Технологии Четвертой промышленной революции

Перед нами по-прежнему стоят задачи перехода к технологиям возобновляемых источников энергии, снижения объемов вредных выбросов и повышения доступности энергии в развивающихся странах. Экологически чистое производство и распределение электроэнергии станут жизненно важной задачей для столетия, в котором общая численность населения достигнет ошеломляющей численности в 11 млрд человек^{196}.

Энергосистема будущего

Дэвид Виктор (DavidVictor), профессор Калифорнийского университета, Сан-Диего (UCSD), США

При модернизации любой экономики уровень ее электрификации возрастает. Как правило, в наиболее развитых экономиках почти половина получаемой первичной энергии преобразуется в электрический ток, после чего электроэнергия поступает конечным потребителям по линиям электропередачи. Поскольку потребность в повышении экологичности энергосистем возрастает, ожидается еще более значительный сдвиг в сторону электрической энергии.

По мере того как зависимость общества от электричества растет, возникает вопрос: будет ли энергосистема будущего по-прежнему оставаться такой, какой она была на протяжении прежних 100 лет? В современной энергосистеме крупные центральные электростанции и масса электрогенерирующих установок, использующих возобновляемые источники энергии, такие как парки ветряных электростанций, связаны с потребителями при помощи протяженных линий электропередачи и сложных распределительных сетей, которыми централизованно управляют энергетические компании и другие операторы. В таких энергосистемах задействованы самые крупные на планете машины. Станет ли энергосистема будущего децентрализованной системой, в которой частные потребители энергии будут одновременно и производителями?

Быстрые технологические изменения, характерные для Четвертой промышленной революции, в самом скором времени потребуют от нас выбора одной из этих конкурирующих концепций энергосистемы будущего. С одной стороны, значительное повышение эффективности центральных электростанций и протяженных линий электропередачи (к примеру, в Китае функционирует самая крупная в мире сеть линий электропередачи напряжением 1 млн В) делает централизованные энергосистемы более надежными и экономически эффективными. Еще более сильный интерес вызывает ряд технологий децентрализованного электроснабжения, которые идеально подходят для категории производителей-потребителей. Это, в частности, небольшие турбины и микроэнергетические установки, которые могут использоваться для энергоснабжения промышленных зданий и кампусов, а также еще более компактные тепловые насосы, способные с чрезвычайно высокой эффективностью обеспечивать тепло- и холодоснабжение.

Благодаря появлению недорогих датчиков, высокопроизводительных компьютеров и инструментов для анализа «больших данных», эти многочисленные децентрализованные системы получили возможность функционировать автономно, а потребители обрели больше свободы в отношении выбора нужных им услуг. Стоимость аккумуляторных систем, необходимых для локального накопления энергии и сглаживания пиков потребления, стремительно падает.

Хотя победители этого масштабного соперничества пока еще неизвестны, можно предположить, что технологии децентрализации имеют преимущество и что энергосистема будущего станет гораздо более децентрализованной, чем нынешняя. Хотя центральные электростанции по-прежнему будут играть определенную роль, энергокомпании сейчас внедряют технологии, которые позволят повысить уровень автоматизации и оперативности управления на местном уровне. Это даст возможность увеличить надежность, так что в случае отказа некоторых компонентов энергосистемы (что периодически случается после снежных бурь и других явлений) система местного управления сможет автоматически перестроить свою структуру и сохранить бесперебойное энергоснабжение. Инвестиции в микроэнергосистемы, как и во многие другие составляющие революции в структуре производителей-потребителей, стремительно растут. Некоторые регулирующие органы также принимают новые нормы, специально разработанные для того, чтобы уменьшать финансирование централизованных поставщиков в пользу местных поставщиков и систем управления. Одним из примеров такого подхода является концепция по реформированию энергетического сектора в штате Нью-Йорк («New York’s Reforming the Energy Vision»).