luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Как в России меняется энергетика и почему мы еще не перешли на зеленые источники



8 июня в Томской области начали строить атомный реактор нового поколения. Он автономный, а в результате его работы почти не остается отходов: не об этом ли мечтают экологи всего мира? Получается, четвертый энергопереход — от ископаемых источников энергии к возобновляемым — может и не состояться. Вместе с экспертами электроэнергетической компании RUTAS разбираем, какой будет энергетика в будущем.

Локальное vs централизованное: вместо или вместе?

Начнем с генерации энергии. Здесь развиваются два направления: получение электричества из централизованных и локальных источников. К первым относятся ядерная, тепловая и гидроэнергетика, ко вторым — альтернативная.

Ядерная энергетика.По прогнозам Минэнерго, доля атомной генерации в стране будет расти до 2050 года. Атомные электростанции компактны, эффективны и экологичны, если смотреть по объему производимой энергии. А тот факт, что из килограмма урана можно произвести в 90 тыс. раз больше энергии, чем из килограмма угля, говорит сам за себя.




Воздух удаленных и труднодоступных городов скоро поменяют малые модульные реакторы, считают в Минэнерго. Из порядка ста проектов около десяти находятся на финальной стадии разработки и готовятся получать лицензии. Вместо угля, от сжигания которого страдает качество воздуха, будет мирный атом: экология улучшится.




В мировом масштабе ситуацию видят иначе даже сами атомщики. В МАГАТЭ прогнозируют, что к 2050 году суммарный объем мощностей атомных станций вырастет максимум на 82%, а общая генерация энергии из всех источников удвоится. Так что доля АЭС, сегодня это 10,4%, будет постепенно снижаться, хоть и не критически.

Гидроэнергетика. А вот с развитием гидроэлектростанций все не так однозначно. В России не планируют строить новые ГЭС, но и работающие сносить пока не собираются, потому что они обеспечивают относительно дешевую электроэнергию и позволяют справляться с пиковыми нагрузками. Американские ученые говорят о том, что из-за изменения климата ряд текущих проектов будет приносить меньше электроэнергии, чем заложено при проектировании, приводя в пример две дамбы на реке Мадейра в Бразилии. А в Грузии в этом году проходили массовые протесты против новой ГЭС. Чем сильнее влияние экологов, тем меньше шансов у развития гидроэнергетики.



Есть и еще одно препятствие для развитие ГЭС — освоенность большей части экономически целесообразного гидропотенциала в Северной Америке (около 70%) и Европе (75%). Эксперты прогнозируют, что новые ГЭС будут строить в Африке, Азии и Южной Америке, поскольку на других континентах везде, где можно построить большую ГЭС, они уже стоят. Да и за темой экологии в развивающихся регионах так пристально не следят.




Освоенный потенциал гидроэнергетики в России составляет всего 20%, но планов по развитию отрасли в стране нет.




Топливная энергетика. На нее влияет рост популярности электромобилей. Они сжимают нефтяной рынок, что сделает нефть и газ дешевыми источниками электричества, и создают дополнительный спрос на энергию. Эксперты прогнозируют, что к 2050 году цена за баррель нефти упадет до $10–18.По данным Института энергетических исследований РАН и Центра энергетики Московской школы управления «Сколково», к 2025 году транспорт будет потреблять 17% всей энергии (в 2015 году было 16%) и сохранит долю благодаря электрификации железнодорожного и автомобильного транспорта.

В Москве сейчас 200 зарядных станций для электромобилей, а к 2023 году их будет уже больше 600. Чтобы справиться с дополнительной нагрузкой на систему электроснабжения, необходима модернизация сетей. Сделать это можно без увеличения мощности генерации и трансформаторных подстанций, за счет грамотной работы с существующим оборудованием. Например, внедрение технологии RUTAS 4K повысит надежность систем, эксплуатируемых Россетями, МОЭСК, ДРСК, РЭС, ЕЭСК и другими электросетевыми компаниями, на 67%, а также добавит до 20% дополнительной полезной мощности за счет минимизации влияния реактивной мощности на систему электроснабжения. Это позволит построить новые электрозарядные станции на существующих мощностях хоть в каждом жилом квартале или дворе.




Зарядные станции во дворах — не единственный путь развития. Например, в Италии израильский стартап Electreon Wireless модернизировал выделенную полосу технологией Dynamic Wireless Power Transfer. Система располагается под асфальтом и заряжает транспорт с помощью магнитных катушек во время движения.




Скорое окончание нефтяной эпохи признают и в странах, чье благосостояние еще недавно полностью зависело от экспорта энергоносителей. Например, в ОАЭ инвестируют полученные нефтедоллары в развитие сельского хозяйства, промышленности и рекреационных ресурсов. Дубай благодаря свободным экономическим зонам превратился в глобальный деловой центр: в 2020 году на нефть там приходилось менее 1% ВВП, а порт Джабель Али благодаря удачному положению вошел в десятку мировых лидеров по размеру контейнерных терминалов.

Доля угольных ТЭС будет постепенно сокращаться, но из-за низкой стоимости получения топлива и возможности использовать их в труднодоступных районах они будут востребованы еще десятилетия.




Уголь останется без денег. За 2015–2018 годы 33 крупных банка по всему миру объявили об ограничениях в финансировании проектов и компаний в сфере добычи угля и угольной генерации. Среди них — Barclays, Credit Suisse, Goldman Sachs, HSBC, Morgan Stanley и другие. Это не лучшее направление для вашего стартапа.




Альтернативная энергия. Этот вид энергетики становится более доступным. Министерство энергетики США планирует снизить стоимость солнечной электроэнергии на 60% к 2030 году: с 4,6 цента/кВт*ч до 2 центов/кВт*ч. Именно с солнечной энергетикой связаны главные надежды: петротермальная (энергия ядра Земли) невыгодна, у гидротермальная высокий КПД только в районах с вулканической активностью, а ветряная сопровождается постоянным гулом и вибрациями. Она не станет популярным локальным инструментом «при доме», особенно в городах.




Решение в городах будущего, скорее всего, будет соломоновым и сможет сочетать комбинацию централизованного (оно экономически и экологически выгодно) и локального (крыши автомобилей, домов, фасады — все, где можно разместить солнечные панели) электроснабжения.




Рост населения приведет к более плотной застройке и урбанизации в будущем — для многоэтажек лучше подходит центральное электроснабжение. Есть вероятность появления лимитов потребления централизованной энергии, чтобы стимулировать людей часть энергии генерировать самим. Несмотря на энергосберегающие технологии, потребности человека растут. По данным ООН, в странах с высоким уровнем дохода экослед на душу населения в 10 раз выше, чем в странах с низким уровнем.




Рассчитать свой экослед можно с помощьюспециального экокалькулятора от ООН.




Возобновляемое vs ископаемое

Второй уровень конкуренции — между традиционной (ископаемой) и альтернативной энергетикой. Управление энергетической информации США ожидает, что в стране альтернативные источники скоро обгонят ископаемые. В Шотландии возобновляемые источники покрывают 97% потребностей домохозяйств. А вот в России традиционная энергетика останется основной еще минимум на 15 лет из-за сырьевого характера экономики.

В ЕС для исполнения Парижского соглашения и удержания прироста глобальной средней температуры ниже 2 °C также планируется сокращение выбросов энергетического сектора вплоть до нулевого уровня, а это означает переход на возобновляемые источники энергии. В статье Applied Energy: Is a 100% Renewable European Power System Feasible by 2050 авторы смоделировали для каждой страны Евросоюза оптимальное соотношение между различными видами ВИЭ, исходя из их климатических особенностей и прогноза по росту общего потребления энергии к 2050 году.



Весьма вероятно, что за исполнением обязательств по сокращению выбросов СО2 разными странами, в том числе и в городах будущего, будет следить «климатический полицейский». Проект Climate TRACE представляет собой систему, которая на основе спутниковых снимков в инфракрасном спектре с помощью компьютерного моделирования может найти источники загрязнения по всей планете и оценить их пагубное воздействие. По прогнозам, уже в 2021 году экологические организации смогут проверить, как правительства во всем мире соблюдают обязательства по сокращению выбросов парниковых газов.

Главные челленджи десятилетия: научиться эффективно перерабатывать отслужившие компоненты установок солнечной и ветроэнергетики и наладить многократное использование редкоземельных металлов. Например, к все тому же 2050 году общий вес лопастей отслуживших ветрогенераторов составит 40 млн тонн. The European Technology & Innovation Platform on Wind Energy предлагает разрезать лопасти, а потом измельчать в крошку для производства стройматериалов. Но переработать их непросто — установок такого размера почти нет, логистика до них сложная и дорогая.




Промышленный ветрогенератор можно построить за 7–10 дней. Егосредняя продолжительность жизни — 20–30 лет, а лопасти разлагаются сотни лет.




С солнечными батареями тоже проблемы. Фотогальванические панели содержат примеси свинца, кадмия и сурьмы. При демонтаже они попадают в почву и отравляют ее, вымываются дождями в водоносные слои. Последние годы такие отходы незаконно вывозят в бедные страны. По данным ООН, так поступают с 60–90% от всех отслуживших панелей. Некоторые государства выбирают более хитрый путь, продавая б/у панели с низким остаточным ресурсом в страны третьего мира.

Сторонники альтернативной энергетики могут возразить и напомнить про угольные ТЭС, которые занимают в Азиатско-Тихоокеанском регионе 47%, но существует и атомная энергетика из ископаемого топлива. На фоне проблем с переработкой солнечных и ветровых установок она выглядит верхом экологичности. И в этом противостоянии победителя нет.

По пути к потребителю

Добыча электроэнергии — не единственный элемент в системе электроэнергетики, который ждут большие изменения. Перспективной выглядит работа также на уровне передачи и использования энергии. Данные RUTAS показывают: сегодня необходимо генерировать на 20–40% больше энергии, чем реально нужно потребителю. Это связано с техническими потерями (до 20%) и реактивным потреблением мощности современной бытовой и офисной техникой (до 30%).

В компании есть технология, которая охватывает все этапы прохождения электроэнергии: от генерации (высокое напряжение) через линии передач (среднее напряжение) до потребителей (низкое напряжение). Упоминаемая выше в контексте инфраструктуры для электромобилей RUTAS 4K позволяет сократить технические потери до 7% от отпущенной электроэнергии и почти полностью исключить потребление реактивной мощности техникой.

Решение снижает количество необходимой энергии для генерации, значит, нужно меньше топлива. То есть ТЭС в Сибири, на Дальнем Востоке и Урале смогут использовать меньше угля для генерации, выделять меньше СО2 и экономить ресурсы. То же самое работает для газовой генерации и любой другой.

Уместно провести аналогию со строительством дома. Фундамент электроэнергетики — это генерация, кабельные и воздушные линии, трансформаторы и электродвигатели. Фундамент — грубый черновой вариант, поверх которого необходима стяжка пола. Без нее не разместить мебель, технику и необходимые атрибуты для цивилизованной жизни. Технология RUTAS 4К — та самая стяжка, которая помогает обуздать энергию, снизить на 67% количество нарушений, приводящих к перерывам электроснабжения.




На 55% сокращается время без электроснабжения для домохозяйств в городах, где применили технологию RUTAS 4K.




Технологии помогают и в частных решениях. В 2020 году журнал Time в качестве одного из 100 лучших изобретений 2020 года выбрал систему для управления сооружениями BrainBox AI. Система на основе искусственного интеллекта использует метеосводки, информацию об осадках и других явлениях внешней среды для прогнозирования тепловых условий в здании, а затем регулирует мощность кондиционирования или отопления. Запущенная в прошлом году технология контролирует температуру на площади более 3,6 млн м2 здания, помогая сократить выбросы СО2 на 20–40%. А литий-ионный аккумулятор Powerwall, разработанный компанией Tesla, помогает распределить нагрузку на сети и используется в качестве источника резервного питания в частных домах: он накапливает выработанную электростанциями или ВИЭ энергию в периоды пониженного потребления и отдает ее в пиковые моменты или при перебоях с подачей энергии.

Строительство меняет энергетику

Сегодня энергоэффективность идет рядом с экологией, а работа в направлении устойчивого развития помогает привлекать кадры и находить инвестиции. Логика прямая: здания и сооружения с большим количеством естественного света тратят меньше ресурсов на приборы освещения, с хорошей теплоизоляцией — на отопление и так далее. С 1990 года в мире существует метод экологической оценки эффективности зданий (BREEAM), по которому сертифицировано более 200 тыс. зданий и сооружений.

В России, например, практически все торговые центры МЕГА прошли сертификацию BREEAM in USE International с оценкой Very Good. В этом году Ingka Investments (как и МЕГА, входит в Ingka Group) приобрела 49% акций восьми солнечных электростанций на юго-западе России. Энергетическая мощность проектов составит 160 МВт: этого достаточно для обеспечения электричеством части торговых центров и всех магазинов ИКЕА в России.



Перемены касаются также жилищного и офисного строительства. Например, небоскреб Tower C в Шеньчжэене (Китай) от Zaha Khadid Architects построят только из переработанных материалов, а специальный затеняющий фасад в конструкции башен поспособствует вентиляции и не даст перегреваться — меньше потребуется энергии для кондиционирования.




Новостройки в России в 7–9 раз энергоэффективнее, чем хрущевки. Энергозатраты хрущевки составляют 350–450 кВт*ч на квадратный метр в год, а самой обычной новостройки — не более 90 кВт*ч на квадратный метр. Расчет делали на примере Москвы. Получается, что старый дом в пять этажей тратит столько же электричества, как новый в 35 этажей, при аналогичной площади основания.




Меняется и производство стройматериалов, даже таких энергоемких, как сталь и бетон. Например, другой лауреат журнала Time в 2020 году, Heliogen HelioHeat, представляет 100 000 размещенных в поле зеркал. Ими управляет компьютер, концентрируя отражающийся солнечный луч на башне в 40 м. Там температура достигает 1 100 °C: достаточно для плавления стали и производства цемента. Можно обойтись без сжигания ископаемого топлива. По словам основателя Heliogen Билла Гросса, в последующих версиях технологию будут также использовать для создания водорода для автомобилей с нулевым уровнем выбросов.

Пожалуй, за такими многофункциональными, экологичными и умными проектами и есть будущее промышленности и городов. Мы не можем точно знать, какими именно встретят нас мегаполисы спустя 10 или 20 лет, зато через инновации в энергетике легко делаем «слепки будущего». Все эти удивительные технологии в очередной раз подтверждают фразу писателя-фантаста Уильяма Гибсона: «Будущее уже наступило. Просто оно еще неравномерно распределено».

Источник

Tags: Россия, электроэнергия
Subscribe

Posts from This Journal “электроэнергия” Tag

promo luckyea77 december 30, 15:00 8
Buy for 10 tokens
По этой ссылке (или этой) можно скачать информационную базу для программы "1С:Предприятие". С помощью данной базы можно готовиться и сдавать экзамены по темам: - Электробезопасность - Основы промышленной безопасности А.1 - Специальные требования промышленной безопасности: Б 9.31.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments