Энергия большого города

В прошлый раз мы остановились на утверждении, что модернизация городов в smart-city становится неизбежным процессом. Это подтверждают и триллионы долларов, которые сегодня вкладываются ведущими странами мира в модернизацию городской инфраструктуры.

И хотя, первое, что приходит в голову, когда говорят об «умном городе» - это различные продукты информационных технологий, на самом деле большая часть бюджетов приходится на вполне себе традиционные материалы (асфальт, металлоконструкции) и статьи расходов.

А сам процесс модернизации показал не только возможности повышения эффективности работы той или иной составляющей городского хозяйства, но и его «слабые места». В числе первых – изношенные, устаревшие и неэффективные электрические силовые сети.

Можно смело сказать, что без электроэнергии практически в любом современном городе жизнь будет парализована. Неработающие светофоры, замерший общественный электротранспорт, сумрак в жилых и офисных помещениях, отключившиеся компьютеры, различные офисные и бытовые приборы. А в «умных городах» - еще и полный паралич большинства систем управления инфраструктурой, поскольку они завязаны на центры обработки данных, которым для работы тоже необходимо электричество. И это далеко не полный перечень неприятностей, которые ждут нас в случае локаута.

Причем, с каждым годом наша зависимость от стабильной работы электросетей только растет, этому способствуют и автоматизация производственных процессов, и распространение электромобилей и еще ряд факторов.

Включение в эту систему возобновляемых источников энергии еще больше усложняет задачу. Солнце не светит равномерно, ветер переменчив, и они создают непостоянный поток энергии, который необходимо равномерно распределять в пространстве и времени. Это создает необходимость перемещать электричество подобно пакетам данных в интернете.

Отсюда напрашивается простой вывод: главной задачей компаний, генерирующих электроэнергию и поставляющих ее конечному потребителю (будь то городская квартира или заводской цех, неважно) станет перестройка электрических силовых сетей, построенных в основном в прошлом столетии.

И сделать это не так просто, как кажется на первый взгляд. Интересный факт: и электросети, и система телефонной связи родились во время великой градостроительной лихорадки конца XIX столетия. Но если внутренности телефонной сети в течение прошлого века несколько раз обновлялись (машины заменяли людей-операторов, медные кабели сменились оптоволоконными, а затем и вовсе началась эпоха беспроводной связи и Интернета), то силовые сети кажутся застрявшими во времени.

Свою роль в этом играет физика. Большие потоки электричества нельзя разбить и направить «пакетами» подобно цифровым битам. Сети цифровой коммуникации используют временные емкости, называемые буферами, для управления заторами в узких местах. Но поддержание плавной работы электроэнергетической сети предполагает скорее балансирование, чем работу по направлению трафика. Хранилища в электрических сетях обходятся гораздо дороже и создают больше проблем: чтобы регулировать поток электроэнергии, вместо микросхем памяти приходится устанавливать массивные маховики, батареи и конденсаторы.

Несколько лет назад один из мировых лидеров в этой отрасли, компания Siemens решила превратить швейцарский городок Арбон в своего рода полигон для обкатки технологий «умных электросетей». Спустя некоторое время директор тамошней энергетической компании признал, что «даже сегодня ни потребители, ни поставщики не знают точно, когда и в каком количестве электричество течет по электроэнергетическим линиям».

В России первым городом, где внедряется Smart Grid от Siemens, стала Уфа Есть и еще одна проблема – ни один город (и Новосибирск здесь не исключение) не обладает достоверной схемой всех имеющихся электрокоммуникаций с указанием их технологических параметров, состояния и возраста. Проще говоря, эксперты оперируют некими усредненными показателями, а не детальной реальной картиной, что неизбежно затягивает сроки модернизации и повышает ее стоимость. Понятно, что большая часть «белых пятен» сосредоточена внутри жилых и нежилых помещений, где неисправность проводки входит в тройку лидирующих причин пожаров. Но периодически, при проведении земляных работ натыкаются и на «бесхозные» силовые кабели, которых, согласно имеющимся схемам, там и быть не должно. О возрасте трансформаторов наши электрики вообще предпочитают не распространяться, но периодически прорываются откровения о том, что большая их часть трудится уже сверх плановых сроков эксплуатации.

Схожая картина, на самом деле, наблюдается и в большинстве западных мегаполисов. Но там уже переходят от осознания проблемы к ее решению. Упомянутая корпорация Siemens в 2011 году перевела 85000 сотрудников в новое подразделение «инфраструктуры и городов». Руководство Siemens не скрывает: их цель стать таким же полноценным игроком на рынке технологий для «умных городов», как гиганты цифровой индустрии – IBM и CISCO. Тогда же они стали активно продвигать концепцию своих «умных электросетей» (Smart Grid).

В России первым городом, где внедряется Smart Grid от Siemens, стала Уфа. Концепция Smart Grid представляет из себя целую философию энергосетей, где главным тезисом является получение информации и ее обработка. Например, в случае аварийной ситуации диспетчер сразу видит место повреждения электронной схемы в центре управления. Сочетание устройств позволяет системе самой предложить варианты обхода аварийного участка, в результате электроснабжение может быть восстановлено в течение всего двух минут.

Помимо работы самой системы, диспетчеры отслеживают действия бригад, поскольку каждый автомобиль, который выезжает на место аварии, оборудован модулем ГЛОНАСС. За счет такого подхода увеличивается эффективность, снижаются расходы, их расчет происходит в автоматическом режиме, как и формирование бюджета на оперативно-техническое управление.

Реализация проекта показала не только преимущества, которые несет такая модернизация, но и сложность решения этой задачи – проект стартовал в 2013 году. И хотя в Siemens ему уделяют довольно пристальное внимание, он еще далек от завершения, слишком много работы предстоит сделать.

Новосибирск в этом направлении продвинулся еще меньше. Пару лет назад департамент промышленности и инноваций мэрии анонсировал программу замены уличного освещения «умными фонарями», чье энергопотребление меняется в зависимости от освещенности улиц и траффика на них. Но пока даже на «пилотной территории» - в Академгородке – удалось заменить лишь часть осветительных опор. И вполне возможно, что экономический кризис внесет новые коррективы в сроки реализации программы. Между тем, уличные фонари – только верхушка «айсберга» под названием Smart Grid.

С другой стороны, как уже говорилось есть масштабные технологические процессы, через которые мегаполисам всего мира рано или поздно предстоит пройти. И замена традиционной энергосистемы – новой, более надежной и эффективной относится к таким задачам. Поэтому, эта тема, в частности, входит в число обязательных в повестке форума «Городские технологии», где вопросам внедрения smart-технологий на российскую почву уделяют львиную долю внимания.

Сергей Исаев