Альтернативная энергетика и будущее "умных" городов

"Умные" города — уже не просто модное словосочетание. Сегодня это явление активно обсуждается, и сами такие города прямо сейчас создаются по всему миру — от Сингапура до Сан-Франциско.

В широком понимании этого термина, "умный" город — это комплекс информационных технологий и технологий интернета вещей, которые обеспечивают взаимосвязь между элементами городской инфраструктуры (транспорт, коммунальное хозяйство, управление ресурсами т. п.). В 2013 году городов, в которых были реализованы элементы "умной" инфраструктуры, на планете уже было 21, но, по данным отчёта IHS Technology, к 2025 году их станет минимум 88, причём больше 50-ти будут созданы в странах Азии. Да и сейчас самым "умным" в мире считается Сингапур.

В России эта концепция только начинает реализовываться — в 2018 году создание "умных" городов официально стало частью программы "Цифровая экономика" (в рамках направления "Информационная инфраструктура"), а одним из первых российских "умных" мегаполисов должен стать Санкт-Петербург.

Особенности и перспективы

Стабильность энергоснабжения и возможность удовлетворения растущего спроса на электроэнергию — важнейший и ключевой фактор самого существования "умных" городов. Поэтому перед правительствами многих стран сейчас стоит нелегкая задача: они ищут способы обеспечить эффективное энергоснабжение городской инфраструктуры и при этом не навредить экологии, в силу чего "зелёная" энергетика также набирает популярность. Учитывая рост эффективности возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и то, что с развитием технологий их стоимость постоянно уменьшается, солнце и ветер кажутся наиболее удачным решением.

По данным недавних исследований ООН, в 2017 году инвестиции в возобновляемые источники энергии уже превысили вложения в традиционную энергетику, так что отказ от ископаемых видов топлива в будущем не кажется чем-то недостижимым. К примеру, в Саудовской Аравии в программу солнечной энергетики планируется инвестировать около 200 млрд долларов США, а в Китае правительство недавно одобрило постройку гигантской ветряной фермы, которая сможет в перспективе вырабатывать сперва 6 тысяч, а потом и до 10 тысяч мегаватт энергии. Реализация этого проекта выведет Китай на одно из первых мест в мире уже не только по количеству городского населения, но и по использованию альтернативных источников энергии.

И хотя в России доля ВИЭ сейчас составляет всего около 1%, в будущем эту отрасль планируется активно развивать. Особенно это касается регионов на Севере и Дальнем Востоке, где использование возобновляемых источников энергии может сильно сократить расходы на энергоснабжение, ведь вырабатываться эта электроэнергия будет прямо на местах.

Что нас ждёт в будущем?

Да, альтернативная энергетика поможет решить проблему со снабжением "умных" городов будущего электричеством, но с её применением тоже связан целый ряд важных вопросов. Например, справится ли эта отрасль с постоянным ростом количества "умных" городов и увеличением их потребности в энергоснабжении в будущем? А если брать в расчёт ещё и нагрузку на городские сети из-за роста популярности электроавтомобилей? И смогут ли ветряная и солнечная энергетика на равных конкурировать с традиционной, учитывая ее зависимость от погоды?

Положительно ответить на большую часть этих вопросов помог бы комплексный подход, при реализации которого ключевой для "умных" городов в будущем стала бы не только и не столько выработка энергии, сколько надежные, безопасные и эффективные системы хранения и распределения энергии и управления ею. Такие решения позволили бы перераспределять запасенную энергию по мере надобности и компенсировать падение выработки, естественно возникающие в электросети при использовании ВИЭ.

Управление энергией и его преимущества для бизнеса

Как могут быть реализованы такие схемы электроснабжения, можно увидеть уже сейчас на примере существующих систем хранения электроэнергии на предприятиях. И уже сейчас они могут стать для руководства предприятия уникальным инструментом, который позволит одновременно вкладывать средства в популярное направление ВИЭ и получать выгоду от использования излишков вырабатываемой электроэнергии. Эти излишки, полученные от солнечных электростанций или ветряных ферм в период пиковой выработки, можно сохранять и затем применять в периоды, когда эффективность таких источников снижается, например, ночью или в безветренную погоду. Либо их можно продать внешнему потребителю и так вернуть часть средств, инвестированных в новые энергосистемы.

Помимо этого, такие инвестиции позволят компаниям обеспечить стабильность и непрерывность электропитания во время аварийных отключений и в моменты пиковой нагрузки на сеть. Это особенно интересно для финансовых инвесторов, поскольку многие их них рассматривают системы хранения энергии как ещё один способ выйти на рынок услуг энергоснабжения.

Директор по продажам подразделения "Сегменты" компании Eaton Михаил Саликов отмечает, что новыми игроками такого рода на этом рынке могут стать, к примеру, ЦОДы, внедрившие у себя решение UPSaaR (или UPS-as-a-Reserve — "ИБП как резерв"). Такие решения позволяют использовать источники бесперебойного питания в качестве виртуальной электростанции: по мере надобности она может отдавать излишки запасённой в аккумуляторах энергии наружу, в сеть. И реализация такой стратегии позволит, помимо прочего, компенсировать затраты на ИБП.

Для ЦОДов UPSaaR-решения уже предлагает как раз компания Eaton. Таким образом, их внедрение — не дело отдалённого будущего, они уже готовы к реализации.

Выводы

"Умные" города — это наше будущее, а для некоторых стран они уже стали частью настоящего. Но требования, которые реализация этой идеи накладывает на качество энергоснабжения, пока оказываются просто неподъёмными для современных электросетей в том виде, к которому мы привыкли. ВИЭ могут помочь решить эту проблему, и многие государства, включая Россию, уже двигаются в правильном направлении, но до момента, когда каждый город на планете станет "умным", ещё очень далеко. И его приближение напрямую зависит от наличия стабильного энергоснабжения, которое не будет вредить экологии, а первым шагом к нему станет внедрение эффективных систем управления и хранения энергии.