На днях кластер энергоэффективных технологий Фонда «Сколково» объявил о начале нового конкурса среди стартапов — «Электрохимия-2015». Его цель — найти и поддержать самые перспективные российские проекты в области химических и водородных технологий накопления энергии. Крупнейшие пользователи таких накопителей — компании КамАЗ и Panasonic — стали ключевыми партнерами конкурса. Вообще, в «Сколково» уверены: именно такие мероприятия, направленные на «адресное» создание инновационных продуктов и технологий для энергетики, помогут отрасли быстрей обновиться и поспособствуют более эффективной и продуктивной работе отечественной энергосистемы.
Конкретно КамАЗу сегодня необходимы инновационные решения в сфере накопления и сохранения энергии для новых продуктов компании — гибридных или электрических транспортных средств, которые уже сегодня востребованы, например, в узких сферах ЖКХ. «Коммунальщики как можно быстрей хотят опробовать мусоровоз с бесшумным электроприводом, который не будил бы граждан по утрам громким рокотом мотора», — отметил директор по развитию КамАЗа Ирек Гумеров. В поисках инновационных решений по накопителям энергии КамАЗ учредил в рамках конкурса «Электрохимия-2015» специальную номинацию «Перспективная тяговая аккумуляторная батарея для энергоэффективных автомобилей». Победители в этой номинации (конкурс продлится до конца года) уж точно смогут рассчитывать на продуктивное сотрудничество с гигантом российского автопрома.
Индивидуальная энергия
По мнению вице-президента Фонда «Сколково», исполнительного директор кластера энергоэффективных технологий Николая Грачева, создание инноваций «под запрос» сегодня как никогда актуально. Дело в том, что уровень износа большого количества оборудования в нашей энергосистеме уже достаточно критичен и необходимость обновления в течение ближайших 10–15 лет очевидна. Но как именно мы будем проводить эту модернизацию? Универсального ответа для всей энергосистемы нет и быть не может, уверены в «Сколково». «Можно заняться созданием еще одной ГОЭЛРО, развивать крупные электростанции, между ними строить мощные линии энергопередачи, — рассуждает Николай Грачев. — Можно воспользоваться новыми технологиями, которые позволяют развивать децентрализованные источники энергии, где мы сможем, в том числе с помощью накопителей более эффективно балансировать спрос и потребление. А может, мы вообще уйдем от крупных генераторов и отдельные домохозяйства смогут выступать и генератором, и продавцом электричества — с точки зрения технологий это уже не фантазия, а реальность. То есть сейчас появляются технологии, которые могут ряд задач по модернизации решить более экономично. И для того чтобы понять, какие технологии должны быть реализованы в каждом конкретном случае, необходимо, с нашей точки зрения, создавать пилотные проекты, на которых эти технологии можно тестировать, и наблюдать, насколько эффективно они решают актуальные задачи. Необходимо поддерживать определенный круг технологических направлений. Если говорить о том, какие решения самые правильные и самые востребованные, — единого ответа нет. Где-то это будут крупные ГЭС и АЭС, а где-то альтернативная энергия солнца и ветра».
И все же основной тренд в энергетике — это переход на распределенную генерацию, и в этом мнении сходятся все участники рынка: как начинающие стартапы, так и гиганты отрасли. Надо отметить, что в нашей стране, территория которой огромна и во многих областях еще даже не до конца освоена, этот тренд особенно актуален. «Распределенная генерация — это когда каждый домовладелец индивидуально вырабатывает электроэнергию комбинацией солнечных батарей и ветряков, — объясняет Тимур Рахими, сооснователь компании «ЭнСол» (резидента Фонда «Сколково»). — Для хранения электроэнергии используются литий-ионные аккумуляторы. Текущие цены на солнечные батареи и литий-ионные аккумуляторы и дальнейший тренд на их снижение делают индивидуальную генерацию экономически целесообразной уже сегодня. Индивидуальное энергообеспечение вместе с геотермальным теплоснабжением дает возможность возводить индивидуальное жилье на участках без подведенных коммуникаций, что значительно расширяет площадь пригодных земельных участков и снижает стоимость готового жилья».
От холодного Севера до солнечного Юга По мнению Тимура Рахими, в России переход на индивидуальную генерацию будет происходить сначала в южных регионах, а затем и в центральных. Дальнейшее снижение цен на солнечные батареи будет ускорять этот тренд. А пока такое время еще не пришло, компания «ЭнСол» занимается тем, что заменяет свинцово-кислотные аккумуляторы на литий-ионные (такие же, как в современных телефонах) на складских погрузчиках. При учете всех затрат литий-ионные аккумуляторы уже обходятся почти в половину дешевле, чем свинцово-кислотные. «Замена аккумуляторов позволяет снизить стоимость эксплуатации погрузчиков и тем самым сделать потребляемые всеми нами продукты в магазине дешевле, — отметил Тимур Рахими. — Мы активно внедряем литий-ионные аккумуляторы на складах крупных сетевых магазинов». Сегодня около 400 погрузчиков на территории от Дальнего Востока до Польши уже переведены на современный тип хранения электроэнергии. Аккумуляторы «ЭнСол» уже работают на складах таких компаний, как Pepsi, Coca-Cola, «Вимм-Билль-Данн», McDonalds, «Мазда», «Форд» и других.
Еще один участник «Сколково», который, кстати, намерен завоевать признание КамАЗа в конкурсе «Электрохимия-2015», — компания «Научный центр «Автономные источники тока» — занимается созданием сетевых накопителей энергии. «На наш взгляд, успешная модернизация существующей энергосистемы невозможна без создания и внедрения принципиально новых аккумуляторов, — сообщал директор компании Вячеслав Волынский. — Совместно с ведущим производителем аккумуляторов — заводом автономных источников тока — мы реализуем проект по производству полного цикла литий-ионных аккумуляторов. Планируемая мощность нового производства — более 100 мВт·ч в год, срок реализации проекта — 2017 год». По словам инноватора, данная технология идеально подходит для систем накопления энергии большой мощности (СНЭ). Потребность в СНЭ остро ощущается в изолированных энергосистемах Дальнего Востока, Северного Кавказа, районов Крайнего Севера, где их применение позволит снизить стоимость электроэнергии и добиться лучшего качества энергоснабжения. Разработки НЦ «АИТ», по мнению Волынского, также будут востребованы и в других отраслях, например, в газовой и нефтеперерабатывающей промышленности, вооружениях и военной технике, железнодорожном подвижном составе, электротранспорте, системах резервного питания. «Безусловно, важным проект представляется и в плане импортозамещения высокотехнологичной продукции. Наши партнеры намерены в течение первых двух лет работы выйти на 100-процентный уровень использования отечественных материалов и комплектующих», — отметил Вячеслав Волынский.
Сети «умнеют» все быстрее
Подтверждением тому, что сколковские конкурсы — не просто мероприятия «для галочки», но реальный инструмент продвижения стартапов в большой бизнес, является конкурс «Энергопрорыв», который кластер энергоэффективных технологий проводит в партнерстве с ПАО «Россети». И если участники «Энергопрорыва-2015» пока только ждут рассмотрения своих проектов (всего было подавно 178 заявок), то победители «Энергопрорыва-2014», став резидентами «Сколково» уже активно реализуют свои идеи на предоставленные фондом гранты.
По словам руководителя направления «Электроэнергетика» кластера энергоэффективных технологий Антона Скибина, основной тренд будущего в электросетевом комплексе — это «умные» сети. Между прочим, именно технологии «умных» сетей стали основной тематикой конкурса «Энергопрорыв-2015», поскольку у основных игроков рынка на них сегодня есть спрос. «За счет этого спроса новые технологии появляются и проникают в отрасль буквально на глазах,— рассказал Антон Скибин. — Например, провода, по которым идет электричество,— у нас есть проекты, которые усовершенствуют провод путем снижения сопротивления (потери электроэнергии сокращаются), что позволяет передавать больший объем энергии через энергосистему. Новые провода «Метсбытсервиса» — участника «Сколково» уже востребованы в российских сетях. Второй пример — это технологии преобразования электроэнергии, новые трансформаторы, измерительные устройства, компоненты электрической сети, которые должны работать более эффективно и устойчиво. Ряд компаний, победителей «Энергопрорыва», теперь уже участников «Сколково», действуют именно в этой области — «МИГ», «Термоэкспрессконтроль», «Цифровые измерительные трансформаторы» и др. И третья часть «умной» сети — информационная. Подразумевается, что одновременно с электроэнергией в сети движется информация о том, где она произведена, кому поставляется, где и в какой момент может быть наиболее востребована, в каком состоянии находится оборудование... В конечном результате «умная» сеть должна уметь сама перераспределять потоки энергии, обучаясь автономности и быстроте реакции».
Большая работа маленькой коробочки
Ну а пока электросети все-таки больше зависят от людей, чем от собственного «ума», резидент «Сколково» — компания «Мобин» нашла простой, но очень нужный и эффективный способ помощи работникам отрасли. «Среди особенностей отечественной энергосистемы не только огромные расстояния, неравномерно распределенная нагрузка, стареющее оборудование, но и риски смены поколений — уход на пенсию квалифицированного персонала и невозможность замены подрастающим поколением молодых инженеров, — отметил генеральный директор компании «Мобин» Андрей Бурмакин. — Поэтому для достижения быстрых результатов при внедрении инноваций на предприятиях нужны простые и недорогие решения, которые будут понятны персоналу и легки во внедрении. Ведь не секрет, что «человеческий фактор» может загубить любые супертехнологии».
Чтобы максимально упростить «работу на местах», компания создала измерительный прибор (коробочку размером с мобильный телефон), который считывает показания при осмотре оборудования на магистралях и сразу передает информацию в систему технического обслуживания и ремонта. «Казалось бы, такая простая технология, — говорит Николай Грачев. — Но ведь никто прежде ее не разработал! Самое главное в этом приборе то, что он позволяет убедиться: обходчик действительно был в данной точке и снял показания с данного оборудования». Раньше невозможно было проконтролировать, правда ли обходчик осматривал трансформатор на таком-то километре или он записывал «показания» этого трансформатора в бумажный журнал, сидя в своем кабинете. Отсюда и вероятность аварии... А теперь начальник смены точно знает, где и что делают обходчики, и ежедневно получает объективную информацию о состоянии производственных объектов. Такая информация помогает выявлять признаки, которые могут привести к выходу из строя оборудования на ранней стадии, и оперативно принимать решения по ремонту оборудования и предотвращению нештатных ситуаций.
Учитывая тенденции, связанные с устареванием оборудования, которое эксплуатируется в отрасли, продукт компании «Мобин», несомненно, будет востребован в ближайшие годы как для генерирующих, так и для сетевых игроков рынка. Сейчас идет пилотный проект по внедрению решения на одной из электростанций в «РусГидро», а также походят переговоры по внедрению инновации в ФСК, «Росэнергоатом», а также в других компаниях электроэнергетической отрасли.
Еще один тренд — высоковольтный
Несомненно, важнейшей целью энергетики России в ближайшие 10–15 лет будет оставаться повышение эффективности энергохозяйства. И наибольший потенциал повышения энергоэффективности я вижу в электросетевом комплексе. Электрификация страны производилась с самого начала в условиях минимума ресурсов. Поэтому нормы проектирования энергетических объектов, особенно воздушных линий электропередачи (ВЛ), отличаются от норм большинства других стран. Нормированные электропроводность и механическая прочность элементов ВЛ, в особенности построенных в советское время, значительно ниже электропроводности и прочности ВЛ в развитых странах в одинаковых условиях эксплуатации. Такой подход снижает капитальные затраты организации электропередачи, но повышает издержки эксплуатации, в том числе на устранение последствий аварий ВЛ.
В условиях большого износа электросетевого комплекса страны (около 90% эксплуатируемых ВЛ построены до 1991 года) суммарные затраты на передачу электроэнергии огромны и составляют до 50% от ее конечной стоимости. Замена старых линий на новые современные, конечно, решит проблему, но на это уйдут годы и огромные средства. Концепцией развития электрических сетей в ближайшие 10 лет предусмотрено строительство до 9 тыс. км ВЛ 35–330 кВ в год (около 1% от протяженности существующих сетей). Я считаю, что сейчас особенно актуальными являются разработка и применение собственных технологий «умных» сетей (Smart Grid), позволяющих сделать сети самодиагностируемыми и адаптивными.
Наша конечная цель — сделать высоковольтные сети самодиагностируемыми и адаптивными, минимизировать влияние внешних факторов на элементы сетей. Сейчас мы разрабатываем устройства диагностики ВЛ, в частности технологию обнаружения отложений гололеда. В России гололед — причина до 37% падений опор, до 12% обрывов проводов, до 42% обрывов грозозащитных тросов и до 8% обрывов гирлянд изоляторов. Гололедообразование — это лимитирующий фактор механической прочности 70% ВЛ на территории России. Наша разработка — система МИГ — позволяет своевременно проводить мероприятия по предотвращению гололедных аварий на ВЛ. МИГ определяет момент начала образования отложений гололеда на проводе ВЛ, вид, массу, интенсивность ее нарастания в реальном времени; контролирует температуру провода. Сейчас мы завершаем разработку алгоритма прогнозирования гололедообразования на проводе за 2–3 часа до его начала.
В основе работы системы МИГ лежат наши исследования термодинамических процессов гололедообразования. Система состоит из постов и программного комплекса диспетчера. Установленный на опоре пост собирает данные с датчиков температуры провода, дополняет их замеренными метеоданными и отсылает их на диспетчерский пункт, где они обрабатываются. Программный комплекс на основе полученных данных с постов рассчитывает параметры гололедообразования и представляет их диспетчеру. Мы уже завершили первый этап натурных испытаний системы МИГ на ВЛ-110 кВ в «Волгоградэнерго». Получено положительное заключение. Начаты испытания МИГ с ограниченным функционалом в МОЭСК на линии 110 кВ. Стадия натурных испытаний будет завершена в феврале 2016 года. По завершении испытаний будет получено заключение о результатах «Волгоградэнерго» и инициировано проведение опытно-промышленной эксплуатации. Повсеместное внедрение проекта станет возможным уже в 2017 году.Дмитрий Титов, генеральный директор компании «МИГ» — резидента Фонда «Сколково».