"Зеленое" хранение

Полный переход на "зеленую" энергию потребует дешевого хранения, но так ли это дешево?

Одна их самых горячих дискуссий в энергетическом мире сейчас ведется вокруг того, насколько далеко способны продвинуться США на одних лишь низкоуглеродных источниках энергии. Украина пока далека от амбиций 100%-ного перехода на возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — в нашей "Энергостратегии-2035" прописано только 25% "зеленой" энергии к 2035 г. Но опыт мировых лидеров важен тем, что мы следуем за ними, пусть и с существенным отставанием.

Олеся НАТХА

Тогда как одна часть экспертов считает, что Штаты вполне в состоянии полностью перейти на ВИЭ при должном уровне управления спросом и поддержке дешевых накопителей энергии (energy-storage), вторая часть уверена, что "зеленой" энергетике не обойтись без атомной энергии и природного газа.

Эти споры ведутся в основном в закрытых научных кругах. Но они важны тем, что целый ряд штатов и городов принимают законы, направленные на 100%-ный переход на чистую энергию. Например, Гавайи нацелены исключительно на 100% ВИЭ, тогда как штат Вашингтон оставляет небольшую долю за невозобновляемыми источниками.

Какой из подходов более разумен?

В основе дискуссии лежит тот факт, что два крупнейших источника возобновляемой энергии — солнце и ветер — переменны. Они зависят от погоды, сезона, времени суток. Они не являются “диспетчерскими” — то есть их нельзя регулировать, включить или отключить в зависимости от потребности сети. Наоборот — сеть подстраивается под них. Это означает, что сеть с весомым количеством ВИЭ требует большой маневренности, разных способов сглаживания непостоянства ветровой и солнечной энергии.

Т.е. когда говорят о том, что ВИЭ не дотягивают до 100%, на самом деле речь идет о сложностях балансирования системы. Параллельно с ВИЭ должны использоваться управляемые маневренные мощности, часто не из числа "зеленых".

Из всех источников гибкости энергосистемы самые большие надежды возлагаются на накопители энергии. И в первом приближении вопрос о том, смогут ли возобновляемые источники энергии достичь 100%, сводится к тому, станут ли хранилища достаточно дешевыми. Их можно встроить в сеть и поглощать практически любые колебания в ней.

Но насколько дешевыми?

Этот вопрос стал предметом исследования лаборатории MIT (Массачусетский технологический институт). Если сразу перейти к сути — это $20 за кВтч. Такая цена хранения обеспечила бы рентабельный переход на 100% ВИЭ с учетом стоимости хранения энергии. Но это примерно на 90% ниже сегодняшних затрат. Есть разные мнения относительно того, когда можно достичь такой цифры. Один из озвучиваемых сроков — 2030 г.

Другой уровень расчетов

При моделировании большинства сценариев с ВИЭ используются данные по солнцу и ветру для определенных территорий за год или два. Команда исследователей выбрала четыре локации — Аризона, Айова, Массачусетс и Техас — и собрала данные по ним за 20 лет.

Рассматривать более длительные периоды необходимо потому, что кроме дневных и недельных колебаний солнечной и ветровой активности, могут быть также годовые и даже многолетние колебания. И действительно, изучив 20-летний период, команда обнаружила несколько редких явлений, когда ветровая и солнечная энергия были необычно низкими в течение нехарактерно долгого времени. В такие периоды возникает всплеск потребности в дополнительной энергии.

Если это учесть, то расчетная стоимость системы с использованием возобновляемых источников энергии может существенно возрасти. Команда исследователей провела детальные расчеты для разных погодных сценариев. Основной результат подтвердил, что для США затраты на энергопотребление стореджа должны упасть в среднем примерно до $20 за кВтч, чтобы система ВИЭ с учетом хранения была конкурентоспособной при 100% ВИЭ.

Это в среднем. Но сравнение с отдельными видами невозобновляемых источников выглядит не столь оптимистично. Вплоть до того, что полный переход на ВИЭ может показаться вообще не реальным, поскольку предполагает фантастическое снижение стоимости технологий хранения.

Но отметим, что модель рассматривала хранилища как единственный источник погашения небалансов. На самом деле существуют и другие источники гибкости сети. Это и управление нагрузкой, и улучшенная передача для доставки возобновляемой энергии из регионов, которые ее производят, в регионы, которые в ней нуждаются. Кроме того, можно использовать для балансировки другие ВИЭ, такие как гидроаккумулирующие и геотермальные электростанции. Их активное развитие также способно помочь сглаживать неравномерность энергии солнца и ветра. В итоге не вся нагрузка ляжет на стореджи, что тоже должно ослабить ценовое давление.

Как еще может снижаться стоимость аккумуляторов

По данным Международного агентства по возобновляемой энергии IRENA, к 2030 г. общая установленная стоимость литий-ионных батарей для стационарного применения снизится на $145-480 за кВтч в зависимости от химического состава аккумуляторов. При этом отмечается, что если затраты на производство и транспортировку можно снизить за счет масштаба, то стоимость материалов, используемых в литий-ионных аккумуляторах, достаточно высока и почти постоянна, что вряд ли позволит достичь необходимых $20 за кВтч.

Но литий-ионные аккумуляторы — далеко не единственная технология хранения энергии. Сообщается о снижении стоимости хранения за счет использования высокотемпературных натриево-серных (NaS) и других видов батарей, хранения электроэнергии в виде тепла в расплавленной соли и др. Сторедж-технологии развиваются и диверсифицируются, в результате чего цена неизменно будет падать.

Ветряные и солнечные электростанции в сочетании с проблемой хранения вплотную подобрались к электростанциям, работающим на ископаемом топливе. И этот процесс будет ускоряться тем быстрее, чем больше будет дешеветь хранение электроэнергии.

Как обстоят дела с хранением и балансированием в Украине

В Украине проекты по созданию energy storage находятся лишь на стадии планирования. До конца 2019 г. национальный оператор системы передачи (ОСП) НЭК “Укрэнерго” совместно с французским ОСП RTE планируют завершить разработку технико-экономического обоснования в совместном проекте по строительству energy storage.

Проект финансируется за счет гранта от Министерства финансов Франции. В нем рассматривается три возможных варианта строительства системы energy storage.

  • первый — с расположением 200 МВт energy storage на одной из подстанций;
  • второй — в нескольких местах с разделением на 4-5 частей;
  • третий — с децентрализованным размещением нескольких десятков блоков energy storage малой мощности.

    В последнем варианте energy storage могут быть размещены вдоль центральных автотранспортных магистралей (Киев-Львов-госграница, Киев-Харьков, Киев-Днепр, Киев-Одесса-госграница) параллельно с созданием сети зарядных станций для электромобилей, как рассказали в НЭК.

    Но это только проектная стадия и говорить о возможности широкого применения этой технологии для балансирования энергосистемы Украины пока преждевременно.

    Выход в маневренных мощностях

    По данным “Укрэнерго”, на данный момент украинская объединенная энергосистема (ОЭС) балансируется за счет угольных ТЭС, ГЭС, ГАЭС и ТЭЦ, а “остров Бурштынской ТЭС” — за счет ТЭС и ТЭЦ.

    Если говорить о количественном соотношении разных видов генерации в балансировании энергосистемы Украины, то, по последним данным, лидирует угольная. Так, по итогам июля-августа 2019 г. среднемесячный суммарный объем балансирующего рынка в ОЭС Украины (без учета диспетчерских команд для обеспечения операционной безопасности) составляет около 259 тыс МВтч электроэнергии, сообщили в национальном ОСП. Из этого объема около 80% приходится на угольные ТЭС и около 20% на ГЭС.

    При этом специалисты отмечают, что услуги по балансированию заключаются не только в выдаче дополнительной мощности (загрузке или пуске энергоблоков). Это еще и уменьшение генерации (полная или частичная разгрузка энергоблоков). Также балансирование может осуществляться за счет увеличения или уменьшения потребления со стороны потребителя.

    Кто платит за небаланс

    Услуги балансирования (изменение потребления или выработки) закупает оператор системы передачи и продает их участникам рынка, у которых сложились небалансы (разница между фактическими объемами отпуска или потребления, импорта, экспорта электроэнергии). Для этого участники рынка заключают с ОСП договор обучастии в балансирующем рынке.

    Расчеты по стоимости и объемам услуг балансирования делает Администратор расчетов на основании данных, полученных от Администратора коммерческого учета, функции которых также выполняет ОСП.

    Как будем балансировать, если Украина достигнет 25% ВИЭ, предусмотренных в Энергостратегии-2035

    Максимальный объем установленной мощности СЭС и ВЭС, который энергосистема Украины может принять без проблем, сегодня составляет 4.75 ГВт, считают в “Укрэнерго”. При дальнейшем росте доли солнечной и ветровой генерации, имеющихся сегодня в ОЭС Украины балансирующих мощностей будет недостаточно.

    По итогам 2018 г. установленная мощность ВИЭ (без учета гидрогенерации) составила 1,713 ГВт. По расчетам “Укрэнерго”, в 2025 г. общая установленная мощность СЭС и ВЭС приблизительно может составить от 4.5 до 7 ГВт (при умеренном и максимальном сценариях развития ВИЭ соответственно). Для балансирования таких объемов ВИЭ, до 2025 г. в энергосистеме необходимо построить до 2.5 тыс МВт высокоманевренных мощностей.

    По материалам Дэвида Робертса на vox.com

  • Copyright © ЦОИ «Энергобизнес», 1997-2019. Все права защищены
    расширенный поиск
    Close

    ← Выберите раздел издания

    Искать варианты слов
     dt    dt