Сохранить мегаватты: бесперебойники для городов появились в Сибири

Новосибирские промышленники и ученые запустили новую технологию в российской энергетике, первыми в стране наладив выпуск систем накопления энергии (СНЭ) большой мощности. Эти устройства должны повысить стабильность электроснабжения целых городов, «подзаряжая» их по мере необходимости. Первые два таких накопителя на днях отправятся в Туву.

Проблема российской энергетики — отсутствие буфера между производством и потреблением. Грубо говоря, когда мы включаем лампочку или обогреватель в квартире, условный генератор на Саяно-Шушенской ГЭС тут же начинает вырабатывать для этого энергию. А если одновременно включаются сотни тысяч или миллионы таких лампочек и обогревателей?  «Кровь» цивилизации: как управляют энергосистемой

Мало того, что мощность энергостанций ограничена, они еще «любят» работать в стабильном режиме, иначе быстро изнашивается оборудование. Но, помимо пиковых нагрузок, бывают и спады в потреблении, например, суточные — ночью. Почему бы именно в это время, когда подавляющее большинство людей спит, не накапливать энергию?

Для этого и были придуманы системы накопления большой мощности, позволяющие запасать энергию в период ее избытка и возвращать в сеть в момент дефицита. «До их появления процесс генерации и потребления электроэнергии был неразрывен. Мы своими разработками эту связь разорвали», — сказал генеральный директор новосибирской компании ООО «Системы накопления энергии» Вячеслав Колесников.

Новосибирская кооперация

Важнейшее достоинство этих устройств — они разработаны и будут выпускаться силами исключительно новосибирских компаний и научно-технических центров. Всего в производстве накопителей могут быть задействованы около 20 местных предприятий.

Работа над накопителями шла в течение полутора лет в лаборатории Новосибирского государственного технического университета (НГТУ). В ней участвовали инженеры компании «Системы накопления энергии» и научные сотрудники вуза. Пока разработаны два накопителя: СНЭ-1 мощностью 100-500 киловатт для небольших населенных пунктов и СНЭ-2 от 2-32 мегаватт, подходящий для работы в городских энергосистемах. 

Второе преимущество накопителей в том, что они более чем на 90% состоят из отечественных комплектующих. Инженерам не удалось заменить только зарубежные контроллеры, но это вопрос времени. Благодаря такому импортозамещению устройства вышли гораздо дешевле зарубежных аналогов. Их стоимость оценивается в несколько десятков миллионов рублей в зависимости от мощности, комплектации и назначения. По заверению производителей, устройства могут окупить себя в течение двух-трех лет.

«Проект подтвердил эффективность кооперации. Он доказал, что в Новосибирске есть и научный, и технический, и производственный потенциал, чтобы вместе работать над реализацией подобных проектов», — отметил Колесников.

Неимеющие аналогов

По словам главного инженера «Систем накопления энергии» Дениса Метальникова, у новосибирских устройств нет аналогов в России, по крайней, запущенных в производство. Эта отрасль активно развивается за рубежом. Но российская энергосистема имеет свои особенности и иностранные подходы к ней часто неприменимы, относится это и к системам накопления энергии. Новосибирские инженеры нашли уникальные решения.

«У нас значительная часть страны не подключена к центральной энергосистеме и питается от дизельных станций. Стоимость такой электроэнергии очень высока», — отметил Метальников. Поэтому, по его словам, возникла идея дополнить дизель-генераторы в отдаленных поселках накопителями энергии. Это позволит экономить на топливе и продлит ресурс дорогостоящего оборудования за счет выравнивания нагрузки.

Фото: © ООО «Системы накопления энергии»

Более продвинутый вариант — изолированные гибридные энергоустановки. Они состоят из комбинации различных устройств, например, дизель-генераторов, источников возобновляемой энергии (ветряков или солнечных батарей), а также накопителей.

Именно для таких гибридных установок были созданы первые новосибирские накопители энергии на 100 и 400 киловатт. Они будут установлены в селах Мугур-Аксы и Кызыл-Хая приграничного Монгун-Тайгинского района Тувы в рамках договора с российской компанией «Хевел», специализирующейся на солнечной энергетике. 

В борьбе за этот контракт новосибирцы выиграли у фирм из Франции, Германии и Китая.

Интеллектуальная система

Система накопления энергии на 400 киловатт для Тувы состоит из двух контейнеров, насыщенных сложным инженерным оборудованием. Ее сердце — литий-ионные аккумуляторы, произведенные на новосибирском заводе «Лиотех». Каждая их ячейка оснащена своими мозгами — микроконтроллерами, постоянно отслеживающими состояние батарей.

Вторая главная составляющая — силовые преобразователи. Это ядро системы. Они, действуя по определенным алгоритмам, забирают энергию из сети, заряжают аккумуляторы и в нужное время отдают электричество со строго заданными свойствами и параметрами. Вся система работает в полностью автономном режиме. 

«Все эти разработки целиком наши — и "железо", и схемы, и платы, и программы с контроллерами, и система, которая управляет всей установкой целиком. Это все представляет собой большую интеллектуальную ценность», — подчеркнул Метальников.

Новая ниша

Новосибирские инженеры и промышленники начали осваивать новый рынок накопления энергии с больших форм. А на Западе благодаря гибкому тарифному регулированию накопители популярны и у массового потребителя. Электричество там гораздо дороже в часы пик, поэтому его выгодно запасать ночью, когда цены на него минимальны.

В Германии даже работает специальная программа, в соответствии с которой владельцы частных домов получают от государства субсидии на установку солнечных панелей и небольших накопителей. В этой сфере преуспела и компания Tesla, выпустившая линейку «бесперебойников» для домохозяйств в эргономичной оболочке.

«У нас пока это не развито: законодательная база не позволяет дополнительным источникам присоединяться к общей сети. Но все идет к тому, что в законы будут внесены изменения. Так что, спустя некоторое время, получив первый опыт, мы обратимся и к массовому потребителю», — уверен Метальников.

Большим подспорьем мощные «бесперебойники» станут в городском хозяйстве. Так в Москве в ряде районов в вечерние часы пик из-за плотной застройки образуются серьезный дефицит энергии. К новосибирским разработчикам уже обращались представители московских компаний с предложением создать мобильный накопитель энергии. Иными словами, поставить контейнер с устройством на КамАЗ, чтобы он мог быстро выдвинуться в проблемную точку, подключиться к сети и покрыть дефицит.

Энергокластер

«Мне коллеги показали карту Новосибирска, на которой ярко-малиновым цветом были отмечены подстанции, испытывающие дефицит электрической мощности. Потребитель ждет дополнительную энергию. Специфика в том, что это потребление носит пиковый характер. Если поставить накопитель на подстанцию, он обеспечит покрытие этих пиковых нагрузок. В Новосибирске есть реальная проблема, и мы готовы ее решить», — заявил Колесников.

С ним заочно согласился мэр Новосибирска Анатолий Локоть. «У нас все системы жизнеобеспечения завязаны на электроэнергию, и везде нужен резерв. В случае сбоя с подачей электроэнергии мы просто утонем в сточных водах. Другое применение накопителей — жилые дома. Сейчас в каждом высотном доме на случай пожара должен стоять дизель-генератор для обеспечения работы лифта. Этот генератор банально простаивает. Вместо него можно ставить накопитель, который мог бы параллельно решать другие задачи», — уточнил глава города. ГЭС на Енисее: полвека в мировом топе

«Мы не должны стесняться говорить об этом: мы создаем новую отрасль в народном хозяйстве. Настало время выходить с предложением о создании кластера по производству систем накопления», — считает Колесников.

Министр промышленности Новосибирской области Андрей Гончаров пообещал поддержку в создании энергетического кластера в регионе. «Это проект глобального масштаба: работа над возобновляемыми источниками энергии активно идет во всем мире. Сама идея, которая еще недавно витала в воздухе, наконец, нашла реальное воплощение. Кооперация двух десятков новосибирских предприятий смогла создать такой продукт — это очень важно», — подчеркнул он.