Охота на энергетическую гибкость. Часть 2. Ценная добыча

Time to read
less than
1 minute
Read so far

Охота на энергетическую гибкость. Часть 2. Ценная добыча

Mon, 06/29/2020 - 09:09
Posted in:
0 comments

Первая часть статьи рассказывала о поисках пути выхода из глобального экономического кризиса за счет ускорения энергетического перехода и создания углеродно-нейтральной экономики. В этой части мы расскажем о том, почему энергетическая гибкость приобретает на этом пути особенную ценность и где искать ее нераскрытые источники.

ИСТОЧНИК: Medium

Густо падает снег…
В темноте не увидишь,
Где затаился фазан.
Только крыльев внезапный вспорх
Да ястреба колокольчик.

Сайгё

Гибкость — ценная дичь

Великобритания, вероятно, первой из стран мира ощутила на себе, что такое полноценная низко-углеродная энергосистема. Так, в силу вызванного карантинными мерами падения спроса на электроэнергию, совпавшего с сезонным летним спадом потребления, уже два месяца там не работает ни одна угольная электростанция [28]. При этом объем торгов на балансирующем рынке (BM) в апреле и мае этого года оказался в два раза больше в сравнении с 2019 годом, что показывает резкий рост спроса на резервы для балансирования энергосистемы [29]. Активной покупкой гибкости занялись британские сетевые компании, например, UKPN закупила в первом полугодии на платформе Piclo Flex доступ к 123 МВт энергетической гибкости с общей суммой контрактов £14 млн [30]. В целом дополнительные расходы на балансирование энергосистемы и поддержание качества электроэнергии летом 2020 года, возникшие в силу низкого потребления и нехватки гибкости в системе, National Grid ESO оценивает в £823 млн [31].

 

Прогноз по вводу новых мощностей в пяти странах Западной Европы (Великобритания, Германия, Франция, Италия и Испания). Источник: Wood Mackenzie

По оценкам Wood Mackenzie, аналогичная ситуация, при которой доля ВИЭ в энергобалансе будет устойчиво находиться на уровне 30–50%, уже в 2023 году сложится во всех крупных странах Западной Европы — Великобритании, Германии, Франции, Италии и Испании [32]. При этом к 2040 году в Европе Wood Mackenzie ожидает ввод 169 ГВт ветровых и 172 ГВт солнечных мощностей, а также 86 ГВт накопителей, которые обеспечат не только практически полное исчезновение угольной, но и существенное сокращение газовой генерации [33].

В связи с прогнозируемым закрытием угольных ТЭС и некоторых АЭС в Европе, замещаемых в энергобалансе ВИЭ, общая потребность Европы в энергетической гибкости, согласно оценке аналитического агентства Timera Energy, достигнет 30 ГВт уже к 2023 году и 60 ГВт к 2030 году [34]. Доклад составлен в феврале этого года и не учитывает потенциальные инвестиции в «зеленое» восстановление экономики и ускорение энергетического перехода. В условиях такого ускорения ценность энергетической гибкости и спрос на нее существенно вырастут даже сверх приведенных и без того существенных оценок.

 

Потребность в энергетической гибкости в Западной Европе к 2030 году. Источник: Timera Energy

Дополнительный оптимизм сторонникам низко-углеродного восстановления экономики придают результаты моделирования работы энергосистемы США в рамках радикального сценария достижения 90% углеродной нейтральности, выполненные Калифорнийским университетом в Беркли. Согласно этим результатам, такая энергосистема, 10–12% мощностей в которой приходится на источники гибкости, обеспечит стоимость электроэнергии на 10% ниже уровня сегодняшних цен и при этом создаст 29 млн новых рабочих мест в 2020–2035 годах [35].

 

Цена на электроэнергию ($/МВт·ч) в сценариях 55% и 90% углеродной нейтральности энергосистемы США с учетом и без учета платы за эмиссию. Источник: University of California Berkley

Кроме того, исследование, проведенное Грэнтемовским исследовательским институтом изменения климата и окружающей среды Лондонской школы экономики, показало, что бизнес энергетических компаний, которые инвестируют в «зеленую» энергетику или занимаются ею, становится за счет этого более маржинальным и рентабельным [36].

Где обитает гибкость?

Зарядные станции электромобилей, интеллектуальное электрическое отопление и водородные электростанции — вот те нераскрытые источники углеродно-нейтральной энергетической гибкости, на которые технологические компании сегодня ведут охоту.

Согласно открытому письму компаний Kaluza, Octopus Energy, Centrica, E.On и Moixa, направленному Ofgem, если бы все зарядные станции электромобилей в Великобритании оказывали услуги гибкости, этим летом Британия сэкономила бы £133 млн за счет снижения объема торгов на балансирующем рынке [37]. Часть потенциала гибкости зарядной инфраструктуры уже используется. Британская компания Ev.energy, владеющая 25 МВт зарядных станций, стала одним из победителей упомянутого аукциона гибкости UKPN [38]. Еще большими возможностями, по оценкам сетевой компании Western Power Distribution (WPD), располагают V2G-зарядки. Поэтому WPD в кооперации с Crowd Charge запускает в марте 2021 года пилотный проект, в рамках которого будет бесплатно устанавливать зарядные станции с функцией V2G владельцам электромобилей Nissan, живущим в Мидленде, Юго-Западной Англии в Южном Уэльсе, а также заплатит участникам проекта по £120 за то, что их автомобили будут в определенные часы подключены к этим станциям. После завершения проекта его участники смогут выкупить зарядки за £250 при рыночной цене £5500 [39]. Использование мощности V2G-станций, уже подключенных к системе управления гибкостью компании Kaluza, с началом британского карантина в марте выросло в два раза [40]. В долгосрочной перспективе 2050 года, по оценке аналитиков Energy System Catapult, технологии V2G будут обеспечивать в Великобритании доступ энергосистемы к 50 ГВт·ч накопительной емкости автомобильных аккумуляторов [41].

 

Накопительная емкость (ГВт·ч) электромобилей, подключенных к V2G-станциям, и стационарных накопителей. Источник: Energy System Catapult

По оценке Wood Mackenzie, к 2030 году 13,8% новых автомобилей будут электрическими, а число зарядных станций возрастет 8,6 млн в Европе, 10, 8 млн в США и 9,8 млн в Китае [42]. Интересно отметить, что рост рынка электромобилей не только обеспечит большой ресурс энергетической гибкости, но и сам по себе может выступить стимулом экономического роста. Например, Центр развития силовых установок рассчитал, что британские компании в 2020–2025 годах могут получить дополнительную выручку от участия в переходе страны на электромобили в размере £25 млрд [43].

Недооцененным источником энергетической гибкости выступает электрификация отопления домохозяйств и применение интеллектуальных термостатов. В США в настоящее время программы по электрификации отопления действуют в штатах Мэн, Калифорния и Нью-Йорк [44]. Ставку на «умные» термостаты делает Google. Дочерняя компания IT-гиганта Google Nest совместно с энергоснабжающей компанией Consumers Energy и сервисной компанией Uplight запустила в Мичигане пилотный проект по установке 100 тыс. бесплатных дистанционно управляемых термостатов, которые обеспечат запас гибкости в 14 МВт, и за удаленный доступ к которыми их пользователи будут получать по $75, что компенсирует примерно 20% среднего счета за электроэнергию за летние месяцы [45]. Исследование компаний EnergyHub, Rheem и United Illuminated показывает, что в качестве источников гибкости могут использоваться также тепловые насосы и водонагреватели на их основе [46].

 

Таким ваш дом видит интеллектуальный термостат от Google. Источник: Google Nest

Пилотные проекты по использованию отопления для балансирования энергосистемы реализуются и в Великобритании. National Grid ESO и Сетевая компания Шотландии и Юга (SSEN) запустили проект «4D Heat», в рамках которого они исследуют возможность 380 тыс. домовладений в Шотландии использовать электрическое отопление для того, чтобы балансировать выработку ветрогенераторов, расположенных в Северном море [47]. Интересный комплексный проект «Интеллектуальная локальная энергосистема» (SLES) стартовал в Западном Сассексе. Проект формирует виртуальную электростанцию из домашних и муниципальных источников гибкости в составе 350 крышных солнечных панелей с накопителями от MOIXA, 12 МВт сетевых муниципальных накопителей от Connected Energy, 250 тепловых насосов от PassivSystems и пяти кластеров зарядных станций для электромобилей, кроме того используются водородная заправочная станция с электролизером от ITM Power и система интеллектуального электрического отопления домов фирмы ICAX [48].

 

Принципиальная схема проекта HYFLEXPOWER. Источник: Siemens

Чрезвычайно интересный проект HYFLEXPOWER по использованию водородной энергетики как источника гибкости в мае этого года был запущен компаниями Engie, Siemens, Centrax, Arttic и Немецким аэрокосмическим центром (DLR) в Сайа-Сюр-Вьен во Франции. Проект предполагает в 2020–2023 годах создание маневренной водородной электростанции, работающей по принципу power-to-hydrogen-to-power на базе поставляемых Siemens электролизеров и газовой турбины SGT-400, которая к 2023 году должна быть адаптирована к работе на чистом водороде [49].

В завершающей третьей части статьи вы узнаете, при помощи каких средств ведется охота на гибкость, какие новые технологические решения и бизнес-модели для этого используются.