На сьогодні практично всі провідні країни світу розробляють принципово нову ідеологію побудови та функціонування енергетичної галузі з метою надання безпечного, надійного, економічно доцільного та екологічно прийнятного енергозабезпечення споживачів. Зазначена ідеологія базується на активній інформатизації та інтелектуалізації енергетичних об’єктів, широкому використанні розосередженої генерації, в першу чергу, на рівні розподільних електричних мереж середньої та низької напруги, створенні та впровадженні провідних енергоефективних технологій у сфері генерації, акумулювання, розподілу енергії, систем зв’язку та телекомунікацій, засобів керування та захисту, формуванні нової тарифної та регуляторної політики.
Важлива роль у покращенні ситуації в енергетичній сфері надається розосередженій генерації, використанню альтернативних традиційних та поновлюваних джерел енергії. На сьогодні когенераційні установки, вітроенергетика, сонячні колектори та теплові насоси реально конкурентоспроможні порівняно з традиційними формами енергопостачання, характеристики витрат на їх створення та експлуатацію мають тенденцію до зменшення, тоді як ціни на традиційні енергоносії органічного походження постійно зростають.
У багатьох країнах використовуються локальні системи енергопостачання і спостерігається стійка тенденція поширення використання розосередженої генерації. Ефективне функціонування таких структур потребує створення єдиного інформаційного середовища, спільної економічної зацікавленості всіх суб’єктів та єдиної ідеології управління.
За кордоном відомі та знаходять своє впровадження у повсякденне життя системи облаштування та функціонування житла за напрямами – інтелектуальний дім, green house, пасивний будинок, які забезпечують зменшення енергоспоживання з одночасним покращенням рівня комфортності та якості життя завдяки інтелектуалізації управління підсистемами життєзабезпечення житла; застосування екологічно чистих джерел енергії; ефективного використання огороджувальних конструкцій як акумуляторів тепла/прохолоди. Наступним кроком удосконалення систем енергозабезпечення є розробка та впровадження такого підходу, який би одночасно поєднував переваги та мінімізував недоліки всіх названих вище. У багатьох країнах використовуються децентралізовані та локальні системи енергопостачання і спостерігається стійка тенденція поширення використання розосередженої генерації.
Ці тенденції розвитку світової енергетики знайшли своє відлуння і у стінах “Київської політехніки”.
Рішенням Вченої ради університету від 6 квітня 2009 року та наказом №2-62 від 27 квітня 2009 року започатковано Комплексну програму університету “Енергетика сталого розвитку”, наказом №2-93 від 25 травня 2009 року створено Навчально-науковий центр “Енергетика сталого розвитку”, що є структурним підрозділом у складі Департаменту науки та інноватики НТУУ “КПІ”. Центр створено для узагальнення світового та національного досвіду розробки енергоефективних технологій, пристроїв і систем з метою їх впровадження для підвищення рівня енергетичної незалежності та екологічної безпеки як в масштабах об’єкту або групи об’єктів, так і в масштабах регіону та країни.
Основні напрямки діяльності Центру:
- розробка новітніх методів та моделей:
- забезпечення енергетичних потреб розосереджених об’єктів енергоспоживання промислового та/або комунального застосування шляхом впровадження smart-технологій на базі розосереджених енергостанцій з комплексним використанням традиційних та поновлюваних джерел енергії;
- у сфері проектування та будівництва енергоефективних та екологічних промислових об’єктів, офісних, навчальних установ і комфортного житла з автономними системами життєзабезпечення та регенерацією відходів;
- оптимізації режимів енергогенерування/енергоспоживання, підвищення їх енергоефективності, мінімізації використання органічного палива і емісії шкідливих речовин у навколишнє середовище.
- створення демонстраційного навчально-наукового комплексу новітніх енергоефективних технологій.
Пройшло півроку з моменту створення ННЦ “Енергетика сталого розвитку”, і ось ми маємо перші результати. На базі Інституту енергозбереження та енергоменеджменту створено лабораторію розосередженої генерації, а 7 грудня 2009 року запущено в роботу мікроенергостанцію ІЕЕ НТУУ “КПІ”. На відкритті мікроенергостанції були присутні учасники семінару “Передові японські технології з енергозбереження”, який був організований за участю НТУУ “КПІ” та Українсько-японського центру, керівництво НТУУ “КПІ” на чолі з ректором М.З. Згуровським, Надзвичайний та Повноважний Посол Японії в Україні Тадаші Ідзава, директор проекту “Україсько-японський центр” Осаму Мізутані.
Станція розосереджена у просторі і складається з чотирьох частин: газогенераторної частини, що знаходиться зовні з тильної сторони корпусу, вітросонячної частини, що розміщена на даху корпусу, демонстраційної зали (ауд. 111) на першому поверсі та пункту управління мікроенергостанцією на сьомому поверсі (ауд. 701). До складу станції входять електрогенеруючі, теплогенеруючі установки, накопичувачі теплової, електричної енергії та гарячої води, що використовують енергію сонця, вітру, біомаси та геотермальну енергію. Мікроенергостанція має резервування від централізованої загальної мережі. Всі установки об’єднано в єдину систему з єдиною електричною, тепловою та інформаційною мережею і управляються вони з єдиного центру – Smart-модуля управління мікроенергосистемою. Управління джерелами та накопичувачами енергії здійснюється в автоматичному режимі за приорітетами. Втрата потенціалу будь-якого джерела або поява зовнішніх чинників (наприклад, момент зміни тарифного плану зовнішньої енергосистеми) приводить до автоматичної реакції та зміни активної структури мікроенергостанції (часом її називають віртуальною енергостанцією), здійснення “енергетичного маневру”.
Кількість, різноманітність та загальна встановлена потужність установок генерування/накопичення поступово будуть збільшуватися відповідно до реалізації мети – створення демонстраційного навчально-наукового комплексу новітніх енергоефективних технологій. А якщо говорити про впровадження реальних проектів у життя, то для конкретного варіанту реалізації формування структури, визначення кількісних та якісних показників мікроенергосистеми будуть створюватися (відповідно до розробленої і вже захищеної охоронними документами концепції) розосереджені системи енергозабезпечення з урахуванням не тільки складних взаємозв’язків всіх підсистем життєзабезпечення об’єкту споживання, а й впливу на них факторів зовнішнього середовища (метеорологічні, геологічні, гідрогеологічні особливості, екологічні обмеження тощо), сировинної бази регіону, потенціалу відновлюваних джерел енергії та принципів енергозабезпечення-енергоспоживання, що забезпечує мінімальне споживання енергетичних ресурсів вуглеводнів та мінімальний вплив на екологію.
Енергетичні характеристики станції :
- Електрична встановлена потужність 8 кВт;
- Теплова потужність 17 кВт;
- Гаряче водозабезпечення 1,12 м3;
- Газозабезпечення:
- Метан 35 м3/добу;
- Генераторний газ 5...15 м3/добу;
- Ємність акумуляторних батарей 9600 А.год;
- Потужність інвертора 3,5 кВт.
Звичайно, потужності станції невеликі і їх не вистачить для кардинальних змін у енергетиці будівлі корпусу. Але нікого в цивілізованому світі вже не здивуєш лабораторією сучасних енергоефективних енергетичних установок, як наприклад, тепловий насос, сонячний колектор, метантенк або вітрогенератор. Сенс створення мікроенергостанції полягав у тому, щоб поєднати в єдину систему ці джерела енергії різної природи і відпрацювати режими ефективного управління ними, хоча від ідеї повної енергетичної автономізації корпусу №22 у майбутньому ніхто не відмовляється, як і ніхто не відмовляється від повної або часткової автономізації всього кампусу НТУУ “КПІ” зі створенням мікроенергетичних осередків по всій території кампусу та подальшим їх об’єднанням у розосереджену енергостанцію (РЕС) за технологією Smart-grid під єдиним управлінням.