9 января 2020

ИНДУСТРИЯ ENERGY: ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИЙ. ПОЛНЫЙ ГАЙД ПО ИННОВАЦИЯМ

На сегодняшний день энергетическая отрасль испытывает острую нехватку инструментов модернизации. Существующие энергосистемы давно устарели, развитие сферы происходит крайне медленными темпами, что в результате приводит отрасль не только к физическому, но, прежде всего, к моральному износу. 

По этой причине актуальность вопроса развития энергосистемы, в основу которой будут положены инновационные решения и передовые технологии, неоспоримо. Осознанность необходимости нововведений в данную отрасль приведет к увеличению энергетических мощностей, а также к созданию новых типов электростанций и моделей дистрибуции электроэнергии. Стоит отметить, что многие страны мира уже активно внедряют в свои энергетические системы интеллектуальные сети (ИС), которые называются Smart Grid. Несомненно, многие эксперты уверены, что такие шаги становятся на пьедестал энергетических трендов и в данном материале мы рассмотрим технологии и новые подходы к совершенствованию глобальной энергетической сферы.

Технология Smart Grid 

Большинство стран имеют схожие энергетические системы — они централизованные и состоят из крупных электростанций, которые уже по электросетям поставляют электричество потребителям. При такой системе существует недостаток — не все электростанции в силах поддерживать стабильную работу, нарушая баланс между производством и потребителями, что приводит к частотным колебаниям. Резкие изменения частоты электрического тока зачастую становятся причинами аварии. Таких случаев можно избежать с помощью внедрения технологии Smart Grid, которая предназначена для автоматизированного поиска и устранения уязвимых мест в электросетях посредством внесения изменений в схемы и характеристики сети, минимизируя риски возникновения аварий и потерь от них.

Таким образом, можно определить две основные функции интеллектуальных сетей — это автоматическая передача и распределение электроэнергии. ИС сокращает путь энергии до конечного потребителя, принимая данный ресурс из различных источников, таких как, например, ветер или солнце, и превращая его в конечный продукт.

Диджитализация данной сети предоставляет возможность с максимальной точностью и высоким показателем эффективности контролировать электропотребление.

Внедрение инновационных подходов через призму технологии Smart Grid способно предоставить отрасли следующие перспективные решения: благодаря взаимодействию всех элементов сети открывается возможность обмена данными между ними в режиме реального времени, что является ключевым фактором  для стабильной и выгодной работы общей электроэнергетической сети.

Интеллектуальные сети уже вышли за рамки концепции и примеры их работы можно наблюдать в Китае, США, Японии и в некоторых государствах ЕС. Однако реализованные решения показали и слабые места данной технологии:

  • отсутствие четкого подхода к контролю ресурсов;
  • случаи потери электроэнергии;
  • отсутствие специалистов.

Виртуальная электростанция

Еще одной концепцией энергоотрасли будущего является реализация виртуальных электростанций (ВЭС).

Данное решение может поспособствовать:

  • оптимизации процессов;
  • стабилизации подачи электроэнергии;
  • гибкости работы всех участников энергосистемы;
  • интеграции новых решений.

Виртуальные электростанции можно назвать смарт-системой контроля распределенной генерации, так как данная концепция подразумевает взаимодействие нескольких источников энергии, например, генераторов и потребителей с механизмами распределенной генерации. Более того, виртуальные электростанции могут служить инструментом балансирования для всей системы. Их функционал включает возможность регулирования перенапряжений сети и нестабильную работу возобновляемых источников энергии. Также виртуальные электростанции могут выступить и в качестве маркетингового рычага давления на увеличение популярности отдельной энергетической компании, которая посредством внедрения новых технологий сможет привлечь больше клиентов, гарантируя им бесперебойную работу и низкие тарифы. 

Следует учитывать, что для полноценного функционирования виртуальной электростанции необходимо применение технологического подхода — обеспечение работы с помощью модернизированных систем учета энергии, безопасной коммуникационной инфраструктуры, включая стабильную связь с сетью Интернет и IoT-датчики, предназначенные для сбора телеметрических данных.

Согласно информации, опубликованной в отчете Markets and Markets, еще 3 года назад мировой рынок ВЭС оценивался в $193,4 млн, при этом эксперты прогнозируют рост до $709 млн уже в 2021 году.

Внедрение в энергетическую отрасль виртуальных электростанций способствуют достижению цели, когда каждый из участников всей системы получает свою выгоду от использования.

Однако, несмотря на преимущества, камнем преткновения на пути глобального внедрения электростанций является неготовность нормативно-правовой базы во многих странах. По причине того, что потребители в большинстве странах могу приобретать электроэнергию только у государства, которое, в свою очередь, покупает ресурсы у приватных поставщиков, достаточно сложно организовать распределенную сеть.

Также появлению усовершенствованной энергетической системы в масштабных объемах мешает нежелание правительств проводить глобальную работу по внедрению дополнительных технологий, которые к тому же требуют значительных инвестиций. Недостаточная аналитика будущей выгоды является психологическим трамплином, который необходимо преодолеть чиновникам для умной энергетической отрасли в будущем.

Курс на децентрализацию

При этом многие европейские страны, включая Украину, определились в своем дальнейшем курсе развития, в основу которого заложены принципы децентрализации. 

В 2009 году Совет ЕС принял Третий энергетический пакет, что включает либерализацию газового и электрического рынков. Основным акцентом нового законодательства является отказ от монополии поставщиков энергоресурсов. Благодаря такому подходу  на рынке появляются конкурирующие компании, что провоцирует развитие здоровой и конкуренции между участниками данной отрасли и способствует формированию справедливой ценовой политики.

Стоит выделить Украину как страну, которая в последнее время делает шаги навстречу модернизации энергетического рынка. В 2017 года высший законодательный орган страны, Верховная Рада, приняла Закон «О рынке электроэнергии», который соответствует требованиям Третьего энергетического пакета ЕС. Таким образом, предусматривается возможность потребителям самостоятельно выбирать поставщиков электроэнергии, так на рынке будет отсутствовать монополизация.

А уже в июле текущего года, крупнейший представитель отрасли, компания ДТЭК, заложила первый кирпич в работе нового рынка электроэнергии, проведя первые в стране биржевые торги по продаже электроэнергии на рынке на сутки вперед. Результатом торгов стало снижение стоимости электроэнергии ТЭС компании ДТЭК на 12%, если сравнить с показателями первого полугодия 2019 года. ДТЭК, как инновационный мастодонт украинской энергетики, стремится сформировать такие условия на рынке для его участников, где работа каждой компании будет сфокусирована на развитие целой отрасли и привлечение в нее инвестиций для ее модернизации.

Блокчейн как одна из технологический граней энергоотрасли

Технология блокчейн является в своем роде инструментом для децентрализованной работы с записями (транзакциями). Несмотря на то, что изначально блокчейн был разработан для финансового сектора, его популярность привлекла внимание многих разработчиков, которые создают приложения, дополняющие основную функциональность технологии — децентрализованное хранение данных транзакций. 

Одним из весомых механизмов, интегрированных в технологию, являются смарт-контракты, которые позволяют осуществлять фактические транзакции на децентрализованной основе. Смарт-контракты работают на основе индивидуально определенных правил, которые обеспечивают автономное сопоставление распределенных поставщиков и их потенциальных клиентов.

Использование технологии блокчейн в энергетическом секторе, по мнению многих экспертов, является неотъемлемой частью стратегии по модернизации отрасли. 

Данная технология предоставляет инфраструктуру для управления и обработки ценных данных, исключающей посредничество. На данный аспект стоит обратить внимание, так как именно наличие посредников усложняют процессы и провоцирует повышение трансакционных издержек и, как следствие, стоимости услуг/ресурсов.

Использование технологии блокчейн с целью оптимизации существующих процессов в энергетическом секторе стоит рассматривать через призму внедрения определенных приложений, которые способны полностью контролировать пусть электроэнергии от поставщика до потребителя. Более того, блокчейн поможет в анализе данных, указывая на пики загруженности сети и устанавливая безопасную коммуникацию между умными девайсами всей модернизированной энергосистемы.

Блокчейн — как экономическая инфраструктура для рынка распределенной генерации и передачи электроэнергии

Как было написано выше, распределенная энергетика позволяет потребителям управлять генерацией, таким образом оптимизировав расходы на электроэнергию.

Стоит отметить, что у распределенной энергетики на сегодняшний день существует несколько нерешенных задач, таких как, например, обеспечение высокого уровня надежности и баланс всей системы. 

На данном этапе развития отрасли, ресурс неравномерно распределяется между всеми участниками системы, что наталкивает на необходимость внедрения эффективного механизма достижения консенсуса как между устройствами, так и между компаниями и конечными потребителями. В результате такого подхода рынок электроэнергии становится самобалансирующимся механизмом с полным отсутствием монополии, где каждый участник системы является неотъемлемой ее частью. 

Более того, блокчейн защитит отрасль от возможного влияния отдельных крупных компаний и обеспечит безопасную среду для дальнейшего развития всех технологических инноваций в рамках энергетического рынка.

Беспилотные авто в Smart Grid

Децентрализация энергетического сектора может быть применима не только в рамках предоставления электроэнергии отдельным потребителям, но и окажется полезной в формировании качественно функционирующего энергорынка из целых городов.

В начале статьи уже была упомянута технология Smart Grid, которая, к слову, является одной из ключевых составляющих концепции Smart City.  

Интеллектуальный менеджмент энергопотоков откроет новые возможности для баланса энергосети города, так как будет ориентирован на предоставление зарядных станций.

С другой стороны, умный город — это город без перегруженного трафика, с идеально функционирующей инфраструктурой городского транспорта, энергосистема которой является сложнейшим механизмом.

Стоит сделать акцент именно на городском транспорте, ведь обслуживающие станции зачастую находятся в отдаленных от их паркингов местах. При этом территория паркингов остается неиспользуемой днем, когда транспортные средства на смене, а обслуживающие станции остаются пустыми ночью. В таком случае, кажется разумным объединить подстанцию с паркингом, что в результате даст возможность создать взаимодействующую зарядную станцию, которая способна функционировать 24/7.

В свою очередь, хочется упомянуть концепт, демонстрирующий возможность взаимодействия машин без человеческого фактора. Прототип компании-разработчика блокчейн-решений 482.solutions, Robocharge, представляет собой устройства, которые, оказывая услуги друг другу, могут проводить оплату за предоставленный сервис с помощью встроенных криптовалютных аккаунтов. Таким образом, исходя из данной концепции, создание электропаркинга возможно без участия человека, в случае использования беспилотного автотранспорта. 

Если рассматривать межмашинное взаимодействие, то необходимо обратить внимание на технологию V2V (Vehicle-to-Vehicle), которая поспособствует безопасному использованию беспилотных авто. Благодаря радиосигналам, можно получить информацию о локации авто, о его скорости, а так же направлении, далее эти данные передаются всем транспортным средствам вокруг для соблюдения всех мер осторожности. По данным экспертов National Highway Traffic Safety Administration, технология V2V уменьшит количество аварий на 79 %. 

Интересен еще факт, что автомобиль среднестатистического жителя мегаполиса используется всего на 4% в день, остальные часы он просто ожидает своего владельца на паркингах, занимая место и не принося никакой пользы обществу. Однако, электромобиль можно подключить к сети, благодаря чему он станет аккумулятором для города, принося не только свой вклад в поддержку электросистемы, но и выгоду своему владельцу. Хозяину такого электрокара открывается возможность зарабатывать во время высоких нагрузок сети, предоставляя ценный ресурс городскому энергорынку. При этом стоит осознать, что во время серьезного трафика, необходимо будет воспользоваться городским транспортом, что не только позволит заработать владельцам электромобилей, но и разгрузит сеть городского электроснабжения.

Данная технология называется Vehicle to Grid (V2G) и она уже находится на стадии тестирования. Например, автопроизводитель Nissan представил несколько проектов, показывающих, что владелец такого транспорта может зарабатывать до 1300 евро в месяц.  

В будущем представляется возможным использовать технологию V2G для бесперебойного питания домов, подключая электромобили и гибриды. Преимущества такого подхода уже изучили правительство США, которое развивает концепцию V2G совместно с компанией Google.

Вывод

Энергетический рынок — огромная отрасль, которая требует изменений и технологической модернизации. Эксперты из других областей объединяются с целью развития такого масштабного сектора, как энергетика. Например, крупнейший энергетический холдинг ДТЭК подтвердил свои намерения оставаться в авангарде технологического развития, открыв новое пространство Innovation DTEK. Представители команды 482.solutions вошли в состав участников мероприятия Innovation Days, которое объединило тех людей, которые верят в трансформацию промышленности с помощью инноваций. Более того, 482.solutions — единственная блокчейн-компания, взаимодействующая с крупнейшим энергетическим холдингом.

Украине необходима качественно новая стратегия, которая раскроет существующий потенциал, сделает ее конкурентоспособной, а также сгенерирует новые идеи для трансформации. 

Команда 482.solutions уже представила разработанное решение DEMPDEMP, предназначенное для распределенного рынка электроэнергетики, собрав множество позитивных отзывов от экспертов энергетической отрасли.