Tools

Site ExplorerSite Explorer
Close site explorer

Квадратура енергетичного кола

4 лютого 2019 р.


Процеси виробництва і споживання електроенергії розділені в часі та просторі, що неминуче призводить до ускладнення енергосистем. Важливими чинниками є надійність енергопостачання, доступна ціна, стійкість систем та ефективність використання ресурсів. Про те, як можна задовольнить усі ці вимоги, читайте нижче.

На саміті G7, що проходив у 2015 році в містечку Ельмау на півдні Німеччини, перед світовою спільнотою було поставлено мету: досягти повної декарбонізації до 2100 року. Для цього необхідно відмовитися від викопного палива і використовувати електрику в якості універсального енергоносія. Ясно, що це серйозний виклик для економік усіх країн, що вимагає, в першу чергу, кардинальних змін енергетичних систем.

Завдання ускладняється тим, що населення Землі продовжує зростати, і разом із ним зростає потреба в енергії та електриці. Згідно зі звітом ініціативи ООН «Стійка енергетика для всіх», понад мільярд людей у всьому світі сьогодні живуть без доступу до електроенергії. При цьому, за оцінками ООН, до 2040 року населення планети має збільшитися майже на 2 мільярди людей.

Попит на електроенергію зростає в усьому світі: до 2040 року експерти прогнозують збільшення її вироблення приблизно на 80%. І мова йде не тільки про відкладений попит в країнах, що розвиваються, і країнах з перехідною економікою, а й про збільшення попиту на електроенергію в промислово розвинених країнах, зокрема, завдяки розвитку інформаційних і комунікаційних технологій. Декарбонізація промисловості і транспорту також значно вплинуть на збільшення потреби в електроенергії (перехід з газу на водень, електромобілі і т.д.) При цьому до стійких енергосистем пред'являються серйозні вимоги: надійність поставок, цінова доступність, захист клімату та ефективність використання ресурсів.

Висновки очевидні: людству потрібна екологічна електроенергія, при генерації якої максимально використовуються поновлювані джерела. Зрозуміло, що відмова від викопного палива і централізованих систем з невеликою кількістю електростанцій та перехід до децентралізованих систем з великою кількістю поновлюваних джерел енергії, таких як вітрові турбіни та сонячні панелі, не відбудеться відразу. Крім врегулювання політичного та економічного аспектів, такі кардинальні зміни потребують вирішення серйозних технічних завдань. Процеси виробництва і споживання електроенергії розділені в часі та просторі, що неминуче призводить до ускладнення енергосистем. І чим більше децентралізованих пристроїв інтегрується в енергосистему, тим більше викликів виникає.

Наприклад, кількість дій, що вживаються мережевими операторами з метою стабілізації енергосистеми Німеччини, в останні роки значно зросла. За словами оператора TenneT, в 2003 році для підтримки стабільності енергосистеми інженери втручалися в систему управління мережами не більше двох разів на рік. З початком енергетичної революції, число таких втручань зросло до 1 024 у 2011 році, а в 2015 році склало вже 6 325.

Перетворення енергетичної системи визначають три світові тренди: декарбонізація, децентралізація і цифровізація. Так, якщо говорити про декарбонізацію, загальна стурбованість забрудненням навколишнього середовища і глобальними кліматичними змінами, а також прийняті у зв'язку з цим політичні рішення і розпорядження змушують виробників енергії переходити з копалин на поновлювані джерела - перш за все, вітер і сонце


Декарбонізація, децентралізація, цифровізація

Паралельно з декарбонізацією розвивається друга тенденція - децентралізація. Відходить у минуле класична енергосистема, яка об'єднує кілька великих електростанцій і централізовану систему передавальних і розподільних мереж. Перехід до нової системи екологічного енергопостачання з використанням великої кількості поновлюваних джерел в комбінації з накопичувачами енергії та великими електростанціями, все ще необхідними для забезпечення стабільного електропостачання, вимагає зовсім іншого підходу. Зростаюче число виробників енергії змушує повністю реорганізувати управління енергосистемою.

Ефективне управління складною енергосистемою можливо тільки за умови, що електричні мережі стануть більш інтелектуальними і будуть широко використовувати можливості цифровізації. Кардинальні зміни, що відбуваються в енергетичних системах, вимагають від сучасних електромереж вміння гнучко управляти двонаправленим потоком енергії та компенсувати коливання потужності. Забезпечення оперативного регулювання енергопотоків і підвищення гнучкості мереж (швидкий запуск електростанцій, інтеграція накопичувачів енергії, навантаження,  що перемикаються  і т. п.) cтворює додаткові проблеми. Як енергосистема в цілому, так і її окремі компоненти повинні, як і раніше, залишатися абсолютно надійними. З метою оптимізації роботи енергомережі  та створення надійної основи для подальшого розвитку всієї інфраструктури, Smart Grids (або інтелектуальні мережі) використовують IT-системи, що дозволяють комбінувати різних виробників і споживачів енергії. Фрагментація призводить до руйнування раніше чітко окреслених меж - як для системи в цілому, так і для окремих процесів всередині неї. З широкого кола нових учасників ринку і постачальників послуг формуються нові мережі виробників і споживачів і, як наслідок, виникають зовсім нові бізнес-моделі торгівлі енергією.

Від Big Data до Smart Data

Перехід на децентралізовані енергосистеми призводить до збільшення обсягу даних. Чим більше учасників задіяно в системі, тим більше даних генерується. Однієї тільки оцифровки даних недостатньо для їх інтелектуальної оцінки та ефективного використання. Необхідно залучати сучасні методи аналізу. Перетворення Big Data (Великі Дані) в Smart Data (Розумні Дані) відкриває нові, більш широкі перспективи. Цифрові сервіси оптимізують процес вироблення електроенергії, сприяючи тим самим зростанню продуктивності і, в кінцевому підсумку, збільшенню прибутковості.

Протягом понад 170 років концерн Siemens послідовно впроваджував технічні інновації в енергетиці та зумів завоювати повагу і довіру своїх партнерів - провідних енергетичних і промислових компаній у всьому світі. При цьому Siemens робить наголос на інновації та технології, які сприяють збільшенню ринкової вартості клієнтів.

Фахівці Siemens аналізують конкретні вимоги до енергосистем і розробляють індивідуальні рішення, що відповідають потребам клієнта по всьому ланцюжку перетворення енергії. Портфоліо Siemens включає різні технології і ноу-хау, що дозволяють економити ресурси та захищати клімат. Для забезпечення економічно ефективного і надійного енергопостачання сьогодні та в майбутньому, Siemens пропонує широкий спектр сучасних фізичних і цифрових продуктів, послуг та рішень, що дозволяють налагодити ефективне і екологічно безпечне виробництво електроенергії, забезпечити інтелектуальне управління мережами та надійне зберігання енергії. Інноваційні технології Siemens дозволяють скоротити перебої в енергопостачанні та зробити процеси виробництва, передачі, розподілу та споживання енергії більш інтелектуальними.