Инновационные технологии в промышленной энергетике. Пять шагов к цифровизации энергетики. Инновации в энергетике

Энергетика является одной из областей экономики, в которой инновации внедряются с высокой интенсивностью. Именно получение более дешевой энергии из возобновляемых источников без ущерба окружающей среде способно дать новый толчок в развитии бизнеса в разных отраслях промышленности. Современные технологии в энергетике способны менять развитие традиционных отраслей промышленности: автомобилестроения, нефтегазовой добычи и переработки, металлургии, авиационной и железнодорожной промышленности. Кроме этого более дешевые виды электроэнергии могут качественно улучшить условия жизни человека.

Новейшие инновации в энергетическом комплексе

Разные страны развитого мира активно проводят работу по внедрению новейших инноваций в свою энергетику. В качестве альтернативных источников используются;

• солнечный свет;
• ветер;
• ударная сила волны;
• живые микроорганизмы, из которых делают биотопливо и субстраты, уничтожающие нефтяные и химические загрязнения окружающей среды.

Самыми инновационными видами современных технологий в энергетике являются:

• фрекинг, который использует силу ударной волны для добычи полезных ископаемых, в том числе и нефти;
• повышение нефтеотдачи от старых месторождений;
• методика использования бактерий для уничтожения нефтяных пятен на воде и на земле;
• использование вместо бензина биотоплива в городских автомобилях.

Использование силы ударной волны при добыче нефти и газа способно совершить настоящую революцию в нефтедобыче. Такие современные технологии в энергетике способны переориентировать добычу нефти традиционным способом на получение ее из сланцевых слоев. Использовать силу взрывной волны для разрыва сланцевых пластов, залегающих на большой глубине впервые предложила индийская нефтедобывающая компания. Такая технология позволила существенно сократить расходы на добычу, полностью устранив из технологического процесса воду. Традиционная технология гидроразрыва пластов требовала использования большого количества воды. В условиях экономии пресной воды как самого необходимого условия для жизни технология фрекинга позволяет отказаться от использования пресной воды в технических целях, что существенно улучшает состояние окружающей среды, снижая уровень ее загрязнения.

Повышение извлечения нефти из старых скважин позволяет сократить издержки отрасли и улучшить сохранность окружающей среды. Использование технологии третичной обработки пластов дает возможность делать старые скважины рентабельными. В этой технологии используется углекислый газ, который позволяет увеличить скорость нефтяного потока и снижает уровень его вязкости. Для технологии данного типа можно использовать промышленный углекислый газ, что позволяет улучшить состояние воздуха в городах.

Бактерии могут безопасно удалять нефтяные разливы на море, сохраняя таким образом живой мир океана и сокращая расходы на очистку морей традиционным способом. Микроорганизмы, которые удаляют нефтяные пятна с помощью природного окисления можно использовать в разных мировых регионах для очищения морей от нефтяного загрязнения.

Использование биотоплива поможет сделать города более чистыми и сократит расходы на производство бензина, так как для его производства обычно используется очень дешевые легко возобновляемое сырье.

Энергетические инновации в промышленности

Активно применяются сегодня и другие виды инноваций, такие как энергия ветра и солнца, которая перерабатывается специальным способом в электричество. Такие современные технологии в энергетике уже активно применяются в ряде европейских стран: Германии, Швеции, Голландии, Италии, Испании.

Активно используются и технология тепловых насосов, которая была известна еще сто лет назад. Такой способ трансформации низких температур в тепловую энергию способен существенно снизить затраты на отопление жилых и промышленных сооружений.

В промышленности используются с недавнего времени технологии сжиженных углеводородов, которые заменяют дизельное топливо. Это позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды в промышленных объемах и обеспечивает оптимизацию расходов предприятия. На сегодняшний день топливо из сжиженных углеводородов прошло испытание и на практике доказала свою эффективность.

Еще одна успешно внедряемая в жизнь современная технология в энергетике – это использование светодиодных ламп, которые позволяют сократить потребление электричества и расходы на освещение.

К перспективным направлениям относятся осмостанции, которые используют для получения электроэнергии соленую морскую воду. В основе технологии лежит осмос-эффект, который используется деревьями для получения питательных соков из земли. Использование разницы давления пресной и соленой воды на электростанциях создает осмос эффект, который заставляет вращать турбины и вырабатывать электричество. Это гораздо дешевле, чем строительство гидроэлектростанций.

В электроэнергетике инновационный путь развития - объективная необходимость. Без современных ИТ-систем решать задачи развития отрасли сегодня все труднее, а в будущем и вовсе станет невозможно.

По оценкам Центра стратегических разработок РФ (ЦСР), технологический уклад в электроэнергетике на настоящий момент достиг предела своей эффективности. В ближайшие пять лет в тех сферах, где предъявляются повышенные требования к доступности, надежности и качеству энергоснабжения, цифровизация станет абсолютной необходимостью.

Digital-решения в электроэнергетике позволяют как оптимизировать использование существующей инфраструктуры, так и включить в процесс генерации и распределения новейшие системы накопления энергии, решения с регулируемым потреблением, а также системы, применяемые для организации энергетических сервисов в непосредственной близости к потребителям и базирующиеся на инфраструктуре распределительных сетей 110 кВ и ниже.

Рассмотрим основные тренды инноваций в энергетике, влияние которых в отрасли либо уже заметно, либо проявится в ближайшем будущем.

1. IoT повышает КПД электростанций

По оценкам PwC, при внедрении интернета вещей в сетевом комплексе электроэнергетики России следует фокусироваться на улучшении контролируемости подстанций, линий электропередачи и других элементов сети за счет дистанционного мониторинга. Такие проекты помогут снизить затраты на эксплуатацию и ремонт, параллельно предотвращая технологические и коммерческие потери.

Что касается сферы производства электроэнергии, то там применение IoT позволит уменьшить расход топлива, на закупки которого в настоящее время приходится более половины операционных затрат станций. Общий же экономический эффект от внедрения IoT в электроэнергетике до 2025 г., по прогнозам экспертов, достигнет 532 млрд руб., из которых 180 млрд составят предотвращенные потери энергии.

Решения на основе IoT в сфере энергетики все чаще сочетаются с функционалом искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения для обработки и анализа массивов больших данных, генерируемых в процессе работы оборудования. Технологии помогают выявить неочевидные закономерности в работе объектов, буквально «услышать» предприятие и выстроить на основе этой информации диалог на новом уровне. В мировой практике уже появляются электростанции, способные эффективно контролировать и управлять основными рабочими процессами в полностью автономном режиме с помощью инструментов сбора и анализа данных. К примеру, возможностей ИИ и машинного обучения вполне достаточно, чтобы справиться с мониторингом и настройкой газовых турбин, - уже на тысячах предприятий по всему миру эти задачи так или иначе автоматизированы.

Из примеров успешных IoT-проектов в российской электроэнергетике можно привести проект в «Интер РАО Электрогенерация». Внедренная в компании система сбора, передачи и расчета технологической информации (ССПРТИ) помогает сокращать пережоги топлива и повышает надежность работы. Срок окупаемости проекта оценивается в 5-7 лет с учетом того, что система позволяет экономить на топливе 130 млрд руб. ежегодно.

Там, где отсутствует техническая возможность установки датчиков, задача решается за счет снабжения персонала системами eSOMS (electronic Shift Operations Management System, электронная система управления сменой по эксплуатации). Корпорация «Росэнергоатом» внедрила такие решения на Смоленской и Воронежской АЭС, где с их помощью удалось оптимизировать задачи обхода объектов, составления отчетов и сверки исторических данных с возможностью создания прогнозных моделей.

2. Роботизация создает безопасную среду

В электроэнергетике растут инвестиции в создание нового уровня безопасной рабочей среды для персонала электростанций, и одно из передовых направлений здесь - ввод в коммерческую эксплуатацию роботов, устойчивых к экстремальным условиям труда и управляемых дистанционно. Подобные решения также завязаны на технологиях ИИ/IoT, а в последнее время к их возможностям добавляется функционал дополненной реальности (AR), с помощью которого изображение с камер на роботе получает интерактивную составляющую.

Популярное применение роботов - мониторинг инфраструктуры с помощью дронов

На Западе разрабатываются и внедряются роботы, выполняющие функции диагностики и обслуживания высоковольтных ЛЭП. Такие механизмы подвешиваются к проводам линии, а их действиями с земли с помощью контроллера управляет оператор. Роботы снабжены датчиками и видеокамерами, позволяющими выявлять проблемные участки на проводах.

В районах с длительным зимним периодом используются роботы-очистители, убирающие с ЛЭП снег и наледь, причем некоторые модели способны раскручивать и закручивать болты и гайки, снимать с проводов инородные предметы. Роботизируются и АЭС: например, роботам отдают задачи проверки первичных контуров реакторов с помощью ультразвука.

3. Электросети и подстанции «умнеют»

Проблема непрерывной работы электросетей остается нерешенной во всем мире: даже в относительно благополучных в этом смысле странах 100%-ной отказоустойчивости сетей достичь не удается. В США этот показатель составляет 99,97%, всего несколько сбоев за год могут привести к убыткам в $100-150 млрд.

Для решения этой проблемы используются технологии семейства Smart Grid - «умная электросеть». По сути, это менее централизованная, более управляемая автоматизированная инфраструктура, построенная на основе нескольких активно развиваемых сегодня концептов. В их числе - продвинутая инфраструктура для учета потребления (Advanced metering infrastructure, AMI) и различные решения для визуализации распределения нагрузок и доступного ресурса сети в реальном времени.

Первая концепция предполагает мгновенный расчет стоимости потребленного предприятием или домохозяйством энергоресурса, вплоть до вывода точной стоимости суточного расхода на специальную панель или на мобильные устройства потребителей. Вторая заключается в создании и использовании интерактивной панели управления ресурсами сети, которая в реальном времени оптимизирует распределение нагрузки для предотвращения блэкаутов.

В России технологию Smart Grid внедряют «Россети» в рамках 10 пилотных проектов: это собственное решение компании, которое, как ожидается, позволит сократить потери электроэнергии на 225,3 млн кВтч и достичь уровня оптимизации ремонтов на сумму 35,8 млрд руб.

Одну из первых «цифровых» подстанций (ПС) 110 кВ открыла МРСК Сибири в Красноярске в 2018 г. ПС выполнена на базе программно-технического комплекса iSAS - интегрированной системы защиты и управления подстанцией для обеспечения релейной защиты, противоаварийной автоматики и АСУ. За счет цифровизации удалось уменьшить количество кабеля различного назначения в 10 раз: со 150-160 км до примерно 15 км. В целом подстанция стоила на 5% дешевле аналогов предыдущего поколения, а в перспективе, учитывая повышение надежности ее работы за счет высокой степени автоматизации, нового качества мониторинга и управляемости, а также благодаря отсутствию оперативного персонала, за 30 лет эксплуатации ПС должна дать экономический эффект около 75 млн руб.

4. Автоматизация ТОиР идет полным ходом

Ремонтные работы и техническое обслуживание объектов (ТОиР) - одна из базовых составляющих бизнес-процессов крупнейших системообразующих компаний в сегменте энергетики. Направление FSA (системы автоматизации сервисного обслуживания в полевых условиях) сегодня можно назвать одним из наиболее динамично развивающихся в электроэнергетике - ИТ-решения в этой сфере позволяют оперативно получать данные о статусе задачи после выезда бригады на объект, избегать дублирования задач при фиксации дефектов сети, усиливать контроль за выполнением работ и удалять типичные недочеты из рабочих процессов сервисных инженеров и ремонтных бригад.

Автоматизация обслуживания в полевых условиях - одно из самых динамично развивающихся направлений

Современные решения в этой области имеют широкие возможности масштабирования и интеграции с другими промышленными информационными системами: ERP, EAM и СMMS, поддерживают совместимость с мобильными платформами (Android, Windows 8.1/10), NFC-совместимы и обеспечивают оперативный обмен данными по любым каналам беспроводной связи в режиме реального времени.

Такую систему в конце 2018 г. начало использовать в своей практике ПАО «Кубаньэнерго», подключив к ней около 800 сотрудников.

5. Мониторинг становится централизованным

В сегменте теплоэлектростанций и гидроэлектростанций высока востребованность и актуальность решений для централизованного мониторинга технического состояния энергетических блоков, соблюдения правил промышленной безопасности и контроля работы персонала.

Понятно, что диспетчерские залы на таких объектах существовали всегда, но настоящее воплощение концепции централизованного мониторинга стало возможным сравнительно недавно благодаря развитию протоколов обмена данными (FC, iSCSI и др.), в совокупности позволивших надежно связать территориально удаленные системы мониторинга с центральным пунктом. Важную роль в развитии централизованного мониторинга сыграли и технологии виртуализации, которые позволяют снижать нагрузку на локальные ИТ-ресурсы объекта, а критически важные задачи работы с данными решать в удаленном ЦОДе.

Существенный рост производительности систем мониторинга дало и развитие ПО в этом направлении: в состав софтверных решений для таких систем сегодня входят современные средства управления знаниями, MDM, AR и другие компоненты, позволяющие эффективно отслеживать, выявлять возникающие инциденты и реагировать на них.
* * *

Искусственный интеллект, IoT и другие технологии цифровизации в сочетании с вычислительными мощностями современных ИТ-платформ обладают огромным потенциалом для высвобождения скрытых и нерационально используемых ресурсов на самых разных участках производственного цикла энергетической отрасли. На этапе добычи сегодня уже применяются самые современные ИТ-решения (например, «цифровые двойники» скважин и месторождений), эволюция в том же направлении сферы генерации и распределения электроэнергии вытекает из общей логики процесса и дополняет его. Хочется надеяться, что перечисленные инновации помогут отрасли избежать новых глобальных встрясок.

В проекте энергетической Стратегии России на период до 2035 года сформулировано, что энергетической отрасли необходима структурная трансформация, одним из принципов которой должно стать изменение структуры инвестиций. Доля расходов на НИОКР и инновации, а также модернизацию отрасли должна возрасти, прежде всего для обеспечения необходимого уровня конкурентоспособности отечественного энергооборудования наряду с постоянной стандартной задачей поддержания надежного и бесперебойного энергоснабжения всех потребителей.

Также одной из трех стратегических задач развития энергетического сектора заявлено обеспечение технологической независимости и конкурентоспособности российского Топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Иными словами, это долгосрочная задача импортозамещения, которая неразрывно связана с инновационной деятельностью. Получается, что с точки зрения согласованного проекта стратегии инновации в энергетическом секторе действительно нужны. Ключевой вопрос в том, какими они должны быть.

Инновации - достаточно широкое понятие, которое может подразумевать под собой совершенно разный уровень и масштаб предлагаемых изменений. Далеко не всегда инновации в энергетике требуют многолетних научных исследований и многомиллионных инвестиций. Зачастую совсем небольшие и быстро реализуемые проекты приносят гораздо больше положительного эффекта, чем долгосрочные масштабные разработки. На практике множество проектов, в основе которых лежит инновационная технология, способная реально улучшить работу в какой-либо части энергетического бизнеса, сталкивается с рядом серьезных проблем при попытке коммерциализации. Иногда эти проблемы связаны не с самой инновацией, а с рядом других факторов, препятствующих ее внедрению. Например, таким фактором может быть длительность или полное отсутствие окупаемости проекта, даже если инновация при этом объективно улучшит работу какой-либо части энергосистемы.

Значительным опытом в оценке инновационных проектов обладает фонд «Сколково», через экспертную комиссию которого регулярно проходят сотни новых проектов. По мнению представителей фонда, причины остановки развития стартапов могут быть совершенно разными. Помимо технической составляющей проектов и параметров самого прибора, системы или комплекса мероприятий, важна качественная презентация проекта и способность доказать возможность эффективного применения инновации в современной энергетике. По мнению экспертов «Сколково», существенная часть стартапов создается не с целью получения прибыли, по крайней мере эта цель не является доминирующей. Часто в основе проекта лежит желание развить свою идею и создать что-то новое, довести до логического завершения собственную разработку. При этом даже в случае положительного решения фонда и финансирования проект может не получить развития.

Внедрение инновационного продукта проходит в несколько стадий: разработка, коммерциализация и реализация продукта. На каждом из этих этапов могут возникнуть сложности, справиться с которыми инициатору стартапа бывает весьма непросто и требуется поддержка.

С целью развития и продвижения перспективных энергетических проектов и совершенствования инновационной деятельности в электроэнергетике в 2017 году компанией АО «ЕвроСибЭнерго» была создана открытая площадка, которая получила название «Клуб «Инновации в электроэнергетике». В состав клуба вошли руководители и эксперты Минэнерго России, АО «СО ЕЭС», ассоциации «Совет производителей энергии», ассоциации «НП Совет рынка», фонда «Сколково», ПАО «МОЭК», ООО «Газпром энергохолдинг», ОК РУСАЛ, АО «ЕвроСибЭнерго», а также другие представители предприятий, связанных с энергетической отраслью. В рамках клуба были сформированы 5 рабочих групп, решающих различные задачи, связанные с развитием инноваций.

При внедрении инноваций в капиталоемких отраслях, таких как электроэнергетика, большое значение имеет эффективность программ господдержки. Для достижения целей, поставленных проектом Cтратегии-2035, очевидна необходимость совершенствования мер государственной поддержки инноваций. Особое внимание должно быть уделено позитивным изменениям в кредитных программах с государственной поддержкой, а также необходимости синхронизации и консолидации нормативной базы в области инновационной деятельности. В текущих условиях государственное финансирование проектов предусматривает возврат денежных средств в течение 5 лет, что заведомо ниже срока окупаемости практически любого инновационного энергопроекта.

Следует понимать, что государственная поддержка не означает и не ограничивается только финансированием. Прежде всего государственная поддержка должна выражаться в изменении нормативной базы с целью упрощения перехода к применению в производстве инновационных продуктов и как минимум снятии ограничений развития энергетической отрасли, которые стали неактуальны в текущей модели рынка. В качестве примера таких ограничений – действующий запрет на совмещение конкурентных и естественно-монопольных видов деятельности (генерация и сети).

При обсуждении инноваций в энергетической отрасли необходимо затронуть вопрос о возобновляемых источниках энергии и динамике их развития. Тренд на снижение выбросов и увеличение доли зеленой энергетики, поддерживаемый большинством развитых стран, – это корректный и позитивный метод развития энергетики с точки зрения улучшения экологической ситуации. Однако любой хороший подход должен быть правильно применен и адаптирован к условиям, в которых он реализуется.

По результатам Конкурентного отбора мощности, проведенного АО «Системный оператор Единой энергетической системы» в сентябре прошлого года, на 2021 год объем избытка мощности в Единой энергосистеме составит 11,5 ГВт. Конкурсы по отбору проектов ВИЭ успешно прошли в июне 2017 года на период 2018–2022 годов, и по их итогам будет построено дополнительно 2,2 ГВт генерации на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Избыток мощности – это на первый взгляд положительный фактор, так как большой запас генерирующих мощностей должен повышать системную надежность. Однако не следует забывать о том, что по правилам российского рынка электроэнергии и мощности капитальные затраты на строительство таких объектов в итоге лягут на конечного потребителя в цене мощности. А при строительстве ВИЭ удельные капитальные затраты весьма высоки – за экологичность производства приходится платить. Возникает вопрос: а обоснованно ли при наличии существенного избытка генерации и дальше строить ВИЭ, существенно увеличивая нагрузку на конечного потребителя? Ведь при прочих равных условиях ключевым показателем для потребителя являются цена и рост доли электроэнергии и мощности в структуре себестоимости продукции (особенно для энергоемкого производства), что может стать существенным ограничителем роста экономики в целом.

Говоря о стоимости мощности для потребителя, также можно отметить тот факт, что после окончания договоров ДПМ сниженной маржи генерирующих компаний, как правило, будет недостаточно для покрытия зарубежных сервисных контрактов по ремонту и обслуживанию генерирующих установок. Это еще раз подчеркивает необходимость роста уровня импортозамещения и его прямую связь с развитием инновационной среды в энергосистеме.

Не менее значимым является изучение мирового опыта внедрения инноваций. На примере 15 наиболее перспективных решений для глобальной энергетики руководитель департамента научно-технической деятельности компании «ЕвроСибЭнерго» Анна Коротченкова подчеркнула, что открытый подход к реализации инноваций способствует эффективной реализации сложных инновационных проектов, требующих длительных НИОКР и крупных капиталовложений. «Процесс исследований и разработок должен представлять собой открытую систему, при которой компания имеет возможность привлекать новые идеи и выходить на рынок с новым продуктом не только благодаря внутренним ресурсам, но и за счет взаимовыгодного сотрудничества с другими представителями инновационной среды», – считает Анна Коротченкова, возглавляющая рабочую группу «Открытые инновации».

В заключение можно отметить, что в текущих рыночных условиях эффективность энергетической отрасли неразрывно связана с развитием инновационных решений. Для постепенного увеличения доли импортозамещения необходимы поддержка и развитие инновационной среды и существующих перспективных проектов как на уровне государства и инфраструктурных организаций, так и со стороны участников рынка.

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, сколько электроэнергии вы потребляете в день? Или даже в час, просто сидя дома за компьютером? По данным Google, для обработки 100 поисковых запросов корпорация должна потратить столько же энергии, сколько требуется для 28 минут работы 60-ваттной лампочки. Промышленный сектор, как и общество в целом, переживают значительные перемены: под влиянием роста населения и урбанизации спрос на электроэнергию продолжает расти очень быстрыми темпами, и поспеть за ним поможет только еще большая электрификация – в том числе проникновение электричества в те сферы экономики, где ранее доминировали технологии другого рода.

Фото: Unsplash

Эти кардинальные изменения уже сейчас вынуждают энергетические компании не только генерировать достаточное количество электроэнергии, чтобы удовлетворить потребности потребителей, но и разрабатывать технологические решения, способные ответить на вызовы будущего, основными трендами которого станут взаимосвязанность и электрификация. Безусловно, некоторые из этих вызовов могут быть абсолютно разнообразными и комплексными, индивидуальными для каждого рынка, на котором работает крупная энергетическая компания, в то время как другие проблемы могут носить общий характер для всех и могут быть решены на более масштабном уровне. Энергетические компании должны работать над тем, чтобы давать предложения потребителям, которые нуждаются в них больше всего, но также важно разрабатывать и свои решения или сотрудничать со стартапами, которые находятся в авангарде развития технологических инноваций.

Инновации, способные помочь в решении проблем, связанных с этими трендами, можно разделить на две категории:

1. , отвечающие на уже существующие вызовы, будь то дроны, обследующие дымовые трубы электростанций, или энергораспределительные объекты, если говорить об энергетическом секторе;
2. новые продукты, созданные с целью дальнейшего развития отрасли, например, работающие на базе технологий (Internet of Things, IoT).

Стартапы могут сыграть ключевую роль в каждой из этих категорий.

Internet of Energy

Говоря о нашем будущем, где будут доминировать электрификация и взаимосвязанность, нельзя не упомянуть IoT, который позволяет «умным» устройствам взаимодействовать друг с другом и обмениваться нужной информацией, создавая при этом единую сеть. Представьте, к примеру, что со смартфона можно будет не только управлять бытовой техникой, но и отслеживать ее энергопотребление.

По мере того, как жилые и офисные здания становятся «умнее» за счет IoT-технологий, энергопотребление становится рациональнее, а работа сети – более надежной и сбалансированной.

Заручившись помощью перспективных стартапов в этой сфере, каждая энергетическая компания имеет возможность использовать те значительные объемы данных, которые она ежесекундно получает, более эффективно, в том числе для поддержки передовых услуг и решений в области энергоснабжения.

Возобновляемое будущее

Сектор возобновляемой энергетики, каким бы молодым он ни был, станет центральной инновационной площадкой для создания новых решений. В экологической и социально-экономической пользе ВИЭ сегодня уже не приходится никого убеждать: возобновляемая энергетика развивается даже в странах с существенными запасами нефти и газа. Сама идея ВИЭ глобально меняет рынок электроэнергетики, ведь теперь поставщиком энергии может быть не только крупная компания, но и любой человек, установивший на крыше дома солнечную панель.

Фото: Unsplash

В сочетании с накопителями энергии и инновационной системой V2G (vehicle-to-grid), позволяющей заряжать электромобиль и при необходимости возвращать хранящуюся в аккумуляторе энергию в сеть, объекты возобновляемой микрогенерации способны создать самодостаточную энергетическую цепь, элементы которой смогут подпитывать друг друга. Решения, направленные на усиление распространения ВИЭ и делающие процесс генерации электроэнергии более открытым для потребителей, желающих производить свою электроэнергию, находятся в числе перспективных направлений работы для стартапов.

К примеру, в 2016 году Билл Гейтс, Джефф Безос и другие главы крупнейших создали специальный фонд для стартапов, работающих над решением проблем развития возобновляемой энергетики, в частности, над проблемой емкости хранилищ. Инвестиции в этот фонд составили миллиард долларов. Фонд устроен по принципу «терпеливого капитала», то есть инвесторы готовы к тому, что их инвестиции окупятся не ранее чем через 20 лет.

Будущее электромобилей

Немаловажную роль играет и электрическая мобильность, а именно электромобили и связанная с ними инфраструктура, которые открывают многочисленные возможности для стартапов в этой области. Некоторые из них уже работают над запуском собственных моделей беспилотных электромобилей. Наше понимание вызовов, стоящих перед современными технологиями, позволяет нам, среди прочего, находить решения для минимизации времени зарядки автомобиля, уменьшения веса батареи, увеличения ее мощности без дополнительной зарядки.

Фото: Unsplash

Одно из таких решений, например, разрабатывается канадским стартапом, работающим над уменьшением стоимости литий-ионной батареи посредством совершенствования производственных процессов. За период с 2011 года он привлек более 15 миллионов долларов инвестиций, включая частные вложения, исследовательские гранты и средства, полученные по результатам IPO. Мы уже можем наблюдать влияние, которое подобные технологии оказывают на автомобильную индустрию, где все больше крупных производителей работают над выпуском своих электромобилей.

Энергетика ждет стартапы

Энергетические компании сейчас полностью вовлечены в разработку своих подходов к отбору и внедрению инновационных решений, предлагаемых стартапами. Так, в октябре 2017 года мы открыли свой инновационный хаб в «Сколково» для продвижения разработок в энергетической отрасли, а также для взаимодействия со стартапами. Мы начали сотрудничать со стартапом GeoScan, предложившим использовать искусственный интеллект для автономного пилотирования дронов при осмотре дымоходов электростанции. Это решение интересно тем, что задействует квадрокоптеры, которые выполняют осмотр дымоходов на высоте до 320 метров без участия промышленных альпинистов.

Сегодня стартапы в области энергетики проходят через то, через что в свое время прошла IT-индустрия в 1980-х: тогда люди, занимавшиеся разработками в этой сфере, не могли знать, станут ли их решения основой цифровой трансформации начала 2000-х. Глобальные изменения в энергетике неизбежны и крайне необходимы, поэтому шанс внести свой вклад есть у каждого из нас здесь и сейчас.

Современные технологии в различных отраслях и сферах постоянно развиваются путем внедрения креативных инноваций. Не исключением является и энергетическая область – инновации в энергетике стимулируют развитие бизнеса, автомобильной, нефтегазовой и прочих индустрий, а также существенно повышают качество жизни населения. Инновации, или нововведения, представляют собой опробование и использование технологических или иных других новинок, направленных на качественное развитие процессов жизнедеятельности, промышленности и т.д.

Наиболее интересные и современные инновации

Инновации энергетического плана внедряются различными странами в самых активно используемых отраслях, а также заимствуются друг у друга. Одними из самых значимых инноваций можно назвать:

• Технология фрекинга с использованием ударной волны
• Новейшие технологии добычи нефти
• Использование бактерий для устранений разливов нефти
• Применение биотоплива для автомобилей

Говоря о первой инновации, стоит отметить, что ударная волна является самым результативным способом для рассеивания энергии. Ее можно успешно применять на глубине сланцевых пластов до тысячи или полутора тысяч метров. Индийская компания, специализирующаяся на исследовании технологии фрекинга, предложила использовать ударную волну в качестве более простой и выгодной по стоимости технологии для разрыва пласта, в сравнении с гидроразрывом. Подобная энергетическая инновация способна существенным образом изменить нефтегазовую промышленность, поскольку полностью отпадет необходимость использования воды в данных работах. Это позволит заметно уменьшить уровень загрязнения воды, ведь для гидроразрыва требуется не менее 4 млн галлонов на одну скважину.

Вторая интересная инновация в энергетике – это усовершенствованный способ нефтедобычи. Так называемый метод повышения нефтеотдачи подразумевает третичную обработку пластов, чтобы извлекать как можно больше продукта. Основывается такая технология на применении углекислого газа, повышающего скорость потока нефти и снижающего ее вязкость.

Что касается использования бактерий для устранения разливов нефти, данная инновация базируется на применении двух групп бактерий – обе они обладают свойством окислять нефть и таким образом сокращать масштаб разлива, либо заранее предотвращать его. На данный момент специалисты занимаются изучением рода бактерий Oleispira antartica, чтобы выяснить способность к существованию в низких температурах. Эта инновация позволит разработать эффективную стратегию по сохранению экологии и предотвращению нефтяных загрязнений.

И наконец, еще одна инновация – это автомобильное биотопливо, получаемое из клеток растений и животных. Биодизель и этан (самые популярные виды биотоплива) помогут стабилизировать ситуацию с ценами на мировом рынке и снизят расходы на НИОКР.

Взгляд в будущее: какие инновации будут использоваться

Помимо вышеперечисленных, инновации в энергетике включают в себя и другие достижения, часть из которых уже достаточно широко используется. Так например, это ветроэнергетика – использование ветровой энергии для работы двигателей разного типа. Подобные системы можно встретить во многих заграничных странах, у нас эта технология тоже находит свое применение.

Не стоит обделять вниманием и тепловые насосы, их можно по праву назвать будущим энергетики. Они позволят заметно улучшить экологическую ситуацию за счет производства тепловой энергии, попутно существенно повышая уровень жизни населения, поскольку теплоснабжение является одним из ключевых секторов энергетики. Принцип действия тепловых насосов основан на трансформации низкотемпературной возобновляемой энергии, он известен более века, но активное применение находит только сейчас.

Теплоэнергетические современные установки – инновация промышленного масштаба

В 2004 году стартовало изучение такой инновации, как применение сжиженных углеводородных газов (СУГ) для теплоэнергетических установок. Использование СУГ вместо дизельного топлива позволит улучшить экологическую безопасность. Кроме того, данное топливо обладает высокими потребительскими свойствами и более низкой стоимостью в сравнении с другими видами топлива. Сегодня подобная инновация уже прошла многочисленные испытания и отличилась надежностью и эффективностью.

Светодиодные лампы – высокое и доступное качество

Последней энергетической новинкой можно назвать и светодиодные лампы. Они появились на рынке сравнительно недавно, но уже успели завоевать достаточно широкую долю. В сравнении с люминесцентными лампами и светильниками светодиодные варианты более практичны и экономичны, они обладают длительным эксплуатационным сроком. Практичный материал позволяет добиться снижения стоимости, что очень важно для широкого потребительского круга. Подобная новинка сейчас продолжает набирать популярность, особо заметен рост офисных светодиодных светильников и приборов для освещения магазинов.

Преимущества современных осмотических электростанций

Оригинальной инновацией мира энергетики является осмотическая станция, которая базируется на использовании морской соленой воды. Осмос – это физический эффект, происходящий в стволах деревьев и предназначенный для переноса питательных соков в зону, где происходит фотосинтез. Ученые-специалисты предложили задействовать подобный процесс для взаимодействия с водой. Если в один сосуд с перегородкой разместить пресную и соленую воду, то разница давлений заставить заработать процесс осмоса. Подобную реакцию можно использовать в работе гидроэлектростанций.

Интересная задумка требует доработки – в частности, пока ученые не могут решить вопрос с подбором наиболее подходящих мембран для осмотических станций. Если же это удастся сделать, то новинка прочно займет место в сфере гидроэнергетики и позволит заметно увеличить объемы энерговыработки, стабильно обеспечивая постоянно растущее население по всему миру.

Резервы такого процесса, как осмос, можно назвать достаточно впечатляющими. Эта инновация поможет с легкостью задействовать в человеческой жизнедеятельности энергию глубин океана, поскольку степень солености воды во многом зависит от температуры, а она изменяется с уровнем глубины. В связи с этим технология позволит избежать привязки строительства гидроэлектростанций к устьям рек, их можно будет размещать прямо в акваториях океанов. Поэтому сегодня ученые активно занимаются разработкой данной инновации для ее скорейшего внедрения.

От того, как активно внедряются инновации в энергетике и прочих отраслях человеческой жизнедеятельности, зависит успешное и полноценное развитие условия существования, повышение качества жизни и возможность экономить на ежедневных потребностях. Именно по этим причинам специалисты всего мира каждый день изучают новые разработки и пробуют их в практических условиях, чтобы найти действительно выгодные и полезные инновации.