Глобальное потепление и авария на АЭС «Фокусима-1» подтолкнули мир к тому, что в 2011 году начались кардинальные изменения в энергетической парадигме. Все большую часть в производстве электроэнергии должны занимать возобновляемые источники энергии. Например, в Германии к 2020 году намечено получать за их счет около 40% электричества. Данное революционное изменение предъявляет высокие требования не только к выработке электроэнергии, но и к ее хранению и распределению.

Единственное, что может компенсировать закрытие атомных станций – это децентрализованная выработка «зеленой электроэнергии». Зданиям необходимо будет внести в это дело значительную лепту. Ведь сегодня на них отводится до 40% от общего потребления электроэнергии. Основной силой новой энергетической политики в ЕС является Директива по энергетическим характеристикам здания (EBPD).

Она диктует стандарты нулевого энергетического баланса для новых зданий, начиная с 2021 года. Выработку энергии на децентрализованной основе в Германии регулируют законы о системах отопления (EEWдrmeG) и альтернативных возобновляемых источниках энергии (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG). Новые здания должны стать намного эффективнее и вырабатывать самостоятельно большую часть энергии, которая им необходима, а не получать ее через централизованные энергетические сети от больших электростанций.

Способ, в соответствии с которым осуществляется управление выпуском энергии в пределах централизованной энергосистемы, прост: повышение спроса на электричество (подключение новых потребителей) удовлетворяется методом выработки дополнительного объема электроэнергии, подаваемой в сеть, центральной электростанцией – например, путем сжигания большого объема газа. Естественно, это не хорошо. К сожалению, фотоэлектрические и ветроэлектрические приборы дают энергию лишь тогда, когда светит солнце и дует ветер.

Но этот момент экологической техники можно свести к масштабу не самого большого недостатка. Стоит только начать осуществлять управление энергоснабжением в обратном порядке по отношению к традиционному: когда вырабатывается энергия сверх текущей потребности, сразу подключаются потребители для получения этих «излишек». Другими словами, электроэнергия, полученная дополнительно, запасается для того, чтобы ее можно было использовать позднее – когда спрос превышает предложения от генераторов сети. Так как в этом случае нужно регулировать работу не одной или некоторых центральных электростанций, а всех потребителей и производителей энергии, то задача управления ими всеми на порядок усложняется.

• Эксперты считают, что энергоэффективное строительство в Украине нуждается в стимулировании
• Уникальный дом будет генерировать столько же энергии, сколько использует
• Соответствующий стандарту LEED Gold офисный центр Mebe One Khimki Plaza, сдали в эксплуатацию
• Россияне изучают опыт Ирландии в экологическом строительстве
• Роснано построит в Москве энергоэффективные дом, школу и детский сад
• РОСНАНО возведет в Москве «нанодом»
• Проект «умного» дома австралийских студентов победил на международном конкурсе
• Полностью пассивный особняк в Белоруссии построили за 300 тысяч долларов

Новая энергетическая парадигма подразумевает отсутствие централизации в выработке электроэнергии. При новом подходе ее должна вырабатывать совокупность большого количества децентрализованных установок – от фотоэлектрических панелей на крышах домов на одну семью до оффшорных ветроэнергетических станций. Значит, без подключения всех потребляющих и производящих электричество элементов к способной справиться с ними – умной энергетической сети – не обойтись никак.

Здания новой энергетической эпохи должны быть обеспечены собственными аккумуляторами и генераторами энергии, системами защиты и управления. При этом, оборудование, потребляющее энергию, нужно так подключать к умной энергетической сети (Smart Grid), чтобы она знала, во-первых, где и сколько энергии понадобилось, а во-вторых, сколько электричества нужно выработать, чтобы гармонизировать поставку и расход энергии на местном уровне, учитывая наличие других потребителей и поставщиков электрической энергии.

Распределительные сети, поставщики и потребители электрической энергии в умной сети объединены друг с другом с целью повышения устойчивости и эффективности данной «паутины». При этом актуальны измерения и интеллектуальный учет, т.е. до предела грамотный подсчет энергетического баланса конечных потребителей. Без этого просто не бывает умной энергосети. Другими словами, только тогда, когда потребление электричества ясно определено и распределено, система «умная энергосеть» действует без сучка и без задоринки.

Энергетическая революция и повсеместное внедрение использования возобновляемых источников энергии делает главное право потребителя – безопасность энергоснабжения – еще актуальней. Одно из ключевых его проявлений – отсутствие запредельно высоких пиков потребления. Значимые рыночные стимулы, например, разные цены на электроэнергию в разное время, могут подтолкнуть потребителей расходовать больше электричества тогда, когда это лучше всего делать в экономических интересах. Данный принцип успешно используется сегодня для крупных потребителей электроэнергии в промышленности.

Следующая особенность умной энергетической сети – децентрализованное хранение энергии. Например, гидроаккумулирующие электростанции запасают в больших объемах электроэнергию. Но аккумулирование возможно и при небольших генераторах энергии. Системы для эффективного хранения энергии предлагаются некоторыми производителями солнечных энергоустановок. Особенно интересно аккумулирование относительно налогов, затрагивающих собственное потребление, предусмотренных в упомянутом законе в Германии о возобновляемой энергии (EEG).

Они могут быть выгодными в финансовом отношении для тех, кто пользуется солнечными установками, по сравнению с платой за электричество, возвращаемой в энергетическую сеть. Есть и другие методы аккумулирования энергии. Например, сочетая солнечную или геотермальную установку и тепловой насос, можно сохранять избыток энергии в виде тепла.

Два возможных метода обеспечения запаса энергии – аккумулирование теплоты и аккумулирование электрической батареи. По-прежнему проводятся соответствующие опытно-конструкторские работы. В рамках отдельных научно-исследовательских проектов, например, изучается использование теплопередачи масел в емкостях, сохраняющих тепло. Это даст возможность сделать более эффективные и компактные аккумуляторы.