Владимир Сидорович - Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир

Следует отметить, что в ряде регионов мира, в частности в Центральной и Западной Европе, солнце и ветер практически идеально дополняют друг друга. В периоды интенсивной солнечной генерации ветряная генерация «отдыхает», и, напротив, в периоды слабой инсоляции ветряная энергетика «выходит на полную мощность». Это позволяет несколько сглаживать нестабильность генерации ВИЭ в целом. Кроме того, метеорологические наблюдения и накопленные статистические данные позволяют прогнозировать объемы выработки возобновляемой энергетики с высокой степенью вероятности.

Так или иначе, в условиях роста доли электроэнергии из ВИЭ для компенсации «прерывистости» генерации возобновляемой энергетики требуются некие буферные, аккумулирующие мощности, позволяющие компенсировать недостаточность генерации в неблагоприятные периоды и в то же время накапливать избыточное электричество, которое не может быть потреблено сейчас.

В качестве аккумулятора небольших объемов генерации ВИЭ вполне может выступать существующая электрическая сеть. До недавнего времени она, собственно, и выполняла эту функцию. Опыт стран, в которых доля «переменчивой» генерации ВИЭ превысила 5 %, 10 % и более от общего объема производимой электроэнергии (например, Дания, Ирландия, Германия, Испания, Португалия, Великобритания), показывает, что сеть «проглатывает» такое количество чистой энергии без каких-либо проблем. Более того, исследование, проведенное Международным энергетическим агентством, подчеркивает, что большая доля переменчивой энергии ВИЭ (до 45 %) может быть интегрирована в энергетическую систему без существенного увеличения затрат [185] The Power of Transformation. Wind, Sun and the Economics of Flexible Power Systems, IEA, 2014, p. 13. . Расширение сетей передачи и распределения электроэнергии, их модернизация рассматриваются в качестве наиболее экономически эффективного способа подстройки энергетической системы под возрастающую долю ВИЭ – сеть существенно дешевле, чем аккумуляторные системы. «Новые технологии хранения станут необходимыми, когда доля возобновляемых источников энергии превысит 70 %» [186] 12 Insights on Germany’s Energiewende. A Discussion Paper Exploring Key Challenges for the Power Sector, Agora Energiewende, February 2013, p. 15. , – считают немецкие авторы из Agora Energiewende.

Тем не менее рост объемов нестабильной генерации из возобновляемых источников повышает риск потерь и перегрузок, требуя новых походов. Например, в 2010 г. в Германии были потеряны 127 ГВт · ч электрической энергии, выработанной ветряными электростанциями, на сумму €30 млн из-за «переполненности» сети в результате продолжительного периода ветреной погоды [187] http://www.zeit.de/wirtschaft/2011–09/power-to-gas/komplettansicht . Поэтому вопрос «буферных» емкостей для энергосистемы активно разрабатывается в научном и деловом мире.

Можно условно разделить малые (бытовые), используемые в рамках небольших локальных объектов, и крупные (промышленные) системы хранения энергии, служащие энергосистеме в целом. Малые (бытовые) системы хранения энергии в настоящее время переживают бурный рост в связи с резким уменьшением размера зеленого тарифа в европейских странах, в первую очередь в Германии. В 2004 г. сетевые операторы покупали здесь солнечное электричество у граждан за 57,4 евроцента/кВт · ч, что в разы превышало стоимость электроэнергии «в розетке» и обеспечивало счастливым владельцам солнечных электростанций гарантированный дополнительный заработок. В марте 2015 г. зеленый тариф для новых электростанций был снижен до 12,5 евроцента/кВт · ч. Это более чем в два раза ниже сетевого тарифа. В результате домохозяйствам и прочим малым потребителям, имеющим солнечные электростанции, стало интереснее потреблять производимое ими электричество, а не продавать его. Для увеличения доли собственного потребления вырабатываемой солнечной электроэнергии необходимы «буферные емкости», позволяющие накапливать избыток дневной энергии и отдавать его в темное время суток. С их помощью можно увеличить собственное потребление производимой солнечной электроэнергии до 70 % и даже более (в зависимости от размеров и комбинации электростанции и аккумуляторов).

Для домашнего хранения энергии исторически главным образом используются свинцово-кислотные аккумуляторы. С развитием техники все большую рыночную долю завоевывают литийионные аккумуляторы (Li-Ion) и их разновидности, например литийжелезофосфатные (LiFePO4), которые обладают лучшими техническими характеристиками. Их цена выше, но постепенно, по мере развития техники и увеличения объемов производства, снижается. В 2014 г. стоимость литийионных батарей упала на 20 %, в 2015 г. прогнозируется падение цен еще на 15 % [188] http://www.pv-magazine.com/news/details/beitrag/residential-storage-market-to-increase-to-900-mw-by-2018_100017137 . Кроме того, во многих европейских странах действуют программы льготного кредитования современных систем накопления энергии, стимулирующие их приобретение. К 2018 г. ожидается десятикратный рост мощностей домашних аккумуляторных систем хранения в мире – до 900 МВт, по сравнению с нынешними 90 МВт [189] http://www.pv-magazine.com/news/details/beitrag/residential-storage-market-to-increase-to-900-mw-by-2018_100017137 . Кстати, автопроизводитель Tesla, строящий «Гигафабрику» по производству аккумуляторов в США, также уже начал продавать системы хранения энергии для домашнего пользования, диверсифицируя таким образом свой бизнес. Широко разрекламированный Powerwall от Tesla представляет собой комплект Li-Ion аккумуляторов в элегантном корпусе, оснащенный системой бесперебойного питания.