Первый месяц 2020 г. оказался как бы на перепутье. Уже начали сказываться природные катаклизмы, обусловленные глобальным потеплением, но еще не получил большого распространения коронавирус, который потенциально может оказать большое влияние на глобальную экономику и электроэнергетику в том числе. В условиях неопределенности отрасль от радикальных преобразований технологического уклада перешла к постепенной модернизации уже проверенных временем решений.
В результате того, что январь оказался аномально теплым потребление электроэнергии в России уменьшилось на 3,2 % по сравнению с январем 2019 г. Но при этом выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях выросла аж на 17,7 % по сравнению с прошлогодними показателями. Такие данные приводит «Системный оператор ЕЭС». Рост производства электроэнергии на гидроэлектростанциях в России можно объяснить тем, что реки стали более полноводными по сравнению с прошлым годом из-за дождей и таяния снега.
Тем не менее, интерес к гидроэнергетике растет во всем мире. И связано это с глобальным потеплением... Только с другой стороны проблемы. В январе известное рейтинговое агентство Moody’s выпустило отчет, в котором охарактеризовало инвестиции в гидроэнергетику как очень выгодное вложение средств. В качестве основной причины Moody’s указывает то, что правительства многих стран ограничили выбросы углерода в атмосферу, что делает перспективными возобновляемые источники энергии (ВИЭ). При этом гидроэлектростанции официально отнесены к ВИЭ. Самое главное, что технологии в гидроэнергетике уже хорошо отработаны, так что риск у инвесторов минимальный. Да и гидрогенерация не в пример стабильнее выработки электроэнергии солнечными панелями или ветряками.
Взять, например, одну из крупнейших в мире компаний по управлению активами в области ВИЭ — Brookfield Renewable Partners L.P. Ведет свой бизнес в США, Канаде, Бразилии и Колумбии. Название многообещающее, но 75 % электричества на станциях, находящихся под управлением данной компании, вырабатывается за счет энергии движущегося потока воды. В портфель данной компании входят 193 гидроэлектростанции. С III квартала 2019 г. наблюдается быстрый рост акций данной компании, как и многих других фирм, работающих в области гидроэнергетики.
Весьма символично и то, что 2020 г. в электроэнергетической отрасли начался со знакового события — признания малой гидроэнергетики на международном уровне, а именно, организацией по развитию индустрии при ООН (UNIDO). Эта организация выпустила Техническое руководство по малой гидроэнергетике. В нем ей дается четкое определение (в частности, установлен предел мощности, до которого ГЭС можно считать малой — 30 МВт), а также конкретные рекомендации по строительству таких ГЭС, выпуску оборудования для них и управлению. В UNIDO не считают опубликованный вариант данного документа окончательным и ждут от всех заинтересованных сторон отзывов, которые позволят улучшить содержание документа.
Солнечная установка генерации газа
Использование ВИЭ подразумевает перевод заводского оборудования, котельных и т. п. с газа на электричество. Это довольно сложный и дорогостоящий процесс, его нельзя провести одномоментно. К тому же, передавать электроэнергию пока научились на расстояние не больше 2500 км (в перспективе — до 4000 км), в то же время, сжиженный природный газ можно доставлять из одой точки в другую без ограничений по расстоянию.
Китайская академия наук продемонстрировала действующий образец установки, вырабатывающей газ метан с помощью солнечной энергии. Для выработки электроэнергии используются солнечные панели. При помощи электролиза вода расщепляется на кислород и водород. Далее полученный водород вступает в каталитическую реакцию с углекислым газом, в результате чего получается метан.
КПД представленной установки составляет всего 10 %. Тем не менее, это большой шаг вперед в деле создания установок по выработке газа под действием солнечного света. Раньше такие установки работали на основе биологических принципов, использовался фотосинтез, но КПД при этом не превышал 1 %.
Гибридный автобус на суперконденсаторах
Технология гибридных автомобилей уже хорошо зарекомендовала себя. Сейчас к ней возвращается интерес и уже на новой технологической основе. Для малых городов электробус — слишком дорогое решение, но использование гибридных автобусов с суперконденсаторами позволяет за небольшие деньги повысить уровень экологичности транспорта.
В январе было объявлено о начале поставок через полгода в польский город Зомбковице-Слёнске (население чуть больше 16 тыс. человек) новых гибридных автобусов производства компании Solaris (Польша). В них электроэнергия вырабатывается дизель-генератором, соответствующим нормам Euro 6, затем электричество подается на моторы, вращающие колеса. В принципе, ничего нового в этом нет — принцип электромеханической трансмиссии уже давно применяется в транспортных средствах. Инновация заключается в применении суперконденсаторов для накопления энергии. Во-первых, они запасают энергию, получаемую в результате рекуперации, когда автобус едет под горку. И, во-вторых, суперконденсаторы позволяют останавливать работу дизеля в моменты, когда автобус подъезжает к остановке, стоит на ней и потом отправляется. Всем известно, насколько неприятны для пассажиров, стоящих на остановке, выхлопы и шум от автобуса.
В гибридных автобусах с применением аккумуляторов использование рекуперации и функции выключения двигателя во время нахождения на остановке — слишком дорогое удовольствие. Причина — количество циклов заряда-разряда литий-ионных аккумуляторов обычно не превышает 2000, т. е. аккумуляторы придется часто менять. У суперконденсаторов количество циклов заряда-разряда практически не ограничено, соответственно, к рекуперации и выключению двигателя на остановках можно прибегать постоянно.
Погружение в глубины трансформатора
Управление энергетики штата Нью-Йорк (США) объявило об успешном запуске пилотного проекта по мониторингу состояния масляных трансформаторов на электростанции в г. Ливингстон. Для этого используется робот ABB TXplore, способный погружаться в масло, которым заполняют мощные трансформаторы. В проекте также принимает участие Электроэнергетический исследовательский институт (EPRI).
К сожалению, не все неисправности масляного трансформатора можно определить с помощью установленных на нем датчиков. По-прежнему требуется визуальный осмотр внутренностей устройства, для чего раньше приходилось сливать из трансформатора масло. Помимо того, что на эту процедуру требуется несколько дней, заполняющее трансформатор минеральное масло крайне вредно как для окружающей среды, так и для обслуживающего персонала.
Теперь же в арсенале энергетиков есть робот, который погружается в трансформатор и может осмотреть его изнутри без слива масла. Причем по размерам он примерно соответствует бытовому тостеру. На самом деле, такой робот был создан еще пару лет тому назад, но все это время практически не применялся, так как не было методик по его использованию в реально существующих трансформаторах. Создание методики применения робота на практике — заслуга EPRI.
Основной режим работы робота — питание и сигналы управления подаются на него извне. При этом робот передает на монитор в реальном масштабе времени видео, по которому эксперты делают выводы об исправности трансформатора. Также предусмотрен автономный режим, когда бот использует внутренний источник питания и записывает видео в свою память. Было много опасений, что он не сможет работать в потемневшем масле, но применение робота показало, что и в таких условиях он отлично выполняет свои функции.
Масляные трансформаторы по-прежнему широко применяются, так как они обладают более высокой перегрузочной способностью по сравнению с сухими. Кроме этого, пока не освоен выпуск крупными сериями сухих трансформаторов на напряжения выше 35 кВ. Так что технология осмотра масляных трансформаторов с помощью роботов еще долгое время будет актуальна. Цифровизация цифровизацией, но на некоторые вещи по-прежнему лучше посмотреть своими глазами. Или хотя бы глазами робота, информация с которых подается на дисплей.
