Мысли о будущем

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...

Еще по теме

«Будущее уже здесь, оно только распределено не слишком равномерно», — сказал Уильям Гибсон. О ростках будущего, которые можно найти в настоящем, читателям «Химии и жизни» рассказывает Виктор Вагнер, программист-разработчик фирмы «Postgres Professional», автор фантастического романа «Дети пространства». >>
В этом месяце мы отмечаем День космонавтики, 55-ю годовщину полета человека в космос. Обратите внимание, что Днем космонавтики считается не 4 октября, годовщина запуска первого спутника, а 12 апреля — годовщина первого полета человека. Спутники—это не космонавтика, хотя и космическая технология. Космонавтика — только полеты людей. >>

Обилием парков в городе никого не удивишь. Даже в Санкт-Петербурге, расположенном на холодной 60-й параллели, славном своими достоевскими дворами-колодцами, очень много парков. А один из шедевров позднесоветского индустриального градостроительства — Тольятти, город, в котором расположен АвтоВАЗ, фактически представляет собой три города, разделенных самым настоящим сосновым лесом. Но здесь чередование камня и леса идет на уровне целых кварталов. А можно ли совместить живую зелень и современную архитектуру в рамках одной конструкции?

>>
Все жители крупных городов уже понимают, что вместить столько личных автомобилей, сколько в городе живет и работает людей, ни один город не может. Власти вводят платную парковку или ограничивают право ездить по городу: по четным дням — машины с четными номерами, и наоборот. Но всем ясно, что это полумеры. >>

Когда-то  люди собирались на вечеринки за закрытыми дверями, писали друг другу бумажные письма в запечатанных конвертах, хранили фотографии в альбомах, которые стояли на полках книжных шкафов с запертыми на ключ дверцами, записывали свои сокровенные мысли в бумажных дневниках, которые не показывали даже самым близким людям. Сейчас все по-другому. Каждый носит в кармане телефон, оборудованный фото- и видеокамерой, снимки незамедлительно отправляются в какой-нибудь Инстаграм, где они доступны всему миру. Вместо дневников у нас теперь Фейсбук и Живой журнал, где у любой фразы могут быть тысячи читателей.

>>

Поверхность суши давно поделена. Нет ни одного клочка земли, на который не претендовало бы какое-нибудь государство.  Но 70% поверхности Земли покрыто океаном, и здесь достаточно пространства, которое до сих пор имеет статус нейтральных вод. Поэтому регулярно возникают проекты устройства поселений в море с целью избежать пристального внимания государства – как фантастических, так и вполне реальных.

  >>

Писатели-фантасты, описывающие межзвездные «корабли поколений», обычно помещают в них оранжереи, которые снабжают космонавтов не только продуктами питания, но и кислородом, очищая воздух от углекислого газа.

>>
s 20161128 sputnik.jpgПоследние годы мы постоянно пользуемся плодами космических технологий. Мы смотрим спутниковое телевидение, почти в каждой машине, а теперь и в каждом смартфоне есть приемник спутниковой системы навигации, мы всегда можем взглянуть на свой дом из космоса с помощью Google Maps или Яндекс.Карт. Но так ли необходимы для этого спутники?

>>
prev_2016_12-24.jpgНа протяжении многих веков вещи служили людям долго. Хорошие ножи, парадные платья, не говоря уж о мебели, передавались по наследству через несколько поколений. Чем выше было социальное положение человека, тем больше у него было движимого имущества. Индустриальная эпоха все изменила.

>>