурировать даже с самым дешевым углем. При этом, согласно этим же оценкам, электролизный «зеленый» водород в малотоннажных проектах уже сегодня по стоимости сравнивается с водородом из ископаемого топлива, а в 2030 году станет конкурентоспособным не только при небольших, но и при крупнотоннажных объемах производства.

В кулуарах саммита мы задали Джону Муру несколько вопросов о будущем водорода в мировой энергетике и промышленности: придет ли на смену локальным цепочкам поставки водорода по-настоящему глобальный водородный рынок, и какой сектор экономики станет определяющим для роста этого рынка. По его мнению, промышленность существенно превзойдет транспорт и распределенную энергетику по потреблению «зеленого» водорода, и за счет водорода произойдет своего рода окончательная электрификация мировой промышленности.

«Рынок будет глобальным, возникнут крупномасштабные поставки водорода из одних стран в другие, крупномасштабные перевозки водорода. Это будет похоже на то, как сейчас торгуется СПГ. Водород будет импортироваться в такие страны, как, например, Сингапур, то есть те, у которых нет достаточных возобновляемых ресурсов, но которые потребляют много энергии», – заявил Джон Мур, исполнительный директор Bloomberg New Energy Finance.

С ним в своем докладе, практически полностью посвященном роли водорода и аммиака в переходе мировой энергетики и транспорта на полностью возобновляемое безуглеродное топливо, дискутировал президент и исполнительный директор Vestas Asia Pacific Клайв Туртон. По его утверждениям, технологии водородной энергетики должны стать основным предметом инвестиций компаний, работающих в сфере возобновляемой энергетики, поскольку они позволят им в итоге захватить мировой топливный рынок и вытеснить с него нефть и нефтепродукты. При этом в качестве топлива будущего Vestas рассматривает аммиак — как удобную для транспортировки и хранения форму водорода. По оценкам Туртона, к 2030 году «топливо из электричества» (e-fuel) по цене для конечного потребителя сравняется со средней по миру ценой дизеля.

288

Выступление Клайва Туртона на Азиатском саммите по чистой энергетике

Планы по повсеместному применению водорода — от декарбонизации транспорта до power-to-gas — безусловно, главный новый тренд в энергетике. Министр торговли и промышленности Сингапура Чан Чун Синг на открытии Сингапурской энергетической недели (SIEW) называет импорт водорода главной, наравне с распределенной солнечной генерацией, надеждой Сингапура на экономически эффективную декарбонизацию энергетики и транспорта. В выступлении Седрика Нейке, исполнительного директора Siemens AG Smart Infrastructure, водород — одна из основ тотальной электрификации мира, универсальная субстанция, превращающая электричество в любой химический продукт, и сама превращающаяся в электричество, своего рода «философский камень» энергетики. В выступлениях Джона Мура и Клайва Туртона водород — основа тотальной декарбонизации базовых отраслей промышленности и всей топливной составляющей мировой энергетики, соответственно.

Водородные технологии приобретают все большее значение для энергетического перехода, и можно ожидать, что в скором времени в известной 3D-формуле «декарбонизация, децентрализация, диджитализация» появится Н2-составляющая — «гидрогенизация».

289

«Будущее чистого водорода уже началось» — МЭА

Дата: 7 мая


На сайте Международного энергетического агентства опубликован обстоятельный комментарий124 о перспективах водородной экономики. Отмечается всё расширяющийся международный консенсус по поводу роли водорода: он будет играть важную роль в экологически устойчивой энергетике будущего, он критически важен для снижения выбросов в промышленности, на транспорте, а также для крупномасштабного хранения энергии.

«Чистый» водород, то есть производимый путём электролиза воды с помощью возобновляемой электроэнергии, пока ещё слишком дорог. По ряду оценок, он станет конкурентоспособным не ранее 2030-х годов, но есть некоторые признаки, что его стоимость может снизиться быстрее, чем прогнозируется. Происхождение водорода важно с точки зрения экологического/климатического баланса. Сегодня водород производится главным образом из природного газа, что сопровождается значительными выбросами углерода. Это так называемый «серый» водород. Более чистая версия называется «синим» водородом. При его получении выбросы углерода должны улавливаться, храниться или направляться на переработку. Самый чистый водород — это «зелёный» водород, вырабатываемый из чистой электроэнергии без выбросов СО2.

«Серый» водород сегодня — самый дешевый вариант. Как утверждается в статье, его стоимость колеблется в районе 1,5 евро за килограмм и зависит от конъюнктуры на рынке природного газа. МЭА прогнозирует рост цен на природный газ и повышенную их волатильность в будущем. Кроме того, во многих странах, в частности в Европейском Союзе, будет устанавливаться цена на выбросы СО2, что также увеличит стоимость «серого» водорода.

124 https://www.iea.org/newsroom/news/2019/april/the-clean-hydrogen-future-has-already-begun.html

290

Сегодняшняя стоимость «зеленого» водорода оценивается в 3,5–5

евро за килограмм. Один из факторов — это стоимость электролиза, глобальные мощности которого пока невелики, а технологии являются дорогостоящими. Большинство отраслевых экспертов ожидают, что значительное увеличение мощности электролиза приведет к снижению затрат примерно на 70% в течение следующих 10 лет.

Однако наиболее важным фактором стоимости зеленого водорода является цена зеленого электричества, используемого в процессе электролиза. Сегодня отмечается снижение стоимости солнечной и ветровой электроэнергии в регионах с хорошим природным потенциалом до крайне низких уровней. В этих регионах существует реальная близкая перспектива массового производства экологически чистого водорода как для внутреннего применения, так и для экспорта. Зеленый водород в принципе можно отправлять по всему миру, в места, которые не столь щедро обеспечены дешевыми возобновляемыми источниками энергии.

В Японии реализуются несколько важных пилотных проектов с таким странами, как Австралия, Саудовская Аравия и Бруней для определения наилучшего способа морской транспортировки зеленого или синего водорода на большие расстояния. В зависимости от темпа технологических достижений, в ближайшие десятилетия может возникнуть рынок, аналогичный рынку сжиженного природного газа.

291

В Европе в следующие 10–15 лет ожидается существенный рост производства офшорной ветровой электроэнергии, что создаёт предпосылки для создании в этой части света массового производства зеленого водорода к началу 2030-х годов.Некоторые крупные игроки, такие как Engie, установили четкий целевой показатель стоимости зеленого водорода, чтобы к 2030 году достичь паритета с серым водородом. Правительство Японии также сформулировало строгие целевые показатели стоимости чистого водорода к 2040 году. Речь идёт о долгосрочных амбициях, но это не исключает масштабного использования зеленого водорода в ближайшие годы. В Европе уже реализуются десятки проектов, в рамках которых с помощью солнечного или ветрового электричества производится зеленый водород для применения в промышленности, на транспорте или для хранения энергии.

Креативные компании придумывают новые бизнес-модели. Например, шведская энергетическая компания Vattenfall подсчитала, что производство автомобиля стоимостью 20 000 евро из стали, не содержащей СО2 (произведённой с использованием зеленого водорода), а не из обычной стали, добавит к цене всего 200 евро. Это говорит о том, что могут быть созданы премиальные рынки для потребителей, желающих платить на 1–3% больше за продукцию, произведенную с использованием чистой энергии. В настоящее время в Европе реализуются политические мероприятия, многочисленные и разнообразные программы по развитию водородной экономики, которые могут способствовать ускорению достижения конкурентоспособности зеленого водорода.

292

МЭА о будущем водорода



Международное энергетическое агентство (МЭА) в 2019 году опубликовало большой доклад «Будущее водорода: использование сегодняшних возможностей»125.

У человечества есть хорошая возможность задействовать огромный потенциал водорода, который может стать важной частью более устойчивого и безопасного энергетического будущего, считает Агентство.

В докладе отмечается, что чистый водород в настоящее время получает серьезную поддержку со стороны правительств и предприятий по всему миру, а число программ и проектов быстро расширяется.

Водород может помочь решить различные критические энергетические проблемы, в том числе способствовать интеграции в энергосистемы переменных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная фотоэлектрическая и ветровая энергия. Он предлагает способы снижения углеродного следа целого ряда секторов, включая дальнемагистральные перевозки, производство химических веществ, железа и стали, для которого трудно существенно снизить выбросы. Водород также может помочь улучшить качество воздуха и повысить энергетическую безопасность, считает МЭА.

Водород может производиться из различных видов топлива, включая возобновляемые источники энергии, атомную энергию, природный газ, уголь и нефть. Водород может транспортироваться в виде газа по трубопроводам или в жидком виде на судах, аналогично СПГ. Он также может преобразовываться в электричество и метан для питания домов и промышленности, а также – в топливо для легковых, грузовых автомобилей, кораблей и самолетов.

«Водород сегодня пользуется беспрецедентным вниманием, движимым правительствами, которые импортируют и экспортируют энергию, а также возобновляемыми источниками энергии, электроэнергией и газом, автопроизводителями, нефтегазовыми

125 https://www.iea.org/hydrogen2019/

293

компаниями, крупными технологическими фирмами и крупными городами», — отмечает д-р Фатих Бирол, глава МЭА. – «Мир не должен упустить этот уникальный шанс сделать водород важной частью нашего чистого и безопасного энергетического будущего».

Чтобы развить этот импульс, МЭА формулирует ряд ключевых рекомендаций, которые помогут правительствам, компаниям и другим заинтересованным сторонам расширить водородные проекты по всему миру.

В частности, Агентство рекомендует фокусироваться на четырёх ключевых направлениях, цепочках создания стоимости, где сегодняшние действия помогут заложить основы для роста мировой индустрии чистого водорода в ближайшем будущем:

- Превращение промышленных портов в узловые центры для расширения использования чистого водорода;

- Опора на существующую инфраструктуру, такую как газопроводы;

- Расширение использования водорода на транспорте для питания легковых автомобилей, грузовиков и автобусов, которые курсируют по ключевым маршрутам;

- Запуск первых международных торговых маршрутов по торговле водородом.

В докладе отмечены нынешние проблемы на пути распространения водорода. Производство газа из низкоуглеродной энергии в настоящее время является дорогостоящим, развитие водородной инфраструктуры идет медленно, а нормативные база во многих странах в настоящее время ограничивает развитие индустрии чистого водорода.

Вот так оценивает МЭА стоимость водорода, производимого из разных источников.

294

С уменьшением затрат на солнечное и ветровое электричество

строительство электролизеров в местах с превосходными природными условиями может стать недорогим вариантом выработки и поставки водорода, даже после учета затрат на его передачу и транспортировку, считает МЭА.

Нынешний мировой рынок чистого водорода МЭА оценивает в 70 миллионов тонн, ещё 45 миллионов поступает в смешанной форме.

Сегодня водород широко используется в промышленных масштабах, но он почти полностью вырабатывается из природного газа и угля. На его производство, главным образом для химической и нефтеперерабатывающей промышленности, приходится 830 миллионов тонн CO2 в год. Это эквивалентно годовым выбросам углерода в Великобритании и Индонезии вместе взятых.

Один из подходов к сокращению выбросов заключается в улавливании и хранении CO2, выделяемого при производстве водорода из ископаемого топлива (CCS). В настоящее время в мире существует несколько промышленных предприятий, которые используют эту технологию, и в процессе находится еще несколько, но их требуется гораздо больше. В то же время, разумеется, это повышает стоимость водорода.

295

Другой подход заключается в производстве водорода из чистого

электричества. За последние два десятилетия было запущено более 200 проектов по преобразованию электроэнергии и воды в водород для сокращения выбросов.

По оценке МЭА, возобновляемый водород и CCS — это всего 0,7% сегодняшнего мирового рынка.

Водород сегодня «наслаждается попутным ветром», считает Агентство, но нужна разумная политика, чтобы нынешние возможности могли быть использованы в качестве трамплина для более широкого развёртывания чистых водородных технологий. МЭА предлагает себя в качестве основного «идеолога», способного формировать международную политику в данной области.

296

Водородная экономика: все более «зеленая» и дешевая



Государственная поддержка, технический прогресс и увеличение масштабов производства приведут к снижению цен и стремительному росту рынка «зеленого» водорода.

По прогнозу Bloomberg New Energy Finance, основные положения которого опубликованы в ряде изданий империи Bloomberg, стоимость «зелёного» водорода (произведённого электролизом с помощью ВИЭ) резко снизится в ближайшие десятилетия.

«С ростом масштабов отрасли «возобновляемый» водород можно будет производить из энергии ветра или солнца по цене природного газа в большинстве стран Европы и Азии», — заявляет Кобад Бхавнагри, глава специальных проектов BNEF. – «Такая стоимость производства сделает «зеленый» газ доступным и откроет перспективы для действительно чистой экономики».

Производимый в больших масштабах водород может использоваться в различных секторах, которые с трудом поддаются декарбонизации. Речь, например, идёт о магистральных транспортных перевозках на большие расстояния, производстве стали и цемента. Ну и, разумеется, этот газ будет играть важную роль в секторе хранения электроэнергии.

Стоимость возобновляемого водорода может упасть до $1,40 за килограмм уже к 2030 году с нынешнего диапазона от $2,50 до $6,80, считают в BNEF. К 2050 году она может снизиться еще больше — до 80 центов, что эквивалентно цене природного газа в $6 за миллион британских тепловых единиц.

297

Стоимость водорода

Наиболее экономически эффективной стратегией является подключение электролизёров одновременно и к ветровым, и к солнечным генерирующим установкам. Это максимально увеличит время производства водорода, поскольку комбинация этих источников энергии смягчает вариабельность их работы. Используя «полностью оптимизированную» конструкцию системы, солнечная и ветровая энергия смогут обеспечивать электропитание электролизёров всего за $24 за МВт-ч к 2030 году и $15 за МВт-ч к 2050 году, считают в BNEF.

В то же время, авторы отмечают, что без политической поддержки «водородная экономика» вряд ли взлетит. Поэтому, в частности, отмечается гигантский разброс оценок перспектив роста мощности электролизёров. В оптимистичном сценарии это может быть тысячекратный рост в ближайшие десятилетия, но без дополнительных стимулов нас ждёт лишь незначительное увеличение глобальной мощности электролиза.

298

Установленная мощность электролизёров

В докладе отмечено, что Китай в настоящее время выпускает самые дешевые электролизёры, которые используются главным образом на внутреннем рынке, однако европейские и североамериканские производители смогут догнать китайцев по удельной стоимости оборудования к 2030 году «за счет увеличения масштабов, автоматизации и перемещения производства в страны с более дешевой рабочей силой».

Для успеха водородной экономики должны сложиться многие факторы. Государственная поддержка, технический прогресс и увеличение масштабов должны привести к снижению затрат и росту спроса. С нынешнего «почти нулевого уровня» и до 2030 года потребление зелёного водорода будет постепенно расти, считают авторы. По мере снижения затрат, после 2030 года можно ожидать стремительного роста спроса, который к середине столетия может достичь 275 миллионов метрических тонн возобновляемого водорода в год в оптимистичном сценарии.

299

Сценарии развития рынка зеленого водорода до 2050 г.

В докладе Инфраструктурного центра EnergyNet «Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива» обосновывается, что Россия как потенциальный производитель водородного топлива обладает рядом преимуществ, и развитие в стране накопления электроэнергии в водородном цикле с основной экспортно-ориентированной составляющей позволит получить полезные эффекты для экономики и энергосистемы России.

300

Росатом целится в десятку


Автор: Дмитрий Тимофеев

У снайперов есть множество правил, ведь точная стрельба — это целое искусство. Три из них — самые важные:

- Приладка — для сохранения кучности стрельбы приклад винтовки следует упирать в плечо однообразно;

- Дыхательная пауза — на выдохе и с сокращенной грудной клеткой корпус стрелка расслаблен самым естественным образом;

- Прицеливание — следует отчетливо и ясно видеть прорезь прицела и мушку, не обращая внимания на то, что цель будет видна несколько туманно. Главное — это прицел и мушка, а точка прицеливания второстепенна.

Эти правила особенно актуальны для стрелков, нацеленных на попадание в водородные рынки.

12 сентября 2019 года на заседании рабочей группы Комитета Торгово-промышленной палаты РФ по энергетической стратегии и развитию ТЭК при обсуждении перспектив водородной энергетики АО «Русатом Оверсиз» заявило о планах по захвату 10% мирового водородного рынка к 2050 г126.

Госкорпорация Росатом произвела точную «приладку приклада к плечу», четко заявив о своей ставке на производство энергетического водорода. При этом на горизонте до 2030 г. планируется использовать промышленные электролизеры в связке с водо-водяными энергетическими реакторами, а после 2030 г. энергетический водород будут получать из метана, конвертируя его с помощью энергии высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.

Пилотный проект по организации в Сахалинской области железнодорожного сообщения с применением поездов на водородных топливных элементах — это «дыхательная пауза» водородных снайперов. Сотрудничество крупнейших российских компаний (ГК «Росатом», ОАО

126 https://tpprf.ru/ru/news/323884/

301

«РЖД», АО «Трансмашхолдинг») в рамках пилотного проекта позволяет поэтапно отработать инновационные решения по всей технологической цепочке и запустить водородные поезда к 2023 г.127

Прицеливание произведено Госкорпорацией по всем правилам

снайперского искусства: точка прицеливания пока видится размыто — объем водородного рынка к 2050 г. оценивается в широких пределах от 250 до 550 млн тонн, — но точно совмещены прорезь в форме водородной программы НИОКР и мушка в виде соглашения с консорциумом японских компаний, действующих под эгидой NEDO.

Предыдущие упражнения в стрельбе по водородным мишеням были не очень удачными. Так, например, АО «Газпром» не смог произвести «приладку» в середине 2018 г.128 — была отвергнута инициатива по формированию в Европейском Союзе водородного рынка объемом $175 млрд к 2050 г. за счет строительства мощностей по адиабатической

127 https://tass.ru/ekonomika/6839969

128 Замглавы «Газпрома» предложил смешивать природный газ с водородом, 5 ноября 2018 г., РБК: https://www.rbc.ru/economics/05/10/2018/5bb7433f9a7947cef31efe22?fbclid=IwAR2R8fch6wliOt56dmQNJ2JsO3K739HGmGKs9HEmJoDBVKxTjObNtF5Vdd0

302

конверсии метана мощностью 15–20 млн тонн в год с совокупным объемом инвестиций порядка $18–24 млрд129.

В 2014–2018 гг. не удалось «совместить мушку с прицелом» АО «РусГидро»130 — не увенчались успехом попытки наладить сотрудничество с японскими компаниями Kawasaki Heavy Industries для строительства завода по производству сжиженного водорода в Магаданской области мощностью 200 тонн водорода в сутки и объемом капиталовложений в $160 млн131

Основной причиной «водородных фальстартов» является отсутствие долгосрочной государственной политики в этой области. Критически важным условием прорыва Росатома на мировой водородный рынок является принятие в России национальной водородной программы. Анализ водородных программ и дорожных карт, сформированных Правительствами 19 стран, позволяет выявить следующие особенности государственных стратегий в сфере развития водородной экономики:

- Налицо установка стран-лидеров на быстрое развитие водородных технологий для декарбонизации мировой экономики, при этом перед странами со сравнительными конкурентными преимуществами в области производства энергетического водорода открываются значительные экспортные перспективы;

- Учитывая значительную неопределенность в скорости развития водородных технологий с точки зрения выхода на ценовой паритет с традиционной энергетикой, в национальных водородных стратегиях применяется принцип технологической нейтральности;

- Национальные стратегии базируются на конкурентных преимуществах той или иной страны в области производства или использования водорода;

129 Russia Looks to Hydrogen as Way to Make Gas Greener for Europe, 8 ноября 2018 г.: https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-11-08/russia-looks-to-hydrogen-as-way-to-make-gas-greener-for-europe

130 https://www.interfax.ru/business/612667

131 http://www.rushydro.ru/press/news/91777.html

303

- Национальные программы должны учитывать внешнеэкономическую ситуацию, в том числе направленность водородных стратегий других стран;

- Конкретные траектории перехода от традиционной к водородной энергетике должны быть главной частью национальных стратегий;

- Объемы капитальных вложений в НИОКР, производство и использование водорода должны точно соответствовать национальным целям по декарбонизации и развитию водородной энергетики;

- Критически важным является наличие избыточных мощностей низкоуглеродной энергетики (АЭС, ВИЭ), сырья для производства водорода (природный газ, вода), а также геологических формаций, подходящих для применения технологии улавливания и захоронения углерода (CCUS);

- Международные водородные стандарты позволяют эффективно масштабировать производство и потребление водорода в разных странах;

- Международное сотрудничество в оценке и контроле углеродного следа при производстве водорода гарантирует положительный вклад этого энергоносителя в борьбу с изменением климата;

- Государственная поддержка является критически важной для развития водородной энергетики и осуществляется в различных формах: государственные инвестиции в пилотные проекты, субсидирование водородной инфраструктуры, стимулирование потенциальных потребителей водородных технологий, постановка четких и амбициозных целей по декарбонизации национальной экономики, поддержка фундаментальных и прикладных исследований в области производства и применения водорода для снятия технологических и ценовых барьеров, формирование нормативно-правовой базы и системы государственной поддержки водородной энергетики, повышение осведомленности широкой общественности о роли водорода в улучшении экологии и развитии экономики, а также

304

запуск образовательных программ для подготовки специалистов в водородной энергетике132.

Успешное выполнение боевой задачи даже самым опытным снайпером определяется прежде всего своевременно отданным приказом: «Огонь!» С учетом динамики развития мирового водородного рынка Росатом должен получить этот приказ от вышестоящего руководства — необходимо в кратчайшие сроки принять национальную водородную программу, — тогда Госкорпорация сможет «нажать на курок» и попасть в десятку.

132 https://www.pv-magazine-australia.com/2019/07/30/19-plans-to-advance-hydrogen-show-momentum-is-building-across-the-globe/

305

Водород из атомной энергии



В разных странах начинается реализация проектов по выработке водорода на атомных электростанциях.

Правительство Великобритании выделило 412 тысяч фунтов стерлингов в рамках своей «Водородной программы» на реализацию водородного проекта «Hydrogen-to-Heysham» (H2H) компании EDF.

Heysham (Хейшем) — атомная электростанция на северо-западе Англии, которая управляется французской EDF Energy.

В рамках проекта предлагается использовать атомную энергию для производства «низкоуглеродного, дешевого водорода» с помощью размещённых на площадке станции электролизёров.

Консорциум проекта объединяет подразделение НИОКР EDF Energy, Ланкастерский университет, консалтинговую компанию Аткинс, Европейский институт энергетических исследований (EIFER) и дочернюю компанию EDF Group Hynamics, которая занимается водородными технологиями.

Предусмотрено два этапа проекта: первый — технико-экономическое обоснование, которое будет завершено в сентябре 2019 года; второй — пилотная демонстрация, которая начнется в 2020 году и продлится два года.

По заявлению EDF133, атомная электростанция Хейшем была выбрана для участия в проекте, так как объект имеет тесные связи с местным сообществом и бизнесом. Существуют значительные возможности для использования водорода на месте — для замены ископаемого топлива и помощи региону в реализации местной климатической стратегии. Реализация проекта будет способствовать созданию новой промышленности и улучшит качество воздуха.

133 https://www.marketinsight.edfenergy.com/media-centre/news-releases/low-carbon-hydrogen-power-local-homes-businesses-and-transport

306

Водородный хаб вокруг атомной электростанции Хейшем, Lancaster University

«Зеленый водород» в рамках «Водородной программы» британского правительства также используется для энергоснабжения производства алкогольной продукции на шотландских Оркнейских островах. (подробнее об этом проекте в статье «Водородная экономика от Шотландии до Новой Зеландии»).

Как мы видим, использование электроэнергии, вырабатываемой действующими атомными электростанциями, также рассматривается в качестве одного из направлений водородной стратегии, и британский пример не является единственным.

В США министерство энергетики финансирует пилотные водородные проекты на четырех атомных электростанциях134, управляемых компаниями FirstEnergy Solutions (FES), Xcel Energy, Arizona Public Service (APS) и Exelon. Они отобраны в рамках федерального проекта разработки

134 https://www.powermag.com/three-more-nuclear-plant-owners-will-demonstrate-hydrogen-production/?pagenum=1

307

усовершенствованных реакторов (Advanced Reactor Development Project) и направлены на повышение долгосрочной конкурентоспособности атомного сектора, поскольку более дешевый природный газ и возобновляемые источники энергии наводняют рынки электроэнергии.

Национальная лаборатория Айдахо (INL), участвующая в проектах, отмечает, что они призваны продемонстрировать, как водород из атомной энергии может быть использован для производства «зеленых» продуктов и товаров в значительных количествах для внутреннего использования и для экспорта на международные рынки, на которых стимулируются зеленые и низкоуглеродные продукты. Водород может создать совершенно новый поток стоимости.

Компания First Energy Solutions отмечает, что её проект «продемонстрирует потенциальное неэлектрическое использование коммерческих атомных электростанций и другие способы получения доходов на этой и других коммерческих атомных электростанциях».

Срок реализации пилотных водородных проектов американских атомщиков: 2020–2022 годы.

308

Водородный узел Китая



Мистический узел –это древний китайский символ, симво-лизирующий вечную жизнь и бесконечную мудрость, а в символике фэн-шуй он олицетворяет непрекращающийся поток удачи в бизнесе135. Сейчас в Азии завязываются в тугой узел процессы развития водородной энергетики, и если раньше безусловным лидером являлась Япония с национальной инициативой построения «Водородного общества», то, начиная с 2019 г., Китай заявил свои притязания на статус водородной сверхдержавы.

В июне 2019 г. Китайская водородная ассоциация (China Hydrogen Alliance) выпустила Белую книгу о китайской водородной энергетике и топливных элементах, согласно которой в краткосрочной перспективе (2020–25 гг.) объем промышленного производства водородной промышленности достигнет $148 млрд, а парк автомобилей на топливных элементах в Китае составит 50 000 с инфраструктурой в виде 200 водородных заправок. В 2026–35 гг. объем промышленного производства в отрасли вырастет до $740 млрд, количество водородных автомобилей достигнет 15 млн, а заправок водорода — 1500 станций.

К 2050 г. водород будет составлять 10% от энергопотребления Китая (60 млн тонн в год), совокупная выручка от производства водорода достигнет $1 480 млрд136.

На уровне Компартии Китая тему развития водородной промышленности поручено курировать господину Ван Гану, который ранее возглавлял прорыв Китая в области электромобилей.

135 https://www.livemaster.ru/topic/404319-zavyazyvaem-misticheskij-uzel-pan-chang-knot?vr=1&inside=1

136 https://www.gasworld.com/preview-the-hydrogen-economy-in-china/2017616.article?fbclid=IwAR1ZGK2U1fa--A6cVKdOlEj7C9yzTFdTL0hRmW4bnGXBHLAe1soARMFGYa0#.XUR9b7_MbwU.facebook

309

Глава ассоциации китайских научных работников — Ган Ван, qz.com

По приглашению Правительства Китая господин Ван вернулся в Китай в 2000 году из Германии, где он работал в Audi. Его идея «прыжка» в автомобильной промышленности — от двигателей внутреннего сгорания к новым энергетическим транспортным средствам (NEVs) — произвела впечатление на Государственный совет Китая. В 2007 году, всего лишь через семь лет, автомобильный инженер стал первым членом компартии Китая и был назначен министром науки и техники КНР. В настоящее время он возглавляет Ассоциацию китайских научных работников137.

За первые семь месяцев 2019 года установленная мощность водородных топливных элементов в Китае выросла на 642,6 % по сравнению с аналогичным периодом прошлого года (до 45,9 МВт), несмотря на прекращение государственных субсидий для новых энергетических транспортных средств (NEVs). Производство и продажи автомобилей на водородных топливных элементах выросли в 8,8 раза (до 1106 единиц), согласно информации Департамента по применению аккумуляторных батарей Китайской промышленной ассоциации источников энергии (CIAPS). Топливные элементы преимущественно применяются для автобусов и автомобилей специального назначения, а не легковых автомобилей, поскольку Пекин активно поддерживает региональные власти в реализации водородных программ в транспортной сфере. К 2030 году Китай планирует иметь 2 миллиона автомобилей на водородных топливных элементах (HFCV).

137 https://qz.com/1597577/architect-of-chinas-ev-boom-now-backs-hydrogen-fuel-cells/

310

Автопроизводители Китая активно разворачиваются в сторону водородного транспорта. Great Wall Motor Co Ltd, один из крупнейших в стране производителей внедорожников и пикапов, изменил корпоративную стратегию и сделал ставку на транспорт с топливными элементами. Great Wall Motor инвестировала более $149 млн в исследования и разработки в области водородной энергетики и транспортных средств на топливных элементах. Первая модель водородного автомобиля должна появиться в 2020 году, а фабрика топливных элементов будет запущена во время зимних Олимпийских игр 2022 года138.

Для обеспечения высокого качества топливных элементов и водородного оборудования Научно-исследовательский институт автомобильной промышленности Китая планирует инвестировать $70,49 млн в Национальный центр контроля качества водородной энергетики в Чунцине139.

Шанхай планирует построить в районе Цзядин «водородную энергетическую гавань» мирового класса с целью создания надежной производственной цепочки для HFCV транспорта. На базе водородной энергетической гавани сформируется промышленный кластер площадью 2,15 кв. км и объемом выручки $7,23 млрд в год140.

Битва азиатских стран на поле водородной энергетики крайне важна для России, поскольку в текущих геополитических условиях развитие российской экономики во многом зависит от практической реализации «поворота на Восток». Надежды России на перспективные внешние рынки и трансфер передовых технологий тесно связаны с Азиатско-Тихоокеанским регионом. В условиях борьбы с изменением климата и перестройкой мировой энергетики для кардинального снижения выбросов парниковых газов Россия может быть заинтересована в

138 http://www.xinhuanet.com/english/2019-09/01/c_138356098.htm?fbclid=IwAR16-plZ0gAGFiuLnAyTbdWgoYviCSPAeqM2bBprz0d6AdlCMovKFW4XXRQ#0-fbook-1-83146-b182d7286068ff4101843e17368e4b10

139 http://www.chinadaily.com.cn/a/201902/26/WS5c749b98a3106c65c34eb69d.html?fbclid=IwAR1P151rih2AlQ4_-rOn5QhCsK1vVtGC-nrDo-IqpRtfdC4DkyvTiY2NLA4

140 http://www.globaltimes.cn/content/1153822.shtml?fbclid=IwAR17I2Iy7IkhaWrzTzYkbZImrRJS9S8DzYW_ErjXbkWKOJ7V04iHJSmxvI0

311

переходе от экспорта углеводородов к поставкам энергетического водорода в Азию.

В августе 2019 году Минэнерго России рассматривало целесообразность разработки Дорожной карты по развитию водородной энергетики, в реализации которой потенциально могут принять участие Газпром, Росатом, РусГидро, Сибур и Ростех141. В прошедшие пять лет неоднократные попытки японских компаний начать сотрудничество с российскими корпорациями в области водородной энергетики не достигли успеха142.

Политической поддержки российско-японского сотрудничества в реализации водородных проектов также не было. Но ожидаемая ратификация Россией Парижского соглашения, а также угрозы Евросоюза по введению антидемпинговых углеродных пошлин на поставки российских углеводородов могут изменить политический контекст и создать условия для российско-китайских водородных инициатив.

Главная сложность будет заключаться в том, что, в отличие от Японии, первый шаг в российско-китайском водородном сотрудничестве придётся делать России. Сейчас экономическое сотрудничество с Китаем не соответствует политическим декларациям, а диверсификация экономики и инвестиций идет с трудом143. Смогут ли Газпром, Росатом и РусГидро «завязать узелок» с китайскими корпорациями и запустить инвестиционные проекты в водородной энергетике, покажет ближайшее время.

141 https://www.vedomosti.ru/amp/0969e4e6d7/business/articles/2019/09/01/810161-minenergo-razrabotaet-programmu?utm_source=facebook.com&utm_medium=social&utm_campaign=vodorodnaya-energetika-v-rossii-na-shag-b

142 https://www.interfax.ru/business/612667

143 https://www.kommersant.ru/doc/3984186

312

Водородный вызов



Водородный сценарий сегодня снова оказывается в фокусе внимания российской энергетики. Его реализация сулит огромные возможности и открывает немалые перспективы от появления у России нового экспортного продукта, «второй нефти» и отказа от «северного завоза» с переходом к эффективному автономному энергоснабжению изолированных территорий до технологического шанса для массового электрического транспорта в холодных российских условиях. При этом водородный сценарий содержит так много неизвестных и его будущее пока еще так надежно скрыто пеленой неопределенности, что проектирование и создание водородной энергетики в России - настоящий вызов, в контексте которого очень уместно порассуждать о роли личности в истории создания технологически невероятных, совершенно новых энергетических решений. Проблематика роли личности в истории оказывается, что любопытно, весьма важна для водородной энергетики.

Одним из наиболее известных концептуальных подходов к оценке роли личности в истории является модель «вызов-и-ответ» А. Тойнби144: «Вызов приходит либо из внешней социальной среды, либо от природной. На него любой цивилизации (социуму) приходится реагировать, искать адекватный ответ». Ответ на вызов формирует «творческое меньшинство», при этом особую роль играют «сильные личности».

Рассмотрим сквозь призму модели «вызов-и-ответ» две личности, которые занимают определенную роль в истории развития водородной энергетики России: Бориса Исааковича Шелища и Михаила Дмитриевича Прохорова.

Бориса Исааковича Шелища называют «водородным лейтенантом», поскольку он ответил на «вызов» военного времени и перевел на водород

144 Нехамкин В. А. Модели роли личности в истории: достижения и пределы //Социум и власть. 2018. № 2 (70). С. 24–33.

313

автотранспорт блокадного Ленинграда145. 21 сентября 1941 года младший техник-лейтенант Шелищ обратился к командованию с рационализаторским предложением: подавать отработанную воздушно-водородную смесь из приземлившихся аэростатов во всасывающие трубы автомобильных двигателей. Через неделю состоялось заседание полкового бюро по рационализации и изобретательству, постановившего: «Считать предложение ценным и приемлемым. Поручить автору предложения приступить к опытной проверке своего предложения». 27 октября 1941 г. появился приказ №0348 по 2-му корпусу ПВО о переводе автомашин на отработанный водород.

Рисунок А.А. Резанова

145 https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%89,_%D0%91%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81_%D0%98%D1%81%D0%B0%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87

314

Схема, предложенная изобретателем, была предельно проста. Отработанный водород из матерчатого газгольдера объемом 125 кубометров по дюймовому шлангу подводился к всасывающему коллектору двигателя ГАЗ-АА через технологическую пробку. Минуя карбюратор, газ поступал в рабочие цилиндры. Дозировка водорода и воздуха обеспечивалась дроссельной заслонкой или педалью акселератора.

Во время опасных опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной «гремучей смеси» он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение смеси при вспышке во всасывающей трубе двигателя. Многократные испытания действия гидрозатвора оказались успешными. Когда все убедились, что система работает нормально, командование приказало за 10 дней перевести все аэростатные лебедки на новый вид горючего. Круглосуточно работали смены бригад слесарей, сварщиков и рабочих других специальностей, изготовивших несколько сотен комплектов аппаратуры. В дальнейшем управление всеми аэростатами велось с «водородных» грузовиков, и работали эти грузовики лучше, чем на бензине.

Заправка «водородных» грузовиков

За эту работу Б.И. Шелища в декабре 1941 года наградили орденом Красной Звезды, а после прорыва Ленинградской блокады было оформлено авторское свидетельство № 64209 «Способ эксплуатации установок с аэростатами заграждения». Впоследствии Б.И. Шелища

315

командировали в Москву, чтобы использовать его опыт в частях ПВО столицы, — 300 двигателей перевели на «грязный водород»146.

В новейшей истории России попытка достижения лидерства в области водородной энергетики связана с М.Д. Прохоровым. В 2003 г. Президент РАН академик Юрий Осипов и генеральный директор горно-металлургического комбината «Норильский никель» Михаил Прохоров подписали комплексную «Программу научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам» с объемом финансирования $40 млн в год147. Первоначально в водородной программе НИОКР хотели участвовать около 120 институтов РАН, но в итоге остались всего 12 организаций, поскольку многие отказались работать в соответствии с жесткими требованиями частного инвестора. За 2003–2007 гг. дочерняя структура ГМК «Норникель» — Национальная инновационная компания «Новые энергетические проекты» (НИК «НЭП») инвестировала около $300 млн в водородные активы148.

Михаил Прохоров

146 http://h2center.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=8&Itemid=59

147 http://www.ng.ru/science/2003-12-24/12_future.html

148 https://expert.ru/northwest/2007/48/vodorod/

316

Оспаривая официальную цель по удвоению валового внутреннего продукта Российской Федерации к 2010 г., Михаил Прохоров заявил, что развитие без инноваций позволит лишь немного сократить отставание России от стран-лидеров. При росте ВВП России на 8% в год, а ВВП США на 1% в год, достижение экономического паритета возможно только через 236 лет149.

Развитие водородной энергетики и технологий создания топливных элементов позиционировалось М.Д. Прохоровым как единственная возможность для России сделать скачок в социально-экономическом развитии. Более того генеральный директор Норильского никеля заявлял о том, что, по его глубокому убеждению, водородная энергетика является национальной идеей по возврату России в число ведущих держав мира.

Перед НИК «НЭП» была поставлена амбициозная задача по формированию и реализации национальной программы водородной энергетики, но взятие частной компанией выполнения государственных функций не привело к успеху — водородная инициатива была полностью свернута к 2011 году.

С точки зрения модели «вызов-и-ответ», попытка реализации российской водородной программы не была успешной, поскольку отсутствовало признание внешнего «вызова» и необходимости перехода на новый технологический уклад как на уровне государственного управления, так и в общественном сознании. Кроме того, предложенный Михаилом Прохоровым «ответ» через наращивание частных инвестиций не был соразмерен по масштабу и длительности заявленной цели по возврату России в число ведущих держав мира через опережающее развитие водородных технологий. С исторической точки зрения, действия Б.И. Шелища во время Великой Отечественной войны были более успешными, поскольку налицо был острейший вызов военного времени, а предложенный организационно-технический «ответ» полностью отвечал требованиям исторического момента.

Идея роли личности в истории сейчас очень актуальна для нашей страны, ведь Россия ратифицировала Парижское соглашение о борьбе с изменением климата (Постановление Правительства РФ от 21 сентября

149 http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/VRAN/2004/04_07/HYDRO.HTM

317

2019 г. № 1228)150. Снижение выбросов парниковых газов в энергетике и декарбонизация экономики теперь являются официальным «вызовом» для России, наряду с защитой экспортных отраслей от западных санкций и климатических пошлин151. По оценке российских ученых при применении всех поправочных коэффициентов для учета специфики российской экономики и энергетики углеродный бюджет РФ до 2100 года будет иметь следующий объем152:

- 33 Гт СО2 экв. при климатической цели 2° С (при текущем уровне выбросов парниковых газов этой квоты хватит РФ на 10 лет);

- 14 Гт СО2 экв. при климатической цели 1,5° С (при текущем уровне выбросов парниковых газов этой квоты хватит РФ на 22 года).

150 https://ria.ru/20190923/1559003977.html

151 https://www.bnnbloomberg.ca/the-cold-calculus-behind-putin-s-lukewarm-embrace-of-paris-pact-1.1320009

152 A.A. Romanovskaya & S. Federici (2019) How much greenhouse gas can each global inhabitant emit while attaining the Paris Agreement temperature limit goal? The equity dilemma in sharing the global climate budget to 2100, Carbon Management, 10:4, 361–377

318

Технологический переход к водородной энергетике позволяет существенно снизить выбросы парниковых газов в энергетике, например, по данным Международного энергетического агентства подмешивание 20% водорода в газотранспортную систему может снизить выбросы на 7%. Углеродный вызов и водородный ответ вышли на историческую арену, а какая личность сыграет при этом свою роль, станет ясно в ближайшее время.

319

«Зеленая» металлургия: новый рынок для водорода


Авторы: Игорь Чаусов, Владимир Сидорович

Декарбонизация добралась до черной металлургии. Спасение — в водороде.

Жесткие требования к повсеместному снижению эмиссии CO2 запускают новый виток конкуренции между европейскими металлургическими концернами. Выигрывает тот, кто может снизить выбросы и для этого отказаться от использования угля как источника энергии. В этой борьбе с, казалось бы, самими основами черной металлургии компании с надеждой смотрят на водород.

В нашем докладе мы оценивали мировой рынок водорода к 2040 году до 82,2 млн тонн в год. По оценкам Hydrogen Council еще 15 млн тонн в год добавит растущий спрос на водород в черной металлургии. До 10% стали в мире к 2050 году будет производиться с использованием водорода153.

Пример этого спроса показывает один из гигантов мирового рынка стали — Arcelor Mittal, который разработал новую технологическую стратегию, нацеленную на декарбонизацию своего производства, в которой особый акцент делается на технологиях «прямого предотвращения» эмиссии парниковых газов (CDA)154. Ее основа — прямое восстановление железной руды водородом (H-DRI). Этот давно известный, но не востребованный широко вне задач «борьбы с CO2» процесс может получить новый шанс. В этом году компания планирует запустить новый проект на заводе в Гамбурге, чтобы впервые использовать водород в промышленных масштабах для прямого восстановления железной руды водородом в процессе производства стали. Уже сегодня на заводе в Гамбурге действует один из самых эффективных производственных

153 http://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2017/11/Hydrogen-scaling-up-Hydrogen-Council.pdf

154 https://corporate.arcelormittal.com/news-and-media/news/2019/mar/28-03-2019?device=ipad

320

процессов группы Arcelor Mittal, использующий в установке прямого восстановления (DRI) природный газ.

Завод Arcelor Mittal в Гамбурге

Целью нового проекта стоимостью €65 млн, заменяющего метан на водород, является создание процесса, в котором получается сталь с практически нулевым «углеродным следом». Первоначально восстановление железной руды с помощью водорода будет осуществляться в демонстрационном масштабе с годовым объемом производства 100 000 тонн стали. Сначала будет тестироваться процесс, использующий «серый» водород, выделяемый из доменного газа с помощью адсорбции с изменением давления. Однако в будущем завод будет работать на «зеленом» водороде, генерируемом на базе ВИЭ.

Спрос на водород с низким «углеродным следом» формирует хорошее окно возможностей для поставок российского водорода зарубежным металлургам, которые в 2017 году по технологии DRI с использованием природного газа произвели 80 млн тонн стали155.

155 https://www.midrex.com/assets/user/news/MidrexStatsBook2017.5_.24_.18_.pdf

321

Пелевин и водород



В новом романе Виктора Пелевина «Искусство легких касаний» описывается технология создания так называемых ноофресок — энергоинформационных татуировок на поверхности ноосферы В.И. Вернадского156. Такие ноофрески именуются спецслужбами «химемами» и используются для взаимных ударов по коллективному бессознательному широких масс населения США и России, в результате чего кардинально изменяются векторы социокультурного развития государств. Для нанесения ноофресок-химем используются три элемента: энергия страданий живых существ, артефакт, собирающий данную энергию, и человек-медиум, находящийся в состоянии «осознанного сновидения». Внедренная в коллективную психику химема активируется за счет триггера — специального кодового набора слов, транслируемых через социальные сети.

Виктор Пелевин

В пространстве водородной энергетики также идет война информационных химем, направленных на запуск или блокировку развития инновационных технологий.

156 Искусство легких касаний / Виктор Пелевин. — Москва: Эксмо, 2019. — 416 с.

322

Согласно докладу Международного энергетического агентства, в новейшей истории было три волны «водородного хайпа», которые сменялись охлаждением интереса к водородным технологиям157:

- В 1970-е гг., в период нефтяного кризиса, возлагались большие надежды на водородное топливо для автотранспорта, получаемое из угля и природного газа. В 1976 г. был создан Международный журнал по водородной энергетике, а в 1977 г. запущена специальная водородная программа Международного энергетического агентства. Но после восстановления поставок углеводородов, снижения цен на нефть, развития атомной энергетики, а также повышении эффективности двигателей внутреннего сгорания под давлением более жестких стандартов по выбросам вредных веществ интерес к водороду иссяк;

- В 1990-е гг. опасения из-за глобального потепления стимулировали НИОКР в области водородной энергетики, в 1993 г. Япония запустила долгосрочную программу международного сотрудничества в области производства и экспорта «зеленого» водорода. Европейская Комиссия совместно с Правительством канадской провинции Квебек инвестировали средства в водородный транспорт, а также технологии хранения и транспортировки водорода. Многие автомобильные фирмы инвестировали в развитие топливных элементов. Но низкий уровень цен на нефть существенно ограничивал привлекательность водородных проектов, и данные инициативы были постепенно свернуты;

- В начале 2000-х гг. борьба с изменением климата привела к активизации государственной политики, направленной на развитие ВИЭ и электрификации транспорта, а также опасений по поводу пика добычи нефти. США создали Международное партнерство по водороду и топливным элементам в 2003 г., но широкое внедрение транспорта на топливных элементах ограничивалось отсутствием водородной инфраструктуры. В дальнейшем волна энтузиазма пошла на спад из-за внедрения инноваций, снявших опасения по ресурсным ограничениям в добыче нефти, полной неопределенности по введению жёсткой

157 IEA (2019), «The Future of Hydrogen», IEA, Paris

323

климатической политики, а также быстрым развитием электромобилей, которые имели меньшие инфраструктурные ограничения.

Россия участвовала в первой и третьей волне развития водородных технологий в 1970–1980-х и 2000-х годах. Как справедливо отметил Специальный представитель Президента РФ по вопросам цифрового и технологического развития Дмитрий Песков, «…сценарий «водородного рывка» был сильно испорчен совместным фальстартом РАН и Прохорова, но это не отменяет его фундаментальных достоинств».

Дмитрий Песков

И если в мире главным барьером для Искусственного интеллекта является доступ к дешевой энергии, а риском — «цифровизация бардака»158, то для водородной энергетики основная проблема — это противоборство химем в сознании чиновников, инвесторов и широкой общественности.

На смену водородной химеме, базирующейся на синергии с ВИЭ, пришла новая волна технологического энтузиазма, которая делает акцент на атомную энергетику. Дело в том, что атомная энергетика, являющаяся единственным «безуглеродным» видом генерации, способным нести базовую нагрузку, в настоящее время недооценена на энергорынке и в климатической повестке дня159. Ускоренный вывод АЭС из эксплуатации в Японии, ЕС и США создает существенное напряжение в национальных

158 Дмитрий Песков: «Три барьера ИИ, или почему я не могу до конца поверить в революцию» https://ntinews.ru/blog/publications/dmitriy-peskov-tri-barera-ii-ili-pochemu-ya-ne-mogu-do-kontsa-poverit-v-revolyutsiyu.html

159 Could Hydrogen Help Save Nuclear? https://www.energy.gov/ne/articles/could-hydrogen-help-save-nuclear

324

энергобалансах, а также затрудняет выполнение обязательств по снижению эмиссии парниковых газов в рамках Парижского соглашения. При этом производство водорода на существующих АЭС, а также на перспективных высокотемпературных газоохлаждаемых реакторах позволяет существенно укрепить позиции атомной энергетики. В условиях США один реактор (1 ГВт) способен производить более 200 тыс. тонн водорода, а мощности десяти реакторов совокупно хватит для удовлетворения 20% текущего потребления водорода в Америке. В России при производстве водорода на Кольской и Ленинградской АЭС при повышении КИУМ до 93% ежегодно может быть выработано 158,7 тыс. тонн водорода160. В целом, атомно-водородная химема состоит из социально-психической энергии, связанной с отменой атомного ренессанса, артефактом являются технократические СМИ, медиаторами — страны-лидеры атомной энергетики, а триггерами — слова «надежность, доступность, синергия».

Альтернативная химема ярко представлена в информационных материалах АО «Газпром»161. Компенсируя провал «Трехходовки Аксютина», которая предполагала сотрудничество России и Евросоюза в сфере глубокой декарбонизации европейской экономики на основе производства водорода из российского сырья с использованием технологии пиролиза метана162, газовики ссылаются на заявление секретаря Департамента энергетики США Стивена Чу о том, что для широкого внедрения водорода в транспортном секторе необходимы одновременно «четыре чуда»: найден способ производства дешевого водорода, обеспечено безопасное хранение водорода в автомобиле, построена доступная и надежная заправочная инфраструктура, а также повышена эффективность топливных элементов. На базе данных IEA и BNEF делается обоснованный вывод о том, что в настоящее время себестоимость водорода из ВИЭ (4 $/кг) выше оптовых цен природного

160 Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива https://medium.com/internet-of-energy/a66ef0f72885

161 Перепись водорода: Международное энергетическое агентство возвращает моду на водородную энергетику https://www.gazprom.ru/f/posts/91/915005/gazprom-magazine-2019-9.pdf?fbclid=IwAR38Dcs-YU9yBat53gmZLMr2dSgNpMZeTjk99X6K61I60tWqHa9A8HLBCTY

162 Перспективы взаимодействия РФ и ЕС в сфере декарбонизации. Есть ли возможности для расширения рынка для российского газа в Европе? (часть 3). // «Нефтегазовая вертикаль», сентябрь 2019, №15, с.26–32.

325

газа в Европе в 6 – 7 раз, в США в 9 – 10 раз. В качестве пяти шагов к «водородным чудесам» в контр-химеме описаны рекомендации Международного энергетического агентства: установление государством долгосрочных целей в сфере производства водорода, введение стимулов для развития потребления водорода, создание инструментов для поощрения первых инвесторов для нивелирования их рисков, продвижение исследовательской работы и гармонизация стандартов. Таким образом, газовая «контр-химема» состоит из социально-психической энергии от вытеснения российского газа с рынка ЕС за счет американского СПГ и «зеленого» водорода, концентрирующим артефактом являются консервативные или корпоративные СМИ, медиаторами — отдельные «нефтегазозависимые» страны и национальные корпорации163, а триггерами — слова «чудеса, дороговизна, взрывоопасность».

В романе Пелевина обмен Америки и России энергоинформационными ударами приравнивается к третьей мировой войне и приводит к взаимному социокультурному уничтожению двух стран. В реальности нам остается надеется, что наш «Нострадамус» сгущает краски, здравый смысл возобладает, технологический прогресс победит, и мы увидим развитие водородной энергетики в России, тем более что она может спасти как газовую, так и атомную отрасль в условиях тотальной декарбонизации мировой экономики и нового витка борьбы против изменения климата.

163 Сравнительная история нефтезависимых экономик конца XX — начала XXI века https://carnegie.ru/2017/03/22/ru-pub-68340

326

Немецкие учёные считают, что «зеленый» водород конкурентоспособен уже сегодня (в некоторых случаях)



В научном журнале Nature Energy на днях опубликована статья164, в которой утверждается, что водород, получаемый из возобновляемой электроэнергии, «уже конкурентоспособен по стоимости» в некоторых «нишах». При этом добавляется, что «полная конкурентоспособность» может быть достигнута примерно через десятилетие.

Данные выводы контрастируют с другими работами по

возобновляемому водороду, которые отодвигают достижение конкурентоспособности на более отдалённую перспективу.

Рассматриваемая сегодня статья оспаривает точку зрения, что «зеленый» водород ещё долго будет оставаться слишком дорогим. Авторы подсчитали, с точки зрения инвестора, что водород, полученный из

164 https://www.nature.com/articles/s41560-019-0326-1

327

энергии ветра в Германии и Техасе, уже является экономически выгодным для малых и средних потребителей газа, которые обычно платят за сырье больше.

В статье165 также утверждается, что возобновляемый водород станет конкурентоспособным с крупномасштабным промышленным производством водорода на основе ископаемого топлива в следующем десятилетии или около этого. Это объясняется падением стоимости энергии (в данном случае) ветра и технологий электролизеров.

Наш собственный анализ, результаты которого были продемонстрированы во вторник в Концерне Росэнергоатом и приведены в нашем докладе «Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива», показывает, что себестоимость производства водорода (LCOH) на базе «безуглеродных» мощностей АЭС и ГЭС уже при существующих ценах на оборудование составит вполне конкурентные $3,5 – 4,5 за кг.

165 http://renen.ru/is-renewable-hydrogen-competitive-today/

328

Германия готовится к водородной экономике



Немецкий союз газового и водного хозяйства (DVGW) подсчитал количество проектов Power-to-Gas, которые реализованы или реализуются в Германии.

В большинстве прогнозов и сценариев развития мировой энергетики технология «энергия-газ» (Power-to-Gas) и водород, вырабатываемый по этой технологии, рассматриваются в качестве важных элементов энергетической инфраструктуры будущего.

Недавно мы писали, что голландская газоснабжающая компания Gasunie и оператор магистральных электрических сетей TenneT вычислили: к 2050 году «зеленый» водород может занять весомую долю — десятки процентов — в конечном потреблении энергии ФРГ и Нидерландов.166

Немецкий союз газового и водного хозяйства (DVGW) подсчитал167 количество проектов Power-to-Gas, которые уже реализованы или реализуются в Германии, и опубликовал карту этих проектов.

166 https://medium.com/internet-of-energy/power-to-gas-hydrogen-342d5acc739b

167 https://www.dvgw.de/der-dvgw/aktuelles/presse/presseinformationen/dvgw-presseinformation-vom-24042019-ptg-map/

329

Карта проектов Power-to-Gas в Германии (Источник: DVGW)

Оказалось, что в стране действуют 35 установок по получению водорода методом электролиза и его метанизации. Впрочем, мощность их невелика, суммарно всего порядка 30 МВт. Большинство из них являются пилотными или демонстрационными проектами в небольшом масштабе и

330

предназначены для исследовательских целей. Однако в Гамбурге первая промышленная установка уже производит пять мегаватт зеленого газа.

Запланировано шестнадцать проектов Power-to-Gas, при этом отмечается очевидный рост масштабов. Суммарная мощность этих новых объектов составит 273 МВт, примерно треть из них будет иметь мощность более 5 МВт, а два — 100 МВт.

В дополнение к географическому распределению проектов, обзорная карта также содержит информацию об операторах, используемых процессах и технологиях, а также применении производимых газов.

Глава DVGW отмечает, что для внедрения установок «power-to-gas» в хозяйственную практику должны быть созданы соответствующие нормативные и экономические условия. В первую очередь, речь идёт об изменении правового статуса установок power-to-gas и об освобождении их операторов от уплаты налогов и сборов на электроэнергию: «Технология power-to-gas быстро развивается и давно вышла из детского возраста. Тем не менее, нормативные барьеры в настоящее время не позволяют операторам переводить свои активы из статуса проекта в реальную экономическую деятельность».

331

Power-to-gas и водород – критически важные элементы энергетической инфраструктуры будущего



Голландская газоснабжающая компания Gasunie и оператор магистральных электрических сетей TenneT провели масштабное исследование возможных направлений развития энергетической инфраструктуры до 2050 года в Германии и Голландии («Инфраструктурный прогноз 2050»168).

Декарбонизация энергетического сектора в Европе потребует

глубокой интеграции электроэнергетической системы и газовых сетей, считают авторы.

Производство электроэнергии будет в значительной степени осуществляться на основе вариабельных источников энергии (ветра и солнца). Краткосрочных аккумуляторных систем на основе батарей будет

168 https://www.gasunie.de/en/news/gasunie-and-tennet-energy-system-transformation-needs-stronger-cooperation-between-electricity-and-gas-networks

332

недостаточно для оптимальной интеграции этих колоссальных объемов переменной генерации, тем более сезонного хранения энергии.

Комплексное взаимодействие таких секторов, как энергетика, транспорт, промышленность и теплоснабжение, обеспечит энергетическую систему необходимой гибкостью и предоставит дополнительные возможности транспортировки для ВИЭ-энергии.

Для этого, в частности, предполагается строительство больших мощностей по производству синтетического газа (водорода с последующей метанизацией или без таковой) и использование существующей газовой инфраструктуры для его хранения и транспортировки. Это, среди прочего, уменьшит потребность в расширении электросетей.

Авторы рассматривают три различных сценария будущей энергосистемы 2050 года. Во всех сценариях водород играет важную роль. Он будет обеспечивать до 38% конечного потребления энергии в Нидерландах и до 18% - в Германии.

Один из сценариев предусматривает импортные поставки водорода и синтетического метана из других стран, обладающих лучшими ресурсами для производства возобновляемой энергии.

333

Водородная экономика от Шотландии до Новой Зеландии



Водородная энергетика и экономика прорастают во всех концах Света.

На Оркнейских островах в Шотландии, демонстрирующих передовые образцы инновационных энергетических решений, завод по производству джина (Orkney Distillery) получил от правительства Великобритании 148 600 фунтов стерлингов, чтобы внедрить использование «зелёного» водорода, получаемого из энергии ветра и приливов.

В проекте, названном HySpirits, будет использоваться водород для выработки тепла, необходимого во время процесса дистилляции. Правительство заявило, что надеется продемонстрировать, как британская алкогольная промышленность может снизить свои выбросы, перейдя на водород.

Orkney Distillery

Этот газ для Orkney Distillery будет производиться в рамках проекта «Surf and Turf» Европейского центра морской энергетики (EMEC). Ветрогенератор мощностью 900 кВт и опытные образцы приливных

334

генерирующих установок будут питать электролизер, установленный на Оркнейских островах.

«Декарбонизация процесса дистилляции с помощью зеленого водорода, получаемого из местных возобновляемых источников энергии, является отличным примером творческого подхода Оркни к решению задач энергетического перехода», — отмечает представитель EMEC.

В то же самое время на другом конце света, в Новой Зеландии правительство обнародовало план создания водородной экономики169, которая «создаст рабочие места и поможет окружающей среде». Разумеется, речь также идёт о «зеленом» водороде, производимом с помощью ВИЭ.

«Я считаю, что зеленый водород является одним из потенциальных инструментов, которые помогут нам сократить глобальные выбросы», — заявила министр энергетики Меган Вудс. Более того, по её словам, водород — это «критическая часть» новозеландского перехода к использованию 100-процентно возобновляемой энергии (такая цель поставлена в стране).

Новая Зеландия нацеливается и на экспортные рынки. «Страны Азиатско-Тихоокеанского региона, Япония и Корея активно ищут страны, которые могли бы продавать им водород — это потенциально полностью новая индустрия для Новой Зеландии».

В прошлом году Новая Зеландия уже подписала «первый в мире» меморандум о сотрудничестве с Японией в данной области.

169 https://www.nzherald.co.nz/nz/news/article.cfm?c_id=1&objectid=12263992

335

От электричества до танкера в один шаг: как упаковать водород в процессе получения



Австралия — крупнейший в мире экспортер угля — ищет замену этому уходящему с рынка топливу. И делает ставку на водород. Япония — страна, энергетика которой на 93% обеспечивается импортом, — тоже ищет энергоноситель будущего. И тоже делает ставку на водород. Объединив усилия, компании и университеты этих стран нашли неожиданное решение сразу двух проблем: как получить и как перевозить чистый водород.

Сферы применения водорода. Источник: CSIRO.

Практически единственный способ генерации по-настоящему «зеленого» водорода — электролиз воды с использованием электроэнергии, полученной на базе ВИЭ. Получающийся водород отличается высокой чистотой и практически нулевым «углеродным следом». Но этот процесс на практике отличается относительно высокими потерями и, что важнее, стоимостью получения водорода. Как мы

336

указывали в нашем докладе170, себестоимость производства водорода (LCOH) методом электролиза достигает $3,8–4,8 за кг.

Вторая существенная проблема водородной энергетики — сложность и трудоемкость хранения и транспортировки водорода. Один из вариантов171 ее решения был ранее предложен и испытан Chiyoda Corp. Он состоит в том, что водород в реакции с толуолом превращается в жидкое и потому удобное для хранения и перевозки вещество метилциклогексан. Chiyoda Corp. создала технологию дегидрирования этого вещества, позволяющую извлечь запасенный водород обратно, и снова получить толуол для того, чтобы заново использовать его для перевозки водорода.

Электрохимическое получение метилциклогексана. Источник: Queensland University

of Technology.

Неожиданное и изящное решение обеих проблем — удешевления производства водорода и получения удобной для его перевозки формы — было найдено исследователями JXTG Nippon Oil & Energy Corporation. Они

170 https://energynet.ru/upload/Перспективы_России_на_глобальном_.pdf

171 https://www.chiyodacorp.com/en/service/spera-hydrogen/

337

разработали электрохимический способ172 превращения толуола и воды в метилциклогексан (MCH), в котором в один шаг происходит превращение электроэнергии в водород в удобном для транспортировки химически связанном состоянии. Получается, что вместо двух дорогих процессов — получения водорода и его связывания толуолом, — можно применить всего лишь один, тем самым существенно упростив и удешевив всю цепочку поставки водородного топлива.

Объединив усилия, JXTG Nippon Oil & Energy Corporation, Chiyoda Corp., University of Tokyo и австралийский Queensland University of Technology сложили173 из имеющихся у них технологий полную цепочку поставки «зеленого» водорода из Австралии в Японию. Солнечная электростанция университета в Квинсленде генерирует электроэнергию, которая используется для получения метилциклогексана из толуола и воды, затем полученное вещество перевозится в Японию, где из него извлекают водород и используют его для получения энергии.

Проект был реализован за сравнительно скромную сумму: японская сторона вложила в создание небольшого пилотного производства $7,5 млн, еще $3,6 были получены от Австралии. Эти усилия — часть австралийской стратегии превращения в крупнейшего экспортера водорода. Соответствующий план Лейбористской партии Австралии предполагает направить на эти цели $1,14 млрд долларов в ближайшие несколько лет.

172 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775317300447?via%3Dihub

173 https://www.noe.jxtg-group.co.jp/english/newsrelease/2018/20190315_01.html

338

Для зарядки электромобилей не понадобится электрическая сеть



Британская компания AFC Energy представила независимое от электрической сети решение для зарядки электромобилей под названием CH2ARGE174. Как вы, наверное, заметили, в аббревиатуре зашифрован водород.

Действительно, речь идёт о системе водородных топливных

элементов, вырабатывающих электроэнергию для зарядки размещённых в корпусе станции аккумуляторов и последующего питания электромобилей.

Зарядная станция работает полностью независимо от электрической сети и является мобильной. Её можно поместить в транспортный контейнер и использовать в удалённых районах или на массовых мероприятиях.

Система может масштабироваться, работать как в островном режиме, так и подключаться к водородной инфраструктуре. Она совместима со всеми моделями электромобилей и функциями умной зарядки и может

174 https://www.businesswire.com/news/home/20190116005900/en/AFC-Energy-Powers-World%E2%80%99s-Hydrogen-Electric-Vehicle

339

обеспечить достаточную мощность для зарядки до 80% емкости аккумуляторов электрического авто за один час, заявляет производитель.

AFC Energy считает, что её решение позволит ускорить декарбонизацию транспортного сектора и снизить потребности в дополнительных электроэнергетических мощностях и сетевой инфраструктуре для обслуживания возрастающего числа электромобилей.

340

В Голландии будет построена гигантская электролизная фабрика



Масштабный проект по производству «зеленого» водорода из ветровой энергии реализуется в Нидерландах.

Проект Gigawatt Elektrolysefabriek

Зеленый водород, произведенный из ветровой и солнечной энергии, рассматривается как ключ к успешному энергетическому переходу. Как мы отмечали ранее, в Голландии водород может обеспечивать до 38% конечного потребления энергии к 2050 году. Однако на сегодняшний день

341

технологии электролиза используются лишь в небольших объёмах. Например, в Нидерландах производство водорода в настоящее время составляет около 800 000 тонн в год, но весь он вырабатывается из природного газа. Чтобы обеспечить Голландию в будущем водородом, «не содержащим СО2», потребуются несколько электролизных установок гигаваттного размера.

Консорциум компаний, в который входят Shell, Yara, OCI Nitrogen, Gasunie, DOW Chemical, Orsted и другие, планирует построить в порту Роттердама электролизную установку гигаваттного масштаба (Gigawatt Elektrolysefabriek) в период 2025–2030 гг.

Проект направлен на поиск оптимальной конструкции и снижение затрат на электролиз в три-четыре раза, чтобы сделать его конкурентоспособным с риформингом природного газа. Партнеры утверждают, что установка по производству «зеленого» водорода гигаваттного масштаба стоимостью 350 миллионов евро будет конкурентоспособной альтернативой нынешним практикам.

Нидерланды планируют вырабатывать 40% электроэнергии на офшорных ветровых электростанциях уже к 2030 году175, и соответствующие мощности электролиза потребуются для эффективного управления переменной генерацией.

В рамках проекта также будут исследованы оптимальные пути утилизации «побочных продуктов» электролиза воды — тепла и кислорода.

175 http://renen.ru/offshore-wind-energy-will-produce-40-of-dutch-electricity-by-2030/

342

Водородная экономика на уровне региона



В немецкой федеральной земле Гессен реализуется проект по созданию водородной экономики в миниатюре.

Сегодня мы не можем утверждать с уверенностью, что энергетика/экономика будущего будет водородной. В то же время мы видим, что многие технологически развитые страны весьма активно прощупывают возможности водородного (и безуглеродного) будущего. Например, в Германии уже сегодня действует 35 установок power-to-gas, а 16 объектов находятся в стадии проектирования или строительства. Их подсчитала немецкая газовая и водная ассоциация (DVGW).

Водородный проект в федеральной земле Гессен (ФРГ)

Следует отметить, что в большинстве стран — потенциальных участниках водородной экономики — всё начинается не с каких-то

343

государственных мега-программ, а с пилотных проектов на уровне региональных инициатив.

Например, в 2019 году в ФРГ было объявлено о создании регионального консорциума под руководством Энергетического агентства земли Гессен (Landes Energie Agentur — LEA) с участием местных энергетических и химических компаний. Его задача — ни много ни мало — построить «системную водородную экономику» в регионе Франкфурт-Рейн-Майн.

Концепция предусматривает создание такой водородной экономики со стопроцентной надёжностью энергоснабжения, для чего в рамках этого проекта планируется практически всё: производство, хранение, распределение и транспортировка, потребление.

Для производства водорода во Франкфурте, Майнце и Грос-Герау будут установлены электролизеры общей мощностью около 15 МВт. Объекты будут связаны друг с другом и интегрированы в местную энергосистему, а водород будет вырабатываться исключительно с использованием возобновляемых источников энергии.

Для распределения водорода создаются два распределительных центра («H2 — хаба»), организованные так, чтобы обеспечить доступ к рынку для любого производителя и потребителя в любое время.

Проект также предусматривает строительство установки по метанизации водорода «мегаваттного класса». Получаемый «зелёный» метан может без ограничений закачиваться в существующие газовые сети или использоваться местной промышленностью.

Будет построена и электростанция на топливных элементах мощностью 10 МВт для закрытия «узких мест» в энергосистеме. Она будет вырабатывать электроэнергию и тепло, а также оказывать вспомогательные услуги системе.

До 2030 году в регионе планируется приобрести до 1000 автобусов на топливных элементах, работающих на водороде.

Реализация проекта в указанных объемах позволит избежать примерно 5000 тонн СО2 в год, отмечается в сообщении LEA.

344

«Зелёный» водород из солнечной электроэнергии в ОАЭ



Первый на Ближнем Востоке (в регионе MENA) проект по производству «зеленого» водорода стартовал в Дубае (ОАЭ). Это следующая ставка эмирата вслед за активным развитием возобновляемой энергетики. Компания Dubai Water and Electricity Authority (DEWA) начала строительство176 завода по производству водорода при поддержке немецкого концерна Siemens в преддверии Dubai Expo 2020. Предприятие будет располагаться на открытых испытательных площадках в Центре исследований и разработок гигантского солнечного парка Мухаммед бин Рашид Аль Мактум и использовать солнечную электроэнергию для производства водорода методом электролиза.

176 https://www.dewa.gov.ae/en/about-dewa/news-and-media/press-and-news/latest-news/2019/02/hh-sheikh-ahmed-bin-saeed-al-maktoum-breaks-ground

345

Солнечный парк представляет собой комплекс электростанций, суммарная мощность которых достигнет 5 ГВт. Один из первых его объектов будет продавать солнечную электроэнергию по цене всего 2,4 цента за кВт∙ч177. Это очень низкая оптовая цена на «зеленую» электроэнергию, и она является привлекательной для производства электролизного водорода.

DEWA заявила, что ее проект станет образцом стратегического партнерства между государственным и частным секторами, а также внесет вклад в разработку концепции зеленой экономики в ОАЭ и изучение потенциала технологий использования зеленого водорода.

«Водород, полученный на объекте, будет храниться и использоваться для ре-электрификации, в транспортном секторе и для других целей», - сообщил исполнительный директор DEWA Саид Мохаммед Аль-Тайер. Глава Siemens Джо Кейзер отметил, что «компания Siemens стала пионером в этой области во всем мире, производя зеленый водород из возобновляемой энергии с помощью электролиза на основе протонообменных мембран».

Таким образом, можно отметить, что даже богатые углеводородами страны начинают развивать водородную инфраструктуру и применять безуглеродную электроэнергию для производства водорода.

177 http://renen.ru/in-the-uae-solar-electricity-costs-2-4-a-cent-per-kilowatt-hour/

346

Микросеть на основе солнечной энергии и водорода

Дата: 14 мая


В Австралии реализуется оригинальный проект микросети с нулевыми выбросами для энергоснабжения природоохранных территорий.

В Национальном парке Дейнтри (Daintree) в Австралии, являющемся

объектом Всемирного природного наследия ЮНЕСКО, реализуется первый проект микросети на основе солнечной энергии и водорода.

На реализацию проекта федеральное правительство выделило грант в размере около одного миллиона австралийских долларов. Компания Daintree Renewable Energy Pty Ltd надеется ввести объект в эксплуатацию через 12 месяцев.

В настоящее время местные сообщества снабжаются энергией с помощью дизельных генераторов, что не очень экологично, особенно для заповедника. Потребление дизельного топлива составляет примерно 4 млн литров в год.

347

В 2018 году Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии (ARENA) заказало исследование для определения оптимальных вариантов энергоснабжения в регионе, включая анализ современных технологий (традиционных и возобновляемых). После детального изучения было решено, что наилучшим возможным решением будет микросеть с технологией «энергия-газ» (power-to-gas).

Из воды с помощью объединённых в микросеть солнечных электростанций, установленных на зданиях, будет вырабатываться водород, который будет использован для сезонного хранения энергии и последующей «обратной» выработки электричества.

В дальнейшем в систему планируется включить также крупную промышленную солнечную электростанцию и аккумуляторные батареи.

Международное энергетическое агентство считает, что «будущее чистого водорода уже началось». Рассмотренный проект является одним из многочисленных примеров «обкатки» этого будущего.

348

Подводное хранение «зеленого» водорода



Водород, вырабатываемый из ветрового электричества, будет обеспечивать энергией нефтяные платформы и морские суда.

Консорциум из нескольких компаний и организаций разрабатывает масштабный проект по хранению «зелёного» водорода на морском дне на норвежском шельфе. Водород будет производиться методом электролиза с помощью электроэнергии, вырабатываемой офшорными ветровыми электростанциями. В рамках проекта, названного «Deep Purple», электролизёры будут интегрированы непосредственно в башни ветрогенераторов.

Весь процесс изображён на следующей схеме:

Также в башнях будут расположены топливные элементы, которые

будут превращать водород обратно в электроэнергию для энергоснабжения нефтяных и газовых платформ. Кроме того, планируется направлять газ на другие цели, например, для обеспечения водородного морского транспорта.

Наземный эксперимент стартует в 2021 году, а полномасштабный демонстрационный проект планируют начать в Норвегии в 2025 году.

Координатором проекта является нефтесервисная компания TechnipFMC, имеющая большой опыт работы на шельфе, а на днях к

349

консорциуму присоединилась норвежская компания HYON178, обладающая широкими компетенциями в водородных технологиях.

Выбросы в процессе добычи нефти и газа составляют более четверти всей эмиссии СО2 в Норвегии. Полная реализация проекта Deep Purple позволит сократить их радикально, считает HYON.

178 https://www.offshorewind.biz/2019/06/07/hyon-joins-offshore-wind-to-hydrogen-project/

350

Искусственный интеллект оптимизирует производство «зеленого» водорода



Технологическая платформа будет анализировать данные о выработке ВИЭ электростанций в целях сокращения затрат на производство водорода.

Производитель водорода ITM Power объявил о начале сотрудничества

с технологической компанией Open Energi. Партнеры займутся опти-мизацией производства зеленого электролизного водорода с помощью искусственного интеллекта.

Платформа Dynamic Demand 2.0, разработанная Open Energi, анализирует объёмы выработки возобновляемой электроэнергии и цены на неё в режиме реального времени, и даёт возможность «настроить» производство водорода на периоды высоких объёмов выработки ВИЭ-электроэнергии и самых низких цен, что улучшает экономику выработки «зеленого» водорода.

351

В рамках сотрудничества платформа Dynamic Demand 2.0 была подключена к шести водородным электролизерам мощностью 330 кВт, обслуживающим сеть автозаправочных станций в Великобритании.

Партнеры отмечают, что в связи с принятием законодательства о достижении Великобританией климатической нейтральности к 2050 г., перспективы использования водорода в качестве чистого топлива не вызывают сомнений. Это особенно важно для таких секторов, как теплоснабжение и транспорт, которые наиболее трудно поддаются декарбонизации.

Продукт Open Energi – платформа Dynamic Demand – уже использовалась для оптимизации энергетического хозяйства системы водоснабжения. Объекты генерации, двигатели и насосы компании United Utilities, работающей на Северо-Западе Англии, с помощью Open Energi получили возможность предоставлять услуги гибкости энергетической системе за счет согласованного управления энергетической и водной инфраструктурами.

352

«Реальные лаборатории» энергетического поворота



Германия нацеливается на мировое лидерство в области водородных технологий

Министр экономики ФРГ Петер Альтмайер

Немецкое правительство отобрало первые 20 крупных инновационных проектов179 для реализации в так называемых «реальных» или индустриальных лабораториях энергетического поворота (Reallabore der Energiewende). Суть подхода в том, что новые технологии, которые пока массово не используются на практике, начинают обкатываться сразу в больших «индустриальных» масштабах и в «реальных условиях». Это, по идее, призвано ускорить внедрение инноваций в практику. Крупные компании — индустриальные партнёры – берут на себя основную часть технико-организационных вопросов, а правительство обеспечивает частичное финансирование проектов. Опыт внедрения отобранных проектов также призван показать, как необходимо развивать правовую

179 https://www.solarify.eu/2019/07/19/020-altmaier-wir-wollen-bei-wasserstofftechnologien-die-nummer-1-in-der-welt-werden/

353

базу, чтобы новые бизнес-модели могли стать конкурентоспособными в долгосрочной перспективе.

Большинство отобранных проектов направлено на развитие водородного направления энергетики. «В области водородных технологий мы хотим стать номером один в мире», — прямо заявляет министр экономики ФРГ Петер Альтмайер. – «Водородные технологии предлагают колоссальный потенциал для энергетического поворота и защиты климата, а также для создания новых рабочих мест».

В Германии уже порядка 40% электроэнергии производится из возобновляемых источников энергии, а к 2030 году её доля составит около 65%. При парламенте прошлого созыва акцент был сделан на рыночном дизайне развития возобновляемой энергии (тендеры по строительству ВИЭ) и реорганизации энергетического рынка. При новом созыве были приняты ключевые решения о поэтапном отказе от выработки электроэнергии на основе угля и об ускорении расширения электросетевого хозяйства.

Реализуя «Реальные лаборатории», Германия вступает в следующую важную стадию. Теперь на повестке дня «горячие точки» энергетического поворота. В частности, речь идёт о декарбонизации в теплоснабжении, на транспорте и в промышленных процессах. Низкоуглеродные газы могут внести важный вклад в декарбонизацию всех секторов энергопотребления, особенно если они эффективно интегрированы в экономику. Именно поэтому водород стал центральной темой прошедшего конкурсного отбора.

Среди победивших проектов, например, строительство 100-мегаваттного электролизёра; «полное преобразование энергетической системы» в одном из районов северной Германии, включающее производство водорода, строительство водородных заправок и внедрение водородных транспортных средств; производство водорода методом электролиза с последующим его хранением в соляных кавернах и созданием сетей распределения по потребителям и т.д.

Правительство ФРГ направляет на поддержу «реальных лабораторий» 100 млн евро в год. Для проектов, которые находятся в «регионах структурных изменений», например, в угледобывающих районах, выделены специальные дополнительные средства в объёме 200 млн евро. Кроме того, к концу года планируется принять «Водородную стратегию», которая будет предусматривать специальные стимулы для развития этого направления энергетического сектора.

354

Микросеть на основе топливных элементов



В городе Нью-Бритен американского штата Коннектикут строится микросеть для обслуживания крупного дата-центра, который возводится компанией Energy Innovation Park, LLC (EIP).

Особенностью объекта является использование топливных

элементов для выработки электроэнергии. 44 устройства суммарной мощностью 20 МВт (мегаватт) будут установлены в здании бывшей фабрики. Авторы проекта отмечают, что это будет крупнейшая система топливных элементов в мире, установленная внутри помещения.

Представляется, что не последней причиной выбора топливных элементов является их выпуск местным производителем, хоть и принадлежащим корейской Doosan Fuel Cell. Устройства, производимые компанией, работают на основе природного газа. Топливный процессор преобразует метан в водород, который дальше преобразуется в электроэнергию и тепло. В отличие от прямой выработки электроэнергии из природного газа в данном случае отсутствует процесс сжигания топлива, соответственно, выбросы вредных веществ и шум минимальны.

355

Системы топливных элементов непрерывно обеспечивают электроэнергией базовую нагрузку и критические потребности. Возможности рекуперации тепла и охлаждения делают их идеальными для центров обработки данных, поскольку они повышают энергоэффективность и снижают затраты на электроэнергию, которые являются главной статьёй расходов центров обработки данных, отмечает производитель. Эффективность преобразования энергии топливными элементами Doosan может достигать 90%, если конечные пользователи используют тепло, выделяемое топливными элементами. Кроме того, срок службы топливных элементов составляет 10 лет, самый длинный в отрасли, что дает нам преимущество перед другими технологиями, которые нужно обновлять каждые три-шесть лет.

Микросеть дата-центра станет частью местной энергосистемы, но будет иметь технологическую и юридическую возможность автономной работы в островном режиме в случае перебоев в работе центральной сети. Сбытовые компании штата Коннектикут Eversource и United Illuminating будут закупать электроэнергию у EIP в соответствии с прямыми договорами купли-продажи электроэнергии (PPA).

Doosan планирует поставить первые блоки топливных элементов на площадку проекта во второй половине 2020 года.

Инвестиции в систему топливных элементов оцениваются в 100 млн долларов США. Сообщается, что проект получил от штата 10-летние налоговые каникулы на общую сумму 55,2 млн долларов США. При этом ожидается, что комплекс, общий объём инвестиций в который составит порядка одного миллиардов долларов, создаст около 3000 прямых и косвенных рабочих мест, обеспечит более 200 миллионов долларов налоговых поступлений для штата и еще 45 миллионов долларов для города в течение следующего десятилетия.

356

Водородная экономика: региональные экспортные стратегии



Региональные инициативы особенно важны для внедрения «опережающих энергетических практик». Муниципалитеты и региональные власти во всём мире ставят перед собой амбициозные задачи в области новой энергетики и решают их.

На днях правительство Южной Австралии обнародовало планы создания водородной экономики в «отдельно взятом штате» (South Australia’s Hydrogen Action Plan180).

Энергетическая особенность этого австралийского региона в том, что на основе ВИЭ в нём сегодня вырабатывается 50% электроэнергии, к 2025 году эта доля вырастет до 90%, и впоследствии возобновляемые источники будут вырабатывать больше электроэнергии, чем потребляется на территории штата. Об этом свидетельствует портфель проектов солнечной и ветровой генерации, которые сегодня прорабатываются в его юрисдикции.

Избыток возобновляемой энергии и развитая транспортная, портовая инфраструктура позволяют правительству Южной Австралии утверждать, что «больше нигде в мире нет лучшего места для производства, потребления и экспорта на 100% зеленого водорода». «Клиенты как на австралийском, так и на зарубежных рынках, стремящиеся сократить выбросы, осознают разницу между возобновляемым и другими видами водорода», — отмечается в документе правительства.

Энергетические потоки в рамках создаваемой южно-австралийской водородной экономики четко изображены на иллюстрации из презентации правительства штата:

180 http://www.renewablessa.sa.gov.au/content/uploads/2019/09/south-australias-hydrogen-action-plan-online.pdf

357

Речь идёт об интеграции «зеленого» водорода во все сектора

энергетической системы, а также его экспорте в Китай, Японию, Южную Корею и Сингапур. В документе отмечается, что «водород позволяет миру переосмыслить способы производства и хранения энергии, обеспечения энергией транспортного сектора и отопления домов».

В Плане выделено пять ключевых задач:

1. Содействовать инвестициям в водородную инфраструктуру;

2. Создать нормативно-правовую базу мирового уровня;

3. Углубить торговые отношения и расширить возможности поставок;

4. Способствовать инновациям и развитию новых навыков персонала;

5. Интегрировать водород в энергетическую систему штата.

Цены на солнечную и ветровую энергию падают очень быстро, также ожидается, что стоимость электролизеров будет снижаться высокими темпами, что приведет к конкурентоспособности «зеленого» водорода по сравнению с «коричневым» и «серым», производимым из угля и природного газа. Тем не менее, транспортировка водорода из Австралии порождает дополнительные затраты, что ухудшает экономику экспортных

358

проектов. В связи с этим в Плане также рассматривается вариант экспорта химических продуктов, произведенных из зеленого водорода на территории штата, например, аммиака и метилциклогексана.

В Южной Австралии уже начата реализация ряда водородных проектов, и новый план рассматривается в качестве «трамплина от первого производства возобновляемого водорода в 2020 году к водородной экономике».

359

Климатически нейтральный водород из природного газа


Автор: Владимир Сидорович, Игорь Чаусов

В энергетических дебатах водород все чаще рассматривается как ключ к успеху энергетического перехода. Эксперты из Международного энергетического агентства IEA подсчитали, что добавление всего 20% водорода в европейскую газовую сеть приведет к сокращению выбросов CO2 на 60 миллионов тонн в год. Это столько, сколько Дания эмитирует за целый год.

Когда мы рассуждаем об экологически чистом, «зеленом» водороде,

обычно подразумеваем электролиз на основе возобновляемой электроэнергии. Однако, судя по всему, есть и другой путь.

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии разработали «особо эффективный» процесс пиролиза метана, и вместе с промышленным партнером Wintershall Dea в настоящее время дорабатывают его для использования в индустриальных масштабах.

360

Пиролиз метана позволит использовать ископаемый природный газ без вреда для окружающей среды: метан будет разделяться на газообразный водород и твердый углерод, который является ценным сырьем для различных отраслей промышленности и также может безопасно храниться.

«Прямой термический крекинг метана и других углеводородов обеспечивает способ получения водорода из природного газа без прямых выбросов CO2», — объясняет профессор Томас Ветцель из Института технологического проектирования в KIT. Его исследовательская группа совместно с Институтом перспективных исследований в области устойчивого развития в Потсдаме разработала метод, в котором метан непрерывно разлагается на его компоненты — водород и твердый углерод — в барботажной реакторной колонне, заполненной жидким металлом.

В рамках совместного проекта, запланированного на три года, KIT и Wintershall Dea хотят заложить основы будущего промышленного использования пиролиза метана. «В мире существует большое количество природного газа, и существует возможность его использования без климатического воздействия. В нашем исследовательском проекте мы хотим изучить, как нам реализовать задуманное технически эффективно и на больших объёмах газа», — говорит Ветцель. «Природный газ уже сегодня является самым чистым традиционным источником энергии, но он может стать еще более благоприятным для климата в будущем — путем отделения CO2 и извлечения водорода», — говорит Хуго Дейкграаф, член правления и главный технический директор Wintershall Dea.

Об экономике проекта ничего не сообщается. Видимо, на нынешней ранней стадии о ней говорить преждевременно. Учитывать в ней необходимо также и использование получаемого технического углерода.

Более того, две описанные особенности технологии вызывают серьезные сомнения в возможности сделать ее конкурентоспособной. Во-первых, в реакторах разложение метана осуществляется в среде жидкого олова при температуре 1175°С, а работе с жидкими металлами, как известно, усложняет и удорожает процесс и с точки зрения его аппаратной реализации, и с точки зрения обслуживания и безопасной эксплуатации. Во-вторых, используемая в процессе производства водорода реакция разложения метана — эндотермическая, и кроме энергии, запасенной в самом метане, к ней необходимо подводить за счет нагревания дополнительно 75 кДж/моль энергии, которая для получения «зеленого» водорода должны быть электрической или получаться из сжигания части

361

получаемого водорода. Этот фактор приведет к снижению эффективности преобразования энергии метана в водород. Вместе указанные две особенности технологии делают сомнительным возможность достижения конкурентоспособных показателей стоимости водорода (LCOH), полученного этим методом.

Тем не менее, эта технология может сыграть в итоге существенную роль в превращении ископаемого углеводородного топлива в ресурсную базу для полностью декарбонизированной водородной энергетики.

362

Локальное решение для электролиза, хранения энергии и когенерации


Автор: Владимир Сидорович, Игорь Чаусов

В текущем году Европейская ассоциация исследовательских и технологических организаций (EARTO) присудила премию181 Французской комиссии по альтернативной и атомной энергии (CEA) за инновационный проект Smart Energy Hub, гибридную систему хранения и когенерации энергии.

Разработанный стартапом Sylfen, Smart Energy Hub позволяет хранить избыточное электричество, произведенное, например, кровельной солнечной электростанцией, в виде водорода, а затем высвобождать накопленную энергию в форме электричества и тепла, идущего на отопление помещений.

Smart Energy Hub основан на технологии твердооксидных топливных

элементов (rSOC), разработанной в CEA. «Этот энергетический агрегат, также называемый обратимым электролизером или обратимым топливным элементом, привносит новые функции, — заявляет Sylfen, — он функционирует как электролизер для преобразования и последующего

181 https://www.earto.eu/rto-innovation/cea-energy-transition-on-the-move/

363

хранения электричества в форме водорода и в качестве топливного элемента для производства электроэнергии и тепла из этого водорода или (био)газа».

В принципе, водородные решения для энергоснабжения зданий уже начинают применяться на практике. Например, в Швейцарии еще в 2016 году заселен автономный многоквартирный дом будущего182, в котором вся энергия вырабатывается на месте и хранится в форме водорода. Отличием французского решения является использование реверсивных топливных элементов и компактный типовой дизайн системы.

Согласно веб-сайту EARTO, прототип Smart Energy Hub находится в эксплуатации с 2018 года. Демонстрационные системы будут установлены в Турине, Париже и Сорренто к 2020 году, говорится в сообщении организации, а выход на рынок запланирован на 2021 год. Первичная целевая группа — здания и «экорайоны», сообщает EARTO.

Некоторые сомнения в проекте вызывает применение обратимых электролизеров — топливных элементов, как известно, отличающихся невысокими характеристиками. Тем не менее, проект — интересная попытка компенсировать проигрыш в эксплуатационных характеристиках выигрышем в капитальной стоимости оборудования.

Испытания показали, что с использованием системы можно сократить выбросы CO2 на 26–75% в зависимости от типа/назначения здания и местоположения.

Согласно прогнозу CEA, потенциал мирового рынка решений для локальных хранилищ энергии, таких как Smart Energy Hub, оценивается в 10 миллиардов евро в 2020 году.

182 http://renen.ru/avtonomnyj-dom-solnechnaya-elektrostantsiya-plyus-vodorod/

364

Национальные особенности новой энергетики

366

Четыре мандарина из Марокко. Неординарные примеры новой энергетики в динамично развивающейся стране Магриба



Энергетические ресурсы с доставкой на дом в Фесе. Источник: фотографии автора.

Города в Марокко, особенно города с прошлым, — это, в первую очередь, медины: огромные лабиринты узких кривых улочек с похожими на небольшие крепости домами. Снаружи — неприглядные высокие стены с окнами-бойницами, внутри — роскошный дворик в стиле art nouveau, фонтан, резной мрамор и непременный чай с мятой. В этих старых кварталах совершенно стирается граница между гаражными, по сути,

367

ремесленными производствами, рынком и жилым сектором: здесь ткут, чеканят, куют, шьют, живут и торгуют одновременно. И здесь в двух лавках рядом друг с другом можно найти буквально все что угодно, насколько бы сильным ни был контраст. Упряжь для верблюдов соседствует с дизайнерскими пальто и жакетами, а специи и чечевица на развес — с хипстерскими украшениями для дома.

Так и в энергетике Марокко неожиданно сочетаются старые угольные ТЭС и крупнейшая в мире солнечная электростанция с гелиоконцентраторами, коптящие самодельные маршрутки на базе грузовых мопедов и электробусы с динамической зарядкой, подвоз газовых баллонов на ишаках и проект автономного пустынного микрогрида для обеспечения вычислительных мощностей мощностью 900 МВт. Марокко — знаменитый экспортер обязательных цитрусовых спутников Нового года — еще и интересный рынок неординарных энергетических решений.

Структура выработки электроэнергии в Марокко в 2017 г. по видам генерации.

Источники: IEA, ONEE.

Энергосистема Марокко кажется построенной по традиционным канонам. Из 8820 МВт установленной мощности на тепловую энергетику приходится основная доля: угольная генерация занимает 53%, газовая — 18%. На ГЭС приходится всего 5% энергобаланса — это меньше, чем на

368

занимающую достаточно хорошие позиции ветроэнергетику с долей в 9%183.

Структура потребления электроэнергии в Марокко также характерна для индустриальных стран с растущим уровнем жизни: практически одинаковые доли потребления в промышленности (36%) и жилом секторе (34%), незначительные — у коммерческих потребителей и сферы услуг (17%) и сельского хозяйства (13%)184. При этом энергосистему страны отличают очень хорошие для стран Северной Африки показатели надежности электроснабжения — SAIDI 0,18 и SAIFI 0,93185 — и невысокая для стран-импортеров энергоресурсов цена на электроэнергию для конечных потребителей на уровне 8,5 рублей за кВт∙ч186.

Тем удивительнее, что еще в 1995 году только 18% марокканцев имели хотя бы какой-то доступ к электроснабжению. Сегодня только 1,5% населения живет вне доступа к электрической энергии, а энергопотребление при еще невысоком уровне в расчете на одного жителя (всего лишь 885 кВт∙ч в год) растет на 5% каждый год. Существенную роль в таком серьезном прогрессе в рамках программы электрификации страны сыграла распределенная энергетика: электроснабжение в рамках микрогридов и солнечной микрогенерации получают более 3600 населенных пунктов, преимущественно удаленных от крупных городов.

Мандарин из-за гор Атласа

Несмотря на то, что сегодня энергетика Марокко — хрестоматийный образец традиционного подхода к выстраиванию централизованной энергосистемы, основанной на импортном ископаемом топливе, проекты в области накопителей энергии, электрического общественного транспорта, электрификации изолированных территорий, солнечной микрогенерации и превращения электроэнергии в ценные данные (power-to-data) показывают совсем не традиционалистское будущее марокканской энергетики. На территории королевства есть завидный

183 http://www.one.ma

184 https://www.iea.org/statistics

185 https://www.ihk-krefeld.de/de/media/pdf/international/doing-business/marokko-doing-business-in-morocco-2017.pdf

186 http://www.doingbusiness.org/content/dam/doingBusiness/country/m/morocco/MAR.pdf

369

потенциал ВИЭ — более 3000 солнечных часов в год, что эквивалентно средней инсоляции 5,3 кВт∙ч на кв. метр в день, и ветер со средней скоростью 9 м/с на высоте 40 метров на всем севере и юге страны. Королевство намерено максимально полно распорядиться этими возможностями и привлечь зарубежные инвестиции в строительство 2000 МВт солнечных и 2000 МВт ветровых мощностей, которые должны вступить в строй уже к 2020 году187.

Один из самых амбициозных проектов, направленных на использование солнечной энергии в Сахаре, — СЭС «Noor» («свет» по-арабски) недалеко от бедуинского поселения Уарзазат. Проект был реализован в три очереди: первая мощностью 160 МВт на параболических концентраторах была пущена в 2016 году, вторая очередь, на такой же технологии, мощностью 200 МВт и третья очередь — башенная СЭС мощностью 150 МВт — были подключены к сети в 2018 году. В настоящее время ведется работа по созданию парка фотовольтаических панелей, которые добавят еще 80 МВт. На сегодня проект «Noor» — крупнейшая по выработке солнечная электростанция мира.

187 https://www.ecomena.org/renewable-energy-in-morocco/

370

СЭС Noor в Уарзазате. Источник: Xinhua.

Необычным техническим решением, примененным для повышения КИУМ и снижения LCOE в рамках проекта, стала система накопления энергии в виде расплавленной соли, интегрированная с тепловыми контурами станции. Она позволяет обеспечить генерацию электроэнергии в течение 7,5 часов после захода солнца188, делая солнечную электростанцию, по сути, круглосуточной.

Тем не менее, солевые накопители электроэнергии не обеспечивают станции достаточной маневренности, и в дополнение к ним с 2016 года в рамках проекта марокканского агентства по возобновляемой энергетике MASENA и UNIDO ведется установка редокс-ванадиевых батарей японского производства189.

Проект СЭС в богатом солнечной энергией, но мало потребляющем Уарзазате напоминает российские проекты солнечных станций на Горном Алтае: там также возникают задачи обеспечения маневренности СЭС и применения накопителей энергии большой мощности, чтобы обойти сетевые ограничения на выдачу мощности и максимально полезно распорядиться имеющимся возобновляемым ресурсом.

Мандарин из Западной Сахары

Другой яркий и неординарный по своим техническим решениям марокканский проект, связанный с ВИЭ, реализует блокчейн-стартап Soluna. В Западной Сахаре он создает ветропарк мощностью 900 МВт, который станет, в случае успеха проекта, одним из самых крупных remote microgrid в мире, поскольку, несмотря на свою мощность, не будет подключен к сети. Его задача — обеспечение «зеленой» и дешевой энергией вычислительных мощностей, обслуживающих операции на базе блокчейн190.

188 https://electricenergyonline.com/article/energy/category/solar/142/722494/the-150-mw-noor-ouarzazate-iii-solar-tower-power-plant-with-storage-system-accomplished-the-first-synchronization.html

189 https://www.unido.org/news/japanese-company-design-and-install-innovative-battery-energy-storage-system-ouarzazate-morocco

190 https://soluna.io/our-projects/

371

Пустынная ветроэнергетика. Источник: ByTheEast.

Таким образом, в рамках концепции power-to-data, электроэнергия, выработанная ветрогенераторами, будет передаваться, по существу, в виде ценной информации об энергетических трансакциях, которые осуществляют пользователи Soluna в Испании и Франции.

Мандарин из Марракеша

Марракеш — один из самых крупных и экономически активных городов королевства — показывает несколько интересных примеров того, как современные энергетические технологии могут быть интегрированы в городскую среду ради улучшения экологической ситуации. В городе, где в рамках местной гаражной экономики существуют целые кварталы кузнечных мастерских, использующих уголь, а самый массовый транспорт — модернизированные в таких же ремесленных мастерских мопеды, людей непросто убедить в осмысленности «зеленых» технологий.

372

Уличный индикатор работы солнечных панелей, установленных на гробницах султанов династии Саадитов в Марракеше. Источник: фотографии автора.

Один из примеров, как новая энергетика может найти общий язык с достаточно консервативным обществом, — система электроснабжения знаменитой мечети Аль-Кутубия или султанской гробницы Саадитов, которые полностью обеспечиваются энергией от собственных солнечных панелей191. У входа каждый может в режиме реального времени увидеть, какую мощность развивают панели, сколько энергии они выработали и сколько углекислого газа «сэкономили» за время своей работы.

Другой яркий пример полезных технологий новой энергетики — использование электробусов, заряжающихся в пути на части своего маршрута, с использованием токосъемников троллейбусного типа.

191 https://www.dw.com/en/solar-panels-make-moroccos-mosques-a-model-for-green-energy/a-37583670

373

Электробус с динамической зарядкой на улице Марракеша. Источник: фотографии

автора.

В рамках обновления автобусного парка весь городской транспорт Марракеша будет постепенно переводиться на такие электробусы192. Аналогичный проект троллейбусов со свободным ходом разрабатывается в рамках формирования рынка систем накопления электроэнергии в России и может оказаться более целесообразным в сравнении с обычными электробусами.

Мандарин из университетского кампуса

Марокко видит себя не только в роли удобной территории для реализации крупных технологических проектов зарубежных компаний. В королевстве создается исследовательская и испытательная инфраструктура, которая призвана сделать Марокко местом, привлекательным для формирования научных, технологических и инжиниринговых компетенций. Основа этой инфраструктуры — Green Energy Park193 в Бен Герире на полпути между Касабланкой и Марракешем

192 https://www.madeinmarrakech.co.uk/article-marrakchi-can-now-take-100-electric-buses-7142.html

193 http://www.greenenergypark.ma/#Infrastructure_Anchor

374

— представляет собой полигон для испытания технологий солнечной энергетики и систем накопления электроэнергии самых разных типов.

Территория Green Energy Park в Бен Герире. Источник: Fraunhofer IMWS.

На территории парка находится несколько зон для долговременных испытаний фотовольтаических панелей, солнечных концентраторов, тепловых контуров и турбогенераторов на базе органического цикла Ренкина (ORC), систем ориентации и очистки солнечных панелей, а также лабораторные корпуса для проведения исследований, и специальные зоны, оборудованные для проведения климатических испытаний.

В 2019 году в рамках полигона стартует совместный с Германией тестовый проект в сфере производства «зеленого» аммиака, который будет синтезироваться из водорода, полученного с использованием электроэнергии от солнечных панелей.

Кстати говоря, похожая инициатива по созданию полигона физико-технического инжиниринга микргорид в настоящее время реализуется при поддержке Инфраструктурного центра EnergyNet в МФТИ.

Марокко — яркий пример того, как точечные, но амбициозные технологические проекты могут менять облик страны с совершенно традиционной энергетикой и делать энергосистему этой страны все более привлекательной для зарубежных инвестиций.

375

Российские ингредиенты для сингапурского энергетического коктейля



Сингапур как шоурум для российских энергетических решений в Юго-Восточной Азии

16 мая 2019 года в ходе визита представителей EnergyNet из Московского физико-технического института (МФТИ), проекта Onder и АО «РТСофт» в Сингапур было подписано соглашение о сотрудничестве с Наньянским технологическим университетом (NTU), запускающее первый в своем роде пилотный проект по реализации Интернета энергии (IDEA) за рубежом. Одним из событий этого визита стал проведенный Инфраструктурным центром EnergyNet совместно с NTU семинар по IDEA с участием EDF, Engie, Rolls Royce и других компаний-партнеров. Компании EnergyNet становятся частью крупного международного проекта REIDS по апробации новых технологий для эффективного энергоснабжения островных территорий, а Сингапур — витриной решений EnergyNet для всей Юго-Восточной Азии.

Сингапурский коктейль

Сингапур — страна удивительного разнообразия успешно сосуществующих культур и сообществ, устремленная в высокотехнологичное будущее. Островной город-государство напоминает знаменитый местный коктейль «Singapore sling»: противоречивое соединение ингредиентов дает неожиданно гармоничное сочетание.

376

Закат на набережной у Marina Bay Sands. Фото автора.

Поражающее воображение инженерное чудо — отель Marina Bay Sands с ботаническим садом и бассейном на высоте 200 метров — отлично дополняют инопланетные сады Gardens by the Bay. Бурлящие людские потоки пестрой двухэтажной Маленькой Индии соседствуют с консервативной викторианской архитектурой даунтауна и чопорным колониальным величием отеля Фуллертон. У подножия соревнующихся в высоте и причудливости формы небоскребов расположился торопливый и пропахший дымом от жаровен чайнатаун, в недрах которого скрываются богемные бары — пристанище экспатов. Шумный малайский рынок вокруг мечети султана Хусейна незаметно переходит в тихий деловой квартал с причудливо изогнутыми высотными зданиями азиатской штаб-квартиры Mastercard, похожими на гигантский улей. На одной улице, стоящие друг за другом, мирно уживаются даосский, буддийский, индуистский и мусульманский храмы, а во флагманском магазине Apple можно встретить выбирающих себе цифровую технику босых буддийских монахов в шафрановых кашаях. Гуляя по Сингапуру, оказываешься то на Уайтхолле в Лондоне, то на набережной Бунд в Шанхае, то в токийской Гинзе.

377

Монахи в магазине Apple. Фото автора.

Возможно, именно эта противоречивая смесь культур, религий и эпох делает Сингапур — «Азию по-английски», как назвал его профессор Майсалкар из NTU, — одной из самых динамично развивающихся экономик мира, «молодым тигром» Азии. Несмотря на скромный размер (всего лишь

378

724 кв. км) и совсем небольшое для региона население (чуть менее 6 млн. человек), страна занимает 3-е место в мире по ВВП194 на душу населения и 9-е — по индексу человеческого развития195. Местный порт с 2012 года удерживает второе место в мире по грузообороту196. В последней редакции рейтинга конкурентоспособности экономик, по версии IMD, Сингапур занял первое место, обойдя даже США197.

Сады Gardens by the Bay. Фото автора.

Особенно впечатляет то, что в 1965 году, когда Сингапур стал независимым государством, по ВВП на душу населения в мире он был лишь

194 https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.PCAP.PP.CD?locations=SG&year_high_desc=true

195 Human Development Indices and Indicators. Statistical Update. — UN, New-York. 2018.

196 http://www.worldshipping.org/about-the-industry/global-trade/top-50-world-container-ports

197 https://www.imd.org/contentassets/6b85960f0d1b42a0a07ba59c49e828fb/one-year-change-vertical.pdf

379

40-м198. На стенах местных достопримечательностей можно встретить фотографии города в 1960-е: по замусоренным улицам с двухэтажной застройкой ездят бок о бок машины, велорикши и запряженные мулами повозки, на фасадах сушится белье. Оборачиваясь вокруг, не веришь, что с тех пор прошло всего полвека.

Энергетические достопримечательности

Поразительно, но маленький Сингапур полностью снабжает себя электроэнергией и не зависит от поставок энергоресурсов от соседей. Напротив, весь регион зависит от поставок нефтепродуктов из Сингапура — крупнейшего в Юго-Восточной Азии центра нефтепереработки, размещенного на островах Джуронг и Букум. Страна добилась удивительных успехов и здесь, заняв 4-е место в мире по экспорту нефтепродуктов199.

В Маленькой Индии. Фото автора.

Энергетика Сингапура отличается не меньшей противоречивостью и быстрой динамикой изменений, чем облик этого города. С одной стороны,

198 https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.PCAP.CD?end=1970&locations=SG&start=1960

199 https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/267rank.html

380

окончательная либерализация энергетического рынка завершилась лишь в конце 2018 года200, и Сингапур находится в начале пути к новой энергетике. С другой стороны, Сингапур — одна из немногих стран мира, где одновременно реализуется такое количество различных пользовательских сервисов, вовлекающих ресурсы конечных потребителей в управление энергосистемой, появляется и апробируется так много новых бизнес-моделей. По индексу энергетического перехода (ETI) Сингапур занимает 12-е место в мире и первое — в Азии201. При этом на фоне стремительной декарбонизации мировой экономики сингапурская генерация — на 95% газовая — выглядит крайне консервативной и однотипной202.

Другая характерная черта сингапурской энергетики — разнообразие сосуществующих практик и рынков. Только в сфере управления спросом реализуются сразу пять программ – от поддержки «умного» потребления и установки солнечной генерации для собственных нужд – до применения накопителей энергии и участия потребителей в регулировании частоты и предоставлении резервов. Показательного успеха в управлении спросом достиг агрегатор Red Dot Power, создавший «виртуальную электростанцию» (VPP) мощностью 40 МВт, работая всего с четырьмя потребителями: вентиляцией и лифтами в Marina Bay Sands, чиллерами в зданиях Keppel DHCS и Tang Plaza и дуговыми печами на заводе NatSteel203.

200 https://www.openelectricitymarket.sg/

201 Fostering Effective Energy Transition. Energy Transition Index 2018 — World Economic Forum, 2019.

202 Singapore Energy Statistic 2017. — EMA, 2018,

203 DSM Infographics 2017. — EMA, 2017.

381

Модные бары в Чайнатауне. Фото автора.

Необычные энергетические решения и практики встречаются буквально на каждом шагу. Например, в метро можно встретить рекламу акции предлагающего «зеленые» тарифные планы «сбыта» Geneco: «Обновил телевизор — обнови и тариф на электричество»204, а на Marina

204 https://www.geneco.sg/residential/promotions/june-get68/

382

Bay Waterfront Promenade стоят огромные, раздающие Wi-Fi уличные вентиляторы от ARUP с автономным питанием на солнечных батареях205. В рейтингах «умных» городов мира Сингапур уверенно удерживается в первой тройке206.

Отдельного упоминания заслуживает сингапурский партнер EnergyNet — Наньянский технологический университет (NTU). Он сам по себе — витрина инновационных технологий, в частности, за счет своего эко-кампуса на 40 тыс. человек площадью 200 гектар и состоящего из 150 зданий207. В рамках этого кампуса, служащего университету «живой лабораторией», развернута крышная солнечная генерация на 5 МВт (еще 5 МВт — в проекте), покрывающая 3–5% потребности в электроэнергии, и интегрированная система управления энергопотреблением кампуса (BEMS) собственной разработки, управляющая кондиционированием и вентиляцией, освещением, резервными дизель-генераторами, накопителями энергии, лифтами и насосами.

Робот-автобус в Наньянском технологическом университете. Фото автора.

Сочетание густонаселенного мегаполиса с множеством маленьких островов определяет интерес Сингапура не только к инновациям для

205 https://www.arup.com/projects/marina-bay-waterfront-promenade

206 https://www.easyparkgroup.com/smart-cities-index/; https://www.smartcitygovt.com

207 https://erian.ntu.edu.sg/Research/Facilities/ECO/Pages/Home.aspx

383

городской энергетики, но и к новым решениям для изолированных территорий, и самый интересный энергетический секрет Сингапура — демонстрационный полигон REIDS — скрывается на особом острове в Сингапурском проливе.

Остров энергетических сокровищ

Путь до Семакау на катере занимает 15 минут, но регулярного сообщения с островом нет: университет оплачивает абонемент на 100 рейсов катера в год. Семакау – искусственный остров, который насыпают из шлака от сжигания мусора с сингапурских предприятий waste-to-energy208. По острову неустанно двигаются груженные шлаком огромные самосвалы, перевозящие стройматериал от пристани, на которой находится перегрузочный цех, к постепенно засыпаемой акватории. Над островом иногда шумно проносятся боевые самолеты. Остров будет окончательно готов к концу 2030-х, а пока часть территории выделена для создания REIDS209.

REIDS — крупный международный проект по апробации новейших решений по энергоснабжению островных и изолированных территорий на основе ВИЭ. «Боевой» характер эксперименту придает то, что никакого централизованного электроснабжения на острове нет. Кроме того, уникальность полигона в том, что комплексные решения различных вендоров — партнеров проекта, строящих на острове свои автономные микрогриды с ветрогенераторами, солнечными панелями, дизель-генераторами и накопителям энергии, — соединены в единую сеть 0,4/6,6 кВ и работают как кластер микрогридов. Среди компаний-партнеров — EDF, Engie, Rolls Royce, Schneider Electric, General Electric, а теперь и компании EnergyNet.

208 https://www.nea.gov.sg/our-services/waste-management/waste-management-infrastructure/semakau-landfill

209 http://erian.ntu.edu.sg/REIDS/Pages/AboutREIDS.aspx

384

Полигон REIDS на о. Семакау. Фото автора.

Кроме партнерских микрогридов, на полигоне развернуто оборудование общего доступа (SAS): два дизельных генератора по 50 кВт, 400 кВт солнечных панелей и накопитель на 100 кВт, который появится к концу июня. Именно к этому оборудованию на первом этапе получают доступ российские компании, которым предстоит продемонстрировать на REIDS работу трансакционной блокчейн-платформы Onder210 и системы оптимального управления микрогридом (EMS) AMIGO211. В дальнейшем в рамках проекта на полигоне предполагается полномасштабная реализация архитектуры Интернета энергии (IDEA), включая систему автономного поддержания баланса мощности Neural Grid, над элементами которой работает МФТИ212.

Первым автономным микрогидом на острове стала система энергоснабжения цеха перегрузки шлака, развернутая еще до старта проекта REIDS на базе дизельных генераторов, крышных солнечных панелей и литий-ионных накопителей. На REIDS складывается интересная балансовая ситуация: днем выработка крышных солнечных панелей на цехе перегрузки шлака больше, чем потребление, иногда в два раза, но емкости собственных систем накопления энергии недостаточно для

210 https://onder.tech

211 http://www.rtsoft.ru/project-cards/sgt/amigo/index.php

212 https://mipt.ru/profkom/news/itogi-foruma-novatsionnye-tekhnologii-v-energeticheskom-sektore-2018

385

аккумуляции всей избыточной солнечной энергии. Ночью, напротив, цех вынужден использовать дизель-генераторы, так как полная разрядка накопителей наступает еще до восхода солнца. Присоединение к общей сети REIDS за счет предоставления услуг по накоплению солнечной энергии (сервиса «шэринга» накопителя SAS) позволит существенно снизить потребность цеха в дизельной генерации, удешевить и сделать более «зеленым» его энергоснабжение. Компаниям EnergyNet предстоит продемонстрировать эффективность своих решений на примере реализации этого сценария.

Полигон REIDS на о. Семакау. Фото автора.

Амбиции NTU выходят далеко за рамки REIDS и «островного» электроснабжения: университет рассматривает возможность полностью децентрализованного управления сингапурской энергосистемой как сложной сетью микрогридов и отдельных просьюмеров со сквозным набором рынков, построенных на принципах трансакционной энергетики. Эти работы должны завершиться созданием распределенной системы управления энергетическими ресурсами (DERMS) уровня всего мегаполиса, идея которой очень близка к архитектуре Интернета энергии (IDEA).

386

Участие в проекте REIDS — игра, стоящая свеч, хотя бы потому, что это шоурум, обращенный к крупнейшему и самому динамичному рынку микрогридов в мире. На Азию приходится почти половина от рынка микрогридов в $31 млрд, который прогнозируется к 2027 году, причем четверть этого рынка — автономные энергосистемы для изолированных территорий213. В Юго-Восточной Азии 125 миллионов человек живут без постоянного доступа к электроснабжению214, но при этом потребление электроэнергии ежегодно растет на 5–7%215. По оценке МЭА, общий объем инвестиций, необходимый для электрификации Юго-Восточной Азии, составит $1,2 триллиона до 2040 года216. Сингапур, в силу своих инфраструктурных и экономических успехов, стал образцом для подражания и экспортными воротами во всей Юго-Восточной Азии.

Терминал Пасир Панджанг, порт Сингапура. Фото автора.

213 https://microgridknowledge.com/microgrid-market-navigant/

214 https://www.iea.org/southeastasia/

215 https://www.forbes.com/sites/riskmap/2018/08/20/seizing-opportunity-in-southeast-asias-energy-market/

216 https://theaseanpost.com/article/investing-southeast-asias-electricity

387

К осени первые элементы Интернета энергии на REIDS заработают, будут получены первые результаты их апробации, и EnergyNet обязательно вернется в Сингапур, чтобы представить эти результаты на Сингапурской энергетической неделе (SIEW). Участие в проекте REIDS и сотрудничество с NTU дает компаниям EnergyNet уникальную возможность, наравне с ведущими мировыми игроками рынка энергетических технологий, продемонстрировать силу своих технических решений и добавить российские ингредиенты в сложный сингапурский энергетический коктейль. Например, совместно с NTU принять участие в новом конкурсе на создание распределенной энергетики огромного портового терминала Пасир Панджанг217, включающей систему управления нагрузкой, накопители энергии, собственную генерацию и согласованное управление этими ресурсами.

217 https://researchgrant.gov.sg/Pages/GrantCallDetail.aspx?AXID=EMA-EP005&CompanyCode=nrf

388

Солнечные домики Фрайбурга



В одном из самых «зеленых» городов Германии экспериментируют с новыми формами интеграции распределенной энергетики в городскую среду

Иногда впечатления от прогулок по городам старой Европы во время отпуска наталкивают на неожиданные открытия новых энергетических практик, на которые порой в буквальном смысле натыкаешься. Так случилось и с автором этой заметки, обнаружившим в одном из городков Германии не только средневековые соборы, башни и ратуши, ради которых он туда приехал, но и передовую архитектуру «зеленых» зданий с интегрированными в здания источниками энергии.

Фрайбург-им-Брайсгау, уютный немецкий городок на границе Шварцвальда с населением всего 220 тыс. человек, считается одним из самых экологически чистых мест даже по меркам стремительно набирающей обороты декарбонизации Германии. К 2050 году городское хозяйство станет полностью безуглеродным, а вся потребляемая электроэнергия в городе будет поступать только от возобновляемых источников, в основном размещенных в самом городе. Уже сегодня эта цель в значительной степени достигнута: городская солнечная энергетика дает 33 млн. кВт∙ч в год, пригородные ветропарки — 10 млн. кВт∙ч в год, еще 22 млн. кВт∙ч в год обеспечивает переработка биомассы и бытовых отходов218.

218 http://local-renewables-conference.org/fileadmin/repository/LR_Nagano/PPTs/LR2017_LGs_Freiburg.pdf

389

На улицах Фрайбурга. Фотография автора.

Проходя по узким улочкам Фрайбурга мимо готического собора и находясь в окружении барочных зданий конца XVI века, сложно представить себе, что этот город лидирует в высокотехнологичной распределенной энергетике, настолько современные энергетические решения удачно интегрированы в комфортную и нацеленную на сохранение своего исторического облика городскую среду. Тем не менее, даже на многих средневековых зданиях на скатах крыш установлены солнечные панели. Новые здания в историческом центре города, такие как ультрасовременная новая библиотека Фрайбургского университета, на 10% обеспечивающая себя электроэнергией за счет размещенных на крыше 180 кВт солнечных панелей219, обязательно строятся с применением энергоэффективных технологий и элементами ВИЭ в своей архитектуре.

219 https://www.ub.uni-freiburg.de/en/about-us/the-new-building/technical-data/

390

Новая библиотека Фрайбургского университета. Фотография автора

Самое крупное достижение местной архитектуры — это резкое снижение затрат энергии на отопление домов за счет реализации программы по энергоэффективности. Незаметная на первый взгляд реконструкция городских зданий, как общественных, так и частных жилых домов и коттеджей позволила снизить потребление энергии на обогрев с отвечающих общему для Германии стандарту 65 кВт∙ч/кв. м в год до 15 кВт∙ч/кв. м в год. Это стандарт так называемых «пассивных» домов, по которому строятся все новые здания в модных районах города220.

Два таких квартала — Ризельфелд и Вобан — получили особую известность благодаря своим необычным решениям по интеграции возобновляемой энергетики в архитектуру зданий. В Ризельфелде, где солнечное электричество вырабатывают даже церкви, во многом воплощены идеи плановой архитектуры Ле-Корбузье, поставленные на рельсы новых технологий, в том числе и буквально: за счет развитой трамвайной сети в обоих упомянутых кварталах практически не

220 https://www.greencitytimes.com/freiburg/

391

используется личный автотранспорт. От любого дома до остановки трамвая — не более 500 метров, время ожидания трамвая — не более 5 минут.

На улицах Фрайбурга. Фотография автора.

В Вобане, напротив, очень разнообразном и эклектичном квартале, архитектор Рольф Диск создал несколько удивительных образцов «активных» зданий, которые производят энергии больше, чем потребляют221. Вращающееся цилиндрическое здание «Гелиотроп» с огромной солнечной панелью вращается вокруг своей оси, как избушка на курьих ножках из русских сказок, поворачиваясь вслед за солнцем, чтобы обеспечивать разнообразное и оптимальное освещение внутренних помещений и максимальную выработку солнечного электричества.

221 http://www.rolfdisch.de/en/projects/

392

Здание Гелиотроп. Источник https://inhabitat.com

В «Солнечном поселении» из 59 домов развернуто 445 кВт солнечных панелей общего пользования, и здания обмениваются электроэнергией от этих панелей. Такой же принцип реализован в проекте «Солнечного корабля» — соединения многоквартирного дома и торгового центра в этом поселении, связанного с коттеджами в общую сеть распределения энергии.

393

«Солнечное поселение» в районе Вобан. Источник: http://solarschoolhouse.org

Будущее Фрайбургской архитектуры показывает проект Smart Green Tower, который реализуется на партнерских основаниях компанией Siemens и Фраунгоферовским университетом222. Многофункциональное здание с жилыми апартаментами, гостиницей, офисами, ресторанами и торговым центром получит фотовольтаический фасад с высокоэффективными солнечными панелями (КПД не менее 21%), системы накопления электроэнергии мегаваттного класса на основе литий-ионных и редокс-ванадиевых батарей, а также систему электроснабжения на основе постоянного тока и систему управления энергосистемой здания, нацеленную, в том числе, на участие в механизмах demand response и других возможностях оптимизации затрат на электроэнергию223. Завершение строительства ожидается в конце 2019 — начале 2020 года.

222 https://www.smartgreentower.com/freiburg/

223 https://www.freyarchitekten.com/en/projects/smart-green-tower/

394

Проект Smart Green Tower. Источник: www.smartgreentower.com/freiburg/.

Приведенные примеры показывают, что современная городская энергетика способна сочетать в себе не только экологичность и экономичность, но и быть красивой, дополняя собой эстетику исторических мест и средневековых городков.

Другой важный вывод, который сделал автор, гуляя по Фрайбургу, — всегда и везде есть возможность для смелых экспериментов. Немало их и в России, где строится множество новых жилых, торговых и офисных площадей, общественных зданий и пространств, которые могли бы стать при поддержке ENERGYNET удачными площадками для экспериментальных проектов новой городской энергетики.

395

Солнечный город


Автор: Дмитрий Холкин, Владимир Сидорович

Регионы опережающего развития новых бизнес-практик

Один из изумительных проектов Солнечного города Николая Носова

— вращающиеся дома, в которых каждая из квартир в течение дня неоднократно поворачивается к солнечной стороне. Первый в мире вращающийся дом был построен в бразильском городе Куритиба в 2004 году.

Маленьким человечкам из нашего детства повезло! У них был Солнечный город — место выращивания опережающих практик. Комплексный подход к реализации инноваций предполагает не только создание функционально-технического решения, но и развитие соответствующих бизнес-процессов и организационных форм, а также их увязку со специально изменяемыми нормами регулирования и моделями поведения пользователей. При этом обычно институциализированные нормы, а также неформализованные нормы поведения людей являются наиболее высокими барьерами для продвижения инновации. Именно для преодоления подобных барьеров, а также для демонстрации новых

396

практик и технологий, в том числе в сфере новой энергетики, и нужны «солнечные города».

Национальная технологическая инициатива сделала большое дело, сформировав ряд инфраструктур поддержки инноваций. Прежде всего, это инфраструктурные центры по рыночным направлениям, которые конкретизируют видение будущих рынков и новых продуктов, а также формируют нормативно-правовую базу для развития новых практик на этих рынках. По направлению EnergyNet такой центр создан на базе ЦСР «Северо-Запад». Второй важный элемент инфраструктуры НТИ – это центры компетенций по сквозным технологиям, которые осуществляют сборку и синтез новых знаний для решения задач рыночных групп, а также организуют полигоны для тестирования новых технологий и апробации комплексных технических решений. В сфере новой энергетики группой EnergyNet поддерживается плотная кооперация с тремя центрами компетенций, созданными в МЭИ, МФТИ и ИПХФ РАН. Третий элемент — рабочие группы по совершенствованию законодательства, которые выявляют регуляторные барьеры, вырабатывают способы их преодоления и продвигают регуляторные инициативы в органах власти. Такая рабочая группа в сфере EnergyNet последовательно реализует дорожную карту регуляторных инициатив и формирует нормативную базу для пилотных проектов по ряду направлений.

Однако для доведения технологических инноваций до успешных рыночных продуктов важно иметь еще один инфраструктурный элемент — площадки или региональные кластеры опережающего развития новых бизнес-практик, на которых реальные потребители и реальные поставщики услуг имеют возможность попробовать новые формы организации деятельности, новые подходы к организации экономических отношений, базирующихся на технологиях следующего уклада. Без этого звена не складывается цепочка инноваций.

Посмотрим, какие имеются прецеденты организации таких площадок, формирующих осязаемое будущее новой энергетики, в мире и в России.

397

Нью-Йорк: стратегия Reforming the Energy Vision

Создание сети микрогрид — одна из центральных идей новой энергетической стратегии Нью-Йорка.

Штаты США обладают значительной политической и финансовой самостоятельностью, и реализуют множество местных программ разного масштаба в области новых энергетических технологий. Например, в штате Нью-Йорк принята стратегия Reforming the Energy Vision, направленная на «создание чистой, более устойчивой и доступной энергетической системы для всех жителей Нью-Йорка». Она призвана фундаментально изменить энергетическую систему штата — обеспечить переход от централизованной к более распределённой и экологически чистой системе. Базовыми целями стратегии являются снижение выбросов СО2 на 40% и 80% к 2030 и к 2050 году, соответственно (от уровня 1990 года).

Для реализации этих целей принят целый набор комплексных программ по развитию новых энергетических технологий и в области энергоэффективности. Они предусматривают формирование и развитие полных цепочек создания стоимости в соответствующих секторах (НИОКР — промышленное производство — инжиниринг — энергетика).

Большинство этих программ объединены под мега-программой «Зеленый новый курс» (Green New Deal), которая призвана вывести штат Нью-Йорк «на путь к углеродной нейтральности в масштабах всей

398

экономики». Промежуточные цели мега-программы включают четырехкратное увеличение планов строительства офшорных ветровых электростанций — 9000 мегаватт к 2035 году; рост распределенной солнечной энергетики до 6000 мегаватт к 2025 году. Для поддержки развёртывания мощностей ВИЭ штат планирует установить 3000 мегаватт систем хранения энергии к 2030 году.

Нью-Йорк уже инвестировал 2,9 миллиарда долларов США в 46 крупномасштабных проектов возобновляемой энергетики по всему штату. В рамках «Зеленого нового курса» штат обязуется предоставить на конкурсной основе 1,5 млрд долларов на поддержку 20 крупномасштабных проектов в области систем хранения, солнечной и ветроэнергетики.

В апреле 2019 года губернатор штата объявил о выделении финансовых средств в размере $280 млн, которые являются частью общего стимулирующего пакета размером в $400 млн, нацеленного на превращение Нью-Йорка в национального чемпиона в области накопления электроэнергии. Согласно недавнему отчету American Jobs Project, в штате Нью-Йорк действуют около 100 компаний, занимающихся хранением энергии и имеющих опыт производства оборудования, передовых материалов, разработки программного обеспечения или управлении проектами. Штат занимает пятое место в стране по количеству патентов в области хранения энергии благодаря сильным исследовательским школам в университетах, национальных лабораториях и на предприятиях. Отчет показал, что в отрасли хранения энергии в Нью-Йорке занято 3450 человек, а годовая выручка предприятий отрасли составляет почти $1 млрд.

По информации губернатора, стратегия Reforming the Energy Vision уже привела к созданию более 150 000 рабочих мест в производственном, инженерном и других секторах экологически чистых технологий по всему штату Нью-Йорк.

Токио: практики водородного общества на Олимпиаде-2020

В Японии уже давно говорят о водородном обществе (Hydrogen Society) и водородной энергетике. После трагедии на атомной станции Фукусима увеличилась зависимость страны от иностранных поставщиков топлива, и японцы рассматривают водород (в первую очередь речь идёт о «зеленом» водороде) в качестве ключевого средства повышения энергетической самостоятельности. Правительство страны ежегодно

399

выделяет примерно 300–400 млн евро в качестве бюджетных ассигнований на развитие водородного общества.

Водородная инфраструктура для олимпийской деревни

Олимпиада, которая пройдёт в Токио в 2020 году, послужила мотивом для создания соответствующей региональной программы развития водородной экономики. «Олимпиада в Токио 1964 года оставила в качестве наследия систему скоростных поездов Shinkansen. Предстоящая Олимпиада оставит своим наследием водородное общество», — заявляет губернатор Токио.

На Играх 2020 года автомобили на топливных элементах будут использоваться в качестве официальных транспортных средств, а Олимпийская деревня будет использоваться в качестве модели для реализации водородного общества. Даже пламя олимпийского огня обеспечит водород. Власти планируют увеличить количество водородных заправочных станций до 35 к 2020 году. Почти из любого места мегаполиса можно будет за 15 минут добраться для ближайшей водородной заправки. Кроме того, к Олимпиаде по дорогам города будут курсировать более 100 автобусов, работающих на водородных топливных элементах.

400

Будут созданы системы снабжения водородом (трубопроводы). Токио планирует использовать на Олимпиаде водород, произведенный в т.ч. с использованием возобновляемых источников энергии, вырабатываемых в Фукусиме, которая сильно пострадала во время Великого восточно-японского землетрясения и аварии на АЭС.

Объём субсидий Токио на развитие водородного транспорта и создание сети водородных заправочных станций оценивается в 45,2 млрд йен (384 млн долларов США).

Ульяновская область: регион ветроэнергетики

Ульяновск демонстрирует серьезные амбиции в сфере развития ВИЭ

Наверное, больше всего в России к модели региона опережающего развития новых бизнес-практик в сфере энергетики приблизилась Ульяновская область, в которой официально формулируется амбициозная цель развития ВИЭ в энергетическом балансе региона: до одной трети от всего объема потребления электроэнергии в области должно покрываться возобновляемой генерацией к 2030 году.

Объём произведённых инвестиций в возобновляемые источники энергии на сегодняшний день оценивается примерно в 20 млрд рублей (речь идёт об инвестиции в ветропарки и завод Vestas по производству лопастей). В регионе открыто два ветропарка общей мощностью 85 МВт.

401

«Мы планируем идти дальше: выходить на 650−700 мегаватт, а, может быть, даже на гигаватт у себя в регионе, если будет позволять ветроизмерение», — отмечает губернатор.

ВИЭ стали своего рода «визитной карточкой», отличительной особенностью региона («Ульяновск — регион ветроэнергетики»). Власти области административно и финансово поддерживают инвесторов в сфере возобновляемой энергетики. В частности, ветромониторинг (исследование потенциала ветровой энергии) проводится за счёт регионального бюджета.

В области создан полноценный ветроэнергетический кластер. В него входит и высшее образование в местных вузах, которое стимулирует развитие профильной отечественной науки, и промышленное производство комплектующих. В целях локализации производства оборудования для ветроэнергетики в Ульяновске создано предприятие «Вестас Маньюфэкчуринг Рус», в котором участвуют датская Vestas Wind Systems A/S, РОСНАНО и Ульяновский наноцентр (Ulnanotech), и генерация электроэнергии на основе энергии ветра. Принципиально важен проект «Технокампус — Технологическая долина — Сантор», направленный на формирование инфраструктуры для проведения исследований и создания технологий мирового уровня по отдельным направлениям специализации региона.

В Ульяновской области мы видим успешный пример частно-государственного партнерства и международной кооперации в области новых энергетических технологий в России.

Что делать?

1. Для обеспечения востребованности новых технологий в России необходимо формировать площадки развития новых бизнес-практик. Именно на них будет возможным апробировать комплексные решения новой энергетики, включающие в себя функционально-технические, организационные, институциональные аспекты.

2. Для поддержки субъектов с амбициями лидерства на глобальном рынке необходимо, чтобы эти площадки стали местом для активного социально-технического экспериментирования (Living Lab), для складывания международных коллабораций относительно развития и распространения новых технологий и практик, для формирования и развития уникальных компетенций.

402

3. В контексте реализации программ «Цифровой экономики» целесообразно на базе 5 регионов разработать и реализовать специальные проекты полного инновационного цикла по развитию технологий и практик цифровой энергетики. Важно, чтобы эти проекты соответствующим требованиям:

- отвечали на вызовы мировой энергетической повестки;

- формировали тематические инновационные экосистемы на базе центров превосходства;

- предоставляли уникальные возможности для реализации комплексных пилотных проектов;

- стимулировали создание совместных предприятий с мировыми лидерами для создания и распространения инноваций.

Вполне реалистично предположить, что Москва могла бы стать регионом комплексного развития новых бизнес-практик и технологий в сфере электротранспорта, Казань — в сфере цифровых пользовательских сервисов, Новосибирск — в сфере накопления энергии, Сахалин — в сфере островных микроэнергосистем, и так далее.

internetofenergy