Автоматизация технологических процессов и вопросы энергоэффективности – это два основных тренда, которые сегодня задают вектор развития рынка электротехники. Поэтому ключевое значение приобретают инновационные решения в сфере искусственного интеллекта и внедрение робототехники. Вместе с тем особое внимание уделяется использованию новых материалов, развитию альтернативной энергетики и совершенствованию методов хранения энергии. Эти направления активно развиваются и находят применение в энергетике разных стран мира. Однако их разработка требует больших инвестиций и доступа к мировому рынку компонентов. Учитывая сложность технологий, отдельно взятой компании эти задачи решить крайне сложно. Поэтому здесь единственно правильным является путь интеграции и взаимодействие в рамках совместных проектов.
Первое полугодие 2017-го. Краткие итоги и новые ожидания
Для электроэнергетики России первая половина года прошла под знаком оживления, наметившегося в предыдущие два года. Спад производства, продолжавшийся в течение нескольких лет, остался в прошлом. Объемы производства начали расти, поэтому отечественные производители приступили к реализации программ технического перевооружения и расширения ассортимента выпускаемой продукции.
В первую очередь это обусловлено тем, что в России возобновилось финансирование и реализация инвестиционных программ. Электроэнергетика от стадии поддержания сетей в рабочем состоянии перешла на новый этап – обновления и развития. Потребности энергетиков постоянно растут. Однако меняется не только количество заявок. Изменения также коснулись и ассортимента продукции. Увеличился спрос на современные высокотехнологичные изделия и энергоэффективное оборудование с повышенными эксплуатационными характеристиками, включая инновационные интеллектуальные решения.
Несмотря на увеличение количества инвестиционных программ, на рынке электротехники остается много энергетических компаний, которые работают в условиях ограниченного финансирования. При выборе нового оборудования такие участники, в первую очередь, руководствуются фактором цены. Поэтому для них важно, чтобы в продуктовом портфеле компании-производителя были и бюджетные предложения.
В будущем такой подход может сохраниться. В условиях нехватки средств сетевые компании будут подыскивать оптимальные варианты, которые позволят им в полном объеме выполнить поставленные задачи и при этом остаться в рамках выделенного бюджета. Это открывает широкие возможности для российских производителей электротехнического оборудования, у которых появляется возможность предложить качественную продукцию по доступным ценам взамен товаров сомнительного качества, поставляемых непроверенными поставщиками.
Несмотря на то, что в обозримом будущем стоимость оборудования будет оставаться одним из основных критериев выбора, наряду с этим также будет важна репутация как компании-производителя, так и дистрибьютора. Открытость, честность, ответственность и пунктуальность – это краткий список основных качеств, на которых строятся надежные долгосрочные партнерские отношения. Поэтому каким бы образом ни складывалась ситуация в политике, экономике или бизнесе, важно уметь в любых условиях сохранять доброе имя.
Российские производители электротехники адаптируются к новым реалиям и настроены весьма оптимистично. Продуктовый портфель большинства компаний регулярно пополняется новыми наименованиями продукции, которая ориентирована на удовлетворение растущих потребностей рынка. В то же время не прекращается производство бюджетных решений, что может стать важным конкурентным преимуществом, особенно это актуально для производителей с многолетней историей и хорошей репутацией.
Эксперты, которые проанализировали сектор кабельно-проводниковой продукции, пришли к выводу, что в 2017 году чаша потребительского спроса еще больше сместилась от дешевой безымянной продукции в сторону современного качественного кабеля, полностью соответствующего европейским стандартам качества. Сегодня ГОСТ стал своего рода трендом. Высокие требования потребителей к качеству кабеля аналитики называют реакцией рынка на огромное количество фальсификата, которым он в последние годы был перенасыщен.
По оценкам экспертов, около 21 % кабельно-проводниковой продукции, реализуемой на российском рынке электротехники, – подделка. В денежном эквиваленте это порядка 43 млрд руб. в год.
В последние годы продукция, у которой указанные в сопроводительной документации характеристики не соответствует фактическим показателям, стала серьезной проблемой. Она наносила ощутимый ущерб всем участникам рынка – от производственных компаний до продавцов и потребителей. Фальсификат не только выводил производителей и дистрибьюторов за рамки правового поля, но и в разы увеличивал риск возникновения аварийных ситуаций, которые нередко приводят к гибели имущества и несут реальную угрозу жизни людей.
В 2017 году на рынке КПП наметилась еще одна важная тенденция. Речь идет о снижении доли импортной продукции. По данным заместителя коммерческого директора холдинга «Кабельный альянс» Виталия Кабакова, ежегодно на российский рынок импортируется около 20 % кабеля на сумму не менее 60 млрд руб.
На сегодняшний день российские производители технологически еще отстают от зарубежных конкурентов. Частично на развитие ситуации оказывает влияние недостаточное количество современных машиностроительных предприятий в стране. Однако доля импорта кабельно-проводниковой продукции на отечественном рынке электротехники постепенно сокращается, а локализация производства увеличивается.
Какая она, энергетика будущего?
Какой будет энергетика будущего в России? Насколько современная законодательная база способствует развитию рынка электротехники? Развитие каких инноваций способно создать для компаний долгосрочное преимущество? Реализация каких программ задаёт направление для дальнейшего прогресса?
Сегодня основу для энергетики будущего формирует необходимость решения глобальных задач, которые связаны с обеспечением роста энергопотребления, снижением негативного воздействия на экосистему, внедрением новых и совершенствованием проверенных временем технологий.
Эксперты полагают, что в ближайшие несколько десятилетий для электроэнергетического комплекса России основным источником энергии будут оставаться ископаемые виды топлива. Также аналитики отмечают возможный рост роли природного газа в структуре энергобаланса страны. По некоторым оценкам, уже в скором времени его доля может увеличиться до 25 %.
Однако запасы нефти и газа в России небесконечны. Хотя в этом вопросе мнения специалистов рознятся. По мнению главы Сбербанка Германа Грефа, «нефтяной век» может закончиться уже через 12-14 лет. А вот в Министерстве энергетики строят более оптимистичные прогнозы. Там полагают, что запасов углеводородного топлива достаточно еще на 40-50 лет.
Несмотря на это, развитие возобновляемых источников энергии все чаще попадает в поле зрения российских энергетиков. Ведь уже сегодня использование ВИЭ поможет вывести электроэнергетику изолированных и удаленных энергорайонов на качественно новый уровень. Наряду с этим наработка собственных компетенций позволит России выйти в топ списка мировых технологических лидеров рынка электротехники.
Традиционные виды энергоресурсов будут постепенно оттесняться с рынка внедрением новых технологий, основанных на использовании альтернативных источников генерации. Драйвером роста этого направления станет развитие накопителей энергии и использование инновационных решений, которые позволяют значительно повысить эффективность солнечных панелей и ветряных генераторов. В свою очередь, это будет способствовать снижению стоимости электроэнергии, генерируемой с использованием ВИЭ.
В скором времени перемены коснутся и атомной энергетики. Здесь катализатором дальнейшего развития может стать новая технология, в которой задействован замкнутый ядерный топливный цикл и реакторы на быстрых нейтронах. По оценкам аналитиков, внедрение инновационных технологий позволит свести к минимуму количество накапливаемых радиоактивных отходов и расширит ассортиментный ряд топлива для атомных реакторов.
Если говорить о потреблении энергии, то здесь пальма первенства традиционно принадлежит энергоэффективным решениям. На сегодняшний день это направление можно назвать трендовым не только для энергетики России, но и для всего мирового энергобаланса. Некоторые эксперты настолько уверены в перспективности энергосберегающих технологий и в необходимости их внедрения в технологические процессы, что даже называют энергоэффективность «вторым топливом».
Еще одной характерной особенностью энергетики будущего станет широкое использование интеллектуальных решений. «Умные» технологии будут контролировать работу оборудования, искать оптимальные способы снижения затрат и способствовать повышению производительности труда. Помимо этого, дальнейшая интеграция интеллектуальных методик в электрические сети позволит активным пользователям принимать участие в работе системы, корректировать ее характеристики, мониторить качество работы, предупреждать неполадки, своевременно обнаруживать аварии и в кратчайшие сроки восстанавливать энергоснабжение.
На территории России в сфере передачи электроэнергии происходит едва заметная для обычного потребителя революция. Электрические подстанции с их мощными трансформаторными установками, силовыми переключателями и реле постепенно переходят на сторону «интернета вещей». Эти технологии идут в ногу со временем, и первые проекты цифровых подстанций уже активно реализуются по всей стране. Например, в Уфе энергетики заканчивают строительство цифровой коммуникации «умной» энергетики в целом районе.
Чтобы создать благоприятные условия для развития отечественной электроэнергетики, в Минэнерго РФ разработаны и активно реализуются «дорожные карты». Они направлены на внедрение инновационных решений в различные отрасли топливно-энергетического комплекса. Также ведется работа в рамках проекта «Интеллектуальная энергетическая система России». Примечателен тот факт, что все предложенные программы тесно взаимосвязаны между собой и носят системный характер.
«Правительство России уже сегодня привлекает крупные предприятия к инновационной деятельности. В то время как для компаний с государственным участием планы, направленные на внедрение передовых технологий, являются обязательными для исполнения. Наряду с этим активно разрабатывается законодательная база. Она охватывает как критерии оценки инновационной технологической продукции, так и критерии ее оценки по жизненному циклу. Это способствует усовершенствованию программ государственной поддержки. Помимо этого, в рамках госпрограммы мер по поддержке развития в России перспективных отраслей – Национальной технологической инициативы – с сентября 2016 года действует группа EnergyNet, для которой уже выделено финансирование. В 2017 году ее бюджет составляет 10 млрд руб. А для содействия НИОКР Фонд Бортника каждый год проводит конкурс на преодоление барьеров НТИ. В этом году победителю будет вручён грант в размере 2 млрд руб.», – говорит директор по инновациям Российского энергетического агентства Минэнерго Алексей Конев.
Политика государства в сфере возобновляемых источников энергии уже дает положительный результат. Если проанализировать темпы ввода в эксплуатацию объектов зеленой энергетики, прослеживается ощутимый прогресс. Так, если в 2015 году в эксплуатацию было введено в сумме менее 60 МВт мощности, в 2016-м – 70 МВт, то уже на текущий год запланировано подключить к энергосистеме России не менее 125 МВт мощности.
Два года назад российские ученые завершили разработку перспективного решения, которое относится к сфере солнечной энергетики. Речь идет о технологии изготовления гетероструктурного фотоэлектрического модуля с КПД, превышающим 20 %. В 2017 году эту модель солнечной панели немного усовершенствовали и планируют запустить в производство. Ожидается, что она будет востребована как на российском, так и на зарубежных рынках электроэнергетики.
Конструктивы: взгляд в завтра
На современном электротехническом рынке представлен широкий выбор шкафов, корпусов и стоек, которые востребованы не только в электротехнике, но и в секторе электроники и телекоммуникаций. Одну модель от другой отличает размер, степень защиты, базовая комплектация и ряд других технических характеристик.
Однако производственные компании не останавливаются на достигнутом. Представленный на рынке ассортимент постоянно дополняется новыми конструктивно-технологическими решениями. Поэтому потребителям сложно ориентироваться в таком многообразии и безошибочно выбрать устройство с перспективой на будущее.
Трендом современного рынка является унификация габаритных размеров оборудования и его конструкции. В то же время развитие технологий ориентировано на переход к модульному типу строения распределительных устройств. Эта особенность позволяет в процессе эксплуатации устройства заменять отдельные узлы другими модулями.
Также специалисты отмечают увеличение количества новых моделей со сборной конструкцией, где количество швов сведено к минимуму. Такая тенденция объясняется желанием потребителей тратить минимальные усилия на дальнейшее обслуживание оборудования. Поэтому именно сборные модели (как напольные, так и навесные) постепенно теснят с рынка традиционные сварные неразборные шкафы и уверенно занимают их нишу.
В отдельных случаях покупатели хотят, чтобы после монтажа аппаратура вообще не нуждалась в каком-либо сервисе. Например, при поставке энергетического оборудования на объекты сетевой инфраструктуры ОАО «Россети» выбранные модели должны соответствовать обязательному условию: полное отсутствие необходимости проведения средних и капитальных ремонтов на весь срок эксплуатации.
Ассортимент продукции российских производственных компаний в первую очередь ориентирован на отечественного потребителя. Поэтому эти модели проще интегрируются в технологические решения и достойно выдерживают конкуренцию с импортными образцами.
Вместе с тем многие российские компании готовы модифицировать свою продукцию под индивидуальные технические особенности объекта заказчика, в то время как зарубежные производители такой подход практикуют крайне редко. В большинстве случаев они предлагают несколько вариантов типовых решений, из которых потребителю остается выбирать самый оптимальный. Однако даже широкий ассортимент изделий не всегда позволяет подобрать стандартное оборудование, полностью отвечающее специфике конкретного объекта.
Если говорить о составе материалов, которые используются для производства корпусов электротехнических шкафов, то в этом вопросе эксперты революционного прорыва не ожидают. По их мнению, листовая сталь будет постепенно уступать свое место новым композитным материалам, например, полиэстеру.
«Массовый переход от фарфоровой изоляции к полимерным материалам уже состоялся. Сегодня большая часть шкафов КРУ изготавливается из стали с алюмоцинковым покрытием или из оцинкованной стали, до этого производители применяли черный металл с окрашиванием. Главное, что основные материалы, которые используются при производстве комплектных распределительных устройств, – надежные и проверенные временем», – считают в компании Schneider Electric.
Перспективы альтернативной энергетики
Сегодня в мире активно развивается сфера альтернативной энергетики. Этому способствует целый ряд накопившихся глобальных проблем: рост цен на энергоресурсы, вопросы энергетической безопасности и заметное изменение климата. Комплекс сложных, масштабных задач создал предпосылки для поиска новых источников генерации энергии, которые бы соответствовали современным требованиям безопасности, надежности и эффективности, поэтому с каждым годом в сфере возобновляемых источников энергии появляется все больше и больше перспективных наработок, нуждающихся в финансировании.
Весной этого года консалтинговая компания Frost & Sullivan опубликовала доклад на тему «Перспективы развития мировой энергетики в 2017 году» (Global Power Industry Outlook 2017), в котором рассмотрены основные тренды мирового рынка электроэнергии. Также в документе озвучен прогноз сумм инвестиций в региональное развитие отрасли.
Авторы исследования пришли к выводу, что в 2017 году в мировом масштабе в развитие ВИЭ (не связанных с гидроэнергетикой) будет инвестировано порядка 243,1 млрд долл. Из этой суммы около 141,6 млрд долл. будет выделено на развитие солнечной энергетики, что на 11,5 % больше, чем годом ранее. Ожидается, что в эту отрасль будет вложено больше средств, чем в газовую, угольную и атомную вместе взятые. По прогнозам аналитиков, вторая строчка в списке лидеров достанется ветроэнергетике.
С каждым годом стоимость технологических решений в сфере солнечной и ветровой энергетики постепенно снижается, поэтому строительство одного и того же объема мощности требует меньших вложений. Однако суммы инвестиций в развитие ВИЭ постоянно растут. По мнению аналитиков, это происходит за счет сокращения инвестирования в развитие традиционных видов генерации.
Сегодня финансировать альтернативную энергетику становится более выгодно, для нее характерна стабильная поддержка регуляторов. Поэтому уже к 2020 году на долю ВИЭ (без учета гидроэлектростанций) будет приходиться около 65 % от всех сумм глобальных инвестиций в электроэнергетический комплекс. Этому будет способствовать заинтересованность во внедрении альтернативных источников генерации и мощная финансовая поддержка на развивающихся рынках, например, Индии и Китая.
В течение 2016 года в реализацию проектов возобновляемой энергетики КНР инвестировала рекордные 32 млн долл. Ожидается, что до 2020-го в разработку и внедрение подобных технологических решений эта страна вложит ещё не менее 361 млн долл. По данным Китайского национального центра возобновляемых источников энергии (CNREC), за первое полугодие 2017 года Китай установил новые наземные ветроустановки общей мощностью 55 ГВт. В свою очередь Индия планирует ежегодно (вплоть до 2020 года) на 24 % увеличивать сумму финансирования проектов в сфере ВИЭ.
Не менее активно альтернативная энергетика развивается и на территории Европы. На протяжении 2017 года на возобновляемые источники энергии в общей сложности будет выделено 73,4 % от суммы инвестиций в электроэнергетику. Если оценивать ситуацию в глобальном масштабе, то в этом году расход угля может увеличиться. Однако финансовые вложения в развитие этого вида энергоносителя расти не будут.
Авторы доклада прогнозируют, что уже к 2040 году в мире в разработку и реализацию проектов в сфере ВИЭ будет инвестировано около 7,8 трлн долл. К тому моменту в странах Европы за счет альтернативных источников энергии будет покрываться не менее 70 % потребностей в электричестве, а в США – около 44 %.
«Росатом» выходит на рынок ветрогенерации
Наряду с традиционными направлениями бизнеса госкорпорация «Росатом» уделяет внимание развитию новых перспективных рынков. В компании даже разработана стратегия, согласно которой уже к 2030 году выручка от «нетрадиционных» видов деятельности должна составлять 30 % от общего оборота.
Для достижения поставленной цели аналитики «Росатома» регулярно мониторят рынки и оценивают перспективы новых направлений вложения инвестиций. Помимо этого создаются условия, способствующие максимальному использованию потенциала и компетенций предприятий отрасли. Корпорация стремится увеличивать количество проектов, в которых задействованы новые продукты и услуги как уже существующих, так и перспективных рынков.
В 2017 году одним из таких «нетрадиционных» для «Росатома» направлений деятельности стала ветроэнергетика. Эксперты корпорации считают, что к 2024 году мощность ВЭС может достичь отметки в 3,6 ГВт, а оборот составит порядка 1,6 млрд долл. в год. Такой стремительный рост отрасли гарантирует всплеск интереса потребителей к ветрякам и целым ветропаркам, которые, в свою очередь, будут нуждаться в строительстве необходимой инфраструктуры и ее обслуживании. В сумме все это оценивается в 6,3 млрд долл.
На сегодняшний день «Росатом» является ведущей российской компанией-производителем, которая выпускает высокотехнологичное оборудование, не создающее выбросов парниковых газов. Помимо этого компанией накоплены знания и перспективные наработки, которые позволяют ей занять значимый сегмент нового рынка.
В прошлом году АО «ВетроОГК» (входит в структуру «Росатома») стала победителем конкурса среди проектов по возобновляемой энергетике, который проводился по инициативе Ассоциации «НП Совет рынка». Проект предусматривает строительство нескольких объектов ветровой генерации суммарной установленной мощностью 610 МВт.
В корпорации основное производство планируют разместить на базе компании «Атоммаш» в Ростовской области. Производственные и складские помещения, а также наличие у предприятия собственного причала создают максимально благоприятные условия для реализации масштабного проекта, который оценивается в 82-84 млрд руб.
Ожидается, что одни из первых российских ветропарков будут построены на территории Южного федерального округа – в Республике Адыгея (150 МВт) и в Краснодарском крае (460 МВт).
«Когда мы говорим о ветроэнергетике – мы подразумеваем создание кардинально новой для России отрасли. При этом «Росатом» планирует не только производить ветряки и строить ВЭС. Мы ставим перед собой более глобальные цели: создание системы технического регулирования, организацию подготовки узкопрофильных специалистов, локализацию производства, сертификацию готовой продукции, проведение комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Мы как никто другой знаем, как создавать и развивать новые отрасли, поскольку госкорпорация постоянно занимается реализацией подобных проектов в рамках развития атомной энергетики в России и мире», – комментирует планы «Росатома» первый заместитель генерального директора госкорпорации Кирилл Комаров.
Гонка технологий от Google
Компания Google объединила свои наработки с техническими решениями американской Fusion Tri Alpha Energy с целью разработки принципиально новых компьютерных алгоритмов, которые смогут оптимизировать процессы получения плазмы – ионизированного квазинейтрального газа, способного стать источником электричества.
«Несмотря на масштаб компьютерных мощностей Google, эта технология находится за пределами нашего понимания. Поэтому ученые объединили возможности машин с результатами исследований, сделанных людьми, чтобы общими усилиями найти оптимальное решение», – говорит старший научный сотрудник Accelerated Science Team Тед Болц.
В результате исследователи разработали алгоритм, позволяющий высчитывать необходимые параметры в течение нескольких часов. Примечателен тот факт, что ранее для решения этой задачи мог потребоваться месяц. Помимо оптимизации процесса расчета, команде удалось в два раза сократить потери энергии системы и за счет этого увеличить общую энергию плазмы, необходимую для преодоления критической точки начала реакции термоядерного синтеза.
Протокол о намерениях в интересах развития
Руководство американской многоотраслевой компании General Electric рассматривает варианты размещения ключевых производств на территории России. Корпорация, которая входит в топ-10 списка крупнейших публичных компаний Forbes Global, и ведущий российский производитель элегазовой аппаратуры завод «Электроаппарат» в августе 2017 года подписали соглашение о намерениях.
Суть документа заключается в оценке возможностей локализации производства комплектующих для электросетевого комплекса и высоковольтного оборудования для рынка электротехники на базе производственных мощностей российского предприятия. В процессе анализа стороны рассмотрят перспективы выпуска элегазовых выключателей, инструментных трансформаторов, РЗУ и разъединителей.
По оценкам экспертов, производство всей продуктовой линейки классом напряжения до 750 кВ на территории РФ позволит отечественным энергетикам находить комплексные решения задач, связанных с модернизацией оборудования, автоматизацией объектов российского электроэнергетического комплекса, сетевой инфраструктуры и электроснабжения предприятий.
«Продукция совместного предприятия будет на 50 % состоять из компонентов, которые произведены в России. Это создаст благоприятные условия для реализации политики гибкого ценообразования и позволит находить оптимальные решения, исходя их нынешней экономической ситуации», – комментирует подписание соглашения о намерениях генеральный директор завода высоковольтного оборудования «Электроаппарат» Алексей Грицаев.
Крылатый металл активно наступает
При передаче электроэнергии на большие расстояния оптимальным материалом для производства кабельно-проводниковой продукции принято считать медь – один из лучших проводников электричества. Но у нее есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Поэтому в последнее время в производстве электротехники все чаще используется алюминий.
Технические характеристики крылатого металла могут составить достойную конкуренцию со свойствами меди, тем более что современные технологии позволяют значительно повысить его прочность. В результате надежность, небольшой удельный вес, хорошая электропроводность и высокие антикоррозийные свойства алюминия в сочетании с более доступной ценой способствуют его широкому распространению в производстве электротехнической продукции.
Например, из алюминия выпускают провода для воздушных ЛЭП. Они не только не ржавеют, но и имеют небольшой вес, что позволяет уменьшить нагрузку на опоры сети и увеличить продолжительность пролетов. В свою очередь, это дает возможность сетевым компаниям более рационально расходовать средства и сократить сроки строительно-монтажных работ.
Наряду с этим, крылатый металл является универсальным конструктивным материалом. Поэтому сплавы на основе алюминия нередко используются для производства опор ЛЭП. Они в 2,5 раза легче стальных и не нуждаются в защите от коррозии. Это свойство позволяет использовать алюминий и для изготовления элементов силового оборудования (например, обмотки трансформаторов), где он также существенно снижает вес агрегатов.
Одним из перспективных направлений применения крылатого металла является строительство. Во многих странах мира из этого материала монтируют проводку в жилых домах, офисных зданиях, производственных и складских помещениях. В России, начиная с 2003 года, для этих целей алюминий использовать запрещено. Министерство энергетики приняло такое решение, руководствуясь информацией, что алюминиевые провода не соответствуют требованиям пожарной безопасности.
Однако сегодня в кабельной промышленности вместо традиционного алюминия предлагается использовать его сплавы. Над решением этой задачи уже несколько лет работают специалисты РУСАЛа. В результате были получены сплавы 8030 и 8176. Характеристики кабельно-проводниковой продукции с токопроводящими жилами, изготовленными из этих сплавов, не уступают свойствам распространенных медных проводов. В госорганы уже направлено соответствующее обращение с просьбой пересмотреть запрет, поэтому в скором времени ситуация на рынке может коренным образом измениться.
Еще одной перспективной идеей для использования алюминия энергетики считают создание плоского пластинчатого радиатора, который устанавливается в систему охлаждения трансформаторных установок. Сегодня подавляющее большинство таких теплообменников изготовлено из стали и импортируется на территорию России из Индии, Турции и стран Европы. Однако у РУСАЛА уже готовы первые наработки по алюминиевым радиаторам. Ожидается, что развитие этого направления уже к 2020 году позволит отечественным компаниям заместить около 80 % импортной продукции.
Для российских предприятий производство сухих трансформаторов с «литыми» обмотками из алюминиевой ленты является достаточно новым направлением. Хотя такое силовое оборудование более безопасно, чем традиционные установки с масляным охлаждением, поскольку изготовлено из материалов, которые не поддерживают процесс горения и не выделяют токсичных газов при пожаре. Производство и внедрение силовых установок нового поколения открывает перед российскими энергетиками широкие перспективы. Поэтому можно смело говорить о том, что распространение алюминиевой продукции на рынке электротехники – всего лишь вопрос времени.
Пассивный дом: миф или уже реальность?
Солнечные технологии развиваются непрерывно. Но складывается такое впечатление, что в последние годы больше внимания уделяется разработке адаптируемых решений, которые призваны расширить возможности сбора и использования энергии солнца, в то время как тема создания идеального фотоэлемента, способного преобразовывать световую энергию в электрическую, словно остается в тени.
Разработки экспертов Эксетерского университета (графство Девон, Юго-Западная Англия) в области ВИЭ доказывают ошибочность такого мнения. Ученые представили уникальную технологию, которая способна ускорить процесс внедрения «пассивных» домов – зданий с нулевым энергопотреблением. То, что сегодня выгладит как фантастика, уже завтра может стать реальностью, благодаря установке инновационных строительных блоков.
Как и солнечная крыша от компании Tesla, новинка может стать неотъемлемым составным компонентом конструкции здания и генерировать экологически чистую энергию. Основа разработки английских специалистов – блоки из стекла со встроенной фотогальваникой. По замыслу разработчиков, стены дома будут строиться не из традиционных материалов, а из таких вот стеклянных «кирпичей», которые выполняют функцию улавливателя солнечной энергии с дальнейшим ее преобразованием в электрическую.
По оценкам экспертов в сфере энергетики, здания и сооружения потребляют около 40 % энергии. Помимо этого, к каждому такому зданию эту энергию надо еще доставить, что также не исключает дополнительных технологических потерь. Изобретение ученых из британского университета позволяет говорить о возможности генерации электроэнергии непосредственно на месте потребления. При этом сама автономная «электростанция» будет интегрирована в архитектурные элементы здания, и потому она не нуждается в поиске места для установки.
По замыслу разработчиков, «солнечные кирпичи» (Solar Squared) могут быть использованы как для строительства новых объектов, так и для реконструкции уже действующих сооружений. Подобно обычным стеклянным блокам, инновационные элементы стен позволяют солнечным лучам беспрепятственно проникать внутрь здания. Однако встроенные в них «умные» оптические системы направляют излучение солнца на специальные фотоэлементы, тем самым увеличивая их производительность.
Аналитики отметили еще одну особенность таких блоков: новинка обладает высокими теплоизоляционными характеристиками. У «солнечного кирпича» они на порядок выше, чем у обычных стеклянных блоков или прозрачных солнечных панелей. Эта особенность позволяет более эффективно корректировать микроклимат внутри пассивного дома.
Сегодня разработчики энергоэффективной новинки располагают только опытными образцами перспективного решения. Но ведется поиск инвесторов, и уже разработана специальная программа, в рамках которой будет налажено производство и реализация «кирпичей» нового поколения. Ожидается, что коммерческие солнечные блоки поступят на рынок электроэнергетики уже в будущем году.
Кровельная установка: 5 в 1
Учёные малазийского Университета Малайи сделали шаг вперед в разработке энергоэффективных кровельных установок. Инновационное решение способно одновременно собирать дождевую воду, вентилировать помещения, управлять системой освещения, а также генерировать электроэнергию из солнца и ветра.
Приступая к конструированию необычной крыши, исследователи ставили перед собой основную цель: разработать технологию, способную удовлетворить потребности в электроэнергии, и одновременно с этим сократить объем использования ископаемых видов топлива, что позволило бы предотвратить негативные изменения климата.
Отличительной особенностью новой установки является конструкция в форме буквы V. Оборудование устанавливается в верхней части крыши и, благодаря необычному строению, корректирует направление воздушного потока – устремляет его в ряд расположенных под кровлей турбин, которые и генерируют электрическую энергию из ветра.
Характерная конструкция дополнительно увеличивает поток воздуха внутри здания с помощью специальных отверстий, которыми оборудована крыша. Они усиливают естественную циркуляцию воздуха, что оптимизирует работу системы вентилирования помещений.
Помимо этого, функционал инновационной кровли позволяет собирать дождевую воду. В дальнейшем она используется в автоматизированной системе охлаждения и очистки солнечных батарей. Своевременное очищение панелей от возможных загрязнений и пыли позволяет существенно повысить их энергоэффективность. Помимо этого, большие мансардные окна обеспечивают доступ солнечного света внутрь здания. Поэтому в дневное время суток потребность в искусственном освещении значительно снижается.
Несмотря на необычную конструкцию, эко-крыша не нарушает архитектурную композицию, не портит внешний вид здания и не создает эстетический диссонанс с соседними домами. По словам исследователей, технологическая новинка может быть установлена как в городе, так и в сельской местности.
Среднестатистический житель Малайзии потребляет около 4,2 тыс. кВт/ч энергии в год. Авторы инновационной разработки говорят, что их изобретение генерирует более 21,2 тыс. кВт/ч энергии в течение года и может обеспечить электричеством семью из шести человек. Дополнительным аргументом в пользу «зеленой» крыши является наличие прозрачной мансарды, которая позволяет экономить дополнительные 1,84 кВт/ч.
Встроенная вентиляционная система способна пропустить не менее 217 млн м³ воздуха и на 17,7 тыс. кг сократить выбросы в атмосферу углекислого газа. В то же время система сбора осадков позволяет накопить 525 м³ дождевой воды.
По мнению экспертов, производительность кровли зависит от особенностей климата региона, в котором она устанавливается. При этом инновационное оборудование может быть адаптировано и настроено под индивидуальные условия и с учетом погодных условий.
Пещера со сжатым воздухом взамен аккумулятора
Технологию накапливания энергии при помощи сжатого воздуха инновационной считать сложно. Впервые о ней стало известно несколько десятилетий назад. Однако долгое время она не просто относилась к числу затратных, но и считалась экономически невыгодной. Неизвестно, как долго эта технология еще пылилась бы на полке, если бы в ситуацию не решил вмешаться американский стартап Apex-CAES. Его цель заключается в накапливании ветровой энергии в подземных хранилищах, что позволит сократить энергопотребление от традиционных источников энергии.
Для реализации проекта необходимо собрать около 500 млн долл., которые авторы стартапа планируют направить на строительство подземной системы хранилищ для накопления ветровой энергии. В перспективе она будет создана в городе Палестин (штат Техас, США).
По замыслу разработчиков проекта, электроэнергия от сети будет использоваться для закачки сжатого воздуха в пещеру преимущественно в ночное время суток, когда ее стоимость минимальна. В периоды пикового спроса на электричество воздух из хранилища будут пропускать через специальные турбины мощностью 317 МВт, которые и будут генерировать около 15 тыс. МВт/ч экологически чистой энергии в течение двух дней без подзарядки. Такие установки планируют установить неподалёку от пяти существующих газохранилищ.
Авторы проекта уверены, что хранение энергии в пещерах со сжатым воздухом более рентабельно, чем ее накопление в системах с литий-ионными аккумуляторами. Еще одним аргументом в пользу такой технологи является более низкая стоимость строительства хранилищ в толще соленосной породы по сравнению с производством батарей. Помимо этого, устройство системы позволяет одновременно генерировать энергию и наполнять пещеры сжатым воздухом. В статье, опубликованной в ежедневной хьюстонской газете Houston Chronicle, эту методику генерации сравнили с принципом работы плотины на гидроэлектростанции.
Долгое время считалось, что строить установку, вырабатывающую энергию с помощью сжатого воздуха, крайне невыгодно. Свою точку зрения скептики аргументировали слишком маленькой разницей между стоимостью электроэнергии в ночное время суток и в период пиковой нагрузки – этого недостаточно, чтобы получить ощутимую прибыль.
Однако разработчики стартапа убеждены, что в Техасе, с его оптовым рынком электроэнергии, у них есть все шансы достичь успеха. Сегодня суммарная мощность установленных в штате ветряков составляет 19 ГВт, но уже к 2020 году этот показатель может увеличиться до 29 ГВт. Компания настроена оптимистично и надеется, что вскоре 100 % энергосистемы Техаса будет работать на экологически чистых энергоносителях, а жители смогут снизить итоговые суммы на счетах за потреблённую электроэнергию.
В своей технологии Apex-CAES планирует использовать и небольшое количество природного газа, которое понадобится для подогрева воздуха в процессе его сжатия, что позволит повысить эффективность работы турбин.
При поддержке Евросоюза аналогичная система генерации строится и в Норвегии. В рамках проекта RICAS 2020 проходят испытания хранилища нового типа в пещерах со сжатым воздухом. По расчетам учёных и инженеров, которые принимали участие в разработке проекта, внедрение интеллектуальной системы хранения тепловой энергии, вырабатываемой в процессе сжатия воздушных масс, позволит повысить КПД турбин до 70-80 %.
Подобная система уже введена в эксплуатацию на территории Канады.
Неисчерпаемый источник зеленой энергии
Ученые из Королевского мельнбурнского технологического университета представили свою новую разработку, которая открывает новую страницу в истории зеленой энергетики. Речь идет о «солнечной краске», способной генерировать неограниченное количество экологически чистой энергии. Суть технологии заключается в том, что уникальное покрытие впитывает влагу из окружающей среды и расщепляет атомы воды на кислород и водород, который и может стать источником чистого энергоресурса.
В состав инновационной краски входит разработанное учеными соединение, напоминающее силигель. Обычно таким веществом наполняют саше – специальные пакетики, которые предназначены для впитывания лишней влаги при хранении продуктов, электроники, обуви, медицинских препаратов и т. д. Помимо этого, в новое соединение входит синтезированный молибден-сульфидный материал, выполняющий роль катализатора. Он принимает активное участие в процессе разделения воды на кислород и водород.
Рассказывая об инновационной краске, один из ведущих авторов проекта доктор Торбен Дайенеке рассказал, что уникальное открытие было сделано практически случайно: «В ходе эксперимента мы обратили внимание на то, что при смешивании состава с частицами оксида титана образуется поглощающая солнечный свет краска, которая способна генерировать водородное топливо из влажного воздуха и энергии солнца».
«Водород можно без преувеличения назвать самым экологически чистым источником энергии на Земле. Его можно использовать в топливных элементах в качестве дополнения к традиционным двигателям внутреннего сгорания. Помимо этого, водород можно рассматривать как альтернативу ископаемым видам энергоресурсов. Создание солнечной краски» может иметь большое значение для поиска инновационных решений в электроэнергетике», – говорит соавтор разработки профессор Курош Калантар-заде.
По сути, оксид титана – это белый пигмент, без которого не обходится ни одна традиционная краска для стен. Поэтому новая разработка австралийских учёных позволяет превратить обычную строительную конструкцию в энергогенерирующий объект. При этом степень очистки воды не имеет принципиального значения для качества процесса генерации энергии. Поэтому практически любое место на планете, где воздух насыщен водяными парами, может генерировать топливо.
«Также эта технология может быть использована в регионах с сухим и жарким климатом, расположенных вблизи моря или океана. Под действием солнечных лучей вода превращается в пар, который и поглощается «солнечной краской». Получение топлива из солнечного света и водяного пара, фактически из воздуха – это очень смелая и экстраординарная методика», – добавляет Курош Калантар-заде.
По мнению аналитиков, все наметившиеся в российской электроэнергетике тенденции способствуют внедрению инновационных технологий и постепенно переводят конкурентную борьбу на качественно новый уровень. Если вчера она разгоралась в секторе оборудования и технических решений, то сегодня уже переместилась на рынок технологий.
Одной из ключевых задач России является трансформация имеющего задела в развитии традиционной энергетики в энергетику будущего. Однако при этом важно не просто войти на новые рынки, представив на них высокотехнологичную конкурентоспособную продукцию, соответствующую общим тенденциям, а самим задавать вектор дальнейшего развития электроэнергетики.
