Ознакомительная версия. Доступно 10 страниц из 50
Город находится в лесистой местности и не располагает достаточными ветряными ресурсами, поэтому в качестве основного энергетического сырья была выбрана древесина. Смена «энергетической парадигмы» потребовала серьезной разъяснительной работы среди населения. Люди полагали, что отопление нефтепродуктами является более современным, прогрессивным способом, в отличие от древесины, которая использовалась еще праотцами. Потребовались многочисленные собрания и информационные материалы для убеждения людей в том, что применение местного сырья в сочетании с современными технологиями дешевле и эффективнее.
Началось развитие транспортно-логистической инфраструктуры, лесного хозяйства. В 1996 г. построили теплоцентраль, более 50 % зданий в городе были объединены системой центрального отопления (общая длина 36 км). В город перебазировались два крупнейших австрийских производителя напольных покрытий из дерева, поскольку им были гарантированы долгосрочные низкие цены на отопление. При этом отходы данных производств также стали использоваться для генерации тепловой энергии. За время реформ также была возведена станция, работающая на биомассе, вырабатывающая из древесины и другого растительного сырья тепло и электричество, метан и синтетическое жидкое топливо. Построены солнечная электростанция, системы хранения энергии, газовая автозаправка.
В результате суммарно в сферах электроэнергетики, теплоснабжения и производства топлива город вырабатывает больше энергии, чем потребляет. В Гюссинге создано 50 новых компаний и более 1000 новых рабочих мест, налоговые доходы выросли с €340 000 в 1993 г. до €1,5 млн в 2009 г. Город превратился в крупного продавца энергии и энергоносителей, годовой объем продаж составляет €13 млн. При этом на энергетические нужды используется всего 40–50 % объема воспроизводства лесных ресурсов. Сегодня Гюссинг – ведущий европейский исследовательский центр в области преобразования биомассы в газ и жидкое топливо. Его опыт распространяют на территорию округа (27 000 жителей), в котором он является столицей и который уже наполовину обеспечивается энергией на основе местных ресурсов, и с интересом изучают во всем мире.
Это лишь малая часть из сотен примеров действующих и запроектированных моделей энергоснабжения населенных пунктов с помощью возобновляемых источников энергии, среди которых не только небольшие деревни и поселки, но и крупные города, в том числе миллионники, такие как Мюнхен, намеренный к 2025 г. полностью обеспечивать себя чистой электроэнергией, Ванкувер, Сан-Франциско, Копенгаген и Сидней, которые взяли на себя обязательства по переходу на 100 %-ное безуглеродное энергоснабжение.
Скептики возразят, мол, что нам деревни и города. Как вы будете снабжать энергией промышленные гиганты? Крупные энергоемкие производства будут снабжаться так же, как сейчас, – покупать электроэнергию на оптовом рынке. Кроме того, не относящиеся к самым энергоемким производства также могут обеспечиваться произведенной на месте или в окрестностях на 100 % чистой энергией. Уже сейчас существуют передовые образцы климатически нейтральных предприятий. Например, фабрика по производству инверторов немецкого концерна SMA. Кровля здания покрыта солнечными модулями общей мощностью 1,2 МВт, покрывающими существенную долю потребности предприятия в электроэнергии. Летний избыток электроэнергии продается в местную сеть. В холодное время года дополнительная энергия производится с помощью когенерационной биогазовой установки, обеспечивающей также теплоснабжение в сочетании с местной системой центрального отопления. Охлаждение помещений осуществляется с помощью солнца посредством абсорбционной техники. Строительство такого предприятия потребовало всего €1,27 млн дополнительных инвестиций, притом что годовая расчетная экономия топливно-энергетических ресурсов составляет примерно €270 000.
Корпорация Apple еще в 2013 г. провозгласила, что все ее центры и офисы будут на 100 % снабжаться чистой энергией. К тому же компания пытается обеспечивать работу на возобновляемой энергии всей цепочки создания стоимости вплоть до розничных торговых точек. Для уже действующих дата-центров используются разные конфигурации организации энергоснабжения. Например, в Мейдене (Северная Каролина) от 60 до 100 % используемой каждый день энергии производится компанией самостоятельно с помощью топливных элементов, работающих на биогазе, и двух 20-мегаваттных солнечных парков – крупнейших в стране частных, как заявляет компания, ВИЭ-электростанций. Недостающая энергия при необходимости приобретается на стороне «полностью из чистых источников». Наконец, в 2015 г. Apple объявила о приобретении за $850 млн солнечной электростанции у американского производителя солнечных модулей First Solar (постройка завершится в конце 2016 г.). Установленная мощность объекта – 130 МВт – позволит обеспечить электричеством все находящиеся в Калифорнии магазины и офисы Apple, штаб-квартиру и дата-центр.
Таким образом, в мире уже создано и обкатано значительное количество работающих моделей энергетических систем, в полном объеме обеспечивающих себя теплом и электроэнергией, вырабатываемыми на основе ВИЭ.
Умная сеть
В связи с тем, что в ближайшем будущем энергия, производимая на основе возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, станет дешевле энергии из ископаемого топлива не только сама по себе, но даже в комбинации с соответствующими системами хранения, а именно такой сценарий представляется сегодня достаточно очевидным, энергетические системы будут в значительной степени опираться на ВИЭ, что потребует новых подходов к их конфигурации. И происходящие на наших глазах изменения энергетического уклада приводят уже сейчас к серьезной трансформации существующих систем производства, передачи и учета энергии.
Сегодняшние энергосистемы опираются главным образом на ограниченный круг крупных производителей энергии – электростанций. По использованию установленной мощности они делятся на базовые, работающие почти непрерывно и призванные в любое время обеспечивать минимальное потребление, маневренные и пиковые электростанции, включающиеся в моменты наибольшего потребления. Электроэнергия передается от этих объектов, расположенных, как правило, на удалении от населенных пунктов, по линиям передачи (сетям) высокого напряжения, и, проходя через понижающие трансформаторы и низковольтные линии, попадает к конечному потребителю, который в такой системе является «пассивным» получателем энергии. Характеристикой такой генерации является программируемость выработки энергии (по объемам и срокам), возможность приостанавливать и возобновлять генерацию. А в случае мощностей, которые не обладают высокой маневренностью, таких как атомные электростанции, заранее планировать объем производства энергии.
Регулировать объем выработки электроэнергии солнечными или ветряными электростанциями практически невозможно. Да, на основе исторических данных и прогнозов погоды можно (с погрешностью) планировать выработку энергии, и в последние годы здесь достигнуты серьезные успехи. Тем не менее окончательно преодолеть неопределенность невозможно, и нестабильность производства энергии, присущая ВИЭ, в первую очередь солнечной и ветроэнергетике, в сочетании с повышением их доли в энергетическом балансе очевидно требует новых подходов к организации энергоснабжения. Кроме того, распределенное производство энергии, отличающееся от нынешней практики «централизованной» генерации электричества крупными электростанциями, само по себе создает запрос на иные, чем прежде, методы управления сетями.
Ознакомительная версия. Доступно 10 страниц из 50
