Энергетическая отрасль парадоксальным образом сочетает в себе передовые технологии и консервативность.

С одной стороны, стремление к прибыльности стимулирует энергокомпании внедрять последние разработки, а с другой, высокие требования к надежности оборудования и строгое бюджетирование этот процесс тормозят.

Но, возможно, уже в недалеком будущем это противоречие исчезнет, изменив и облик энергосистемы в ее сегодняшнем виде.

Для экономистов уровень потребления электроэнергии – такой же важный макро­экономический показатель, как и инфляция. Он совершенно объективно отражает реальную активность промышленности и бизнеса. Это наиболее точная иллюстрация фразы «энергия есть жизнь».

Неудивительно, что с момента своего появления человечество ищет и, что очень хорошо, находит новые принципы и наиболее эффективные способы преобразования энергии. Приручение пламени природных пожаров привело к появлению племенного кострища, а открытие способов добычи огня – к более эффективному персональному очагу. Один и тот же принцип, но какая разница в способах – благодаря огниву появилась первая распределенная энергетика.

Обратный процесс происходил с паровой турбиной, которая благодаря своей гибкости и эффективности вытеснила из энергетики паровые поршневые машины. Конструкция многоступенчатой реактивной паровой турбины была запатентована в 1884 г. англичанином Чарльзом Парсонсом. Особенность технологии заключается в том, что КПД таких машин во многом связан с их размером. Экономическая логика подсказала путь к увеличению эффективности: создавать более крупные установки.

Мощность единичных турбин росла довольно быстро: если в 1903 г. она едва достигала 7 МВт, то в начале 1930‑х гг. в США уже работали огромные энергетические паровые турбины мощностью 160 и даже 208 МВт. Неудивительно, что современная энергетика обладает централизованной архитектурой: крупные тепловые, атомные и гидроэлектростанции соединяются в единую сеть с диспетчерским центром во главе. До сих пор такая логика отлично работала: повышение эффективности генерации перебивало любые минусы, среди которых можно отметить большие потери при передаче энергии (до 43 % в сетях класса 35‑110 кВ!), расходы на управление, высокий порог входа и естественную монополизацию, а также… низкую надежность! Чем сложнее структура сети и крупнее ее узлы, тем менее она устойчива.

Логика подсказывает: чтобы не зависеть от сети, производи энергию на месте, то есть создавай распределенную генерацию. Мы стоим на пороге ее бурного развития. Кроме того, даже в самом глухом месте планеты людям необходимо электричество, а тянуть ЛЭП – дорого. Развитие «распределения» сдерживала ее низкая эффективность, но сегодня эта проблема преодолена. КПД серийно выпускаемых высокоэффективных солнечных панелей сегодня уже достиг 22 %, солнце перестало быть «альтернативной» энергетикой. Так, например, в Калифорнии из 200 ГВт-ч, выработанных энергосистемой штата в 2016 г., 30 ГВт-ч пришлось на солнечную генерацию. Для многих домохозяйств именно солнце стало основным источником энергии, а сеть осталась на случай непогоды. Комбинация «солнце – ветер – дизель» уже вполне может гарантировать надежное энергоснабжение.

Не так давно вышедшие на рынок генераторы на основе твердооксидных топливных элементов (Solid Oxide Fuel Cells) преобразовывают природный газ в электричество с КПД >60 %. Подобная эффективность позволяет не играть с масштабом генератора, а использовать его локально, непосредственно в точке потребления энергии. То есть вне зависимости от силы ветра или облачности и без упомянутых уже минусов централизованной генерации.

Энергосистемы будущего будут устроены по принципу одноранговой сети, в которой каждый участник выступает одновременно и потребителем, и производителем энергии. Это качественно повысит надежность энергетики, так как система из тысяч равноправных элементов обладает огромной прочностью. Рынок генерации также изменится, причем качественно: энергетики будут продавать не ток, а технологии, услуги по подключению и сервису.

Источник: Энергетика и промышленность России