Логотип Рентехно
(044) 332-81-90
Рішення відновлювальної енергетики - Перевищуючи ваші очікування
enuaru

Економіка енергонезалежності

Головна » Блог про ВДЕ » Економіка енергонезалежності

Економіка енергонезалежності - «Зроби сам!»

Ідея повсюдного забезпечення енергією з довкілля аж до повної автономності продовжує бентежити думки соціо-футурологів для створення моделі гармонійного суспільства майбутнього. Проте останнім часом ці ідеї втілюються у нас на очах завдяки розвитку технологій PV-генерації і бурхливому проникненню ПДЕ в енергетику по всьому світу.

У досить дощовитому червні 2017 р. в Німеччині 9 днів (майже третина місяця!) довелося глушити АЕС і вугільні ТЕС через істотні надлишки вироблення енергії на сонячних і вітряних електростанціях (див. мал. 1). З другого тижня липня Німеччина заглушила частину своїх АЕС, знизивши виробництво енергії на ядерних станціях на 26,8%.

За перші 6 місяців цього року енергетика Німеччини виробила 7,22 ТВт електрики з вітру і 5,83 ТВт сонячної електрики, включаючи домашні установки, що виробляють енергію за "зеленим" тарифом для "громадського сектору".

 

 

Рис. 1. Статистика виробництва електроенергії в Німеччині. Червень 2017 року. Джерело: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE).

 

У цьому червні внутрішня провінція Цинхай в Китаї, де проживає 5,6 млн. людей, повністю живилася електроенергією з ПДЕ протягом тижня, велика частина цієї потужності була отримана на PV-станціях.

Масштабні зміни відбуваються просто зараз і за океаном. У США, наприклад, уперше в історії енергія з ПДЕ перевищила виробництво на АЕС майже на 20%. У звіті Адміністрації з енергетичної інформації США (Energy Information Administration, EIA) показано, що ця тенденція прогресуватиме. У березні доля ПДЕ склала 21,6% проти 20,34%, отриманих на АЕС, в квітні 2017 р. це співвідношення дорівнювало 22,98% / 19,19%.

Величезна частина загальної PV-генерації здійснюється на приватних малих енергетичних установках (МЕУ) потужністю <100 кВт і на домашніх PV-станціях (до 30 кВт). За даними агентства IRENA, на початок 2017 р. доля сонячних МЕУ складала ~ 40%. У червневому звіті EIA з підтвердженою статистикою за квітень 2017 р. наводяться екстрапольовані дані росту електрогенерації на малих і домашніх приватних сонячних установках так, як ніби звітний рік закінчується в квітні, див. мал. 2. Експоненційний ріст генерації на малих PV-енергоустановках став можливим не лише за рахунок істотного зниження цін на сонячні панелі всіх типів, але і через зниження цін на акумулятори та інвертори. Це устаткування дозволяє побудувати повністю незалежне житло.

 

 

Рис. 2. Екстрапольовані дані зростання генерації на малих СЕУ (травень 2013 - квітень 2014 року, 15, 16, 17 рр.). За даними: IEA Electric Power report, Release Date: June 23, 2017.

 

"Off-grid" чи"On-grid"? Ні те, ні інше.

На тлі швидкого здешевлення усіх типів систем зберігання енергії для PV-установок розвинулося явище, яке було названо "втеча з мережі" (grid defection) - бажання малих виробників PV-енергії якомога менше споживати або взагалі відмовитися від покупної електрики із зовнішніх мереж і лише продавати надлишок генерації в загальну мережу. Тобто вести свого роду "натуральне енергетичне господарство". Потрібно визнати, що драйвером такого здешевлення став потужний глобальний розвиток електромобілів, у тому числі і проектів "електрозаправок" на базі локальних "mini-grid" PV-острівців.

Аналітична компанія McKinsey Global Institute в червні 2017 р. повідомила про результати спеціального дослідження про визначення точки рівноваги ціни електропостачання повністю автономними МЕУ з ціною електроенергії із загальної мережі.

Компанія McKinsey Global Institute побудувала, у тому числі, узагальнену модель для визначення точки беззбитковості для різних типів житла і громадських будівель (одно- і багатоповерхових шкіл, офісних центрів, готелів), оснащених PV-установками. Використовуючи як державні, так і приватні джерела, в McKinsey отримали дані для шести різних місцевостей з урахуванням більш ніж 1000 різних профілів навантаження, міри "підключеності" будівель до мережі, десятків видів батарей (включаючи Li-ion, свинцево-кислотні, лужні та інші), сотень тарифних планів і таблиць цін на електроенергію. Модель McKinsey також враховувала інші чинники застосування сонячних МЕУ для житла – пом’якшення піків дефіциту енергії, послуги із стабілізації частоти, зміна або поліпшення контролю генерації з ПДЕ в масштабі локальної мережі.

Виявилось, що енергоавтономність або максимізація використання сонячної енергії економічно виправдана далеко не для усіх будівель. Тільки 58% будівель з автономним електропостачанням (які охоплюють 71% загального попиту на електроенергію) можуть бути теоретично беззбиткові. Причому діапазон оптимальної роботи від батарей для самозабезпечуваних будівель складає не менш як 31 кВт·год. і до 170 кВт·год. І чим більша місткість системи зберігання, тим прибутковішим виявиться повний перехід на ПДЕ.

У компанії McKinsey також спрогнозували, коли з урахуванням здешевлення систем зберігання станеться повна або часткова "втеча з мережі". Розрахунки з урахуванням зваженої вартості власної електрогенерації і росту цін на енергію із загальної мережі показали, що при нинішніх темпах здешевлення систем зберігання точка беззбитковості для "100 % grid defection" (сценарій повної "втечі з мережі") настане вже до 2030 р.

 

 

Рис. 3. Коли відбудеться «втеча з мережі» - 100% автономність (зліва), самозабезпечення PV-енергією на 90% (праворуч). Джерело: McKinsey Global Institute, «Battery storage: The next disruptive technology in the power sector», июнь 2017. 

 

При сценарії, коли 90% споживання покривається власною генерацією, а 10% отримується із загальної мережі ("часткова втеча з мережі"), точка рівноваги настане вже до 2020-22 р., див. мал. 3.

За даними аналітичного звіту банку Morgan Stanley, опублікованого на початку липня 2017 р., енергія з ПДЕ стане найдешевшим видом енергії ще раніше - на початок 2020 р. "Точка інфляції" в електрогенерації станеться вже через 3 роки: "Численні ключові ринки нещодавно досягли точки перелому, де ПДЕ вже стали найдешевшою формою нової енергетики". "Ця динаміка, яку ми відстежуємо, поширюється практично на усі країни, і вона "накриє" їх до 2020 року".

 

Плата за енергоавтономність знижується

Поточні ціни на Li - ion батареї з 2014 р. знизилися на 30%. Європейська енергокомпанія Enel, спираючись на дані IRENA (див. мал. 4), прогнозує падіння цін акумуляторних систем до 2021 року ще на 30%.

 

Рис. 4. Оцінка і прогноз цін на Li-ion акумулятори різних типів до 2020 р. Джерело: International Renewable Energy Agency (IRENA), Battery storage report, 2015.

 

Ця впевненість підкріплюється широкомасштабними бізнес-планами світових корпорацій. Тесла - далеко не єдина компанія, що виробляє акумулятори для домашніх систем зберігання енергії. Компанії BYD, Foxconn, LG Chem, Samsung та ін. інтенсивно інвестують у виробництво Li - ion батарей по всьому світу. Видання Financial Times повідомляє, що повним ходом будується або готується до будівництва ще мінімум 13 фабрик, співмірних із Tesla Gigafactory.

Буквально тиждень тому Ілон Маск анонсував, що після виходу на проектну потужність Gigafactory-1 (орієнтовно - в 2020 р.), компанія Tesla планує відкрити ще 2 або 3 великі заводи Gigafactory в США, на яких випускатимуть акумулятори і електромобілі. У кінці червня з'явилися новини, що компанія Маска уклала угоду на будівництво ще одного виробництва батарей в Шанхаї, Китай.

Щоб скласти конкуренцію Tesla (і випускати по 2 - 3 млн. електромобілів на рік), концерн Volkswagen планує побудувати близько 40 заводів по випуску акумуляторів, подібних до Gigafactory-1.

Початок будівництва європейських акумуляторних заводів очікується через 2 роки у Фінляндії і Швеції. Samsung обіцяє побудувати свою Gigafactory в Угорщині.

Швидке падіння цін на акумулятори в Європі і Китаї відзначили в дослідженні акумуляторних систем зберігання, проведеному компанією McKinsey Global Institute. На європейському і китайському ринках ціни на акумуляторні батареї з 2010 по 2016 р. впали приблизно на 80% з ~ 1000 $/КВт·год. до ~ 227 $/КВт·год. (див. мал. 5). Очікується, що до 2020 р. ціни акумуляторних блоків будуть в межах від 100 до 200 $/КВт·год., а до 2030 р. будуть нижчими за 100 $/КВт·год.

 

 

Рис. 5. Прогноз цін Li-ion акумуляторів до 2030 р (за даними McKinsey Global Institute на основі статистики IHS, Bloomberg New Energy Finance, JATO, National Development and Reform Commission of China).

 

Як уникнути наслідків "сонячного ізоляціонізму"?

Своє дослідження передумов масової "втечі з мережі" в McKinsey Global Institute назвали "Акумулятори: наступна руйнівна  технологія в енергетиці", вважаючи що "зелена" революція, почавшись із здешевлення технологій генерації з ПДЕ (наприклад, PV-панелей), на цьому не зупиниться. Її наслідки можуть повністю зруйнувати нинішню сформовану інфраструктуру енергетики.

Поки повне відключення від централізованої системи електропостачання ще економічно невигідно. Проте 80% - 90% самозабезпечення з використанням акумуляторів з підстраховуванням для безперебійного електропостачання із загальної мережі - цілком відчутна перспектива. При поточних темпах зниження собівартості "втеча з мережі" може "на деяких ринках мати сенс раніше, ніж хто-небудь чекає", вважають в McKinsey.

"Сонячний ізоляціонізм", особливо частковий, не такий вже й нешкідливий для нинішньої енергетики. Окрім генерації потужності на рівні споживання необхідно утримувати стабільну частоту струму в усіх відгалуженнях мережі. Поки системи виробництва електроенергії з ПДЕ не можуть самостійно забезпечити стабільну потужність генерації через фактори властивої їм добової та сезонної нерівномірності. Вітростанції і СЕУ також дуже залежать від зміни погоди.

Алгоритми роботи сучасних контроллерів заряду дозволяють перерозподілити нерівномірну (пікову) генерацію від вітряних і PV-установок на власне енергозабезпечення домогосподарств (див. мал. 6). Це, з одного боку, може підняти міру самозабезпечуваності господарств на дві третини, а з іншої - зменшить нерівномірність "скидання" надлишку енергії в загальну мережу.

 

 

Рис. 6. Оптимізовані системи зберігання енергії для СЕУ, що працюють за «зеленим тарифом», для збільшення рівня власного електропостачання. За даними IRENA и Fraunhofer ISE, Battery storage report, 2015.

 

Оптимізацією власного споживання PV-енергії можна зняти головну суперечність, яка є очевидною при спонтанному збільшенні числа МЕУ, - нерівномірність подачі енергії в загальну мережу - причому без значного будівництва великих акумуляторних станцій і "швидких" компенсуючих потужностей національного та регіонального значення.

Розвиток генерації з ПДЕ вимагає зміни і оновлення інфраструктури електропостачання. Потрібний перегляд нинішньої політики централізованого електропостачання і структури електромереж на користь забезпечення умов для розподіленої електрогенерації з ПДЕ, особливо для PV-станцій. Інакше міра автономності і "ізоляціонізму" нинішніх споживачів роздрібної електроенергії лише зростатиме. У цих умовах споживачі, у яких з різних причин власна електрогенерація буде економічно не виправдана (а за розрахунками McKinsey це 42%), опиняться в скрутному становищі.

"Великим" енергокомпаніям не слід розглядати локальні системи зберігання і збільшення міри автономності споживачів, що володіють МЕУ, як загрозу своїм нинішнім, часто монопольним, прибуткам. Коментуючи ситуацію, що складається наразі, у банку Morgan Stanley рекомендують направляти кошти, заощаджені за рахунок власної генерації, наприклад, в комунальному секторі, саме на розвиток і модернізацію інфраструктури локальних енергомереж для їх більшої узгодженості з регіональними мережами.

Треба цілеспрямовано стимулювати доступ малих виробників електроенергії до енергомереж, у тому числі знижуючи плату за підключення МЕУ, що працюють за "зеленим" тарифом. Тоді спрацює закон великих чисел - величезна кількість дрібних виробників електроенергії зможе згладити нерівномірності і генерації, і споживання.


Друкувать

Залишилися питання по призначенню наших послуг?
Залиште нам заявку. Наші фахівці проконсультують Вас

Тема вашого запиту
Замовити дзвінок

^