Важнейший показатель уровня развития экономики – количество энергии, которое необходимо затратить на производство единицы валового внутреннего продукта. Только замена ламп накаливания на светодиоды помогает удешевить освещение в 8 раз. А речь идет лишь об одном из множества способов повышения энергоэффективности, пишет Форпост Северо-Запад.
Двадцать первый век принес большой прогресс в этой области. По оценке Международного энергетического агентства, по сравнению с 2000 годом энергоэффективность на планете повысилась на 13%. Это означает, что экономия сопоставима с общим потреблением энергетических ресурсов в Евросоюзе за 1 год. Положительный эффект состоит не только в снижении расхода топлива. Речь также об экологии и появлении новых рабочих мест в исследовательском секторе экономики.
Для добычи полезных ископаемых на участках, недоступных для единой энергосистемы, проблема сбережения энергии особенно важна. Высокие затраты на доставку топлива существенно снижают рентабельность проектов. С этим во многом связаны, например, сложности с ускоренным освоением Арктики. Однако прогресс не останавливается. Важным шагом стало в свое время появление многоагрегатных автономных дизельных электростанций. Они монтируются из нескольких параллельно подключенных генераторов. В моменты пиковой нагрузки задействована вся система, а при снижении потребления часть генераторов уходит в резерв и снижает свою нагрузку.
Работа всей системы в таких режимах становится неэффективной, поэтому следующий шаг в развитии энергосберегающих технологий – подключение к дизельной станции ветрогенераторов и солнечных батарей, то есть возобновляемых источников энергии (ВИЭ), с использованием аккумулятора. Подобные гибридные станции все еще являются нечастым явлением, особенно в России. Проблема в сложности создания эффективного управляющего алгоритма. Необходимость в разработках такого рода весьма актуальна. Тем более что производство основных видов оборудования для подобных станций уже локализовано в России. Отечественные ветрогенераторы производит, в частности, одно из подразделений «Ростатома». Солнечные батареи – компании «Хевел» из Чувашии. Необходимо лишь объединить все это в надежную и эффективную автономную энергосистему.
Удачную разработку такого рода представили и запатентовали ученые Центра цифровых технологий Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II. Это ответ на потребности индустриальных партнеров вуза, которые не раз обращали внимание исследователей на очевидную проблему: для обеспечения надежности электроснабжения труднодоступных объектов используются дизельные станции избыточной мощности.
Оригинальный алгоритм на основе методов нечеткой логики помог добиться от гибридной станции весьма высокой эффективности. Для небольшого вахтового поселка с уровнем мощности 60кВТ выработку дизельной электростанции можно снизить на 25,2 киловатт-час в сутки, что эквивалентно сокращению ежедневного расхода дизельного топлива примерно на 6 килограммов. Если речь пойдет о добывающем предприятии с мощностью 3-4 мегаватта, то экономический эффект может составить 20-30 тысяч рублей в день или 7-10 миллионов в год.
«Эффект нашей разработки имеет две составляющих. Во-первых, построение точного прогноза периодов неэффективной работы дизеля позволяет оптимизировать его загрузку. Когда она недостаточна, мы сжигаем топливо впустую, то есть производим электроэнергию с большим удельным расходом. Второе – прогноз и предотвращение излишних запусков дизельного генератора с целью продления его ресурса и снижения эксплуатационных затрат. Инструментом для предотвращения таких кратковременных запусков является использование ВИЭ с накопителем.
Оптимальное решение состоит в том, чтобы не заменять дизель возобновляемыми источниками энергии, а сложить преимущества различных способов генерации. Поясню, как это работает.
Предположим, нам известно, что потребление на объекте в определенный момент повысится, и пиковая нагрузка продлится 15 минут. В условиях обычной многоагрегатной дизельной станции на этот период запустился бы резервный генератор. Наша разработка исключает такую необходимость, поскольку мы заранее обеспечили накопитель необходимой энергией от солнечной батареи и ветрогенератора. Их выработка зависит от погодных условий, и этот параметр мы также прогнозируем.
На стадии проработки проекта увязываются параметры работы всех элементов комбинированной электростанции и вырабатывается наиболее выгодная для конкретного потребителя и локации схема станции с необходимым соотношением мощностей ветрогенератора, солнечных батарей, аккумулятора и дизельных генераторов» – рассказал автор разработки, директор Образовательного центра цифровых технологий Юрий Жуковский.
Разработка может быть востребована такими компаниями, как, например, АО «Полиметалл», ПАО «Полюс». К ней также проявили интерес и нефтяники. Массовый спрос могут подтолкнуть, например, дополнительные стимулы к повышению энергоэффективности предприятий со стороны государства. В этом отношении есть куда развиваться: Россия на 4-м месте в мире по ВВП по паритету покупательной способности, а по энергоэффективности только на 21-м.
В настоящее время разработчики Горного университета совершенствуют алгоритмы, в том числе в партнерстве с китайскими коллегами, а также готовят проект создания автономной энергетической системы (микрогрид) на базе университетского учебно-научного полигона «Саблино».
