Технологии накопления энергии помогут изменить подход к электроснабжению

В крупных городах электроэнергия уже давно не воспринимается как благо, а скорее, как данность и что-то обыденное. Большой редкостью стало отключение электроэнергии. А если и возникают какие-то сбои или неполадки, то они происходят незаметно для большинства горожан.

Фото: ООО «Системы накопления энергии»

Однако на сегодняшний день в России существует большое количество населенных пунктов и даже целых регионов, в которых электроэнергия является дорогим и дефицитным ресурсом. Речь идет, прежде всего, об изолированных территориях, Крайнем Севере и Заполярье. Здесь отсутствует подключение к Единой энергосистеме страны, а снабжение населенных пунктов происходит за счет дизельной генерации — пожалуй, самого дорогого способа получения электроэнергии. Нередко из-за экономии в деревнях и поселках нет света большую часть суток. К счастью, в последнее время, благодаря развитию современных технологий, эта проблема начала решаться. И возобновляемые источники энергии играют здесь первую скрипку.

Для обеспечения бесперебойного питания на территориях, не имеющих подключения к центральному электроснабжению, строятся солнечно-дизельные электростанции с накопителями энергии. Такая связка обеспечивает непрерывность подачи электричества. Например, днем, когда солнечного света достаточно, электростанция работает непосредственно от солнечных батарей, излишки аккумулируются в промышленных накопителях, а дизельные генераторы подключаются в ночные часы.

Использование систем накопления обеспечит стабильное и надежное энергоснабжение населенных пунктов независимо от погодных условий, а также в утренние и вечерние пики потребления электроэнергии. В ближайшее время начнется строительство пяти автономных гибридных энергоустановок (АГЭУ) в зоне децентрализованного энергоснабжения Республики Саха (Якутия). В АГЭУ входят солнечная электростанция (СЭС), дизельная установка (ДЭС) и система накопления электроэнергии (СНЭ). При создании АГЭУ планируется использовать литий-ионные аккумуляторы российского производства «Лиотех».

Развитие технологий накопления энергии поможет трансформировать электроэнергетику в корне. И это вопрос не только местного характера, вроде обеспечения электроэнергией отдаленных или изолированных территорий. Это выгодно всем участникам энергетического рынка. В конечном итоге, развитие технологий накопления энергии поможет сократить расходы на углеводородное топливо, подтолкнет развитие ВИЭ, повысит надежность электроснабжения, снизит затраты на сетевую инфраструктуру, а для потребителей цена на электроэнергию станет выгоднее.

Бурзянская СЭС. Фото: Пресс-служба ГК «Хевел»

Технологии накопления энергии в России уже есть, и как раз сейчас происходит их активное развитие. Так, новосибирская технологическая инжиниринговая компания «Системы накопления энергии» (СНЭ), созданная Фондом инфраструктурных и образовательных программ, совместно с новосибирской компанией «Системы постоянного тока» занимается разработкой, производством и внедрением накопителей энергии большой мощности. Оборудование, созданное СНЭ совместно с Институтом силовой электроники НГТУ НЭТИ, уже установлено на Бурзянской солнечной электростанции в Башкирии — это крупнейший в России накопитель энергии. Аккумуляторы для этого проекта поставила компания «Лиотех».

Сейчас основной потребитель накопителей большой мощности — изолированные энергосистемы с применением возобновляемых источников энергии. Однако это далеко не единственный вариант их эксплуатации. Накопители необходимы в энергосистемах, имеющих резкопеременный график нагрузки. Такие обычно используются на нефтегазовых месторождениях. Процесс бурения скважины требует источника энергии значительно большей мощности, чем обычный режим эксплуатации месторождения. Поэтому сейчас на подобных объектах держат так называемый «горячий резерв». С новым накопителем эти резервные генераторы не требуются. Также используют их для обеспечения бесперебойного питания в случае отключения городской сети. Такие проекты были реализованы «Лиотех» в бизнес-центре «Принципал Плаза», в офисе компании «Полиметалл» и на Белорусском вокзале в Москве.

Еще одна отечественная компания, занимающаяся разработками в сфере накопителей электроэнергии — «Энергозапас» — стартап наноцентра «СИГМА.Новосибирск», входящего в инвестиционную сеть Фонда инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП).

«Энергозапас» — единственная в России компания, которая разрабатывает твердотельные аккумулирующие электростанции (ТАЭС) для промышленного накопления энергии. Принцип работы ТАЭС основан на потреблении электроэнергии ночью, когда есть ее избыток, а цена — минимальная. Как раз в это время установка поднимает груз на высоту нескольких сотен метров, а днем — вырабатывает электроэнергию за счет опускания груза под действием силы тяжести.

В отличии от гидроаккумулирующих электростанций, ТАЭС не требуется источника воды и перепада высот. Ее можно построить на любой равнинной местности. Конструкция устойчива к ветровым и сейсмическим нагрузкам и экологически безопасна. КПД цикла составляет не менее 80%, срок службы — 50 лет.

Твердотельные аккумулирующие электростанции считаются весьма перспективными. По прогнозам, уже к 2025 году рост мирового рынка накопителей энергии достигнет 80 млрд долларов и 10% займут как раз ТАЭС.

Какими бы ни были технологии накопления энергии, их дальнейшее развитие невозможно без четкой законодательной базы. Именно поэтому компания «Системы накопления энергии» совместно с Новосибирским государственным техническим университетом НЭТИ, при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ разработали первые национальные стандарты для проектирования, испытания и эксплуатации накопителей электрической энергии высокой мощности. Стандарты вступили в действие 1 ноября 2020 года и распространяются в том числе на системы, которые предназначены для автономной работы с возможностью присоединения к электрической сети.

Разработка стандартов была нацелена, в частности, на интеграцию накопителей в единую энергосистему и создание развитой инфраструктуры.

«Рынок накопителей энергии в России только формируется, поэтому генерирующие компании, предприятия и сетевые компании совместно с научным сообществом создают оптимальный образ систем накопления, их структурный состав, выполняемые функции, решают вопросы электромагнитной совместимости с общепромышленной сетью и автономными нагрузками, — подчеркнул один из разработчиков СНЭ, ведущий инженер-конструктор Института силовой электроники НГТУ НЭТИ Дмитрий Коробков. — Наши стандарты дают ответы на эти вопросы. Если накопитель сделан по разработанным стандартам, то его можно подключать к общей сети, не опасаясь, что он что-нибудь испортит».

Также в разработанных стандартах учтены и адаптированы международные требования, предъявляемые к участникам рынкам. Это поможет отечественным компаниям-разработчикам выйти на международные рынки.

Эксперты считают, что введение стандартов станет драйвером развития отрасли. В 2021 году планируется продолжить работы по формированию нормативной базы в этой сфере.