Системы хранения энергии
Системы хранения энергии
Эффективное использование мировых энергетических ресурсов зависит не только от способов их использования, но и от методов хранения выработанной энергии. По прогнозам аналитиков GMT Research объем рынка хранения энергии активно развивается и уже в 2020 году в 26 раз превысит показатель 2014 года. В 2015 году примерно 16% от общего объема рынка пришлось на домашние системы хранения энергии. Это обусловлено тем, что при размещении солнечной или ветряной электростанции желательно устанавливать также и систему хранения энергии, поскольку электроэнергия из возобновляемых источников энергии вырабатывается неравномерно на протяжении дня. К примеру, солнечная энергия вырабатывается только днем, но использоваться она должна на протяжении всего дня. Или выдался пасмурный день, а генерация составила существенно меньше, чем ежедневное потребление вашего домохозяйства. Именно для таких случаев и предназначены системы хранения энергии.
Технологии хранения энергии
Сегодня на рынке систем хранения энергии наиболее распространена литий-ионная технология. К примеру, в 2015 году в 95% случаев применялись литий-ионные аккумуляторы. Они также широко используются на потребительском рынке и на рынке автомобилей, где устанавливаются в гибридных или полностью электрических транспортных средствах. Цены на литий-ионные батареи снижаются, их безопасность повышается, они хорошо себя показывают в системах, где необходимо большое количество энергии в течение короткого периода (силовые установки), и в системах, которые требуют меньшее количество энергии в течение более длительного периода. Таким образом литий-ионные аккумуляторы подходят для хранения энергии любым потребителям — от крупных коммунальных предприятий, занимающихся передачей и распределением энергии, до индивидуальных коммерческих и жилых объектов.
Однако полезность литий-ионной технологии необходимо дополнительно оговаривать. Во-первых, очень важно, чтобы эксплуатационные характеристики разных типов литий-ионных батарей соответствовали поставленным задачам. Например, для больших электростанций одна модель аккумулятора может быть на 80% эффективнее, чем другая из-за способности АКБ быстро заряжаться и разряжаться. Во-вторых, в некоторых частных случаях другие технологии могут работать лучше. Например, для управления системой заряда и хранения энергии в жилых системах свинцово-кислотные батареи могут оказаться более эффективными. А для крупномасштабных электростанций щелочные батареи являются более экономичными, но только для коротких периодов зарядки и разрядки (быстрее одного часа).
Основные характеристики систем хранения энергии
Одной из главных характеристик для любых систем хранения энергии является полезная емкость. Этот параметр системы накопления энергии зависит от номинальной мощности, допустимой глубины разряда и уменьшения емкости аккумулятора с течением времени. Например, Adara Power предлагает систему хранения энергии для домохозяйств номинальной мощностью аккумулятора 8,6 кВт⋅ч. При этом, заявленная максимально допустимая глубина разряда для этой системы составляет 75%. Следовательно, полезная емкость аккумуляторов Adara составляет 6,45 кВт⋅ч. В то же время прямой конкурент — Tesla — выпускает системы хранения энергии Powerwall, которые имеют допустимую глубину разряда в 100%. Для них полезная емкость будет равна номинальной (7 или 10 кВт⋅ч).
Тем не менее, номинальная емкость аккумулятора заявлена только на первый день их работы. С течением времени полезная емкость будет медленно уменьшаться из-за износа. Количество циклов, на которое рассчитана система, это характеристика долговечности аккумулятора. Срок службы батареи сильно зависит от характера использования. К примеру, производитель может оценить срок жизни одной и той же батареи в 4000 циклов при глубине разряда в 70% или в 3000 циклов при глубине разряда 85%. Клиенты должны иметь доступ к таким данным, однако на практике эти данные практически невозможно найти.
Знать количество циклов при разных условиях использования важно с точки зрения максимизации отдачи аккумулятора для клиента. К примеру, Sonnen дает гарантию на все свои системы хранения энергии SonnenBatterie в виде «10 000 циклов или 10 лет». При использовании такой системы в обычном режиме вы получаете лишь порядка 3650 циклов за 10 лет. Таким образом, чтобы приблизиться к 10 000 циклов в течение гарантийного срока вы должны осуществлять порядка 3 циклов в день, для чего потребуются специальные условия. Примером может послужить использование системы, не только для собственного потребления, но и для продажи электроэнергии в сеть.
Бизнес-модели для систем хранения энергии
Существует несколько экономических сценариев для владельцев систем хранения энергии, рассмотрим их ниже.
Автономная домашняя электростанция
В этом случае вы используете вашу систему хранения энергии, чтобы хранить выработанную энергию для своих нужд и сделать ваш дом энергонезависимым. Избыток генерируемой энергии в течение дня хранится в системе аккумуляторов для потребления в ночное время. Однако для таких систем необходим дополнительный контроль количества выработанной энергии, также желательно наличие резервного источника питания. В сущности, такая система хранения энергии должна рассчитывать потребление энергии домохозяйством в режиме реального времени для оптимизации производства электроэнергии. Кроме того, система должна сокращать генерацию, когда количество вырабатываемой энергии превышает объем системы хранения. Такой вариант размещения является выгодным при желании клиента стать полностью энергонезависимым или в регионах с высокой стоимостью электроэнергии.
Резервная домашняя электростанция
Этот вариант энергосистемы будет интересен для домохозяйств, расположенных в регионах, имеющих проблемы с поставками энергии. Электростанция производит электричество только до полного заполнения системы хранения, после чего выключается. В результате к моменту отключения питания вы имеете всегда полностью заряженную систему аккумуляторов, а также можете при необходимости вырабатывать электроэнергию самостоятельно. В таком случае вам необходимо рассчитать количество энергии, необходимое для обеспечения дома в периоды отключения электричества и установить соответствующих размеров систему хранения энергии.
Сетевая домашняя электростанция
В таком случае вы преследуете цель продавать вырабатываемую энергию выше цены, по которой вы покупаете ее у государства. В условиях Украины такое решение является довольно выгодным, поскольку государство обязано выкупать у вас электроэнергию по «зеленому» тарифу, который привязан к стоимости евро. Чтобы продавать электричество напрямую вам не понадобится устанавливать систему хранения энергии, что позволяет значительно сэкономить.
Феномен отрицательных цен на электроэнергию
Отрицательные цены на электроэнергию являются относительно новым явлением на оптовых рынках электроэнергии. Впервые они были замечены на немецком дневном рынке в 2007 году и в настоящее время довольно редки, но в 2012 году при формировании цен на следующий день были 56 часов в 15 различных дней, когда цены опускались до отрицательных значений. Это означает, что поставщики электроэнергии должны были платить потребителям, чтобы последние использовали поставляемое им электричество. Такое явление возникает, когда подаче электроэнергии соответствует исключительно низкий спрос и поставщик решает, что расходы, связанные с выключением и перезапуском всей системы питания, больше, чем расходы, связанные с оплатой внешней стороне для использования произведенной электроэнергии. Отрицательные цены на электроэнергию указывают на негибкость существующего режима, и их появление отражает необходимость в системах хранения энергии. Их присутствие должно стимулировать рынок хранения энергии: вместо того, чтобы покупать энергию и затем продавать ее в более поздний период, обладатель системы хранения энергии может «купить» энергию (за которую ему заплатит поставщик) и потом продать ее позже, получая, таким образом, двойную выгоду. При этом факт установки систем хранения энергии будет толкать цены вверх и достаточно большой рынок хранения энергии сам по себе приведет к исчезновению отрицательных цен на электроэнергию.
Приведенный в данной статье материал позволяет сделать несколько важных выводов:
Во-первых, системы хранения энергии уже имеют экономический потенциал при выполнении некоторых условиях. Про это часто забывают, не учитывая государственные дотации для проектов по хранению энергии и экономические потери от перебоев в подаче электроэнергии.
Во-вторых, при проектировании системы хранения энергии необходимо решить какая технология (литий-ионная, свинцово-кислотная, щелочная или другая) больше подойдет для достижения ваших целей. Стратегия с использованием нескольких технологий будет стоить дороже, но и позволит вашей системе быть более гибкой.
Наконец, наиболее важный вывод заключается в следующем: развитие рынка систем хранения энергии может перевернуть существующую модель энергетического обеспечения мира. Сегодня нетрадиционная энергетика используется в основном для удовлетворения мгновенной потребности в энергии. Системы же хранения энергии помогают сглаживать разницу между периодами генерации энергии и нагрузки на сеть. Со временем, возобновляемые источники энергии будут все больше и больше заменять привычные уголь и газ.
Накопительная сила энергии
В России формируется рынок систем накопления энергии — разрабатываются новые технологии, которые должны улучшить инфраструктуру в регионах. К примеру, в России до 2018 года в промышленных масштабах энергию хранили при помощи гидроаккумулирующих станций. Однако этот метод ограничен и сегодня не удовлетворяет потребности всей индустрии. Ученые из Новосибирска в качестве альтернативы разработали накопители электроэнергии на основе литий-ионных аккумуляторов. Предполагается, что уже в 2020 году предприятие начнет серийное производство, что даст отечественной электроэнергетике мощный импульс для развития. Эксперты стартап-проекту дали высокую оценку, но с оговоркой: для массового производства необходимо, чтобы стоимость продукта была ниже, а цена электроэнергии — выше.
В августе 2017 года Министерство энергетики РФ опубликовало «Концепцию развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации». Ее цель — создание в России новой высокотехнологичной отрасли электроэнергии. Для достижения поставленной цели Минэнерго предложило поддержать ряд пилотных проектов, в том числе реализацию обеспечивающих НИОКР, снять регуляторные барьеры, разработать мероприятия по стимулированию спроса на системы хранения электроэнергии и развитию рынка, осуществить меры по развитию научно-технологической инфраструктуры. Всего, по данным авторов российской концепции, за последние три года в рамках развития науки и технологий на соответствующие НИОКР выделено 1,3 млрд руб.
По данным «Роснано», объем мирового рынка систем хранения электроэнергии в 2025 году составит около $80 млрд. В оптимистичном сценарии размер российского рынка к этому времени достигнет $8 млрд в год (в реалистичном — $1,5–3 млрд в год). Экономический эффект составит (за вычетом инвестиций) $11 млрд в год (в реалистичном сценарии — $2,5–5 млрд в год).
Система накопления энергии предназначена для накопления, хранения и отдачи электроэнергии в сеть или нагрузку с целью поддержания функционирования энергосистемы с обеспечением требуемого качества электроэнергии и реализации необходимых режимов работы энергосистемы.
В Минэнерго подчеркивают, что Россия к формированию национальной промышленности систем накопления энергии (СНЭ) и развитию рынка применения этих систем в экономике приступила с существенным опозданием. К примеру, США первые проекты начали реализовывать еще в 2010 году, Китай и Великобритания — в 2016-м, Австралия — в 2017-м. Из числа иностранных компаний активно разрабатывают накопители французская Total и итальянская Enel.
В России современные проекты СНЭ появились только в 2018 году. До этого копить энергию можно было только в микромасштабах — в аккумуляторах бытовой техники или электромобилей. В «большой энергетике» единственным методом накопления были гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Но сфера применения ГАЭС ограничена, и в мире, по расчетам IRENA, их всего около 120 ГВт — примерно вдвое меньше мощности всей генерации России.
В качестве альтернативы устаревшей системе ведется разработка современных технологий. В России этим занимаются ПАО «Россети», ГК «Росатом» и АО «Роснано». В феврале 2020 года первые образцы отечественных устройств на основе литий-ионных аккумуляторов представила новосибирская компания ООО «Системы накопления энергии» (ООО «СНЭ», проект «Роснано»). Компания «Хевел» (совместное предприятие «Реновы» Виктора Вексельберга и «Реам менеджмента» Михаила Сиволдаева) в феврале этого года инициировала комплексные испытания отечественных накопителей емкостью 250 и 460 кВт•ч на солнечных электростанциях в Тыве. Оборудование доставили из Новосибирска в поселки Мугур-Аксы и Кызыл-Хая, где совокупно проживают более 6 тыс. человек. Ранее электростанция в этих населенных пунктах работала исключительно на дизельном топливе. После установки солнечной электростанции и аккумуляторов за счет оптимизации загрузки дизельной электростанции и эффективного использования электроэнергии, выработанной солнечными панелями, по оценке компании «Хевел», затраты на покупку горючего снизились вдвое.
По истечении полугода, по словам руководителя проектов ООО «СНЭ» Романа Фролова, испытания оборудования подтвердили заявленные характеристики, и сегодня оба устройства готовы к вводу в промышленную эксплуатацию. Получены сертификаты соответствия требованиям Таможенного союза.
Собеседник отметил, что «Хевел» вела переговоры, в том числе, с компаниями из Германии, Франции и Китая. Однако отечественные устройства оказались дешевле зарубежных аналогов при сопоставимых технических характеристиках. Стоимость российского накопителя емкостью 1 MВт•ч, по данным компании «СНЭ», около 45 млн руб. (стоимость устройства зависит от мощности, энергоемкости, функционала и конструктивного исполнения). Системы состоят в основном из отечественных компонентов.
«В настоящее время силами нашей компании изготавливаются еще две системы по 4 МВт каждая, и это на сегодняшний день самые крупные в СНГ системы накопления электрической энергии. Они будут отправлены заказчику до конца 2020 года»,— сообщил господин Фролов. Новосибирский накопитель также приобрела лаборатория инжинирингового центра «Автономная арктическая энергетика» МФТИ.
Срок окупаемости накопителей в компании оценили в среднем в 2–5 лет в зависимости от периода применения, стоимости топлива и электроэнергии на объекте эксплуатации. «Например, на новых объектах нефтегазовой отрасли система может окупить себя по факту установки, так как позволяет использовать меньшее количество генераторных агрегатов, таким образом снижая капитальные затраты»,— добавил Роман Фролов.
Как пояснили в компании, инвестиции в развитие предприятия вложили два основных участника — ООО «Системы постоянного тока» (ООО «СПТ») и Фонд инфраструктурных и образовательных программ «Роснано». На разработку технологии также был получен грант от Министерства образования, вложены собственные средства ООО «СНЭ». Общая сумма всех инвестиций превысила 100 млн руб. Выйти на самоокупаемость предприятие планирует к 2021 году. Производственная мощность в ближайшие три года должна вырасти до 50 МВт.
Директор ООО «СПТ» Вячеслав Колесников подчеркнул, что накопители такой мощности в России еще не производили, а во всем мире их выпускают всего несколько предприятий.
«Росатом» в августе прошлого года заявил о разработке нескольких типов и модификаций накопителей диапазоном электрической емкости до 250 кВт•ч. Первый опытный образец накопителя для пассажирского транспорта в 2018 году прошел ходовые испытания. Ключевыми производственными площадками станут два предприятия топливного дивизиона «Росатома» — научно-производственное объединение «Центротех» (ООО «НПО „Центротех“») в Новоуральске Свердловской области, где помимо производства газовых центрифуг развиваются технологии неядерного машиностроения, а также Новосибирский завод химконцентратов (ПАО «НЗХК») — крупнейший российский производитель и экспортер литиевой продукции.
Совет директоров компании «Россети» в декабре 2018 года одобрил концепцию «Цифровая трансформация 2030». Программа реализуется, в том числе, в дочерних предприятиях «Россети Центр», «Россети Сибирь», «Россети Северо-Запад». Проект предполагает использование СНЭ для нужд электрических сетей филиалов, что позволит обеспечить надежное и бесперебойное питание в периоды зимнего максимума. Первые устройства будут установлены в этом году во Владимирской и Белгородской областях. «По итогам пилотных проектов будет принято решение об их внедрении в масштабах группы компаний „Россети“»,— отметил заместитель генерального директора по стратегическому развитию и технологическим инновациям холдинга Евгений Ольхович.
«Мировой тренд использования накопителей в энергетике постепенно приобретает в России популярность,— говорит зампредправления УК „Роснано“ Юрий Удальцов.— Внедрение данной технологии предоставит потребителям больше свободы в управлении нагрузками и частично сократит их расходы на расширение энергетических мощностей».
«Я убежден, что современная электроэнергетика, в том числе и российская, стоит на пороге глобальных перемен. И одной из важных ступеней к энергопереходу станет развитие технологий накопления энергии и удешевление хранения электроэнергии. За счет накопителей генерация сможет оптимизировать режимы работы оборудования, сети — оптимизировать загрузку, а потребители — выравнивать свое потребление и сохранять электроэнергию для будущего использования. Если смотреть глобально, то ожидаемый технологический прорыв в области хранения энергии сможет кардинально снизить ограничения на пути развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ), вдохнуть в них вторую жизнь и в перспективе радикально изменить сами принципы работы электроэнергетических систем»,— прокомментировал президент Российской ассоциации малой энергетики Максим Загорнов.
Эксперты отмечают, что рынок накопителей электроэнергии для энергетики — один из самых перспективных рынков высоких технологий в мире, демонстрирующий экспоненциальные темпы роста. McKinsey Global Institute включил этот тип технологий в число 12 наиболее значимых для развития мировой экономики. По прогнозу Bloomberg New Energy Finance, за 2016–2030 годы объем инвестиций в системы накопления электроэнергии превысит $100 млрд.
Для масштабного развития российских технологий накопления энергии нужна поддержка, прежде всего, развития возобновляемой энергетики на внутреннем рынке, уверены участники рынка. Между тем одной из характерных особенностей российской энергетической системы является наличие зон свободных перетоков, когда не важен факт наличия генерации в конкретном регионе, если есть сетевая инфраструктура. «В России доля возобновляемой генерации в общем энергобалансе не превышает 1%, поэтому в качестве естественного „резерва“ используется сетевая инфраструктура. Системы накопления же активно используются в регионах, где централизованное электроснабжение отсутствует, а также в системах с высокой или растущей долей возобновляемой энергетики»,— комментирует заместитель начальника управления по внешним связям компании «Хевел» Анастасия Бердникова.
Для широкого распространения накопителей энергии нужен спрос со стороны объектов генерации на основе ВИЭ, отмечает и ведущий эксперт УК «Финам менеджмент» Дмитрий Баранов. «Пока нельзя говорить о том, что этот проект „раскачает рынок“, скорее нужно говорить о том, что такие шаги помогают России сохранить свое место среди технологически развитых стран, способствуют развитию ВИЭ в стране. Если опыт эксплуатации данного оборудования окажется успешным, то это действительно может дать толчок отрасли, ускорить серийное производство данных элементов»,— говорит собеседник.
Ограничивает развитие рынка накопителей энергии, по мнению генерального директора ООО «Энкост» Владимира Зайцева, высокая стоимость оборудования. «Экономическая выгода от использования накопителей очень небольшая, поэтому для массового производства необходимо, чтобы их стоимость сильно упала, а цена электроэнергии выросла»,— считает он.
«Нет ничего удивительного в том, что новое оборудование пока дорогое, так происходит всегда со сложной техникой. Но можно не сомневаться, что после начала серийного производства стоимость оборудования снизится, что позволит проекту быстрее выйти на прибыль. Причем если его характеристики будут лучше, чем у аналогов, его будут приобретать не только внутренние потребители, но и зарубежные, его можно будет продавать в другие страны, что отвечает задаче увеличения высокотехнологичного экспорта из РФ, наращивания валютных поступлений в страну»,— отмечает господин Баранов.
Для масштабного развития российских технологий накопления энергии необходимы не только адекватные цены на продукцию на внутреннем рынке, но и конкурентная цена для экспортных рынков, которая, в свою очередь, достижима только при условии больших объемов производства, считает Анастасия Бердникова.
Но прежде чем выводить продукт на внешний рынок, по словам Романа Фролова, необходимо решить административные проблемы, которые проявляются из-за отсутствия нормативно-технической документации (ГОСТ, стандарты), устанавливающей требования к продукции, испытательных и сертификационных центров, компетентных в проведении оценки соответствия продукции утвержденным требованиям.
Работы по устранению этих барьеров ведутся в рамках «дорожной карты» «Энерджинет» (распоряжение от 28 апреля 2018 года №830-р). План мероприятий («дорожная карта») по совершенствованию законодательства и устранению административных барьеров с целью обеспечения реализации «Национальной технологической инициативы» направлен на устранение барьеров при создании и внедрении новых технологий и продуктов в сфере энергетики, в том числе при улучшении качества услуг в области энергоснабжения, развитии энергетики на труднодоступных и изолированных территориях.
Накопительная сила энергии
В России формируется рынок систем накопления энергии — разрабатываются новые технологии, которые должны улучшить инфраструктуру в регионах. К примеру, в России до 2018 года в промышленных масштабах энергию хранили при помощи гидроаккумулирующих станций. Однако этот метод ограничен и сегодня не удовлетворяет потребности всей индустрии. Ученые из Новосибирска в качестве альтернативы разработали накопители электроэнергии на основе литий-ионных аккумуляторов. Предполагается, что уже в 2020 году предприятие начнет серийное производство, что даст отечественной электроэнергетике мощный импульс для развития. Эксперты стартап-проекту дали высокую оценку, но с оговоркой: для массового производства необходимо, чтобы стоимость продукта была ниже, а цена электроэнергии — выше.
В августе 2017 года Министерство энергетики РФ опубликовало «Концепцию развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации». Ее цель — создание в России новой высокотехнологичной отрасли электроэнергии. Для достижения поставленной цели Минэнерго предложило поддержать ряд пилотных проектов, в том числе реализацию обеспечивающих НИОКР, снять регуляторные барьеры, разработать мероприятия по стимулированию спроса на системы хранения электроэнергии и развитию рынка, осуществить меры по развитию научно-технологической инфраструктуры. Всего, по данным авторов российской концепции, за последние три года в рамках развития науки и технологий на соответствующие НИОКР выделено 1,3 млрд руб.
По данным «Роснано», объем мирового рынка систем хранения электроэнергии в 2025 году составит около $80 млрд. В оптимистичном сценарии размер российского рынка к этому времени достигнет $8 млрд в год (в реалистичном — $1,5–3 млрд в год). Экономический эффект составит (за вычетом инвестиций) $11 млрд в год (в реалистичном сценарии — $2,5–5 млрд в год).
Система накопления энергии предназначена для накопления, хранения и отдачи электроэнергии в сеть или нагрузку с целью поддержания функционирования энергосистемы с обеспечением требуемого качества электроэнергии и реализации необходимых режимов работы энергосистемы.
В Минэнерго подчеркивают, что Россия к формированию национальной промышленности систем накопления энергии (СНЭ) и развитию рынка применения этих систем в экономике приступила с существенным опозданием. К примеру, США первые проекты начали реализовывать еще в 2010 году, Китай и Великобритания — в 2016-м, Австралия — в 2017-м. Из числа иностранных компаний активно разрабатывают накопители французская Total и итальянская Enel.
В России современные проекты СНЭ появились только в 2018 году. До этого копить энергию можно было только в микромасштабах — в аккумуляторах бытовой техники или электромобилей. В «большой энергетике» единственным методом накопления были гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Но сфера применения ГАЭС ограничена, и в мире, по расчетам IRENA, их всего около 120 ГВт — примерно вдвое меньше мощности всей генерации России.
В качестве альтернативы устаревшей системе ведется разработка современных технологий. В России этим занимаются ПАО «Россети», ГК «Росатом» и АО «Роснано». В феврале 2020 года первые образцы отечественных устройств на основе литий-ионных аккумуляторов представила новосибирская компания ООО «Системы накопления энергии» (ООО «СНЭ», проект «Роснано»). Компания «Хевел» (совместное предприятие «Реновы» Виктора Вексельберга и «Реам менеджмента» Михаила Сиволдаева) в феврале этого года инициировала комплексные испытания отечественных накопителей емкостью 250 и 460 кВт•ч на солнечных электростанциях в Тыве. Оборудование доставили из Новосибирска в поселки Мугур-Аксы и Кызыл-Хая, где совокупно проживают более 6 тыс. человек. Ранее электростанция в этих населенных пунктах работала исключительно на дизельном топливе. После установки солнечной электростанции и аккумуляторов за счет оптимизации загрузки дизельной электростанции и эффективного использования электроэнергии, выработанной солнечными панелями, по оценке компании «Хевел», затраты на покупку горючего снизились вдвое.
По истечении полугода, по словам руководителя проектов ООО «СНЭ» Романа Фролова, испытания оборудования подтвердили заявленные характеристики, и сегодня оба устройства готовы к вводу в промышленную эксплуатацию. Получены сертификаты соответствия требованиям Таможенного союза.
Собеседник отметил, что «Хевел» вела переговоры, в том числе, с компаниями из Германии, Франции и Китая. Однако отечественные устройства оказались дешевле зарубежных аналогов при сопоставимых технических характеристиках. Стоимость российского накопителя емкостью 1 MВт•ч, по данным компании «СНЭ», около 45 млн руб. (стоимость устройства зависит от мощности, энергоемкости, функционала и конструктивного исполнения). Системы состоят в основном из отечественных компонентов.
«В настоящее время силами нашей компании изготавливаются еще две системы по 4 МВт каждая, и это на сегодняшний день самые крупные в СНГ системы накопления электрической энергии. Они будут отправлены заказчику до конца 2020 года»,— сообщил господин Фролов. Новосибирский накопитель также приобрела лаборатория инжинирингового центра «Автономная арктическая энергетика» МФТИ.
Срок окупаемости накопителей в компании оценили в среднем в 2–5 лет в зависимости от периода применения, стоимости топлива и электроэнергии на объекте эксплуатации. «Например, на новых объектах нефтегазовой отрасли система может окупить себя по факту установки, так как позволяет использовать меньшее количество генераторных агрегатов, таким образом снижая капитальные затраты»,— добавил Роман Фролов.
Как пояснили в компании, инвестиции в развитие предприятия вложили два основных участника — ООО «Системы постоянного тока» (ООО «СПТ») и Фонд инфраструктурных и образовательных программ «Роснано». На разработку технологии также был получен грант от Министерства образования, вложены собственные средства ООО «СНЭ». Общая сумма всех инвестиций превысила 100 млн руб. Выйти на самоокупаемость предприятие планирует к 2021 году. Производственная мощность в ближайшие три года должна вырасти до 50 МВт.
Директор ООО «СПТ» Вячеслав Колесников подчеркнул, что накопители такой мощности в России еще не производили, а во всем мире их выпускают всего несколько предприятий.
«Росатом» в августе прошлого года заявил о разработке нескольких типов и модификаций накопителей диапазоном электрической емкости до 250 кВт•ч. Первый опытный образец накопителя для пассажирского транспорта в 2018 году прошел ходовые испытания. Ключевыми производственными площадками станут два предприятия топливного дивизиона «Росатома» — научно-производственное объединение «Центротех» (ООО «НПО „Центротех“») в Новоуральске Свердловской области, где помимо производства газовых центрифуг развиваются технологии неядерного машиностроения, а также Новосибирский завод химконцентратов (ПАО «НЗХК») — крупнейший российский производитель и экспортер литиевой продукции.
Совет директоров компании «Россети» в декабре 2018 года одобрил концепцию «Цифровая трансформация 2030». Программа реализуется, в том числе, в дочерних предприятиях «Россети Центр», «Россети Сибирь», «Россети Северо-Запад». Проект предполагает использование СНЭ для нужд электрических сетей филиалов, что позволит обеспечить надежное и бесперебойное питание в периоды зимнего максимума. Первые устройства будут установлены в этом году во Владимирской и Белгородской областях. «По итогам пилотных проектов будет принято решение об их внедрении в масштабах группы компаний „Россети“»,— отметил заместитель генерального директора по стратегическому развитию и технологическим инновациям холдинга Евгений Ольхович.
«Мировой тренд использования накопителей в энергетике постепенно приобретает в России популярность,— говорит зампредправления УК „Роснано“ Юрий Удальцов.— Внедрение данной технологии предоставит потребителям больше свободы в управлении нагрузками и частично сократит их расходы на расширение энергетических мощностей».
«Я убежден, что современная электроэнергетика, в том числе и российская, стоит на пороге глобальных перемен. И одной из важных ступеней к энергопереходу станет развитие технологий накопления энергии и удешевление хранения электроэнергии. За счет накопителей генерация сможет оптимизировать режимы работы оборудования, сети — оптимизировать загрузку, а потребители — выравнивать свое потребление и сохранять электроэнергию для будущего использования. Если смотреть глобально, то ожидаемый технологический прорыв в области хранения энергии сможет кардинально снизить ограничения на пути развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ), вдохнуть в них вторую жизнь и в перспективе радикально изменить сами принципы работы электроэнергетических систем»,— прокомментировал президент Российской ассоциации малой энергетики Максим Загорнов.
Эксперты отмечают, что рынок накопителей электроэнергии для энергетики — один из самых перспективных рынков высоких технологий в мире, демонстрирующий экспоненциальные темпы роста. McKinsey Global Institute включил этот тип технологий в число 12 наиболее значимых для развития мировой экономики. По прогнозу Bloomberg New Energy Finance, за 2016–2030 годы объем инвестиций в системы накопления электроэнергии превысит $100 млрд.
Для масштабного развития российских технологий накопления энергии нужна поддержка, прежде всего, развития возобновляемой энергетики на внутреннем рынке, уверены участники рынка. Между тем одной из характерных особенностей российской энергетической системы является наличие зон свободных перетоков, когда не важен факт наличия генерации в конкретном регионе, если есть сетевая инфраструктура. «В России доля возобновляемой генерации в общем энергобалансе не превышает 1%, поэтому в качестве естественного „резерва“ используется сетевая инфраструктура. Системы накопления же активно используются в регионах, где централизованное электроснабжение отсутствует, а также в системах с высокой или растущей долей возобновляемой энергетики»,— комментирует заместитель начальника управления по внешним связям компании «Хевел» Анастасия Бердникова.
Для широкого распространения накопителей энергии нужен спрос со стороны объектов генерации на основе ВИЭ, отмечает и ведущий эксперт УК «Финам менеджмент» Дмитрий Баранов. «Пока нельзя говорить о том, что этот проект „раскачает рынок“, скорее нужно говорить о том, что такие шаги помогают России сохранить свое место среди технологически развитых стран, способствуют развитию ВИЭ в стране. Если опыт эксплуатации данного оборудования окажется успешным, то это действительно может дать толчок отрасли, ускорить серийное производство данных элементов»,— говорит собеседник.
Ограничивает развитие рынка накопителей энергии, по мнению генерального директора ООО «Энкост» Владимира Зайцева, высокая стоимость оборудования. «Экономическая выгода от использования накопителей очень небольшая, поэтому для массового производства необходимо, чтобы их стоимость сильно упала, а цена электроэнергии выросла»,— считает он.
«Нет ничего удивительного в том, что новое оборудование пока дорогое, так происходит всегда со сложной техникой. Но можно не сомневаться, что после начала серийного производства стоимость оборудования снизится, что позволит проекту быстрее выйти на прибыль. Причем если его характеристики будут лучше, чем у аналогов, его будут приобретать не только внутренние потребители, но и зарубежные, его можно будет продавать в другие страны, что отвечает задаче увеличения высокотехнологичного экспорта из РФ, наращивания валютных поступлений в страну»,— отмечает господин Баранов.
Для масштабного развития российских технологий накопления энергии необходимы не только адекватные цены на продукцию на внутреннем рынке, но и конкурентная цена для экспортных рынков, которая, в свою очередь, достижима только при условии больших объемов производства, считает Анастасия Бердникова.
Но прежде чем выводить продукт на внешний рынок, по словам Романа Фролова, необходимо решить административные проблемы, которые проявляются из-за отсутствия нормативно-технической документации (ГОСТ, стандарты), устанавливающей требования к продукции, испытательных и сертификационных центров, компетентных в проведении оценки соответствия продукции утвержденным требованиям.
Работы по устранению этих барьеров ведутся в рамках «дорожной карты» «Энерджинет» (распоряжение от 28 апреля 2018 года №830-р). План мероприятий («дорожная карта») по совершенствованию законодательства и устранению административных барьеров с целью обеспечения реализации «Национальной технологической инициативы» направлен на устранение барьеров при создании и внедрении новых технологий и продуктов в сфере энергетики, в том числе при улучшении качества услуг в области энергоснабжения, развитии энергетики на труднодоступных и изолированных территориях.
ВИЭ-проект: жилой дом с автономным энергоснабжением
Частный жилой дом автора в посёлке Индустриальный (город Краснодар) не подключён к силовым коммуникациям и уже в течение более 6,5 лет полностью энергонезависим. Для снабжения дома электричеством и теплом используются исключительно возобновляемые источники энергии и энергосберегающие технологии. Примечательно, что этот уникальный ВИЭ-дом круглый год не требует использования бензогенератора.
Техническое описание проекта энергонезависимого частного жилого дома
Проблемы энергообеспечения: отсутствие подключения ко всем коммуникациям. Решения и эффекты: комплексное решение — полностью автономное энергоснабжение дома. Установлены объекты ВИЭ — см. врезку в конце статьи.
Стоимость ветро-солнечной системы с аккумуляторами электрической энергии составляет 350 тыс. руб., котёл стоит около 100 тыс. руб, теплонасосная установка (ТНУ) — также 100 тыс. руб.
Комментарии Николая Дриги, автора проекта
— Идея реализовать этот проект родилась из моего желания переехать в собственный дом на большом участке земли в пригороде Краснодара.
Поскольку удобный участок нашёлся в зоне новой застройки, которая из себя представляла на тот момент времени буквально «чистое поле», я стал искать способы обеспечения своего дома автономными источниками энергии. Для этого пришлось собирать необходимую информацию и внимательно изучать опыт других людей. Принял решение, провёл расчёты, подобрал оборудование и реализовал проект. Главным исполнителем был я сам, а помогали мне мои друзья и мой однокурсник.
В процессе реализации организационных сложностей не было, поскольку никаких разрешений получать не требовалось, а небольшие технические сложности были решены в ходе расчёта системы и при последующей её модернизации.
Выбор оборудования происходил по наиважнейшему критерию — соотношению «цена/надёжность и ремонтопригодность». Исходя из этого, было принято решение — инвертор («сердце» всей системы) приобрести у отечественного производителя — компании «Микроарт».
Первый контроллер был приобретён от известного производителя из Тайваня, второй — у «Микроарта». Аккумуляторы были выбраны американского производства, специализированной серии марки «Троян». Солнечные поликристаллические панели — китайского производства известной торговой марки.
Ветровые генераторы — заводского производства, компания «Зонхан». К сожалению, на тот момент времени ни отечественных аккумуляторов, ни ветрогенераторов требуемого качества просто не было в доступе.
В результате реализации проекта было достигнуто многое из запланированного. Но достичь всего и сразу невозможно в принципе, поскольку постоянно появляется новый опыт, возникают новые идеи и продумываются новые планы.
Главная причина — на все серьёзные эксперименты и на модернизацию подобной сложной системы требуются деньги. Поэтому приходится двигаться последовательно и планомерно — как гласит известная русская пословица, «по одёжке протягивай ножки».
Проект дал весьма ценный опыт. Главный позитивный опыт заключается в том, что нет нерешаемых задач в деле обеспечения собственной энергией. Но наиболее рациональные варианты решения в каждом конкретном случае всегда бывают строго индивидуальными, поэтому простое копирование любого чужого решения может не привести к ожидаемому результату. Именно комплексный подход и учёт множества факторов обеспечивает разработку правильного решения.
В результате авторского эксперимента с ВИЭ-домом был также получен и негативный опыт. Но этот опыт связан только со слабой защитой многих существующих ветрогенераторов бытового уровня от буревых порывов ветра.
Источники:
http://www.kommersant.ru/doc/4095564
http://www.kommersant.ru/doc/4095564
http://www.c-o-k.ru/articles/vieproekt-zhiloy-dom-s-avtonomnym-energosnabzheniem
http://old.nanonewsnet.ru/news/2018/chetveronogogo-robota-nauchili-ritmichno-tantsevat-pod-muzyku
Загрузка...
