На сегодня практически все ведущие страны мира разрабатывают принципиально новую идеологию построения и функционирования энергетической отрасли с целью предоставления безопасного, надежного, экономически целесообразного и экологически приемлемого энергоснабжения потребителей. Указанная идеология базируется на активной информатизации и интеллектуализации энергетических объектов, широком использовании рассредоточенной генерации, в первую очередь, на уровне распределительных электрических сетей среднего и низкого напряжения, создании и внедрении ведущих энергоэффективных технологий в сфере генерации, накопления, распределения энергии, систем связи и телекоммуникаций, средств управления и защиты, формировании новой тарифной и регуляторной политики.
Важная роль в улучшении ситуации в энергетической сфере предоставляется рассредоточенной генерации, использованию альтернативных традиционных и возобновляемых источников энергии. Сегодня когенерационные установки, ветроэнергетика, солнечные коллекторы и тепловые насосы реально конкурентоспособны по сравнению с традиционными формами энергоснабжения, характеристики расходов на их создание и эксплуатацию имеют тенденцию к уменьшению, тогда как цены на традиционные энергоносители органического происхождения постоянно растут.
Во многих странах используются локальные системы энергоснабжения и наблюдается устойчивая тенденция распространения использования рассредоточенной генерации. Эффективное функционирование таких структур требует создания единой информационной среды, общей экономической заинтересованности всех и единой идеологии управления.
За рубежом известны и находят свое внедрение в повседневную жизнь системы обустройства и функционирования жилья по направлениям - интеллектуальный дом, green house, пассивный дом, которые обеспечивают уменьшение энергопотребления с одновременным улучшением уровня комфортности и качества жизни благодаря интеллектуализации управления подсистемами жизнеобеспечения жилья; применению экологически чистых источников энергии; эффективного использования ограждающих конструкций как аккумуляторов тепла / прохлады. Следующим шагом совершенствования систем энергообеспечения является разработка и внедрение такого подхода, который бы одновременно совмещал преимущества и минимизировал недостатки всех названных выше. Во многих странах используются децентрализованные и локальные системы энергоснабжения и наблюдается устойчивая тенденция распространения использования рассредоточенной генерации.
Эти тенденции развития мировой энергетики нашли свое эхо и в стенах "Киевской политехники".
Решением Ученого совета университета от 6 апреля 2009 года и приказом №2-62 от 27 апреля 2009 г. начато Комплексную программу университета "Энергетика устойчивого развития", приказом №2-93 от 25 мая 2009 г. создан Учебно-научный центр "Энергетика устойчивого развития", который является структурным подразделением в составе Департамента науки и инноватики НТУУ "КПИ". Центр создан для обобщения мирового и национального опыта разработки энергоэффективных технологий, устройств и систем с целью их внедрения для повышения уровня энергетической независимости и экологической безопасности как в масштабах объекта или группы объектов, так и в масштабах региона и страны.
Основные направления деятельности Центра:
Прошло полгода с момента создания УНЦ "Энергетика устойчивого развития", и вот мы имеем первые результаты. На базе Института энергосбережения и энергоменеджмента создана лаборатория рассредоточенной генерации, а 7 декабря 2009 г. запущено в работу микроэнергостанцию ИЭЭ НТУУ "КПИ". На открытии микроэнергостанции присутствовали участники семинара «Передовые японские технологии по энергосбережению", который был организован при участии НТУУ "КПИ" и Украинско-японского центра, руководство НТУУ "КПИ" во главе с ректором М.З. Згуровским, Чрезвычайный и Полномочный Посол Японии в Украине Тадаши Идзава, директор проекта "Украинско-японский центр" Осаму Мизутани.
Станция рассредоточена в пространстве и состоит из четырех частей: газогенераторной части, находящейся снаружи с тыльной стороны корпуса, ветросолнечной части, расположенной на крыше корпуса, демонстрационного зала (ауд. 111) на первом этаже и пункта управления микроэнергостанциею на седьмом этаже (ауд. 701). В состав станции входят электрогенерирующие, теплогенерирующие установки, накопители тепловой, электрической энергии и горячей воды, использующие энергию солнца, ветра, биомассы и геотермальную энергию. Микроэнергостанция имеет резервирование от централизованной общей сети. Все установки объединены в единую систему с единой электрической, тепловой и информационной сетью и управляются они из центра - Smart-модуля управления микроэнергосистемою. Управление источниками и накопителями энергии осуществляется в автоматическом режиме с приоритетами. Потеря потенциала любого источника или появление внешних факторов (например, момент смены тарифного плана внешней энергосистемы) приводит к автоматической реакции и изменению активной структуры микроэнергостанции (иногда ее называют виртуальной энергостанцией), осуществление "энергетического маневра".
Количество, разнообразие и общая установленная мощность установок генерирования / накопления постепенно будут увеличиваться в соответствии с реализацией цели - создания демонстрационного учебно-научного комплекса новейших энергоэффективных технологий. А если говорить о внедрении реальных проектов в жизнь, то для конкретного варианта реализации формирования структуры, определения количественных и качественных показателей микроэнергосистемы будут создаваться (в соответствии с разработанной и уже защищенной охранными документами концепции) рассредоточенные системы энергообеспечения с учетом не только сложных взаимосвязей всех подсистем жизнеобеспечения объекта потребления, но и воздействия на них факторов внешней среды (метеорологические, геологические, гидрогеологические особенности, экологические ограничения и т.д.), сырьевой базы региона, потенциала возобновляемых источников энергии и принципов энергообеспечения-энергопотребления, что обеспечивает минимальное потребление энергетических ресурсов углеводородов и минимальное влияние на экологию.
Энергетические характеристики станции:
Электрическая установленная мощность 8 кВт;
Тепловая мощность 17 кВт;
Горячее водоснабжение 1,12 м3;
Газоснабжение;
Метан 35 м3 / сутки;
Генераторный газ 5 ... 15 м3 / сутки;
Емкость аккумуляторных батарей 9600 А.год;
Мощность инвертора 3,5 кВт.
Конечно, мощности станции небольшие и их не хватит для кардинальных изменений в энергетике здания корпуса. Но никого в цивилизованном мире уже не удивишь лабораторией современных энергоэффективных энергетических установок, например, тепловой насос, солнечный коллектор, метантенк или ветрогенератор. Смысл создания микроэнергостанции заключался в том, чтобы соединить в единую систему эти источники энергии различной природы и отработать режимы эффективного управления ими, хотя от идеи полной энергетической автономизации корпуса №22 в будущем никто не отказывается, как и никто не отказывается от полной или частичной автономизации всего кампуса НТУУ "КПИ" с созданием микроэнергетичних ячеек по всей территории кампуса и последующим их объединением в рассредоточенную энергостанцию (РЭС) по технологии Smart-grid под единым управлением.
А.В.Праховник, директор ИЭЭ, проф., А.М. Ковальчук, доцент ИЭЭ