Промышленно-развитые страны мира стоят на пороге новой технологической революции.
Мы исходим из того, что современная система энергоснабжения построена в значительной степени централизованно. Это означает, что основной объем электроэнергии производится главным образом крупными электростанциями и посредством электросетей поставляется потребителям. Преимущество подобной системы состоит в том, что благодаря немногим электростанциям удается достаточно просто поддерживать необходимый баланс между потреблением и производством. Известно, что в случае увеличения или уменьшения потребления этот баланс нарушается, что ведет, например, к изменению частоты электрического тока, составляющей, как известно, 50 герц. Обычно отклонение от этой частоты влечет за собой немедленное принятие мер, таких как регулировка мощности электростанции, направленной на выравнивание частоты. В случае возникновения значительных колебаний частоты сеть становится нестабильной, и поэтому производится просто отключение, как потребителей, так и производителей. Москвичам это хорошо известно благодаря авариям на подстанциях и в электрических сетях. Так, только в конце августа отключение энергоснабжения в столице привело к остановке поездов на самых оживленных линиях метро — Замоскворецкой, Таганско-Краснопресненской, Калужско-Рижской, Серпуховско-Тимирязевской, а также Бутовской, Люблинской, Калининской и Каховской. Десятки тысяч людей не могли добраться до работы, вернуться домой. Единственным доступным видом общественного транспорта оказались автобусы и маршрутки. В худшем случае энергоснабжение может вообще и на долгий срок прерваться. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС привела к кратковременному прекращению электроснабжения крупнейших предприятий Сибирского региона.
Решение проблемы
Коммуникационная инфраструктура, необходимая для регулировки электросетей, до недавнего времени находилась только в сетях высокого напряжения. Однако централизованно управляемые сети все больше не справляются с возрастающими нагрузками. Кроме того, в них по различным причинам (нагрев проводов и т.п.) теряется до 40% передаваемой электроэнергии. Как считает Скотт Ланг, глава американской фирмы Silver Spring Networks, решающей сейчас проблему модернизации электросетей в Калифорнии, требования к нашим электросетям в ближайшие годы будут все больше и больше возрастать. Это связано с необходимостью интеграции в них новых независимых источников энергии, прежде всего таких, как солнечная и ветровая. Появление электроавтомобилей и даже домов с солнечными коллекторами на крышах приведет к возможности подобных мини-генераторов производить электроэнергию и поставлять ее в сеть. Об этом он заявил в интервью немецкому еженедельнику «Шпигель». Поэтому на повестке дня появились так называемые «умные» сети (Smart grids). Начиная с 70-х годов прошлого века, в Европе и в США проводятся эксперименты с созданием «умных» распределительных электрических сетей. Они позволяют создать равновесие между многочисленными производителями и потребителями электроэнергии. Действительно, ведь если мы обратимся к Европе, то в странах ЕС уже наряду с крупными электростанциями существуют и многочисленные мелкие производители энергии вплоть до так называемых «активных» домов, которые непотребленную их жителями электроэнергию закачивают обратно в электросети. С другой стороны, постоянно растет количество систем и приборов, использующих электричество во всех потребительских секторах. Мы стоим (во всяком случае, в Европе и в США) на пороге электромобильности, которая связана с резким расширением использования электромобилей. А ведь электромобиль может не только потреблять электроэнергию, закачивая ее в аккумуляторы, но и отдавать в случае необходимости из аккумуляторов ее обратно в сеть. Именно это обстоятельство и вызывает рост интереса к «умным» сетям. Поэтому необходимо найти решения для создания системы, которая сможет эффективно использовать весь энергопотенциал вдоль всей цепи снабжения потребителей — от распределения, накопления и вплоть до производства. Создатели «умных» систем как раз и исходят из того, что в будущем в распоряжении потребителей будет иметься значительное количество разнообразных источников электроэнергии — от электростанций, работающих на углеводородных и неуглеводородных носителях, до электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии: ветряных, солнечных, приливных, использующих тепло Земли или биомассу. Такая продуманная система должна использовать возможности современной информационной техники и сделать возможным взаимодействие всех системных элементов для системной оптимизации. «Умные» энергосистемы требуют инновационных энергетических услуг, которые удовлетворяют потребности энергетических потребителей и потребности действующих на различных уровнях предприятий. Да и в решение климатических проблем «умные» сети способны внести свой вклад. Эксперты полагают, что более чем миллиард тонн эмиссии CO2 мог бы быть уменьшен с помощью «умных» сетей к 2020 году. И это на фоне того, что согласно исследованиям концерна «Сименс», потребность в электричестве всего человечества удвоится к 2030 году, несмотря на предпринимаемые меры по повышению энергоэффективности. Здесь достаточно упомянуть, что разработанные Комиссией ЕС установки предполагают сокращение энергопотребления в странах ЕС именно за счет повышения уровня энергоэффективности к 2017 году на 9%.
Концепция «умных» сетей уже реализована на уровне локальных, как, например, энергоснабжение отдельных зданий или региональных сетей, которые могут охватывать целые районы и даже небольшие государства, такие как Дания. В целом же потенциал «умных» сетей простирается гораздо дальше. Вполне реальными уже становятся системы, которые, руководствуясь сообщениями от миллионов индивидуальных счетчиков, повышают или понижают тарифные ставки ежечасно, в зависимости от доступных энергоресурсов. В некоторых сценариях счетчики даже реагируют на дефицит энергии, приказывая «умной» бытовой технике, вроде сушилки одежды или посудомоечной машины, временно прекратить работу до тех пор, пока энергии опять не станет в достатке. В итоге инфотехнологии существенно повышают уровень «интеллекта» и общую производительность. Многие эксперты видят в них потенциал, подобный тому, каковой имел Интернет в 1996 году, то есть в начале цифровой революции. Американская консалтинговая фирма Cisco прогнозирует, что потенциальный рынок «умных» сетей даже от 100 до 1000 раз больше, чем Интернет. Предполагается, что уровень будущих инвестиций в него составит более 100 млрд. долларов. Для Джеффа Иммелта, шефа правления «Дженерал Электрик», «умные» электросети — это «самый большой шанс вложения денег в первой половине этого столетия». Поэтому американское правительство сделало тему «умных» сетей одним из центров тяжести государственной инвестиционной программы и приняло в феврале этого года программу в размере 4,5 млрд. долларов, направленную на перестройку инфраструктуры электроэнергетики. В Европе «умными» сетями активно занимается «Сименс». Фирма планирует получить заказы не менее чем на 6 млрд. евро для создания подобных сетей. Вольфганг Дехен, глава Энергетического сектора «Сименс», ожидает, что заказы по созданию технологии «умных» сетей достигнут почти 1 млрд. евро в текущем бюджетном году.
В России размещением оборудования, позволяющего реализовать концепцию «умных» сетей, занимается, в частности, Холдинг МРСК. Первая попытка создания российских «умных» сетей была предпринята в Белгороде.
