facebook
Общество, Сети, Солнце

Автономные гибридные энергоустановки – как (и зачем) это работает?

АГЭУ Хевел Менза

В мире существует множество территорий, которые можно отнести к категории изолированных и труднодоступных. Это и острова, и всякого рода «заброшенные углы» на материке. До таких мест обычно не дотягиваются линии электропередач «с большой земли», поэтому их энергоснабжение организуется локально.

Россия — самая большая страна на свете. Поэтому неудивительно, что не все её территории охвачены нашей замечательной единой энергетической системой. По разным оценкам, на таких изолированных территориях проживает порядка 20 миллионов граждан РФ. Производство электроэнергии для них осуществляется местными объектами генерации, а её доставка до потребителей местными (изолированными) сетями.

Во многих таких местах единственным источником электроэнергии исторически является дизельное топливо, которое доставляется «с большой земли» разными путями. Такая ситуация характерна не только для России, это «обычная международная практика». Например, до недавнего времени энергообеспечение острова-государства Мальта в Средиземном море полностью основывалось на привозных нефтепродуктах.

В отличие от островов в море, куда (в большинстве случаев) солярку можно привезти практически в любое время, российские изолированные территории изолированы по-настоящему. Период доставки топлива в дальние уголки нашей державы может доходить до трёх лет! Мне сложно это представить: как так, везти топливо три года, когда Hyperloop бороздит…  И, тем не менее, есть такой опыт.

Соответственно, электроэнергия, производимая из такого топлива, получается поистине золотой.

В то же время бурное развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в течение последнего десятилетия привело к тому, что технологии генерации на основе солнца и ветра, а также хранения энергии становятся все более совершенными и экономически доступными.

Поэтому на сегодняшний день основным мировым трендом развития энергетики изолированных территорий является создание гибридных систем энергоснабжения со все возрастающей долей ВИЭ в структуре генерации. Такие системы позволяют экономить топливо (и транспортные расходы по его доставке), и при этом улучшают местную экологию.

В глобальном масштабе уже реализованы сотни таких проектов. Например, один из последних и крупнейших — этот проект компании «Тесла» на острове Кауаи (штат Гавайи, США), где установлена солнечная электростанция мощностью 13 мегаватт и накопители энергии ёмкостью 52 мегаватт-час, что позволяет экономить 6 млн. литров дизельного топлива в год.

Подобные проекты реализуются и в России. Автономные гибридные энергоустановки (АГЭУ) устанавливает в регионах страны ГК «Хевел», единственный в РФ производитель солнечных панелей полного цикла на сегодняшний день. Проекту компании под названием «Создание локальных и интегрируемых в ЕЭС источников энергоснабжения на основе высокоэффективных солнечных элементов и модулей по технологии HJT» присвоен статус национального.

Посмотрим, как работает эта техника на примере недавно (в начале текущего года) реализованного проекта ГК «Хевел» в селе Менза Забайкальского края.

Раньше энергоснабжение населенного пункта с населением примерно 350 человек осуществлялось посредством старой дизельной электростанции, состоящей из генераторной установки мощностью 315 кВт (1987 года выпуска) и вспомогательной генераторной установки мощностью 250 кВт китайского производства (2012 года выпуска), которая на начало реализации проекта почему-то находилась в нерабочем состоянии.

Пиковая нагрузка в «энергосистеме» села составляет примерно 200 кВт, потребление электроэнергии в месяц: порядка 28 тысяч киловатт-часов.

Мензенцы не были обеспечены электроэнергией круглосуточно. Света не было 8 часов в сутки (отключали два раза по 4 часа). Доставка дизельного топлива происходила нерегулярно, а контроль за его использованием практически отсутствовал (никто толком не знал, сколько реально было затрачено дизеля для выработки электроэнергии). Удельный расход топлива составлял примерно 0,55 кг на вырабатываемый кВт*ч, а себестоимость киловатт-часа достигала 86 рублей. Граждане РФ, как известно, платят за свет по регулируемым тарифам, поэтому вся разница (более 80 руб./кВт*ч) ложилась на бюджет региона.

Новая электростанция в форме автономной гибридной энергоустановки (АГЭУ) состоит из двух дизельных генераторов (ДГУ) по 200 кВт каждый (один из них резервный), фотоэлектрических солнечных модулей суммарной мощностью 120 кВт, накопителя энергии ёмкостью 300 кВт*ч (литий-железо-фосфатные LiFePO4 аккумуляторы производства «Лиотех», Россия), комплекта инверторов и программного обеспечения, позволяющего управлять АГЭУ полностью в автоматическом режиме. Отметим, что система управления аккумуляторами (BMS) была разработана отечественными специалистами.

Автономная гибридная энергоустановка (АГЭУ)

Оборудование настроено таким образом, что в локальную сеть в приоритетном порядке поступает электроэнергия, вырабатываемая солнечной электростанцией. Во вторую очередь «включаются» аккумуляторные батареи, в третью — дизельная установка. Аккумуляторы выполняют роль буфера для солнечной энергии, и помогают сдвигать её потребление на вечерние часы. Кроме того, с их помощью оптимизируется загрузка ДГУ, что способствует продлению ресурса дизельного генератора.

Главное, что хотелось бы отметить, АГЭУ обеспечила жителям села совсем другое качество жизни — качественную электроэнергию без перебоев 24 часа в сутки.

Удельный расход топлива снизился с 0,55 до 0,24 кг / кВт*ч, то есть более чем в два раза (это данные за первые полгода эксплуатации, прогнозируется, что в расчёте на год экономия будет выше). При этом фактически был создан отсутствовавший раньше полноценный учёт нефтепродуктов — теперь точно известно, сколько дизтоплива потребили генераторы. Для этого используются расходомер на линии подачи топлива в бак ДГУ и расходомер самого двигателя. Показания нельзя «отмотать», они передаются в систему мониторинга.

По расчётам, в данном проекте работа АГЭУ позволит сократить выбросы СО2 на 500 тонн в год.

Проект был профинансирован полностью частным инвестором (то есть без использования бюджетных средств) на условиях энергосервисного договора, заключенного в рамках концессионного соглашения – достигнутая экономия топлива позволит обеспечить возврат инвестиций за примерно семь лет за счёт тех субсидий, которые раньше шли на закупку топлива. Кстати, по словам главы ПАО «Россети», в энергетике это «первый в России энергосервисный контракт, в котором возврат инвестиций в строительство привязан к экономии ресурсов».

Таким образом, проект полезный с любой точки зрения (жителей, государства, экономики, бизнеса, экологии) и может тиражироваться также и в других регионах России, где есть подходящие природные (и экономические) условия.

Можно ли полностью отказаться от использования дизельного топлива в подобных проектах? В Российских условиях технологически это во многих случаях достижимо. Дело в том, что изолированные территории часто находятся в местах, богатых биологическими ресурсами, в первую очередь, древесиной. Соответствующее энергетическое оборудование, позволяющее производить электроэнергию на основе древесного сырья, на рынке есть. Реализация таких проектов наталкивается, однако, на экономические, но, в первую очередь, организационные сложности.

Технология производства электроэнергии на основе древесного сырья является более сложной и дорогостоящей (по сравнению с дизельной установкой). Она требует создания на месте соответствующих технологических цепочек, требующих специализированного контроля (скажем, по подготовке, доставке, загрузке топлива). В случае наличия на территории лесозаготовок, такие проекты реализовывать проще, используя «бесплатные» древесные отходы и обеспечивая окупаемость за счёт полного отказа от поставок дизельного топлива.

В то же время, разумеется, эта тема нуждается в серьёзной предварительной проработке, а для её продвижения нужно плотное участие, даже в какой-то степени подвижничество, местных и региональных властей, так же как и заинтересованного бизнеса.

Предыдущая статьяСледующая статья

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *