Технологии будущего 16.10.2020 00:00Плавучие СЭС на гидроэлектростанциях, домашние накопители энергии, автономные энергоустановки на водороде, котельные, работающие на пеллетах, ну и на «бантик» - технология АэроГЭС – сбор воды в облаках — эти и другие уникальные проекты представили конкурсанты VIII Международной премии «Малая энергетика – большие достижения».
Впервые в истории премии проекты-конкурсанты предстали на публичной онлайн-защите в рамках Startup Клуба «Деловой России». Главная цель мероприятия — помочь инновационным проектам, реализуемым в сфере распределенной генерации, получить экспертную оценку и оперативные рекомендации по дальнейшим шагам от ведущих отраслевых экспертов, опытных предпринимателей, инвесторов, представителей профильных институтов развития.
— Даже в такой турбулентный для мировой экономики период отрасль малой энергетики активно развивается, — отметил в приветственном слове президент Ассоциации малой энергетики, председатель подкомитета по малой генерации «Деловой России» Максим Загорнов. — Проекты, представленные на Startup клубе, демонстрируют самые разные технологии распределенной энергетики, во многом являются пилотными, прорывными, решают разные задачи, но все отличаются новизной и, на мой взгляд, имеют большие перспективы для развития.
Уникальный опыт использования энергии солнца
Один из таких проектов по строительству солнечной станции мощностью 1,278 МВт на площадке ГЭС на правом берегу реки Бурея (Амурская область) представил главный инженер АО «Нижне-Бурейская ГЭС» (входит в ПАО «Русгидро») Вячеслав Сладкевич.Нижне-Бурейская ГЭС — вторая станция Бурейского гидроэнергетического комплекса. Помимо выработки электроэнергии, она выполняет роль контррегулятора, выравнивая неравномерные в течение суток расходы воды через крупнейшую на Дальнем Востоке Бурейскую ГЭС.
В 2019-2020 годах на территории гидроузла Нижне-Бурейской ГЭС были установлены стационарные солнечные панели и первая в России наплавная СЭС общей мощностью 1278 кВт. В состав солнечной электростанции вошли 3402 фотоэлектрических модуля, единичная мощность каждого составляет 375 Вт. Планируемая среднегодовая выработка электроэнергии оценивается в 1505,6 тысяч киловатт-часов. Коэффициент использования установленной мощности объекта — 13,4%.
— Солнечная электростанция подключена к сетям собственных нужд и призвана обеспечить снижение затрат электроэнергии на нужды ГЭС, что позволяет увеличить полезный отпуск электроэнергии и повышает эффективность работы станции, — подчеркнул Вячеслав Сладкевич.
Он уточнил, что первичная концепция проекта предполагала расположение площадок солнечной электростанции на низовом откосе земляной плотины, что могло бы способствовать минимизации затрат на размещение фотоэлектрических модулей, уменьшению площадей отчуждаемых земель и обеспечению удобства обслуживания, но противоречило бы правилам технической эксплуатации станции и сетей. Этот факт явился причиной отказа от данной концепции. В итоге был реализован проект с новой концепцией — участки стационарной СЭС разместили на правом берегу.
В 2019 году были произведены монтажные работы по установке стационарных фотоэлектрических модулей на четырех площадках на территории Нижне-Бурейской ГЭС. Суммарная площадь ФЭМ составила 6322,2 квадратных метра. В период с 22 декабря 2019 года по 22 июня 2020-го проведена опытная эксплуатация СЭС, в ходе которой собраны данные, позволяющие оценивать потенциал развития солнечной генерации в Дальневосточном регионе, а также разрабатывать типовые проектные решения для реализации дальнейших проектов компании. По итогам шести месяцев работы ФЭМ выработка составила 558,7 тысяч кВт*ч электроэнергии.
В период с 1 апреля по 31 июля текущего года в верхнем бьефе Нижне-Бурейской ГЭС была смонтирована мобильная наплавная солнечная электростанция в составе 140 фотоэлектрических модулей общей мощностью 54 кВт. Установка стала первой в России мобильной наплавной солнечной электростанцией. В августе 2020-го завершился период опытной эксплуатации СЭС. Модули испытаны в автономном режиме, а также совместно с гидро— и дизельной генерацией. В результате принято решение о вводе наплавной ГЭС в постоянную эксплуатацию.
Уточняется, что фотоэлектрические модули установлены на специализированные полиэтиленовые понтоны. Для обслуживания обеспечена возможность прохода вокруг ФЭМ. При необходимости наплавная СЭС может быть разобрана и перебазирована в любой другой водоем для обеспечения автономного энергоснабжения потребителей.
— В результате реализации данного пилотного проекта наша компания получила положительный опыт эксплуатации первой в России гибридной генерации с параллельным использованием гидро— и солнечных установок в сложных климатических условиях Дальнего Востока. Ввод солнечных установок позволил компенсировать затраты электроэнергии на собственные нужды Нижне-Бурейской ГЭС на 10%.
Это единственный подобный проект в России. Он демонстрирует возможность использования прилегающей территории и инфраструктуры, обеспечивающей работу существующей ГЭС, для возведения и последующей эксплуатации СЭС, — уточнил Вячеслав Сладкевич. — Однако при его реализации мы столкнулись с рядом проблем.
В частности, наша первичная концепция заключалась в том, чтобы использовать гидротехнические сооружения непосредственно для размещения солнечных панелей, но имеющаяся нормативная база, отстающая от требований времени, не позволила этого сделать. Хотелось бы, чтобы пилотные проекты могли реализовываться именно в том русле, в каком были задуманы.
Кроме того, мы столкнулись с пробелами законодательства в области рыночных отношений объектов генерации, когда с одной точки генерации, то есть зарегистрированной ГЭС, мы не можем генерировать по тем же сетям выработку электроэнергии от солнечных электростанций. В связи с чем был реализован алгоритм ограничения мощности, которую в рыночную сеть не выпускает СЭС.
Большая «батарейка» и тепло от пеллетов
Проект домашнего накопителя электроэнергии – современное комплексное решение гарантированного бесперебойного питания объекта представил генеральный директор компании «Вольтс Бэтэри» Александр Каяница.Он подчеркнул, что с одной стороны, в сфере электроэнергетики остается немало нерешенных проблем: постоянные перепады и скачки напряжения особенно в частном секторе у конечного потребителя; в некоторых регионах по-прежнему ограничен доступ к электросети; рост тарифов на электроэнергию. Ко всему прочему, более 34% мирового загрязнения углекислым газом происходит из-за выработки электроэнергии.
С другой стороны, парадигма меняется: в сфере электроэнергетики внедряются новые технологии и платформенные решения, развивается распределенная генерация, снижается стоимость электроэнергии от ВИЭ и накопителей. Все это приводит к глобальной трансформации электроэнергетики — от больших длинных линий к распределенным многоуровневым нелинейным системам, где используется возобновляемая энергетика и главным образом, накопление электроэнергии.
— Мы разработали домашний накопитель электроэнергии. Это, по сути, большой power bank для целого дома – коробочное решение, которое включает все необходимые элементы: преобразователь электроэнергии, литий-ионные аккумуляторы, которые прослужат в четыре-пять раз дольше, чем стандартные свинцовые либо гелиевые, — отметил Александр Каяница. — Во время аварий и скачков в сети накопитель VOLTS, автоматически переключаясь, становится основным источником электроэнергии для дома. Разработанная система масштабирования емкости позволяет использовать накопитель под различные потребности.
Директор завода «Ковровские котлы» Сергей Арефьев презентовал проект создания котельных на древесных пеллетах. Данная технология активно применяется в Европе. Но отечественные разработчики внедрили свои инновации – полную автоматизацию и механизацию подачи и сжигания твердого топлива с контролем качества горения в промышленных пеллетных котлах для ЖКХ. В реализованных проектах также осуществлен беспроводной доступ к управлению котельной и достигнута реализация алгоритма полной автоматизации разогрева топочной части твердотопливного котла, чего ранее на территории РФ еще не внедрялось.
— Идея нашего проекта, на первый взгляд, достаточно проста — мы намеревались создать высокоэффективный технологичный генератор синтез газа на пеллетах или древесной щепе, подключить к нему газопоршневую электростанцию или же модернизировать существующую дизельную электростанцию, переведя ее на газо-дизельный цикл. Неожиданно обнаружили, что генератор синтез газа органически вписывается в наш конструктив, и в течение года занимались разработкой этого направления, — рассказал эксперт.
«Чистая» энергия будущего
Автономные энергоустановки на водороде мощностью до 10 кВт представил заместитель генерального директора ООО «СовтестАТЕ» Денис Урманов.Данный проект предусматривает разработку и изготовление опытного образца автономной водородной энергоустановки (АГЭУ) мощностью 5 кВт для автономного электропитания различных потребителей. Применение ВТЭ (водо-топливных эмульсий) позволяет эффективно вырабатывать «чистую» энергию из водорода посредством электрохимической реакции при относительно невысокой температуре примерно 60 градусов Цельсия.
— Поэтому в отличие от других типов устройств — ДВС, турбины и прочих, у АВЭУ во время работы минимальные уровни шума и вредных выбросов, отсутствует сильная вибрация, обеспечивается высокая надежность, есть возможность длительной непрерывной автономной работы в режиме «365 дней/24 часа». АВЭУ могут быть использованы для обеспечения эффективного автономного энергоснабжения, — уточнил конкурсант. Он также уточнил, что представляемая им компания участвует в Startup клубе с целью получить финансирование на создание промышленного образца автономной водородной энергоустановки мощностью 5 кВт для Международной арктической бездизельной станции «Снежинка».
Важно, что на уровне руководства страны есть понимание о необходимости развития зеленых технологий. В прошлом году вышел указ Президента РФ «Об утверждении доктрины энергетической безопасности Российской Федерации». В этом — утверждена Энергетическая стратегия до 2035 года, целый раздел которой посвящен водородной энергетике, а именно разработке и производству водородных топливных элементов и установок на их основе. Также значима инициатива по созданию Международной арктической станции «Снежинка» на безуглеродной энергетике.
Представленный проект полностью решает проблему автономного энергообеспечения различных объектов с потребляемой мощностью до 5-10 кВт за счет использования водорода. Актуальность проблемы подтверждается общемировым трендом на отказ от нефти и газа, по которому водород должен частично заменить углеводороды. К тому же, как известно, Газпром и Росатом планируют начать массовое производство в нашей стране «чистого» водорода в 2024 году.
Сегодня задачи автономного энергообеспечения в малой генерации решаются в основном за счет бензиновых электрогенераторов и возобновляемых источников энергии. Достоинством первых является относительно низкая цена и простота в использовании, а недостатками: низкая надежность (много движущихся частей), низкий КПД (примерно 18-20%), сильный шум, вредные выбросы, сложность длительной эксплуатации и другие. Преимущества солнечных панелей и ветрогенаторов — экологичность и возможность получения «бесплатного» электричества. Среди недостатков – неустойчивость работы и серьезная зависимость от погоды, времени суток и так далее. Например, в условиях Крайнего Севера, где полярной ночью может не быть ни солнца, ни ветра, эти источники будут бесполезны. Выходит, сами по себе ВИЭ не могут быть единственным источником энергии.
Снизить негативное воздействие на окружающую среду
О проекте по строительству станции активной дегазации полигона твердых бытовых отходов «Торбеево» с газопоршневой электростанцией, работающей на свалочном газе, рассказал генеральный директор ООО «Продэкс Энерджи» Юрий Покровский.— Проблема заключается в том, что эмиссия свалочного газа с полигонов ТБО в окружающую среду формирует негативное воздействие на нее в виде неприятного запаха, также высока пожарная опасность, — комментирует представитель компании. — Внедренная нами технология предусматривает разработку и осуществление специальных мероприятий по минимизации эмиссии свалочных газов. А также использование его с целью выработки электроэнергии и тепла и тем самым исключение негативного влияния свалочного газа на окружающую среду, устранение неприятного запаха в течение месяца после начала работ и полное предотвращение слоевых пожаров. Данный проект признан лучшим проектом по рекультивации полигона ТБО «Торбеево» в Московской области.
Проект по созданию автономного электро-теплоснабжения на базе газогенератора и газопоршневой электростанции представил директор компании «Светлобор» Олег Шаров.
— Проект предполагает выпуск генераторов синтез газа на щепе на основе конструкции своих котлов для использования в стандартном газопоршневом электрогенераторе, — уточнил он, отметив, что в Европе, к примеру, лишь несколько компаний выпускают генераторы синтез газа, ни одна из них не представлена в России.
Из-за высокой цены оборудования и санкционных ограничений в ближайшей перспективе продажи европейских генераторов в РФ невозможны.
Инновационная разработка предполагает использование газогенератора с керамической камерой сгорания, что улучшит качество всех параметров работы котла на 10-20%. Кроме того, газогенератор Светлобор имеет цифровую систему управления. На текущий момент выполнена техническая разработка и подготовлена конструкторская документация.
Электроэнергия из… облаков
Глобальным решением проблем нехватки энергии, пресной воды и изменения климата можно стать АэроГЭС — экспериментальная технология получения электроэнергии из… облаков. Ее представил директор ООО «АэроГЭС» Андрей Казанцев.
— Проблема нехватки энергии сейчас решается, в основном, за счет использования запасов углеводородов. Ограниченно используются возможности АЭС, ГЭС, ВИЭ, надежды на термоядерную энергетику пока не оправдываются. При этом производство энергии на ВИЭ, я имею в виду солнце и ветер, требует значительных капиталовложений и аккумулирования. Расчеты показывают, что ВИЭ может не хватить для предотвращения климатических изменений. А вот проблема нехватки пресной воды, в основном, решается путем опреснения морской воды. Это требует значительных энергетических затрат и усугубляет проблематику нехватки энергии и изменения климата. Мы хотим предложить совершенно новое глобальное решение, которое заключается вот в чем: примерно ¼ энергии Солнца идет на испарение воды, эта энергия аккумулируется в облаках и соответствует мощности 800 TW, что в 60 раз больше потребностей всех людей во всем мире. Использование этой энергии позволит быстро решить проблемы энергии и климата, а также обеспечить всех людей источником пресной воды – в 11 раз большим, чем сток всех рек планеты. Эту задачу решает проект АэроГЭС — второй (после Солнца) источник чистой возобновляемой энергии и первый – пресной воды. Он основан на сочетании, по сути, двух технологий — технологии сбора тумана, в данном случае облака, и технологии высоконапорной ГЭС.
Главные преимущества АэроГЭС: громадный потенциал по энергии и воде, возможность почти повсеместного использования, возможность аккумулирования гидроэнергии и водорода, получение одновременно энергии, воды и водорода, снижение себестоимости энергии на один-два порядка, отсутствие влияния на климат и экологию, техническая простота и повсеместное производство.
Потенциал данного рынка впечатляет: он оценивается приблизительно в один триллион долларов (и это только нижняя граница) и в будущем может потеснить половину рынка энергетики. Таким образом, примерно у одного миллиарда человек может появиться доступ к дешевой пресной воде. Еще пяти миллиардам станет доступна дешевая гидроэнергия. Один миллиард человек сможет оценить возможности дешевого экотоплива. Вместе с тем, полагают авторы разработки, удастся полностью решить проблему глобального потепления.
— Мы надеемся заинтересовать государство или крупного инвестора, который оценит перспективность технологии АэроГЭС, потенциально сопоставимую с термоядерной программой. Особенно перспективно использовать АэроГЭС для решения проблем тех территорий и стран, где остро стоит вопрос нехватки пресной воды — например, в Крыму, Мальте, Израиле.
Кроме того, данная технология, как и другие ВИЭ, может стать спасительной для экологии и климата всей Планеты, — говорит Андрей Казанцев. — Наши расчеты ТЭО и комплексной модели показывают, что для различных вариантов реализации АэроГЭС сроки окупаемости могут варьироваться от одного месяца до года. А типичный ROI (коэффициент возврата инвестиций или окупаемости) должен составлять примерно 1000% и более. Это легко понять, если учесть, что самая дешевая энергия на сегодняшний день поставляется от гидроэлектростанций, а АэроГЭС убирает 90% капиталовложений в ГЭС, так как не требует строительства водохранилищ, дамб и плотин.
Подводя итоги мероприятия, член Экспертного совета премии, академик РАН, заведующий лабораторией «Проблем тепломассопереноса» Института теплофизики СО РАН Сергей Алексеенко отметил, что все проекты достойны самой высокой оценки.
Напомним, что Международная премия «Малая энергетика — большие достижения» вручается за лучшие реализованные проекты в сфере малой распределенной и альтернативной энергетики. В этом году прием заявок на соискание VIII Международной премии «Малая энергетика — большие достижения» продлится до 17 октября. Торжественная церемония награждения победителей состоится в декабре в Москве.
Материал предоставлен по согласованию с администрацией сайта https://www.eprussia.ru
Контакты для связи с ООО «Регион Строй»|
+7 (927) 707-00-43 |
info@rnstroy.ru, regionstrоy.samara@mail.ru |
|
Звоните
Перейти в