Распределенная генерация электроэнергии и доставка ее потребителям

Ветер и солнце за последние 20 лет стали основой развития возобновляемых источников энергии. Альтернативная генерация отличается от обычной тем, что лишена централизованных электростанций, от которых электроэнергия доставляется потребителям

В 1879 году Томас Эдисон оформил патент на электрическую лампочку. Несколько лет спустя была создана первая централизованная электростанция, но из-за потери электроэнергии в проводах установка покрывала ограниченную территорию. В 1896 году Никола Тесла изобрел переменный ток, и энергопотери сократились на столько, что позволили транспортировать электричество на дальние расстояния.

С этого момента появилась возможность создавать крупные электростанции. Позднее появились энергетические объекты, которые снабжают электроэнергией целые города.

В течение следующего столетия энергетические системы укрупнялись, однако существенных изменений в принципиальных схемах работы инфраструктуры не происходило. Современная энергетика связана с несколькими существенными ограничениями: от вредного воздействия на окружающую среду до невысокой эффективности преобразования энергии и надежности оборудования.

Альтернативные технологии в энергетическом секторе и распространение электромобилей способны преобразовать высокоцентрализованные системы распределения электроэнергии в производительную, экономически жизнеспособную и экологически чистую модель.

Недостатки централизованной генерации электроэнергии

Централизованные энергетические системы имеют недостатки, которые связаны со стареющей инфраструктурой, доставкой электроэнергии и энергопотерями, выбросами загрязняющих веществ.

Например, в США большая часть электрической инфраструктуры построена в 50-х и 60-х годах, и сейчас нуждается в капитальном ремонте. Расходы на техническое обслуживание и ремонт элементов энергетической системы исчисляются сотнями миллиардов долларов, а из-за частых перебоев электроснабжения теряются десятки миллиардов долларов.

И наиболее известный недостаток крупных электростанций - это выбросы загрязняющих веществ и опасных побочных продуктов в окружающую среду. Электростанции на угле, нефти и природном газе выделяют в атмосферу загрязняющие вещества, из которых наиболее опасны диоксид углерода, оксид серы, оксид азота, оксид углерода, углеводороды и твердые частицы.

Электростанции занимают более 40% мировой доли выбросов углекислого газа в окружающую среду. А зола и сточные воды - побочные продукты производства электроэнергии - содержат тяжелые металлы и сульфиды, из которых образуются кислоты. Эти вещества опасны и нуждаются в утилизации.

Отходы ядерной энергетики трудно утилизировать из-за радиоактивности. Кром того, сама добыча угля, нефти, природного газа и урана сопровождаются выделением опасных загрязняющих веществ.

Альтернативные источники энергии

Ветер и солнце за последние 20 лет стали основой развития возобновляемых источников энергии. Альтернативная генерация отличается от обычной тем, что лишена централизованных электростанций, от которых электроэнергия доставляется потребителям. Важная сторона обеих источников - это достижение технологиями уровня традиционных энергосистем, когда альтернативная электроэнергия стоит столько же, сколько и обычная.

Некоторые европейские страны и несколько штатов США уже достигли энергетического паритета альтернативных с традиционными источниками энергии. Одно из величайших преимуществ новых источников - это свобода от вредных выбросов: воздействие на окружающую среду ограничивается изготовлением и установкой электрогенераторов, и вопросами землепользования.

Распределенные решения альтернативной энергетики

Распределенные энергетические решения не подчиняются единым стандартам и принимают различные формы: от индивидуальных фотоэлектрических установок на крышах домов до гигантских ветротурбинных ферм.

Появились технологии, когда потребители обмениваются фотоэлектрической (или из любого другого источника) энергией через сеть друг с другом. Получается простой, безопасный, надежный и прозрачный способ управлять двусторонними потоками электроэнергии по интеллектуальной сети.

Существенным недостатком солнечного и ветрового источников энергии является их нестабильность. В часы пиковой производительности генерация электроэнергии бывает избыточной (и приходится сокращать производительность системы), а в другое время - недостаточной. Существующие электрические сети не способны накапливать электроэнергию в достаточном количестве.

Сокращение производительности - это энергопотери. Возможное решение проблемы исходит от электромобилей. Каждое электрическое транспортное средство имеет электрический аккумулятор. Если электромобили подключены к сети, избыточная энергия передается на зарядные устройства. Когда энергопотребление превысит уровень электрогенерации, электромобили удовлетворят пиковую нагрузку электросети.

Количество электростанций на ископаемом топливе, которые функционируют только во время пиковых нагрузок, а в остальное время простаивают, уменьшится.

Источник: Stanford University