Инновации в энергетике расчет. Пять шагов к цифровизации энергетики. Изучение новых технологий

Инновационная энергетика – выработка тепла и электроэнергии на энергетических установках, функционирующих на основе ВИЭ (возобновляемых источников энергии). , фотоэлектричество – полупроводниковые преобразователи солнечной энергии, биотехнологии – энергоносители из возобновляемого сырья – биотоплива, нанотехнологии – все это вопросы инновационной энергетики, экономически и социально востребованные. Суть проблемы, сформировавшейся в последнее десятилетие, – человечество вынуждено искать альтернативные источники энергии. Углеводороды – нефть, газ, уголь создавали и создают основу существования общества. Мы заправляем примерно 600 млн автомобилей, делают полимеры, удобрения (на 80% состоят из газа), лекарства, пестициды и т.д. Все это химические производные исходных веществ: природного газа, нефти, и вот сейчас в какой-то степени – растительного сырья. Вся система обеспечения энергетикой живых существ – , производство пищевых продуктов – это один из разделов современной энергетики. На каждую калорию, которую мы потребляем в качестве пищи, мы затрачиваем около 10–12 калорий угля, нефти и газа. Поэтому проблема поиска альтернативных возобновляемых источников энергии пронизывает все сферы современного общества.

«Существует реальный интерес к проблематике использования биомассы для производства электроэнергии и тепла. Он настолько серьезен, что получил поддержку в деятельности Рабочей группы по энергоэффективности при Президенте РФ. В настоящий момент, этой рабочей группой рассматриваются в качестве типовых, приоритетных и социально-значимых – шесть проектов. Один из них носит название – «Инновационная энергетика», – сказал директор Департамента Минэнерго России Сергей Михайлов.

Правительство РФ в апреле 2010 г. внесло проект постановления, с появлением которого процесс использования возобновляемых источников энергии должен реально осуществиться.

Что касается биотопливных технологий, то аналитики видят значительный потенциал в производстве биотоплива в Индии, кроме того, свой вклад в производство внесут такие страны, как Аргентина, Китай, Колумбия, Франция, Индонезия, Малайзия, Филиппины и Таиланд. В этом деле Россия пока по большей части находится на стадии академических, научных разработок, например, такой: метан из биомассы – получение топлива и удобрений. В нашей стране было запущено несколько эффективных установок, самая интересная из которых – в Черноголовке работающая электростанция на е с мембранным разделением метана и CO2 и с когенерацией тепла и электричества.

Пока государство подводит нормативную базу для того, чтобы такой науко- и ресурсоемкий проект как инновационная энергетика заработал прибыльно, Siemens уже подписал соглашение с РусГидро и с Ростехнологиями, которые по сути являются государственными предприятиями.

В связи с начальной стадией развития ВИЭ и биотехнологий в России, стоит уделить особое внимание уже оформившимся с точки зрения обширных инвестиций и готового продукта проектам. Ключевой пример – государственная корпорация Роснано, которая инвестирует помимо прочего в такие интересующие нас в данный момент направления модернизации, обозначенные Президентом РФ, как ресурсосбережение и энергоэффективность. Эти направления имеют прямое отношение к инновационной энергетике.

С конца XX в. многие страны запустили развитие нового направления науки и техники. Именно поэтому в президентской инициативе стратегии развития наноиндустрии поставлена задача достижения Россией лидирующей позиции на мировом уровне и формирование собственных рынков нанопродукции. Для чего и была создана госкорпорация «Роснано». Напомним, что нанотехнологии – это возможность создавать новые материалы как конструктор из отдельных микроскопических блоков, вплоть до атомов и молекул. Направление начало развиваться еще в середине прошлого века. Тогда термина нанотехнологии не существовало. Нанометром назвали одну миллиардную часть метра. Это как копеечная монетка по отношению к земному шару.

Энергосбережение и солнечная энергетика – один из приоритетных направлений деятельности Роснано. Уже реализуется ряд проектов, один из них в Санкт-Петербурге, где завершается монтаж оборудования по производству светодиодов, созданных благодаря нанотехнологиям. Роснано призвано раскрыть экономический потенциал научных достижений в области нанотехнологий. Интересно, что т.н. нанолампа стоит 1 тыс. р., а зарубежный аналог – 60 долл. На изобретение российской нанолампы были потрачены 1,8 млрд руб. Нанолампа будет служить в 50 раз дольше обычной – 50 тыс. ч.

renewableЗа последние два года работы в Роснано были одобрены более 70 бизнес-проектов в области нанотехнологий. За каждым из них стоят новый завод или расширение уже действующего производства в 26 регионах страны и инновационные продукты. Сегодня общий бюджет утвержденных проектов превышает 200 млрд руб., из которых госкорпорация вкладывает 95. По планам выручка от продажи продуктов этих предприятий составит к 2015 г. 140 млрд руб. Всего к 2015 г. будут инвестированы свыше 310 млрд руб. в примерно 93 проекта.

Один из последних инвестиционных проектов при поддержке Роснано серии альтернативной энергетики и энергосбережения – на базе технологии «тонких пленок». Основой технологии тонких пленок служит микроаморфный кремний. Обычный аморфный кремний преобразует свет только синей части спектра. При добавлении нано слоев кристаллического кремния солнечная батарея использует и другие части видимого спектра солнца. Эффективность фотоэлементов увеличивается в полтора раза по сравнению с существующими аналогами.

Несмотря на пока незначительный спрос на фотоэлектрические изделия на внутреннем рынке, российские компании осуществляют производство кремниевых пластин, использующихся для выпуска фотоэлектрических элементов. Помимо экспорта кремния для изготовления фотоэлектрических батарей, ряд российских предприятий в 2009 г. осуществлял экспорт готовых изделий. Суммарный объем экспорта фотоэлектрических батарей в указанный период составил 12 454 шт. Ведущий экспортер солнечных батарей из России по итогам 2009 г. – ООО «Солнечный ветер».

Еще один инвестпроект Роснано, имеющий отношение к инновационной энергетике, – солнечные батареи для космических аппаратов. Эффективность батарей на основе арсенида галлия гораздо выше, чем у кремниевых, а срок службы в космосе возрастает до 15 лет. Этот факт значительно увеличит кпд и срок службы кораблей. Создание солнечных батарей для космических аппаратов снизит зависимость российской космической отрасли от иностранных поставщиков. Полый кремний – основной полупроводниковый материал, применяемый в современной солнечной энергетике и микроэлектронике. Полый кремний используется для производства почти 90% всех солнечных элементов в мире. Потребность в этих материалах в мире очень высока. Ожидается, что окупаемость проекта составит всего несколько лет.

Проекты на основе энергии солнца, которые вышли на мощное технологическое развитие, потенциально могут обеспечить энергией все человечество.

Но при этом запрос на перспективные инновационные темы исследований в энергетике есть. Драйверами здесь выступают национальные программы поддержки инвестиций, цифровизация отрасли и растущие внешние рынки распределенной энергетики.

Ненаучный НИОКР

Первый и очевидный индикатор инновационности любой компании – это расходы на НИОКР. Именно они в первую очередь должны отражать потребность компаний в инновационных решениях. Но по факту доля этих затрат у российских энергетиков не значительна. Так, «Россети» тратят ежегодно на всю программу НИОКР около 1,0 млрд руб., «РусГидро» – 0,4 млрд руб., «Интер РАО» – 0,2 млрд руб., «Газпром энергохолдинг» – 0,35 млрд руб.

На практике большая часть этих средств (до 80 %) носит прикладной характер и идет на разработку обновленных линеек используемых сейчас видов оборудования и требований к ним. Энергокомпании заказывают исследования у научных и научно-производственных коллективов для создания оборудования с заданными функциями или программного обеспечения по известному техническому заданию.

НИОКР энергокомпаний в основной массе осуществляются на базе фундаментально исследованных научных принципов и испытанных технологических процессов. С одной стороны, такие исследования едва ли переведут технологическое развитие на новый уровень, но, с другой, серьезно повлияют на рынок оборудования, формируя актуальный технический и конкурентный ландшафт производителей.

Так, например, технологические стандарты для интеллектуального учета электроэнергии и соответствующие требования основных покупателей таких систем – сетевых и сбытовых компаний, могут определить не только предпочтительные технологии передачи данных (радио, PLC, 4 / 5G), но и контуры будущего рынка производства оборудования ежегодным объемом 40‑60 млрд руб. на десятилетие вперед.

Важно, что инициатором конкретной работы может быть и энергокомпания, и сам разработчик перспективного решения. Заказчик же, заинтересованный в запуске нового устройства в промышленную эксплуатацию, определяет бюджет НИОКР и проводит необходимые закупочные процедуры.

Вертикально интегрированные инновации

Для таких компаний, как ГК «Рос­атом», представляющих собой комплекс вертикально интегрированных предприятий ядерной энергетики, затраты НИОКР доходят до 4,5 % от выручки (около 40 млрд руб. в год) и становятся стандартным инструментом финансирования входящих в госкорпорацию отраслевых научно-исследовательских институтов.

При этом «Росатом» во многом изыскивает ресурсы для инновационных разработок в федеральном бюджете: так, например, он претендует на 200 млрд руб. в разрабатываемой сейчас национальной программе «Развитие атомной науки, техники и технологий». Средства должны пойти прежде всего на развитие нового типа реакторов – на быстрых нейтронах.

Расходы на НИОКР «Росатома», в отличие от других российских энергокомпаний, в абсолютных показателях сравнимы с лидерами зарубежной энергетики. Французская EDF тратит на исследования 0,9 % от выручки, испанская Iberdrola – 0,8 %, шведский Vattenfall – 0,5 %, канадская HydroQuebec – 0,9 %. Надо отметить, что многие их этих компаний управляют широко диверсифицированным энергетическим бизнесом, а большинство контролируются национальными правительствами. А значит, затраты на науку и развитие технологий идут рука об руку с государственными приоритетами.

Надо отметить, что среди глобальных лидеров инноваций в энергетике практически нет исключительно сетевых или, например, генерирующих компаний. Основная масса компаний ТЭКа в мире, вкладывающих значительные средства в НИОКР, либо вертикально интегрированные крупные структуры, либо работают в отраслях с экспортным потенциалом, таких, как, например, добыча нефти и газа.

Нацпрограммы как двигатель НИОКР

В электроэнергетике на сегодняшний день в мире больше других тратят на прикладную науку компании, работающие в сфере возобновляемой энергетики. Это, например, канадская Canadian Solar, американская First Solar, китайская Guodian Technology, датская Vestas, испанская Siemens Gamesa и другие. Они занимаются строительством и эксплуатацией солнечных или ветроэлектростанций, востребованных в рамках национальных программ развития энергетики.

Есть амбиции войти в эти списки и у отечественных лидеров сегментов ВЭС и СЭС – «Хевел», «Солар Системс», «НоваВинд», которые пока сконцентрированы на реализации первого этапа программы поддержки ВИЭ в России объемом в 5,5 ГВт.

Серьезные инвестиции в НИОКР могут потребоваться и в рамках одобренного российским правительством плана модернизации ТЭС. Для повышения топливной эффективности электростанций нужны уникальные отечественные производства газовых турбин большой мощности и их компонентов. Задача стоит действительно амбициозная: например, итальянскому производителю Ansaldo понадобилось 14 лет (с 1991 по 2005 г.) на обретение технологической независимости от лицензионных газовых турбин Siemens. Претендуют на этот рынок и «Силовые машины» и «Ростех», хотя во многом они ориентируются на государственные субсидии.

Регулируемая наука

Таким образом, финансирование НИОКР в отношении инновационных для России технологий – в возобновляемой энергетике и парогазовом цикле, становится возможным благодаря регуляторным решениям. Правительство запустило механизмы поддержки возобновляемой энергетики и модернизации тепловых электростанций, разрешив использовать оборудование, произведенное только в России. Источником для финансирования как строительства, так и НИОКР, станут в конечном итоге дополнительные платежи потребителей, собранные на оптовом рынке электрической энергии.

Без подобных мер стимулирования инвестиций энергетики вынуждены существовать в жестких тарифных ограничениях, не имея ресурсов и стимулов для инвестиций в развитие. Кроме того, большая часть их бизнес-процессов регламентирована почти всеобъемлющим спектром отраслевых требований. Это и стандарты для применяемого оборудования, и требования к безопасности, нормы проектирования объектов, требования к ремонту и обслуживанию производственных активов, антимонопольные ограничения в работе с потребителями и поставщиками, стандарты обязательного информационного обмена с регуляторами и инфраструктурой рынка.

Все эти факторы не создают благоприятной среды для инновационного развития и вложений в новые технологии. Компании ограничивают свои затраты первоочередными нуждами и капитальными вложениями на поддержание ресурса оборудования.

Государственный венчур

Неудивительно, что в условиях тарифного регулирования и строгого контроля отрасли инновации необходимо искусственно стимулировать на уровне законодательства или специальных распоряжений правительства.

В 2017 г. президент России поручил крупнейшим государственным корпорациям – «Ростеху», «Роскосмосу», «Росатому», Объединенной авиастроительной корпорации и Объединенной судостроительной корпорации создать собственные венчурные фонды.

Из энергокомпаний в этом списке пока только «Росатом», запустивший фонд на 3 млрд руб., но этот инструмент очень важен и нужен отрасли. Венчурное инвестирование позволяет корпорации-заказчику, входя небольшой долей в капитал разработчика перспективного продукта, выбирать и контролировать наиболее важные проекты. Команда основателей при этом сохраняет контроль в проекте и остается заинтересованной в коммерческой реализации технологии.

Пока этот рынок в России совсем невелик и составляет около 20 млрд руб. в год, проявляясь в основном в сферах ИТ, транспорта и финансов. Очевидно, что госкомпании даже небольшими усилиями могут серьезно изменить здесь расстановку сил, создав новую инфраструктуру для поиска и отбора проектов.

Если догонять, то быстро

Несмотря на все барьеры, перспективные направления для исследований в энергетике имеются. Это упомянутые уже технологии ВИЭ и газовых турбин большой мощности, технологии топливных ячеек, системы хранения энергии. Важно, что эти разработки будут иметь и экспортный потенциал.

Одной из более актуальных потребностей отрасли в инновациях является цифровизация энергетики. Прямо сейчас энергетикам нужны разработки отечественного ПО управления электрическими сетями и микроэнергосистемами, систем информационной безопасности критической инфраструктуры, технологии анализа данных и предиктивной аналитики.

Но пока развитие инноваций живет в логике «догоняющей» модели, совершенно не новой для нашей страны. И если рассматривать направления по отдельности, то предпринимаемые усилия выглядят очень скромно. Так, глобальный рынок электрохимических накопителей энергии ежегодно удваивается и в 2019 году приблизится к 8 млрд долл. США. Отечественные же инициативы в этой чрезвычайно перспективной и «горячей» сфере пока сводятся к дорожным картам и неторопливому поиску площадок для размещения пилотных проектов. Хотя именно этот рынок, обладающий серьезным экспортным потенциалом, выглядит наиболее привлекательным для исследований и запуска инновационных производств.

Но о каком бы финансировании инноваций ни шла речь – государственном заказе, корпоративных закупках или привлечении венчурного инвестора, инициатором НИОКР всегда может выступить сам разработчик перспективного решения. Это значит, что технологическое будущее российской энергетики и ее конкурентоспособность на мировой арене находится в общих руках – государства, подконтрольных ему энергокомпаний и проактивных научных коллективов.

January 19, 2018 4:10pm

В проекте энергетической Стратегии России на период до 2035 года сформулировано, что энергетической отрасли необходима структурная трансформация, одним из принципов которой должно стать изменение структуры инвестиций. Доля расходов на НИОКР и инновации, а также модернизацию отрасли должна возрасти, прежде всего для обеспечения необходимого уровня конкурентоспособности отечественного энергооборудования наряду с постоянной стандартной задачей поддержания надежного и бесперебойного энергоснабжения всех потребителей.

Также одной из трех стратегических задач развития энергетического сектора заявлено обеспечение технологической независимости и конкурентоспособности российского Топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Иными словами, это долгосрочная задача импортозамещения, которая неразрывно связана с инновационной деятельностью. Получается, что с точки зрения согласованного проекта стратегии инновации в энергетическом секторе действительно нужны. Ключевой вопрос в том, какими они должны быть.

Инновации - достаточно широкое понятие, которое может подразумевать под собой совершенно разный уровень и масштаб предлагаемых изменений. Далеко не всегда инновации в энергетике требуют многолетних научных исследований и многомиллионных инвестиций. Зачастую совсем небольшие и быстро реализуемые проекты приносят гораздо больше положительного эффекта, чем долгосрочные масштабные разработки. На практике множество проектов, в основе которых лежит инновационная технология, способная реально улучшить работу в какой-либо части энергетического бизнеса, сталкивается с рядом серьезных проблем при попытке коммерциализации. Иногда эти проблемы связаны не с самой инновацией, а с рядом других факторов, препятствующих ее внедрению. Например, таким фактором может быть длительность или полное отсутствие окупаемости проекта, даже если инновация при этом объективно улучшит работу какой-либо части энергосистемы.

Значительным опытом в оценке инновационных проектов обладает фонд «Сколково», через экспертную комиссию которого регулярно проходят сотни новых проектов. По мнению представителей фонда, причины остановки развития стартапов могут быть совершенно разными. Помимо технической составляющей проектов и параметров самого прибора, системы или комплекса мероприятий, важна качественная презентация проекта и способность доказать возможность эффективного применения инновации в современной энергетике. По мнению экспертов «Сколково», существенная часть стартапов создается не с целью получения прибыли, по крайней мере эта цель не является доминирующей. Часто в основе проекта лежит желание развить свою идею и создать что-то новое, довести до логического завершения собственную разработку. При этом даже в случае положительного решения фонда и финансирования проект может не получить развития.

Внедрение инновационного продукта проходит в несколько стадий: разработка, коммерциализация и реализация продукта. На каждом из этих этапов могут возникнуть сложности, справиться с которыми инициатору стартапа бывает весьма непросто и требуется поддержка.

С целью развития и продвижения перспективных энергетических проектов и совершенствования инновационной деятельности в электроэнергетике в 2017 году компанией АО «ЕвроСибЭнерго» была создана открытая площадка, которая получила название «Клуб „Инновации в электроэнергетике“. В состав клуба вошли руководители и эксперты Минэнерго России, АО «СО ЕЭС», ассоциации «Совет производителей энергии», ассоциации «НП Совет рынка», фонда «Сколково», ПАО «МОЭК», ООО «Газпром энергохолдинг», ОК РУСАЛ, АО «ЕвроСибЭнерго», а также другие представители предприятий, связанных с энергетической отраслью. В рамках клуба были сформированы 5 рабочих групп, решающих различные задачи, связанные с развитием инноваций.

При внедрении инноваций в капиталоемких отраслях, таких как электроэнергетика, большое значение имеет эффективность программ господдержки. Для достижения целей, поставленных проектом Cтратегии-2035, очевидна необходимость совершенствования мер государственной поддержки инноваций. Особое внимание должно быть уделено позитивным изменениям в кредитных программах с государственной поддержкой, а также необходимости синхронизации и консолидации нормативной базы в области инновационной деятельности. В текущих условиях государственное финансирование проектов предусматривает возврат денежных средств в течение 5 лет, что заведомо ниже срока окупаемости практически любого инновационного энергопроекта.

Следует понимать, что государственная поддержка не означает и не ограничивается только финансированием. Прежде всего государственная поддержка должна выражаться в изменении нормативной базы с целью упрощения перехода к применению в производстве инновационных продуктов и как минимум снятии ограничений развития энергетической отрасли, которые стали неактуальны в текущей модели рынка. В качестве примера таких ограничений - действующий запрет на совмещение конкурентных и естественно-монопольных видов деятельности (генерация и сети).

При обсуждении инноваций в энергетической отрасли необходимо затронуть вопрос о возобновляемых источниках энергии и динамике их развития. Тренд на снижение выбросов и увеличение доли зеленой энергетики, поддерживаемый большинством развитых стран, - это корректный и позитивный метод развития энергетики с точки зрения улучшения экологической ситуации. Однако любой хороший подход должен быть правильно применен и адаптирован к условиям, в которых он реализуется.

По результатам Конкурентного отбора мощности, проведенного АО «Системный оператор Единой энергетической системы» в сентябре прошлого года, на 2021 год объем избытка мощности в Единой энергосистеме составит 11,5 ГВт. Конкурсы по отбору проектов ВИЭ успешно прошли в июне 2017 года на период 2018-2022 годов, и по их итогам будет построено дополнительно 2,2 ГВт генерации на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Избыток мощности - это на первый взгляд положительный фактор, так как большой запас генерирующих мощностей должен повышать системную надежность. Однако не следует забывать о том, что по правилам российского рынка электроэнергии и мощности капитальные затраты на строительство таких объектов в итоге лягут на конечного потребителя в цене мощности. А при строительстве ВИЭ удельные капитальные затраты весьма высоки - за экологичность производства приходится платить. Возникает вопрос: а обоснованно ли при наличии существенного избытка генерации и дальше строить ВИЭ, существенно увеличивая нагрузку на конечного потребителя? Ведь при прочих равных условиях ключевым показателем для потребителя являются цена и рост доли электроэнергии и мощности в структуре себестоимости продукции (особенно для энергоемкого производства), что может стать существенным ограничителем роста экономики в целом.

Говоря о стоимости мощности для потребителя, также можно отметить тот факт, что после окончания договоров ДПМ сниженной маржи генерирующих компаний, как правило, будет недостаточно для покрытия зарубежных сервисных контрактов по ремонту и обслуживанию генерирующих установок. Это еще раз подчеркивает необходимость роста уровня импортозамещения и его прямую связь с развитием инновационной среды в энергосистеме.

Не менее значимым является изучение мирового опыта внедрения инноваций. На примере 15 наиболее перспективных решений для глобальной энергетики руководитель департамента научно-технической деятельности компании «ЕвроСибЭнерго» Анна Коротченкова подчеркнула, что открытый подход к реализации инноваций способствует эффективной реализации сложных инновационных проектов, требующих длительных НИОКР и крупных капиталовложений. «Процесс исследований и разработок должен представлять собой открытую систему, при которой компания имеет возможность привлекать новые идеи и выходить на рынок с новым продуктом не только благодаря внутренним ресурсам, но и за счет взаимовыгодного сотрудничества с другими представителями инновационной среды», - считает Анна Коротченкова, возглавляющая рабочую группу «Открытые инновации».

В заключение можно отметить, что в текущих рыночных условиях эффективность энергетической отрасли неразрывно связана с развитием инновационных решений. Для постепенного увеличения доли импортозамещения необходимы поддержка и развитие инновационной среды и существующих перспективных проектов как на уровне государства и инфраструктурных организаций, так и со стороны участников рынка.

Развитие энергетической отрасли является ключевым условием для успешной работы промышленности и комфорта потребителей. Внедрение новых технологий в энергетике обусловлено серьезным износом действующих систем, опасностью морально и технически устаревших коммуникаций для окружающей среды и здоровья человека, низким КПД и невозможностью эффективно распределять и контролировать локальные нагрузки.

Аналитики прогнозируют внедрение инноваций в ближайшие 20 лет. К 2070 году в мире будет построена безопасная модель, предполагающая использование возобновляемых ресурсов. Разработки в этом направлении активно ведутся уже сейчас.

Без проводов

Новые технологии в области энергетики часто касаются способов производства и передачи энергии. Японские инженеры предлагают беспроводную технологию передачи солнечной энергии на дальние расстояния.

В ходе тестирования экспериментального образца японцы осуществили задуманное. Дальность беспроводной передачи составила 0,5 км. В перспективе ее можно увеличить, нарастив мощность установки и количество используемого солнечного излучения. Для эксперимента использовался луч и принимающая установка мощностью 10 кВт, изготовленная из LED-ламп.

Биомасса

С возобновляемыми источниками связано 8 из 10 новых технологий в электроэнергетике. Станции, работающие на биотопливе, европейцы считают перспективными, потому что они:

• Производят необходимое количество ресурса при минимальных затратах труда и финансов.
• Надежны в эксплуатации.
• Безопасны для окружающей среды.
• Позволяют наращивать объемы производства.

В альтернативном сегменте растет интерес к возобновляемым источникам. Прогнозы экспертов рынка оптимистичны: через 20 лет более 70% от общего объема энергии будут производить ветряные и солнечные стации.

Лидерство аналитики пророчат Китаю, Индии и Великобритании, а США отводят 13% рынка.

Ветрогенераторы с биолопастями

Прототип ветрогенератора нового поколения уже существует – его совместно разработали исследователи из Сорбонны и Высшей школы искусств и ремесел в Париже. На эксперимент их вдохновили крылья стрекозы.

В экспериментальном генераторе изобретатели установили на ветровые турбины гибкие лопасти. Это способствовало подаче ветра на турбину под нужным углом и генерации энергии при любой скорости потока.

Во время испытаний ученые отметили, что с заменой жестких лопастей на гибкие аналоги производство энергии выросло на 35% без дополнительных затрат.

Похожего результата добились ученые профильных НИИ в Сингапуре и Германии. Разработанные ими новые технологии в сфере энергетики повышают эффективность солнечных батарей почти на треть за счет того, что вырабатывают тепло с обеих сторон.

Энтузиасты, разработавшие первый в мире двухсторонний модуль, презентовали его на выставке в Шанхае и привлекли внимание промышленников. В батарее свет поглощают две поверхности: та, что обращена к солнцу, и нижняя.

В качестве изоляции и защиты разработчики использовали двойное стекло – по их мнению, его наличие продлит срок эксплуатации солнечных панелей

Панели из мха

Мох и бактерии могут использоваться как источник производства недорогой альтернативной энергии. Идея принадлежит студентам Каталонского института прогрессивной архитектуры – им удалось собрать солнечную батарею, которая работает на мхе и бактериях.

В конструкции модуля предусмотрены компактные ячейки – они предназначены для бактерий и устанавливаются в грунт под корневой системой растений. Растения и грунтовые воды питают бактерии.

Преимуществом разработки авторы называют возможность работы солнечных панелей в зонах, где постоянные источники энергии отсутствуют или доступ к ним затруднен, а также в регионах, которых ощущается дефицит солнечного света. Для этого нужно использовать мох вместо других растений, так как он неприхотлив, прекрасно развивается в тени.

В студенческом «ноу-хау» нет тяжелых металлов и токсичных элементов, что благоприятно влияет на окружающую среду. Есть существенный недостаток – низкая мощность. Новаторы надеются, что эту проблему им помогут решить опытные биологи и инженеры.

Воздушный змей

Змей перемещается по воздуху с большой скоростью и вырабатывает энергию. С этой целью в его конструкции установлены 8 мощных турбин. По теоретическим расчетам использование змея как способа выработки ресурса эффективнее строительства и эксплуатации ветряных станций.

У технологии есть и другие преимущества:

• мобильность;
• простота использования;
• легкий запуск с любой площадки;
• простота технического обслуживания.

Тестирование покажет, оправдает ли технология ожидания разработчиков на практике. После этого можно будет говорить о перспективах массового производства.

Перспективы

По прогнозам международного агентства IRENA, у возобновляемых источников хорошие экономические перспективы. Специалисты агентства опубликовали отчет, в котором прогнозируют снижение стоимости кВт/ч альтернативной энергии к 2020 году.

Она станет дешевле традиционного ресурса, а переход к новым источникам станет финансово выгодным.

Три главных тренда в энергетической отрасли заключаются в следующем.

1. Увеличение динамики рынка

• Как будут изменяться цены на электроэнергию и какая ожидается волатильность?
• Какая стратегия подойдет с учетом изменяющихся ожиданий потребителей и новой демографической структуры?
• Какие элементы будущей цепочки создания стоимости в отрасли будут приносить наибольшую выгоду акционерам?

2. Внедрение новых технологий

• Каким будет переход от централизованной к децентрализованной структуре отрасли?
• Какие организационные и культурные изменения обеспечат получение максимального эффекта от новых технологий?
• Какая стратегия использования новых технологий позволит превзойти конкурентов (например, фокус на возобновляемых источниках энергии или электротранспорте)?

3. Государственное регулирование отрасли

• Какие стратегии позволят в нужной степени учесть более строгий контроль за качеством состояния активов и надежностью энергосетей?
• Что делать, чтобы повысить операционную эффективность при снижении тарифов?
• В чем отличия в подходах к управлению бизнесом при регулируемых и нерегулируемых тарифах?

Что значит цифровизация для энергетического сектора

Энергетический сектор находится на пороге одной из самых значительных технологических трансформаций с 1880 года. Тогда компания Edison Electric Light Company открыла секрет производства практичной и доступной лампочки — с нитью накаливания из обугленной стружки японского бамбука. В течение нескольких лет после этого газовые лампы освещения стали устаревшей технологией.

Бизнес-модели будут выстраиваться вокруг инновационных технологий, в том числе технологий децентрализованной генерации энергии, таких как виртуальные электростанции и хранилища энергии. В условиях повсеместной электрификации и «энергетического перехода» (структурного изменения энергетической отрасли) предприятия энергетического сектора, в том числе традиционные коммунальные предприятия, будут постепенно отказываться от создания масштабной инфраструктуры. В скором времени регулирование отрасли по новым технологиям — субсидирование возобновляемой электроэнергии, требования по интеллектуальным системам учета — должно смягчиться.

Широкая автоматизация и продвинутая аналитика станут основой управления цепочкой создания стоимости. На автоматизированных производствах будут установлены многочисленные сенсоры — от «умных» распределительных сетей до устройств и услуг для конечных пользователей. Лидеры отрасли станут собирать аналитические данные — от системы в целом до конкретного потребителя — и будут скорее «надежными советниками» в области энергетики, чем просто менеджерами активов или внешними поставщиками. Это все позволит обеспечивать целевые показатели надзорных органов и предоставлять качественные услуги.

В краткосрочной перспективе цифровая трансформация может увеличить доходы компании в отрасли на 4% в год. Основной рост доходов — в генерации и распределении — достигается за счет использования не анализируемых в настоящий момент данных, автоматизации процессов и точечного внедрения цифровых решений. К 2025 году цепочка создания стоимости в энергетической отрасли будет децентрализована, а перечень предлагаемых продуктов и услуг расширится. В более долгосрочной перспективе появятся персонализированные решения, а также возможность объединения существующих продуктов и услуг с продуктами и услугами из других отраслей.

Приоритеты цифровой трансформации в энергетике

Из-за сложности и фрагментарности тех систем, которые должны быть выстроены в рамках цифровой трансформации, наиболее продвинутые компании фокусируются на достижении «быстрых побед» — получении ощутимого результата в краткосрочной перспективе. В результате мобилизация всей компании дает необходимый толчок для запуска более долгосрочных инициатив.

При проведении цифровой трансформации в энергетике работа ведется по трем направлениям.

1. Цифровизация текущей операционной модели

Сфокусируйтесь на «быстрых победах», например выявлении процессов, где есть наибольший потенциал для сокращения затрат и улучшения потребительского опыта. Наиболее продвинутые компании переосмысливают или создают с нуля процессы бэк-офиса, чтобы реализовать потенциал роботизации. Приоритетные области могут включать следующие решения:

• роботизированная автоматизация процессов,
• цифровизация внутренних интерфейсов («стыков») и взаимодействия с потребителем,
• повышение доступности данных и их использование при принятии решений,
• цифровизация инструментов управления персоналом,
• обновление ИT-инфраструктуры.

Помимо автоматизации текущих процессов или выстраивания многоканальной системы коммуникации с потребителем, цифровизация предполагает глубокую перестройку системы внутренних процессов организации — от сокращения количества шагов и страниц документации до автоматизации принятия решений. В распределении электроэнергии первыми кандидатами для цифровой трансформации выступают процессы, которые предполагают большое число повторяющихся действий: подключение новых потребителей, обслуживание сети, управление инвестициями, данными по оборудованию, потерями.

2. Использование продвинутой аналитики

У компании должен быть план по «очистке» и стандартизации данных, собираемых из множества источников. Источники и модели данных должны быть взаимоувязаны друг с другом, а ответственность за поддержание систем сбора и хранения закреплена внутри организации — с наличием CDO (Chief Data Officer) и ответственными сотрудниками в подразделениях. Кроме того, необходимо наращивать компетенции сотрудников в использовании продвинутой аналитики, потому что внедрение технологий, например «умных» счетчиков, значительно увеличивает количество данных по сравнению с ручным сбором, а глубокий анализ этих данных не может быть проведен с использованием стандартных инструментов (например, Excel-таблицы).

3. Изучение новых технологий

Управляйте обширным портфелем проектов. Запускайте пилотные проекты и отслеживайте развитие технологии, анализируя затраты и выгоды, оценивайте готовность технологических решений и вводите их в промышленную эксплуатацию. Энергетическим компаниям также следует сотрудничать с игроками в сфере финансов, электронной коммерции и телекоммуникаций, чтобы расширять собственный портфель продуктов и источников дохода. Распространение и развитие технологий зависит от конкретного региона, от наличия поддержки со стороны государства и готовности компании инвестировать. В краткосрочной перспективе внедряемые технологии нацелены на повышение эффективности, а в средне- и долгосрочной перспективе — на повышение потребительской ценности и новых предложениях услуг.

Краткосрочные приоритеты:

• поддерживать существующую систему и добавить мощности по генерации электроэнергии,
• продолжать стратегию по управлению активами за счет аналитики больших данных и централизовать дистанционное техобслуживание,
• обеспечивать стабильность системы в режиме реального времени, автоматизировать и оцифровать процессы,
• внедрять платформы взаимодействия с потребителем и использовать предиктивную аналитику по потребителям,
• предлагать продукты для «умного» дома и услуги по энергетическому менеджменту.

Долгосрочные приоритеты:

• обеспечивать оптимальное распределение электроэнергии по сетям с учетом изменения спроса,
• использовать большие данные и аналитические мощности суперкомпьютеров для принятия решений,
• внедрять интеллектуальные энергосистемы и обеспечивать возможность обратной связи от потребителей,
• предлагать персонализированное обслуживание потребителям, стать для них надежным советником в области энергетики,
• предлагать широкий ассортимент продуктов для «умного» дома и услуг для различных групп потребителей, строить долгосрочные отношения с потребителями.

Решающий фактор успеха в преобразовании энергетической отрасли — готовность организаций и их сотрудников к освоению инструментов цифровизации и получению цифровой ценности — преимуществ, которые предлагают новые технологии.

Пять шагов к цифровой трансформации

1. Сформируйте видение

Процесс цифровой трансформации начинается сверху — с лидеров организации, которые способны объяснить сотрудникам компании, в чем состоит ощутимое преимущество цифровизации для них. Цифровая трансформация требует более глубоких изменений, чем обыкновенная программа по снижению затрат, поэтому она должна быть интегрирована в корпоративную стратегию и получать соответствующее внимание со стороны руководства. Важно определить, какие направления являются ключевыми, сколько ресурсов компания готова потратить на каждое ключевое направления и насколько широкой будет трансформация. Главное — сохранить гибкость и быстро реагировать на новые технологии. Например, технология блокчейн до недавнего времени ассоциировалась с криптовалютами, а сейчас активно используется в торговле энергоносителями, при обмене информацией в микросетях и между электромобилями, гарантирует защищенный доступ к активам и данным компаний.

2. Разработайте цифровую стратегию и план внедрения

При формировании «дорожной карты» реализации помните, что достижение быстрых результатов поможет мобилизовать организацию и сгладить переход от пилотной фазы к полномасштабному внедрению. Закладывайте достаточно времени для перехода к полному развертыванию — от одного до шести месяцев, в зависимости от выбранной технологии. На этом этапе нужно время, чтобы оценить пилотные программы, собрать ноу-хау и узнать мнение партнеров на рынке, разработать новые операционные модели, стандартизировать деятельность и определить, какие инструменты необходимы для контроля реализации и оценки результатов.

3. Назначьте команду исполнителей

Цифровая трансформация затрагивает все уровни иерархии и все типы процессов, поэтому в программу должна вовлекаться вся организация. Пилоты и проекты запускаются одновременно, чтобы увидеть взаимосвязь между технологиями и выявить потенциальные синергии. При этом многопрофильные команды сосредоточены на интерфейсах и устранении неоптимизированных «стыков». Например, межпроектная команда по работе со SCADA в области распределения электроэнергии должна включать представителей всех отделов организации — от диспетчеров, специалистов по управлению активами и учета до экспертов в области эксплуатации сетей и их обслуживания.

Функция информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) — постоянная частью цифровой трансформации, которая играет роль стратегического делового партнера. Сильная ИКТ-группа не только определяет темпы развития инноваций в компании, но и предоставляет экспертную информацию о технологиях, которые поддерживают потребности бизнеса.

4. Развивайте новые компетенции и навыки

Полевые работники должны осваивать мобильные инструменты управления персоналом, совместимые с дополненной реальностью, а также инструменты онлайн-обработки данных и принятия решений. В сфере продаж традиционные клиентские базы данных SAP IS-U все чаще становятся инструментами бэк-офиса и хранения данных, а торговые представители учатся работать с системами управления продажами, которые мотивируют продавцов больше фокусироваться на потребителях.

Для управления изменениями и новыми функциями персонала в некоторых компаниях внедряются дополнительные уровни иерархии технически квалифицированных сотрудников. Таким образом, организационная структура состоит из первого уровня — «традиционных» сотрудников, выполняющих стандартизированные и простые задачи, и второго уровня — сотрудников, способных выполнять более сложные технические операции и задачи.

Применение передовых аналитических инструментов требует появления специалистов по управлению и контролю над данными. Инновационный менеджмент предполагает позиции для менеджеров цифровых проектов — сотрудники на подобных позициях будут действовать как проводники инноваций, постепенно призывая остальных к использованию цифровых технологий, а также демонстрируя преимущества цифровизации.

5. Покупайте или создавайте экосистемы

Одни объекты энергоснабжения инвестируют в создание собственных аналитических инструментов и развитие системы «умных» счетчиков, другие передают эти сферы деятельности на аутсорсинг. Во втором случаем предприятиям необходимо критически оценивать цифровые навыки и возможности своих поставщиков (и даже поставщиков своих поставщиков), чтобы определить, соответствуют ли они будущему цифровому видению компании.

Энергетические компании все чаще сотрудничают со стартапами и технологическими компаниями, чтобы объединить свои усилия для разработки новых продуктов и поиска наиболее современных решений. Совместные предприятия становятся способом получения доступа к ноу-хау и навыкам, которые могут отсутствовать в организации на текущем этапе развития. Кроме того, энергетические предприятия также работают с муниципалитетами, чтобы находить решения в области электротранспорта и «умных» городов.