Комбинированная электростанция

Обеспечение энергоснабжением является одной из ключевых задач современной экономики. Перед лицом все уменьшающегося количества ископаемых источников и с все возрастающей угрозой изменения климата использование возобновляемых источников энергии становится первоочередной задачей. А подключение этих источников к единой системе энергообеспечения и создание новых технологий в этой сфере являются задачей на ближайшие десятилетия для всех государств Европы.

Одним из основных аргументов против использования возобновляемых источников энергии в качестве основного источника энергообеспечения служил факт зависимости этих источников от метеоусловий. Скептики всегда полагали. Что может возникнуть пиковый момент, когда энергия этих источников не сможет удовлетворить спрос. Все эти аргументы были опровергнуты проектом комбинированной электростанции.

Целью проекта являлась демонстрация того, что благодаря согласованному регулированию различных источников возобновляемой энергии использование такой системы возможно в реальном мире, а не только в стенах лабораторий. Была создана сеть отдельных децентрализованных электростанций, работающих на разных возобновляемых источниках энергии, объединенная компьютерным дистанционным управлением. Из-за того, что этот проект на 100% использовал регенеративное энергоснабжение, он получил название «регенеративная комбинированная электростанция». Этот проект должен был доказать, что мощности подобной электростанции, принимая во внимание достаточное по количеству и отвечающее спросу обеспечение электрическим током, должно быть достаточно. Проект должен был показать, какие и в каком количестве возобновляемые источники энергии, должны в будущем использоваться в энергополитике.

Комбинация источников энергии – это не новая идея. Сейчас для обеспечения энергопотребления используются и газ, и нефть,  и уголь, и атомная энергия. Но то, что подобное сочетание возможно и с возобновляемыми источниками энергии доказал проект «регенеративная комбинированная электростанция.»

Этот проект возник при инициативе трех крупнейших энергетических компаний (Schmack Biogas AG,SolarWorld AG, Enercon GmbH), поверивших в то, что использование возобновляемых источников энергии при имеющемся сейчас оборудовании и обеспечении является возможным в глобальных масштабах. Проект получил поддержку правительства Германии во главе с канцлером Ангелой Меркель. Предварительный анализ показал, что энергия ветра интегрирована в систему энергообеспечения Германии в размере нескольких гигаватт. Но анализ также показал, что использование этого источника возможно только если сеть может соответствовать повышенным требованиям и при гибком использовании энергии традиционных электростанций.Также необходимо было увеличить использование гидроаккумулирующих электростанций в качестве интеграционного мероприятия для многократного использования для обеспечения связи системы. Сети передачи Германии  предусмотрены для гомогенного предоставления произведенной и накопленной энергии.  Изначально сеть не была предусмотрена для транзита электроэнергии. Но создание электросети, позволяющей избежать дефицита, не состоялось, либо оно отложено. С каждым годом эта проблема становится все острее. А использования таких колеблющихся возобновляемых источников энергии требует технической и экономической интеграции в систему электроснабжения.

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

Для подключения энергии ветра в систему производства электроэнергии была использована модель прогноза мощности ветряных установок. При помощи прогнозов погоды на полный день был создан баланс, выровнявший использование разных источников. Отклонения от спрогнозированного и реального объема энергии ветра выравнивалось. Используемые сегодня модели прогнозов показывают высокую точность. Отклонения составляют обычно 5%. Одним из параметров уровня ошибок в прогнозе  является расположение ветряных парков на большом отдалении друг от друга, которое создает эффект мягкого сопоставления.

Но основные пункты производства электричества из энергии ветра как раз наоборот не разнесены, а сконцентрированы в оффшорных зонах. А, следовательно, количество ошибок в прогнозах будет только увеличиваться. Уже сейчас в отдельных районах активно используется энергия ветра. Но во время усиления ветра возможен переизбыток электроэнергии в сети, что может привести ее к нестабильности. Особенно этот аспект необходимо учитывать при строительстве ветряных парков в оффшорных зонах. Это и ставит использование энергии ветра в общей электросети под вопрос.На данный временной отрезок центральная сеть должна соответствовать  следующему: поддержание постоянного напряжения, частотное регулирование, восстановление снабжения, подготовка к отключению электроэнергии, а также регулирование мощности подачи заданного объема, избежание возникновения изолированных сетей, планирование резерва.Названные выше требования, как правило, выполняются на традиционных электростанциях. Инсталлированные ранее ветряные установки не обладают возможностью соответствовать подобным требованиям. Это объяснялось техническими ограничениями. Например, видом используемого генератора и эксплуатацией.А современные установки обладают такими возможностями, чтобы безболезненно подключаться к общей системе энергопотребления.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Благодаря проведенным исследованиям был определен полный цикл получения солнечной энергии в течение дня с интервалом в 15 минут для всей территории Германии.

Исходя из метеорологических данных, было определено подключение определенных солнечных установок и был создан алгоритм преобразования, который учитывал пространственное расположение солнечных установок. Исходя из полученных данных о поступление электричества от энергии ветра, была разработана схема подключения к системе солнечных установок. Разработанный для этого алгоритм использовался и для расчета работы всей регенеративной комбинированной электростанции.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА

Впервые биогаз начали использовать в этой сфере в Германии в 2007 году. Сначала на месте электростанции получали из биогаза электрический ток, который передавался в общую сеть. Между тем в Германии были запущены первые станции, работающие на биометане, которые подмешивали очищенный биогаз в природный газ и подавали его в общую сеть. Но биогаз можно использовать широко, не только для производства дополнительного электрического тока.

Благодаря различным возможностям накопления биогаз  можно использовать по мере необходимости для поддержания производства электроэнергии вне зависимости от необходимого объема и состояния сети. В будущем планируется, что энергию, полученную из биогаза, можно будет аккумулировать без потерь прямо на месте производства. Альтернативой этому варианту является очищение биогаза до качества природного газа и подключение его к общей системе. Но это долгосрочные перспективы. Вполне возможно, что возникнут и новые решения.