Аккумулятор для ВИЭ просто и дешево

Тема ВИЭ в последнее время на слуху - просто вал новостей из этой области из-за границы. Докатилась она и до пространства бывшего СССР – на том же «Сделано у нас» регулярно появляются анонсы о вводе очередной ветрофермы или поля солнечных панелей. Говоря об альтернативной энергетике подразумевают следующую схему: ветряки (панельки) генерируют э/э, которую «запихивают» в существующую энергосистему и, таким образом, доставляют ее до потребителей. Но, учитывая прерывистый характер генерации мощности таких источников, в энергосистеме постоянно возникают периоды то избытка, то недостатка мгновенной мощности. Несоответствие мощностей генерации и потребления стремится изменить частоту и напряжение в энергосистеме, поэтому последняя вынуждена поддерживать основные параметры сети за счет маневрирования мощностью традиционных электростанций. Что, естественно, приводит к уменьшению ресурса оборудования, повышенному расходу топлива и прочим негативным последствиям, по сравнению со стабильным (проектным) режимом работы электростанций. Не говоря уже о рисках «развалить» целостную энергосистему на автономные районы генерации, что может произойти при достаточно больших потоках мощности, «гоняемых» по сетям в волнообразном режиме. Подтверждение вышесказанного часто обсуждалось на АШ (наиболее яркие примеры - Германия, Австралия). Выхода (если предположить необходимость внедрения ВИЭ) пока видится два: первое - демпфировать «пилу» за счет традиционной, но высокоманевренной, генерации (что не есть хорошо из-за постоянного раздергивания энергосистемы), и второе – применение аккумуляторов (в том числе новомодной водородной энергетики). Вот последний вариант и предлагаю рассмотреть.

Как известно, в начале ХХ века на территории СССР был реализован план ГОЭЛРО. Советские ученые и инженеры были далеко не дураки, и прекрасно понимали преимущества крупной централизованной генерации по сравнению с распределенной мелочью. Так, один генератор, например, 300МВт выгоднее экономически чем 300 генераторов по 1 МВт каждый, поскольку имеет больший КПД, дешевле монтаж, эксплуатация (нужно меньше персонала) и т.д. Поэтому крупные единичные энергоблоки – основа современного электрохозяйства. Но параллельно ГОЭЛРО развивался и другой процесс – теплофикация страны, что, учитывая климат, было весьма необходимо. И велась она на тех же принципах, поэтому строилась одна районная котельная (к ТЭЦ это не относится, т.к. там свое соотношение электро и тепловой нагрузки, заданное диспетчером) вместо тысяч индивидуальных котлов в каждой квартире. Опыт эксплуатации показал, что, даже несмотря на порой гигантские потери в теплосетях, такой вид отопления безопасней, выгоднее энергетически чем иные варианты.

Схема адаптации ВИЭ может выглядеть так: ветропарки гонят электроэнергию на генераторном напряжении (при больших мощностях/длинах ЛЭП, может понадобиться поднять напряжение и, соответственно, оконечить трассу передачи трансформаторами) по отдельной, никак не связанной с основной энергосистемой, ЛЭП (это самое важное условие) до районной котельной. Там это «рваное» электричество потребляется дополнительно установленными ТЭНами между входом обратки в котельную и, собственно котлом-нагревателем. «Волнообразность» нагрева обратки перед котлом прекрасно компенсируется регулятором температуры самой котельной штатными средствами (модулируемые горелки в котле, подмес горячей воды из бака-накопителя и т.д.) за счет большой инерционности теплоносителя, т.е. поддержание постоянства температуры подачи не является проблемой. Но, повторюсь, самое важное - наличие ВЫДЕЛЕННОЙ ЛЭП (необходимо разделить «хорошее» сетевое электричество и «рвань» ВИЭ), поскольку отпадает необходимость во всяких преобразователях/стабилизаторах/ограничителях у ВИЭ – вся сгенерированная энергия используется напрямую с максимальным КПД. Вложения тоже минимальны: просто врезать группу ТЭНов по мощности равной ВИЭ. Новая ЛЭП строится и для подключения к электросетям, поэтому ее стоимость можно не учитывать. Вне отопительного сезона всегда есть потребность в горячем водоснабжении (опять же, централизованном), поэтому поток энергии перенаправляется туда.

А где же здесь аккумулятор, упомянутый в названии? А им является то органическое топливо, которое не было сожжено (разбазарено) для получения дешевого низкопотенциального тепла и осталось в хранилищах или вовсе на месторождениях. Его в любой момент можно превратить в высоколиквидный товар – электроэнергию ГОСТовского качества традиционным способом или заправить машины или просто оставить потомкам. Емкость такого аккумулятора, учитывая, что тепловая нагрузка как минимум, сопоставима с электрической, превосходит всякие супербатарейки Маска. А с другой стороны, не требуется гигантских инвестиций как во вновь создаваемой инфраструктуре водородной энергетики. По сути, перенаправив энергетический поток ВИЭ из розетки в радиаторы отопления и магистрали ГВС, можно пользоваться всеми преимуществами альтернативки, не создавая никаких проблем существующей инфраструктуре.

P.S. При комментировании, чтобы уйти от «распильной», субсидируемой экономики, давайте примем, что стоимость 1 Гкал ВИЭ= стоимости 1 Гкал из классических источников энергии (прогресс ведь не стоит на месте), и обсудим сугубо технические вопросы. Конструктивная критика приветствуется.