В России май является традиционно непростым месяцем для электроэнергетики. На праздники многие люди уезжают, кто на дачу, кто в дальнее путешествие. В итоге возрастает энергопотребление в дачных поселках и традиционных туристических местах, снижаясь в крупных городах. А к концу месяца начинают на полную мощность работать кондиционеры, что становится новым испытанием для энергосистем. Собственно, для решения такого рода проблем и внедряют в электроэнергетику современные цифровые технологии.
В центре всеобщего внимания по-прежнему находится солнечная генерация. В мае 2019 г. в Великобритании был поставлен новый рекорд — в отдельные дни солнечные установки производили до 25% всей электроэнергии, вырабатываемой в стране. Благодаря этому энергосистема Туманного Альбиона смогла целых две недели работать, не сжигая уголь на электростанциях. Предыдущий аналогичный рекорд составлял всего сутки без вредного топлива. В то же время, эти успехи связаны с большими инвестициями в солнечную энергетику, сделанными в Великобритании до 2015 г. В настоящее время британское правительство уже не так активно, как раньше, поддерживает альтернативную генерацию, в итоге отмечается снижение инвестиционной активности и массовые сокращения сотрудников в данной сфере.
Неоднозначные тенденции наблюдаются в солнечной энергетике и в другом полушарии. В Австралии пик государственной поддержки установки солнечных батарей также пришелся на 2015 г. В жилом секторе Австралии функционируют 60000 солнечных генерирующих установок. Причем предложение на этом рынке уже превысило спрос, что привело к демпингу. В итоге за последние пять лет заметно упало качество установки солнечных панелей.
Австралийский национальный офис аудита (аналог нашей счетной палаты) провел масштабное обследование солнечных установок по всей Австралии. Было проверено качество установки 1,2% солнечных панелей. Итоги привели в ужас специалистов. Каждая шестая домашняя солнечная электростанция установлена неправильно. А каждая тридцатая установлена таким образом, что потенциально может представлять опасность для окружающих. Например, солнечные батареи могут быть сметены с крыши ветром.
Другой проблемой является частое возгорание солнечного электрооборудования, связанное как с низким качеством используемых устройств, так, опять-таки, с их неправильной установкой. Только за последние 5 лет в одном только Мельбурне произошло 25 таких пожаров. Одной из причин, почему сложилась такая ситуация, Австралийский национальный офис аудита считает отсутствие стандарта для солнечных электроустановок, применяемых в жилом секторе.
Копим энергию
По-прежнему уязвимым местом солнечной энергетики является зависимость объемов генерации от времени суток. И здесь не обойтись без накопителей электроэнергии. Долгое время суперконденсаторы (некоторые производители называют их ультраконденсаторами) оставались «нишевым» продуктом, но тут пришел Илон Маск, и все завертелось. Причины, по которым в начале года Tesla купила компанию Maxwell, до сих пор официально не раскрыты. Тем не менее, тот факт, что Maxwell является мировым лидером в производстве суперконденсаторов, породил среди специалистов некую интригу. Неужели Илон Маск, ранее инвестировавший огромные средства в литий-ионную технологию, теперь делает ставку на суперконденсаторы?
В итоге эти конденсаторы стали интересовать не только инженеров, но и инвесторов. Американское агентство Polaris Market Research прогнозирует рост мирового рынка суперконденсаторов до 8 млрд. долл. уже в 2026 г.
Тем не менее, плотность энергии в суперконденсаторах все еще ниже, чем в литий-ионных аккумуляторах. Проще говоря, если нам нужно накопить определенный объем энергии, батарея суперконденсаторов, пригодная для этой цели, будет значительно больше батареи литий-ионных аккумуляторов. Проблема решается путем применения в суперконденсаторах углеродных нанотрубок. Кстати, углеродные нанотрубки дают и другое преимущество — они повышают скорость зарядки конденсатора.
Французская компания NAWA Technologies в мае представила готовые образцы таких суперконденсаторов, готовых к практическому использованию. Плотность энергии в них в 5 раз выше, чем в обычных суперконденсаторах. В итоге плотность энергии становится уже сопоставимой по порядку величины с литий-ионными аккумуляторами. При этом конденсатор полностью заряжается всего за 20 с. Завод, где будут выпускаться эти накопители, находится на территории Франции. Ожидается, что к концу этого года он выйдет на объемы производства 100000 суперконденсаторов в месяц.
Блокчейн для энергетиков
Развитие альтернативной энергетики ставит вопрос о децентрализации электросетей. И здесь очень подойдет широко разрекламированная технология блокчейн. Поскольку блокчейн — это не только про компьютеры. В широком смысле, технология блокчейна предназначена для хранения, проверки и обслуживания операций между узлами одноранговой сети. Но сеть не обязательно должна быть компьютерной, она может быть и электрической! Блокчейн способен децентрализовать процесс обмена энергией на основе безопасного и надежного однорангового подхода. Одним из важнейших преимуществ однорангового подхода является простота архитектуры и низкие затраты для заказчиков (в том числе и энергетических компаний).
Компании ABB и Evolvere в мае запустили совместный проект, который демонстрирует, что блокчейн можно использовать на энергетических рынках для создания новых бизнес-моделей. Проект базируется на технологии блокчейна от компании Prosume. Клиенты сети имеют у себя солнечные панели, инверторы и накопители энергии. Благодаря блокчейну клиенты имеют возможность делиться излишками электроэнергии напрямую с другими клиентами.
Выставка CWIEME
Блокчейн-блокчейном, но без трансформаторов электроэнергетика пока обойтись не может. С 26 по 28 мая в Берлине прошла CWIEME - крупнейшая в мире выставка, посвященная трансформаторам, электромоторам, электрогенераторам и намоточным станкам. На выставке был продемонстрирован целый ряд новых продуктов и технологий, которые позволят снизить себестоимость электроэнергии, повысить надежность энергоснабжения, а также снизить нагрузку на окружающую среду.
Самовосстанавливающаяся пластмасса — больше не фантастика, а реальность, благодаря таиландской компании Aditya Birla Chemicals. Созданная ею эпоксидная смола способна сама «залечивать» небольшие трещины и другие повреждения. Это позволяет обеспечить более высокую надежность защиты трансформаторов и катушек электромоторов от неблагоприятного воздействия окружающей среды.
Подавляющее большинство трансформаторов в мире выпускается на основе сердечников из Ш-образных пластин. В то же время, для многих применений предпочтительными являются трансформаторы на тороидальных сердечниках. Дроссели, намотанные на тороидальные сердечники, эффективно подавляют импульсные помехи, возникающие в электросетях. Тем не менее, трансформаторы из Ш-образных пластин сейчас имеют более широкое применение, так как их производство можно полностью автоматизировать, а намотка на тороидальный сердечник до недавнего времени включала в себя ряд операций, производимых вручную. Компания Jovil Universal из США представила на выставке намоточную машину для тороидальных сердечников, в которой все операции полностью автоматизированы.
Инновационный стартап Volabo из Германии предлагает кардинально пересмотреть концепцию электромобиля. Представленный им на выставке концепт электромотора ISCAD питается от 48 В против нескольких сотен вольт в современных электромобилях. Снижение напряжения питания позволит более широко применять в электромобилях интеллектуальные системы управления двигателями, так как снижается стоимость коммутирующих элементов. Новый двигатель также обещает быть более простым в серийном производстве.
И еще важная деталь прошедшей в Берлине выставки. Многие ее участники делают серьезную ставку на российский рынок, веря в дальнейшее развитие российской экономики и ее потребности в современных технологических решениях.
