Жизнь после сетей

Вагнер Виктор
(«ХиЖ», 2016, №3)

s20160336 vagner.pngЭнергетические распределительные сети размером с целые континенты — без сомнения, наиболее грандиозные сооружения, созданные человечеством. Никакие пирамиды, никакие небоскребы не сравнятся с этими огромными комплексами, объединяющими сотни электростанций, тысячи трансформаторных подстанций, десятки тысяч километров линий электропередач и сотни миллионов розеток.

Никакие гордящиеся точностью своих расписаний транспортные средства, даже оркестры, играющие сложнейшие произведения, и близко не подходят к точности диспетчеризации электрических сетей, где разнесенные на сотни километров генераторы должны совпадать по фазе переменного тока с частотой 50Гц и каждую секунду должно вырабатываться ровно столько же энергии, сколько потребляется. У вас на кухне реле выключило холодильник — где-то на электростанции генератор снизил обороты.

Это огромная система, на поддержание которой приходится тратить бешеные деньги, и система крайне уязвимая. Недавно в США подсчитали, что достаточно разрушить девять подстанций и вся страна погрузится в темноту [1].

До недавнего времени альтернативы распределительным сетям не было. Любая электростанция, малая ли, большая, требовала обслуживания. При этом у больших электростанций на каждого потребителя приходилось меньше сотрудников, чем у малых. Кроме того, большое число потребителей отчасти сглаживало колебания потребления энергии во времени.

Поэтому на протяжении всего двадцатого века шел процесс концентрации производства энергии, росли мощности электростанций, объемы их водохранилищ, площади золоотвалов. А плотины малых ГЭС, которые в отличие от гигантских не нарушают водный режим, а, наоборот, регулируют его, приходили в упадок.

В последнее время ситуация несколько изменилась. Во-первых, современные альтернативные источники энергии требуют минимального обслуживания. Солнечные батареи вообще его практически не требуют, и уже сейчас многие ставят их на свои крыши.

А во Франции даже оговорено в законе, чтобы при строительстве новых зданий коммерческого назначения крыши как-то утилизировали падающие на них солнечные лучи [2], либо солнечными батареями, либо растениями.

Во-вторых, потребности сначала носимой электронной техники, а потом и электромобилей привели к развитию аккумуляторных технологий, и в прошлом году Элон Маск, владелец автомобильной компании «Тесла» и компании «Сан-сити» по производству солнечных батарей, анонсировал аккумуляторные батареи для дома.

Сейчас в более солнечных краях, чем наша холодная Россия, с крыши уже можно снять больше энергии, чем требуется для обеспечения домохозяйства. Но производится эта энергия в основном в середине дня, а тратится утром и вечером.

Как только энергию стало возможным запасать, у распределительных сетей стали возникать опасения [3], что их бизнес-модель под угрозой.

Надо сказать, что эту угрозу создает не только развитие альтернативных источников энергии. Меняется и характер потребления энергии в быту. Уже сейчас вместо прожорливых лампочек накаливания ставят светодиодные лампы, обеспечивающие ту же освещенность при вдесятеро меньшем потреблении. Прожорливые компьютеры-десктопы многие пользователи променяли на планшеты, способные проработать от аккумулятора чуть ли не полный рабочий день. Не ради экономии энергии, а ради свободы от проводов — но экономия при этом существенна. Микроволновки и электроиндукционные конфорки приходят на смену электроплитам. Даже электрочайники вытесняются бойлерами-термосами, которые не столько греют воду, сколько хранят нагретую.

В результате, вероятно, в ближайшие десятилетия все многочисленные электроприборы в современном доме будут потреблять примерно столько же, сколько три-четыре лампочки и утюг в середине XX века.

Поэтому отдельно стоящему хутору или даже небольшой деревне, может, уже сейчас выгоднее не связываться с неповоротливыми монополистами — энергетическими сетями, а обеспечивать каждый дом электричеством самостоятельно.

А что у нас с теплом? Сети централизованного теплоснабжения, которыми так гордился Советский Союз, тоже оказываются не слишком экономичной технологией. Во-первых, необходимость отдавать в тепловые сети воду с температурой, близкой к температуре кипения, заметно снижает КПД выработки электроэнергии. Во-вторых, велики потери тепла в распределительных сетях. В-третьих, горячая вода агрессивно разрушает практически любые материалы, поэтому трубы приходится регулярно заменять, раскапывая газоны и ломая асфальт.

В итоге получается, что дешевле греть воду электрическим бойлером, чем тянуть многокилометровый теплоизолированный трубопровод от ТЭЦ, не говоря уж о том, что газовая котельная в каждом доме намного экономичнее большой ТЭЦ, если учесть все затраты.

К тому же, хотя существуют объективные физические пределы повышения КПД лампочки или нагревательного устройства для приготовления пищи, объективных пределов для совершенствования теплоизоляции жилья практически нет. И если использовать современные конструкционные материалы, многослойные стеклопакеты, рекуперативную вентиляцию, устроенную так, что покидающий дом теплый воздух нагревает входящий холодный, то даже при русских или финских морозах тепла, которое так или иначе выделяют при своей жизнедеятельности люди (включая готовку пищи), может хватить для отопления дома.

А как же быть с заводами и фабриками? А никак. Крупное промышленное предприятие может себе позволить собственную электростанцию. Более того, собственная генерация в промышленности — это сейчас тренд, потому что естественные монополисты — распределительные сети — оказываются даже не столько дорогими, сколько неповоротливыми, не готовыми реагировать на быстро меняющиеся потребности клиентов.

И в результате удаленные потребители в небольших населенных пунктах будут получать плоды централизованной генерации энергии не в виде собственно энергии, а в виде устройств, предназначенных для ее выработки (солнечных батарей, ветряков) или сбережения.



1. http://www.darkreading.com/threat-intelligence/project-gridstrike-finds-%20substations-to-hit-for-a-...

2. http://csglobe.com/france-declares-all-new-rooftops-must-be-topped-with-plants-or-solar-panels/

3. https://motherboard.vice.com/en_us/article/ae3kmg/why-morgan-stanley-is-betting-that-tesla-will-kill...

123

Разные разности

07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>
05.05.2020 17:00:00

Смартфон может незаметно передавать секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета.

>>