УМНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ПРИБОРЫ И ПОТРЕБИТЕЛИ

УМНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ПРИБОРЫ И ПОТРЕБИТЕЛИ

Все больше и больше специалистов по коммунальному хозяйству начинают осознавать, что строительство больших электростанций только ради покрытия спроса во время дневных и сезонных пиков энергопотребления — слишком дорогой способ управления электроэнергетической системой. Существующие электросети обычно представляют собой пеструю смесь небольших локальных сетей, для каждой из которых характерны утечки, неэффективность и попросту неправильная работа, когда они, например, не могут перебросить избытки энергии туда, где ощущается ее нехватка. Система электроснабжения США сегодня напоминает дорожную систему середины ХХ столетия, до того как была введена в эксплуатацию система связующих штаты шоссейных автодорог. Сегодня нам необходим энергетический эквивалент этой системы[363].

Невозможность передачи дешевой электроэнергии потребителям из-за низкой пропускной способности линий передач несет с собой убытки, сопоставимые с убытками от низкой пропускной способности дорожной системы. Подсчитано: недостаточная пропускная способность дорог на востоке США наносит потребителям убытки, равные 16 млн долларов в год, только для этого региона[364].

Введение в эксплуатацию мощной национальной электроэнергетической системы позволит США постоянно перебрасывать избыточную энергию в области, испытывающие недостаток электричества, сокращая, таким образом, общие объемы необходимых генерирующих мощностей. Особенно важным является то, что такая система позволит связать регионы, богатые солнечной и геотермальной энергией и энергией ветра, с центрами потребления. Опирающаяся на полный спектр возобновляемых источников энергии, национальная электросеть сама по себе станет стабилизирующим фактором.

Создание мощных национальных энергосетей, способных перенаправлять электричество и связывать новые источники энергии с потребителями, представляется, однако, лишь частью решения проблемы. Сети и приборы должны стать «умнее». Говоря попросту, умная сеть — это такая сеть, которая использует достижения в информационных технологиях, интегрирует эти технологии в процессы генерации, доставки и потребления электричества, позволяя коммунальным службам общаться напрямую с потребителями и, если те дают согласие, с их бытовыми приборами.

Технологии умных сетей могут уменьшить потери и колебания электричества, которые, согласно подсчетам Института исследований электрической энергии, обходятся экономике США в 100 млрд долларов в год. В выдающемся исследовании 2009 г., проведенном Центром американского прогресса, под названием Wired for Progress 2.0: Building a National Clean-Energy Smart Grid («Подключенные ради прогресса 2.0: построение национальной умной сети передачи чистой энергии») Бракен Хендрикс отметил широкий потенциал для повышения эффективности сетей с помощью нескольких информационных технологий: «Необходимо стимулировать повсеместное использование синхронизаторов для наблюдения в реальном времени за напряжением и током по всей сети. Подсчитано, что улучшение использования такой актуальной информации по всей сети позволит повысить энергетическую эффективность в США по крайней мере на 20 %». Этот и множество других примеров позволяют нам представить тот потенциал, который таит в себе увеличение эффективности электросети[365].

Умная сеть не только быстрее перебрасывает электричество из региона в регион. Она также позволяет перераспределять потребление энергии во времени — например, с пиковых периодов потребления на периоды падения спроса. Достижение этого возможно только при условии установки у потребителей «умных» счетчиков, позволяющих видеть, сколько конкретно энергии расходуется в каждый конкретный момент. Это облегчит двустороннее взаимодействие коммунальных служб и потребителя таким образом, что они смогут совместно работать над сокращением потребления в пиковый период, что будет выгодно обеим сторонам. Это также позволит ввести двустороннее измерение электричества, и те потребители, у которых на крыше установлены солнечные батареи или есть генераторы, производящие электроэнергию с помощью ветра, смогут продавать излишки энергии коммунальщикам[366].

«Умные» счетчики, работающие совместно с «умными» бытовыми приборами, способными получать сигналы из сети, позволят сместить потребление электричества с пиковых периодов. Более высокие цены на электричество в пиковые периоды потребления также подтолкнут потребителей к более прагматичному использованию энергии, что повысит эффективность рынка. Например, посудомоечная машина может быть запрограммирована на запуск не в восемь часов вечера, а в три утра, когда спрос на электричество в сети гораздо ниже, а кондиционеры могут отключаться на небольшие периоды, чтобы облегчить нагрузку на систему[367].

Другой подход, который опробуют сейчас в Европе, достигает той же цели, но с помощью другой технологии. В любой сети существуют небольшие колебания тока. Команда исследователей из Италии работает над созданием холодильника, который сможет отслеживать колебания и, когда потребление растет или выработка падает, попросту отключаться на короткий период, не причиняя вреда содержимому. Журнал New Scientist сообщает, что если бы эта технология использовалась в 30 млн холодильников Великобритании, это уменьшило бы потребление энергии по всей стране в пиковый период на 2000 мегаватт, что позволило бы закрыть четыре угольных электростанции[368].

Схожий подход используется для систем кондиционирования воздуха в жилых и коммерческих зданиях. Карл Льюис, операционный директор GridPoint — американской компании, занимающейся разработкой «умных» сетей, говорит: «Мы можем отключить нагнетатель в чьей-нибудь системе кондиционирования, и температура в помещении вряд ли изменится». Суть всех умных сетей заключается в том, что скромные инвестиции в информационные технологии могут сократить пиковое потребление электроэнергии, принеся выгоду как в форме экономии электроэнергии, так и в виде сокращения углеродных выбросов[369].

Некоторые коммунальные службы уже сейчас проводят эксперименты с выставлением счетов в зависимости от времени потребления электричества. Если это период простоя, то стоимость электричества заметно ниже, чем в пиковые часы потребления. Аналогично, в регионах с более высокой средней летней температурой обозначен сезонный пик потребления, когда электричество стоит дороже. Например, компания Baltimore Gas and Electric (BGE) в 2008 г. осуществила пробную программу, в ходе которой потребители-участники, разрешившие предварительно коммунальщикам отключать свои кондиционеры на определенные периоды времени в самые жаркие дни, были щедро вознаграждены за электричество, которое они сэкономили. Существующий тариф по этому региону составляет около 14 центов за киловатт/час. Но за киловатт/час, сэкономленный в пиковые часы пиковых дней, потребители получали до 1,75 доллара — почти в 12 раз больше. Таким образом, если они экономили 4 киловатта/час электроэнергии днем, они получали 7-долларовую скидку при оплате своего счета за электричество. Потребители уменьшили свое потребление электричества в пиковые часы почти на треть, что подтолкнуло BGE на проведение схожей программы с внедрением еще большего количества «умных» технологий летом 2009 г.[370]

В США переход к «умным» счетчикам идет быстрыми темпами: около 28 коммунальных компаний собираются внедрить такие счетчики в течение ближайших лет. Среди ведущих компаний два крупнейших поставщика коммунальных услуг в Калифорнии — компании Pacific Gas and Electric и Southern California Edison, которые планируют установку таких счетчиков у всех своих потребителей, соответственно, у 5,1 млн и 5,3 млн клиентов к 2012 г. Обе компании предложат потребителям различные тарифы, которые призваны снизить потребление электричества в пиковые периоды. Среди множества прочих коммунальных компаний, стремящихся к внедрению умных счетчиков, можно назвать American Electric Power на Среднем Западе (5 млн потребителей) и Florida Power and Light (4,4 млн клиентов)[371].

В Европе, конечно, тоже устанавливают счетчики. Темпы задает Финляндия. Berg Insight, команда исследователей из Швеции, полагает, что к 2013 г. в Европе будет установлено порядка 80 млн умных счетчиков[372].

Существует большое количество счетчиков, претендующих на название «умный». Начиная от тех, что просто предоставляют потребителям в реальном времени данные об их уровне потребления энергии, и заканчивая теми, что облегчают обмен информацией между коммунальными службами и клиентом или даже отдельными бытовыми приборами, ему принадлежащими. Вывод: счетчик тем умнее, чем больше приносит экономии[373].

Использовать достижения информационных технологий для увеличения эффективности сети, пропускной способности и потребления электричества само по себе выглядит неглупой идеей, ведь совместное действие «умных» электросетей и умных счетчиков позволяет как коммунальщикам, так и потребителям быть намного более эффективными.