Об интеллектуальных зданиях в умной энергосети на Light+Building 2012
Авария на АЭС «Фукусима-1» и глобальное потепление подтолкнули мир к тому, что в 2011 году начала кардинально меняться энергетическая парадигма. В частности, все более значительную долю в выработке электроэнергии должны составлять возобновляемые источники энергии. Например, в Германии к 2020 году за их счет намечено получать до 40 процентов электричества. Это поистине революционное изменение предъявляет высокие требования не только к собственно выработке электроэнергии, но и к ее распределению и хранению.
Единственное, что способно компенсировать закрытие атомных электростанций, – это децентрализованное производство «зеленой» электроэнергии. Зданиям надлежит внести значительную лепту в это дело. Ведь нынче на них приходится около 40 процентов от общего потребления энергии. Движущей силой новой энергетической политики Европейского Союза служит Директива по энергетическим характеристикам зданий (EBPD). Она устанавливает стандарт нулевого энергобаланса для новых зданий, начиная с 2021 года. Производству энергии на децентрализованной основе в Германии способствуют законы о возобновляемых источниках энергии (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG) и системах отопления (EEWдrmeG). Здания должны стать значительно эффективнее и генерировать большую долю необходимой им энергии самостоятельно, а не получать ее от больших электростанций через централизованные энергосети.
Способ, согласно которому осуществляется управление производством энергии в рамках традиционной централизованной энергосистемы, незатейлив: повышение спроса на электричество (при подключении новых потребителей) удовлетворяется путем выработки центральной электростанцией дополнительного объема электроэнергии, подаваемой в сеть – например, за счет сжигания большего количества газа. Что, разумеется, не есть хорошо. К сожалению, фото- и ветроэлектрические средства дают энергию только тогда, когда светит солнце (для первых) и дует ветер (для вторых). Но этот изъян экологической техники вполне возможно свести к масштабу не самого серьезного недостатка. Стоит только управление энергоснабжением осуществлять в обратном, по отношению к традиционному, порядке: когда производится энергия сверх текущей потребности, подключаются потребители, чтобы получить эти «излишки». То есть дополнительно произведенная электрическая энергия запасается для того, чтобы использоваться позже – когда спрос выше предложения от генераторов энергии. Поскольку в данном случае нужно заниматься регулированием работы не одной или небольшого числа центральных электростанций, а практически всех производителей и потребителей энергии, то задача управления всеми ими становится на порядок сложнее.
Новая энергетическая парадигма означает отсутствие централизации в производстве электроэнергии. В случае нового подхода ее должно генерировать множество децентрализованных установок – от фотоэлектрических панелей на крышах односемейных домов до оффшорных ветроэнергетических станций. Стало быть, без подключения всех производящих и потребляющих электричество компонентов к способной с ними справиться сети – умной энергосети – никак не обойтись.
Что касается зданий новой энергетической эпохи, то они должны быть оборудованы собственными генераторами и аккумуляторами энергии, а также соответствующими системами управления и защиты. При этом потребляющее энергию оборудование надо так подключать к умной энергосети (Smart Grid), чтобы последняя знала, во-первых, где и сколько энергии требуется, а во-вторых, какой объем электричества необходимо произвести, чтобы гармонизировать расход и поставку энергии на местном уровне, причем с учетом наличия других потребителей и поставщиков электроэнергии.
В умной сети поставщики и потребители электроэнергии, а также распределительные сети объединены друг с другом для того, чтобы повысить устойчивость и эффективность данной «паутины». При этом весьма актуальны интеллектуальный учет и измерения, то есть до предела грамотный подсчет энергобаланса конечных потребителей. Без этого умной энергосети просто не бывает. Иными словами, лишь только тогда, когда потребление электричества точно определено и распределено, система под названием «умная энергосеть» функционирует без сучка и задоринки.
Энергетическая революция и расширяющееся использование возобновляемых источников энергии делает еще более актуальным неотъемлемое и, пожалуй, основное право потребителя – безопасность энергоснабжения. Одно из главных его проявлений – отсутствие недопустимо высоких пиков потребления. Серьезные рыночные стимулы, например, различные цены на электроэнергию в разное время, могут побудить потребителей использовать больше электричества тогда, когда делать это в общих интересах лучше всего. Кстати, этот принцип сегодня успешно применяется для крупных потребителей электрической энергии в промышленности.
Еще одна ключевая особенность умной энергосети – децентрализованное хранение энергии. Гидроаккумулирующие электростанции, например, запасают электроэнергию в больших объемах. Но аккумулирование возможно и в случае небольших генераторов энергии. Системы для эффективного хранения энергии уже сегодня предлагаются рядом производителей солнечных энергетических установок. Особенно интересно аккумулирование в связи с налогами, касающимися собственного потребления, которые предусмотрены в уже упомянутом немецком законе о возобновляемой энергии (EEG). Они могут быть более выгодными для пользователей солнечных установок в финансовом отношении, чем плата за электричество, возвращаемое в энергосеть. Возможны и другие формы аккумулирования энергии. К примеру, в случае сочетания теплового насоса и солнечной или геотермальной установки избыток энергии может сохраняться в виде тепла.
Два возможных способа создания запаса энергии – аккумулирование электрической батареи и аккумуляторы теплоты. По-прежнему ведутся
соответствующие опытно-конструкторские работы. Например, в рамках ряда научно-исследовательских проектов изучается применение теплопередачи масел в емкостях для хранения тепла. Это позволит сделать аккумуляторы более компактными и эффективными.
Все самые продвинутые продукты, относящиеся к вышеизложенной тематике, будут представлены на Light+Building 2012, крупнейшей в мире международной ярмарке в области освещения и интеллектуальных зданий. Она пройдет во Франкфурте-на-Майне, Германия, с 15 по 20 апреля. Все экспозиционные площади Франкфуртского ярмарочно-выставочного центра (240 тысяч квадратных метров) были забронированы задолго до открытия ярмарки. Сделали это порядка 2100 производителей из 50 стран мира. На Light+Building 2010 с ее 2177 компаниями-экспонентами зарегистрировались более 180 тысяч посетителей. Каждый второй из них был из-за пределов Германии. 96 процентов посетителей остались довольны ярмаркой 2010 года.
Особый интерес вызывают дополняющие собственно ярмарочную программу Light+Building 2012 мероприятия. Далее – информация о трех из них.
На специальной выставке «Здания как электростанции в умной энергосети» (Buildings as power stations in the smart grid) будет освещен целый ряд вопросов, относящихся к умным энергосетям и соответствующей интеллектуальной передаче данных. За эту экспозицию от имени компании Messe Frankfurt отвечает известная фирма инженеров-консультантов Canzler Ingenieure Frankfurt am Main / Mьlheim an der Ruhr при поддержке со стороны Центральной ассоциации немецкой электротехнической и электронной промышленности (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. – ZVEI).
На выставке покажут в эксплуатационном режиме здание с фотоэлектрическими и ветряными энергетическими системами, с эксплуатируемой крышей для хождения и с автозарядной станцией для электромобилей. Причем этот выставочный объект будет максимально приближен к действительности. Его многие компоненты уже представлены на рынке. Речь идет о фото- и ветроэлектрической технике, средствах для комбинированного производства тепловой и электрической энергии, топливных элементах, хранилищах энергии, датчиках, счетчиках, коммутационных и защитных модулях, монтажных технологиях для, помимо прочего, создания сетей и интеграции оборудования, а также устройствах визуализации и управления. В указанном здании компьютеры в автоматическом режиме определяют, когда различные системы должны функционировать с максимальной экономической эффективностью, где следует использовать или кому продавать производимую энергию. Отдельная экспозиция предназначается для показа наружных ограждающих конструкций зданий нового поколения.
В рамках Конгресса по характеристикам зданий (Building Performance Congress) эксперты в своих выступлениях предложат вникнуть в суть современной техники и предоставят информацию по вопросам оптимального проектирования интеллектуальных зданий на Форуме технологий (Technology Forum). Причем будет рассматриваться не только строительство новых зданий, но и модернизация существующих.
Центральный немецкий союз электро- и информационно-технической отрасли (Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke – ZVEH) и региональные ассоциации Гессен / Рейнланд-Пфальц и Саар (Hesse / Rhineland-Palatinate and Saarland regional associations) представят специальную выставку под названием «E-House – интеллектуальные здания от профессионалов: энергоэффективность, комфорт и
безопасность». В семи комнатах на 100 квадратных метрах модели дома в центре внимания окажутся технологии сетевой эксплуатации зданий, светодиодное освещение, концепции специально оснащенных в техническом отношении домов для пожилых и использование «зеленой» электроэнергии, вырабатываемой самим домом, например, для зарядки электромобилей. К выставке приурочены соответствующие лекции.
Дмитрий ЖУКОВ,
канд. техн. наук
Использованы материалы компании Messe Frankfurt
Дополнительную информацию о ярмарках Messe Frankfurt
сообщит официальный партнер представительства Messe Frankfurt в странах Балтии и Беларуси Елена Павлова:
тел./факс: +375 17 334 80 14;
моб. тел.: +375 29 634 80 14;
e-mail: Fmesse@tut.by,
info@lithuania.messefrankfurt.com
Способ, согласно которому осуществляется управление производством энергии в рамках традиционной централизованной энергосистемы, незатейлив: повышение спроса на электричество (при подключении новых потребителей) удовлетворяется путем выработки центральной электростанцией дополнительного объема электроэнергии, подаваемой в сеть – например, за счет сжигания большего количества газа. Что, разумеется, не есть хорошо. К сожалению, фото- и ветроэлектрические средства дают энергию только тогда, когда светит солнце (для первых) и дует ветер (для вторых). Но этот изъян экологической техники вполне возможно свести к масштабу не самого серьезного недостатка. Стоит только управление энергоснабжением осуществлять в обратном, по отношению к традиционному, порядке: когда производится энергия сверх текущей потребности, подключаются потребители, чтобы получить эти «излишки». То есть дополнительно произведенная электрическая энергия запасается для того, чтобы использоваться позже – когда спрос выше предложения от генераторов энергии. Поскольку в данном случае нужно заниматься регулированием работы не одной или небольшого числа центральных электростанций, а практически всех производителей и потребителей энергии, то задача управления всеми ими становится на порядок сложнее.
Новая энергетическая парадигма означает отсутствие централизации в производстве электроэнергии. В случае нового подхода ее должно генерировать множество децентрализованных установок – от фотоэлектрических панелей на крышах односемейных домов до оффшорных ветроэнергетических станций. Стало быть, без подключения всех производящих и потребляющих электричество компонентов к способной с ними справиться сети – умной энергосети – никак не обойтись.
Что касается зданий новой энергетической эпохи, то они должны быть оборудованы собственными генераторами и аккумуляторами энергии, а также соответствующими системами управления и защиты. При этом потребляющее энергию оборудование надо так подключать к умной энергосети (Smart Grid), чтобы последняя знала, во-первых, где и сколько энергии требуется, а во-вторых, какой объем электричества необходимо произвести, чтобы гармонизировать расход и поставку энергии на местном уровне, причем с учетом наличия других потребителей и поставщиков электроэнергии.
В умной сети поставщики и потребители электроэнергии, а также распределительные сети объединены друг с другом для того, чтобы повысить устойчивость и эффективность данной «паутины». При этом весьма актуальны интеллектуальный учет и измерения, то есть до предела грамотный подсчет энергобаланса конечных потребителей. Без этого умной энергосети просто не бывает. Иными словами, лишь только тогда, когда потребление электричества точно определено и распределено, система под названием «умная энергосеть» функционирует без сучка и задоринки.
Энергетическая революция и расширяющееся использование возобновляемых источников энергии делает еще более актуальным неотъемлемое и, пожалуй, основное право потребителя – безопасность энергоснабжения. Одно из главных его проявлений – отсутствие недопустимо высоких пиков потребления. Серьезные рыночные стимулы, например, различные цены на электроэнергию в разное время, могут побудить потребителей использовать больше электричества тогда, когда делать это в общих интересах лучше всего. Кстати, этот принцип сегодня успешно применяется для крупных потребителей электрической энергии в промышленности.
Еще одна ключевая особенность умной энергосети – децентрализованное хранение энергии. Гидроаккумулирующие электростанции, например, запасают электроэнергию в больших объемах. Но аккумулирование возможно и в случае небольших генераторов энергии. Системы для эффективного хранения энергии уже сегодня предлагаются рядом производителей солнечных энергетических установок. Особенно интересно аккумулирование в связи с налогами, касающимися собственного потребления, которые предусмотрены в уже упомянутом немецком законе о возобновляемой энергии (EEG). Они могут быть более выгодными для пользователей солнечных установок в финансовом отношении, чем плата за электричество, возвращаемое в энергосеть. Возможны и другие формы аккумулирования энергии. К примеру, в случае сочетания теплового насоса и солнечной или геотермальной установки избыток энергии может сохраняться в виде тепла.
Два возможных способа создания запаса энергии – аккумулирование электрической батареи и аккумуляторы теплоты. По-прежнему ведутся
соответствующие опытно-конструкторские работы. Например, в рамках ряда научно-исследовательских проектов изучается применение теплопередачи масел в емкостях для хранения тепла. Это позволит сделать аккумуляторы более компактными и эффективными.
Все самые продвинутые продукты, относящиеся к вышеизложенной тематике, будут представлены на Light+Building 2012, крупнейшей в мире международной ярмарке в области освещения и интеллектуальных зданий. Она пройдет во Франкфурте-на-Майне, Германия, с 15 по 20 апреля. Все экспозиционные площади Франкфуртского ярмарочно-выставочного центра (240 тысяч квадратных метров) были забронированы задолго до открытия ярмарки. Сделали это порядка 2100 производителей из 50 стран мира. На Light+Building 2010 с ее 2177 компаниями-экспонентами зарегистрировались более 180 тысяч посетителей. Каждый второй из них был из-за пределов Германии. 96 процентов посетителей остались довольны ярмаркой 2010 года.
Особый интерес вызывают дополняющие собственно ярмарочную программу Light+Building 2012 мероприятия. Далее – информация о трех из них.
На специальной выставке «Здания как электростанции в умной энергосети» (Buildings as power stations in the smart grid) будет освещен целый ряд вопросов, относящихся к умным энергосетям и соответствующей интеллектуальной передаче данных. За эту экспозицию от имени компании Messe Frankfurt отвечает известная фирма инженеров-консультантов Canzler Ingenieure Frankfurt am Main / Mьlheim an der Ruhr при поддержке со стороны Центральной ассоциации немецкой электротехнической и электронной промышленности (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. – ZVEI).
На выставке покажут в эксплуатационном режиме здание с фотоэлектрическими и ветряными энергетическими системами, с эксплуатируемой крышей для хождения и с автозарядной станцией для электромобилей. Причем этот выставочный объект будет максимально приближен к действительности. Его многие компоненты уже представлены на рынке. Речь идет о фото- и ветроэлектрической технике, средствах для комбинированного производства тепловой и электрической энергии, топливных элементах, хранилищах энергии, датчиках, счетчиках, коммутационных и защитных модулях, монтажных технологиях для, помимо прочего, создания сетей и интеграции оборудования, а также устройствах визуализации и управления. В указанном здании компьютеры в автоматическом режиме определяют, когда различные системы должны функционировать с максимальной экономической эффективностью, где следует использовать или кому продавать производимую энергию. Отдельная экспозиция предназначается для показа наружных ограждающих конструкций зданий нового поколения.
В рамках Конгресса по характеристикам зданий (Building Performance Congress) эксперты в своих выступлениях предложат вникнуть в суть современной техники и предоставят информацию по вопросам оптимального проектирования интеллектуальных зданий на Форуме технологий (Technology Forum). Причем будет рассматриваться не только строительство новых зданий, но и модернизация существующих.
Центральный немецкий союз электро- и информационно-технической отрасли (Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke – ZVEH) и региональные ассоциации Гессен / Рейнланд-Пфальц и Саар (Hesse / Rhineland-Palatinate and Saarland regional associations) представят специальную выставку под названием «E-House – интеллектуальные здания от профессионалов: энергоэффективность, комфорт и
безопасность». В семи комнатах на 100 квадратных метрах модели дома в центре внимания окажутся технологии сетевой эксплуатации зданий, светодиодное освещение, концепции специально оснащенных в техническом отношении домов для пожилых и использование «зеленой» электроэнергии, вырабатываемой самим домом, например, для зарядки электромобилей. К выставке приурочены соответствующие лекции.
Дмитрий ЖУКОВ,
канд. техн. наук
Использованы материалы компании Messe Frankfurt
Дополнительную информацию о ярмарках Messe Frankfurt
сообщит официальный партнер представительства Messe Frankfurt в странах Балтии и Беларуси Елена Павлова:
тел./факс: +375 17 334 80 14;
моб. тел.: +375 29 634 80 14;
e-mail: Fmesse@tut.by,
info@lithuania.messefrankfurt.com
