В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики
Шрифт:
Правительство поощряет инвестиции при помощи широкого спектра налоговых льгот. Также оно штрафует предприятия за недостижение целей по энергоэффективности. Приверженность Японии энергоэффективности прошла серьезную проверку во время энергетического кризиса летом 2011 г. Из-за аварии на атомной электростанции «Фукусима-Дайити» в ряде районов страны возник дефицит электроэнергии. При таких обстоятельствах mottainai была уже не альтернативой, а необходимостью.
Интеллектуальная энергосистема
Разрыв в энергосбережении можно устранить при помощи технологий или, скорее, при помощи сочетания технологий, ноу-хау и поведения. Кейтерай Каллахан, глава организации Alliance to Save Energy, отметил, что «если для других видов топлива необходима
Все это обуславливает потребность в изменении подхода к регулированию энергокомпаний, чтобы стимул инвестировать в энергосбережение был таким же весомым, как и стимул инвестировать в строительство новых электростанций. Как сказал Джеймс Роджерс, генеральный директор Duke Energy, «нам необходимо создать такую бизнес-модель, где сокращение мегаватт с точки зрения инвестиций не отличалось бы от производства мегаватт»18.
Но это обуславливает и потребность в технологиях, которые десятилетие или два назад были гораздо менее развиты или даже не существовали. Имеется в виду модернизация всей системы передачи электроэнергии: от генерирующих мощностей до конечного потребителя – дома, офиса или завода, иными словами, создание «интеллектуальной энергосистемы». Этот термин обрел огромную популярность – кто же будет против «интеллектуальной энергосистемы» или за «неинтеллектуальную энергосистему»? Но данная концепция имеет несколько определений. Как сказал глава одной из крупнейших энергокомпаний в мире, «концепция интеллектуальной энергосистемы богата, многогранна и непроста для понимания». В конце концов, это не одна технология, а набор технологий. Суть ее сводится к применению цифровых технологий, двусторонней связи, мониторинга, датчиков, информационных технологий и Интернета.
Основные усилия сейчас сосредоточены на разработке продвинутой измерительной инфраструктуры, которая получила название «интеллектуальный счетчик». Показания обычных счетчиков, которые существуют со времен Самюэля Инсулла, можно считывать. Интеллектуальный же счетчик – это прибор с гораздо более широкими функциональными возможностями. Он избавляет от необходимости считывать показания, поскольку направляет информацию непосредственно энергокомпании, которая получает четкое представление о том, как изменяется нагрузка в режиме реального времени. Помимо этого, он предоставляет домовладельцу информацию о том, сколько электроэнергии он потребляет в любой момент времени. При наличии внутридомовой сети эту информацию можно разбить по отдельным электроприборам, чтобы интеллектуальный холодильник или интеллектуальный телевизор взаимодействовал с интеллектуальным счетчиком. Располагая такой информацией, которая может поступать на блок управления, на веб-страницу потребителя или на его мобильный телефон, домовладелец может снижать потребление энергии электроприборами или даже отключать их в целях экономии.
Когда общее потребление электроэнергии достигает максимума, при помощи интеллектуального счетчика энергокомпания может снизить потребление электроэнергии конкретным домом. Например, в жаркую погоду, когда система электроснабжения работает на пределе, энергокомпания самостоятельно может повысить установку терморегулятора в доме (с согласия домовладельца) с 20 до 22 °С. Если электромобиль получит широкое распространение, интеллектуальный счетчик также будет играть важную роль в управлении подзарядкой, чтобы она осуществлялась поздно вечером, когда потребление электроэнергии на минимальном уровне. Интеллектуальный счетчик способен делать и еще одно – подтверждать экономию энергии. Это может иметь важное значение, если энергокомпания «платит» людям за более высокую энергоэффективность.
Все это направлено на достижение двух целей. Первая – снижение пиковой нагрузки, что уменьшает потребность в дорогостоящих генерирующих мощностях и позволяет экономить средства. Вторая цель – общее повышение энергоэффективности, т. е. экономия энергии и сокращение выбросов углекислого газа.
Все это
Помимо этого, существует и проблема конфиденциальности. Готовы ли потребители делиться информацией о потреблении электроэнергии с энергокомпанией и кто будет ведать сбором данных? Готовы ли потребители предоставить энергокомпании и третьей стороне возможность участвовать в управлении работой электроприборов в их доме? Возможно, они станут более сговорчивыми, если энергокомпания предоставит какие-то льготы в обмен на это право. Ответы на подобные вопросы в значительной мере предопределят эффект от интеллектуального счетчика.
Систему передачи электроэнергии просто необходимо сделать более интеллектуальной, а также расширить и реструктурировать, чтобы она и впредь справлялась с возрастающей нагрузкой в виде энергии возобновляемых источников. Электроэнергия, производимая угольной, атомной или газовой электростанцией, прогнозируема и передаваема. Электроэнергия, вырабатываемая ветровой или солнечной установкой, малопрогнозируема, выработка зависит от силы ветра и от того, светит ли солнце. Таким образом, энергосистема должна стать более гибкой и совершенной, чтобы принимать все более внушительную долю непостоянной энергии возобновляемых источников. Это требует инвестиций в линии электропередачи и в цифровое оборудование, необходимые для интеграции большего количества возобновляемых источников энергии в энергосистему, а также для поддержания баланса в энергосистеме, управления напряжением и избежания сбоев в функционировании. Это является основной задачей для Германии, которая планирует удвоить долю возобновляемых источников энергии в выработке электроэнергии к 2020 г.
Движение «интеллектуальная энергосистема» имеет еще одну очень важную цель – повышение надежности и обеспечение способности «самовосстанавливаться». Сделать так, чтобы такие погодные явления, как ледяной дождь или ураган, не приводили к отключению электроснабжения в некоторых районах, невозможно. Однако эта не такая уж серьезная рабочая проблема может вызывать эффект домино – приводить к отключению электроснабжения на большой территории.
Интеллектуальная энергосистема меняет ситуацию. Самовосстанавливающаяся энергосистема имеет датчики, обеспечивающие мониторинг в режиме реального времени, и компьютеры, которые оценивают серьезность проблемы и предлагают операторам варианты ее устранения. Также она обеспечивает двустороннюю связь между контрольными точками энергосистемы и техниками, находящимися в диспетчерских пунктах. Наличие более полной информации о проблеме позволяет энергокомпании значительно сократить время отсутствия электроснабжения и свести к минимуму последствия. Также оно позволяет минимизировать последствия внешнего воздействия – террористической атаки на объекты электроэнергетической инфраструктуры. В целом интеллектуальная энергосистема может ускорить реагирование на возникшую проблему и сократить время работы аварийной бригады20.
Интеллектуальная энергосистема также может стать большим шагом вперед в применении технологий для повышения энергоэффективности зданий. Вместе с тем внедрение новых технологий, которые необходимо интегрировать в существующую систему, не только сложно само по себе, но и связано с рядом рисков, проблем и перерасходом средств. Структура должна гарантировать, что более сложная, более интерактивная система, которая в большей степени опирается на информационные технологии и Интернет, не станет более уязвимой к действиям хакеров и кибератакам21.