В контексте глобальной энергетической трансформации решения по энергоэффективности стали основным содержанием обеспечения энергетической безопасности, снижения затрат и достижения устойчивого развития. В настоящее время глобальная структура инвестиций в энергетику претерпевает существенные изменения. Инвестиции в чистую энергетику с использованием возобновляемых источников энергии, повышение энергоэффективности и электрификацию в качестве основных аспектов продолжают расти. Ожидается, что к 2025 году он достигнет 2,2 триллиона долларов США. Эти решения связаны не только с самой технологией, но и в дальнейшем предполагают системные изменения в мышлении. Целью является достижение оптимального использования энергии в ключевых областях, таких как строительство, промышленность и транспорт, посредством технологических инноваций и интеллектуального управления.
Почему инвестиции в энергоэффективность находятся в центре внимания всего мира
В глобальных энергетических стратегиях инвестиции в энергоэффективность играют все более заметную роль, что обусловлено множеством факторов. Согласно отчету Международного энергетического агентства, несмотря на геополитическую напряженность, общий объем глобальных инвестиций в энергетику, по прогнозам, вырастет до 3,3 триллиона долларов США в 2025 году, причем большая часть этого прироста пойдет на сферу экологически чистой энергетики. Этот сдвиг обусловлен не только климатическими целями, но и непосредственно практическими соображениями энергетической безопасности и экономических выгод. Например, после российско-украинского конфликта ЕС ускорил инвестиции в возобновляемую энергетику и энергоэффективность, чтобы снизить свою зависимость от единого поставщика энергии. Точно так же Китай вложил много средств, и эти инвестиции служат цели снижения его зависимости от импорта нефти и газа. Индия также вложила много средств, что также эффективно способствует достижению стратегической цели индустрии «Сделано в Индии». Это представляет собой ситуацию, когда повышение энергоэффективности стало ключевым инструментом, используемым различными странами для обеспечения энергетической независимости и повышения экономической конкурентоспособности. Это неоспоримый факт и определенно не является ложным утверждением!
Если посмотреть глубже, то тенденция таких инвестиционных потоков также показывает изменения в базовой логике энергетической системы. Мы вступаем в период, называемый «эрой электричества», когда центры обработки данных быстро развиваются, искусственный интеллект быстро развивается, а количество электромобилей быстро растет, и все это привело к увеличению спроса на электроэнергию. Десять лет назад фокус инвестиций сместился с преимущественного сосредоточения на поставках ископаемого топлива на сегодняшние области производства электроэнергии, электросетей и хранения энергии. Однако текущие инвестиции в энергосистему по-прежнему отстают от темпов внедрения возобновляемых источников энергии, что подчеркивает важность мер по повышению энергоэффективности со стороны спроса для достижения снижения пиковой нагрузки и заполнения впадин. Поэтому сегодняшние инвестиции в энергоэффективность – это не только покупка энергосберегающего оборудования, но и стратегические затраты на построение новой энергетической системы, более гибкой и устойчивой.
Как энергосбережение в зданиях реализует переход от потребления энергии к производственной мощности?
Энергосбережение в строительной сфере развивается от простого обновления оборудования к систематической революции «мощности». Его основная цель — перейти от зданий с высоким энергопотреблением к зданиям с почти нулевым энергопотреблением и даже к зданиям с нулевым выбросом углерода. Достижение этой цели зависит от интеграции технологий и интеллектуального управления. Например, интегрированная фотоэлектрическая система, которая глубоко интегрирует высокоэффективные фотоэлектрические модули с ограждающими конструкциями здания, может не только генерировать электроэнергию, но и ее специально разработанные панели могут также значительно улучшить теплоизоляцию и водонепроницаемость здания. В регионах с экстремальным климатом сверхнизкотемпературные воздушные тепловые насосы, в которых используется двойной впрыск газа и жидкости и другие соответствующие технологии, могут эффективно и стабильно подавать высокотемпературное тепло в условиях окружающей среды минус 36 градусов Цельсия, тем самым удовлетворяя потребности в отоплении сильно холодных районов.
Простой модернизации оборудования недостаточно для достижения определенных эффектов. Настоящий прорыв – установить на здании «умный мозг». Существует интеллектуальная платформа управления энергопотреблением, основанная на сочетании факторов Интернета вещей и искусственного интеллекта. Он может полагаться на высокоточный сбор данных и алгоритмы машинного обучения для прогнозирования энергопотребления, а также усовершенствованного и сложного управления и контроля. Например, система может автономно управлять освещением и кондиционированием воздуха в необитаемых районах на основе показателей человеческого восприятия; или он может использовать технологию цифровых двойников для моделирования всего объекта окружающей среды в виртуальном пространстве в целом и оптимизации стратегии работы, так что даже в сезон охлаждения его энергоэффективность может быть повышена более чем на 10%. Больница, расположенная в определенном районе города Хертин, Украина, установила солнечную электростанцию и оснастила ее тепловым насосом с воздушным источником тепла для обеспечения отопления нового здания. Как и ожидалось, это сэкономило до 80% средств, необходимых для газового отопления, которое использовалось раньше. Это также значительно повысило уровень энергетической самообеспеченности с точки зрения возможностей.
Где находится ключевая точка прорыва в области энергосбережения в промышленности?
Потенциал энергосбережения в промышленной сфере огромен. Ключевой момент прорыва заключается в преобразовании «отходного тепла и энергии» производственного процесса в полезные ресурсы и использовании цифровых средств для полной оптимизации процесса. В традиционных отраслях с высоким потреблением энергии, таких как сталелитейная, химическая и строительная промышленность, большое количество низко- и среднепотенциального отработанного тепла сбрасывается напрямую. В настоящее время такие технологии, как высокотемпературные тепловые насосы, могут утилизировать это отходящее тепло и повысить уровень температуры для использования в производстве или отоплении, обеспечивая каскадное использование энергии. В сложных перерабатывающих отраслях, таких как синтез аммиака, с помощью интеллектуальной системы управления оптимизацией, объединяющей строгие модели механизмов и модели больших данных искусственного интеллекта, можно увеличить производительность, сохраняя при этом потребление сырья неизменным, а потребление пара в каждом звене можно значительно снизить.
Еще одним ключом к раскрытию потенциала энергосбережения в промышленности являются цифровизация и интеллект. Для общих энергетических систем, таких как водяные насосы, цифровая технология, основанная на виртуальном измерении жидкости, может автоматически рассчитывать рабочую точку с самым низким энергопотреблением с помощью алгоритмов и корректировать ее в реальном времени, не полагаясь на внешние физические датчики. После тестирования в реальных проектах трансформации экономия энергии может превысить 60%, что решает проблему длительной неэффективной работы оборудования из-за ограниченного сбора сигналов. Кроме того, технология профилактического обслуживания контролирует рабочее состояние оборудования и заблаговременно подает сигналы тревоги, избегая огромных потерь энергии, вызванных незапланированными простоями и неоптимальными условиями работы.
Как использовать интеллектуальные системы для оптимизации районного управления энергопотреблением
Ключом к оптимизации регионального управления энергопотреблением является разрушение информационных хранилищ между устройствами в различных энергетических системах и достижение скоординированной диспетчеризации и реагирования на стороне спроса. Цель состоит в том, чтобы превратить различное оборудование, такое как фотоэлектрические системы, накопители энергии, тепловые насосы и электромобили в регионе, из исходного состояния пассивной нагрузки в гибкие ресурсы, которые могут реагировать на сигналы сети и активно участвовать в регулировании пиковой нагрузки. Например, в некоторых инновационных проектах в Швеции компании по недвижимости пытаются подключить оборудование распределенной энергетики в различных зданиях и изучают способы корректировки поведения энергопотребления на основе цен на электроэнергию в реальном времени и перегрузки сети, а не просто удовлетворения своих собственных основных потребностей.
Успешная практика показала, что такая оптимизация может принести значительную пользу. В коммерческой сфере с помощью интеллектуальной трансформации холодильных и морозильных установок супермаркетов основной период энергопотребления смещается с дневного времени, когда цены на электроэнергию очень высоки, на ночное время. При снижении пикового напряжения в электросети общее энергопотребление объекта неожиданно снижается на 10–30%. Это подтверждает, что реагирование со стороны спроса и повышение энергоэффективности могут дать синергетический эффект. Чтобы добиться всего этого, необходимо иметь единую платформу данных и стандарты с открытым исходным кодом для соединения различных разнородных систем в здании, а затем иметь возможность единообразно планировать вентиляционное оборудование, лифтовое оборудование, тепловые насосы и другое оборудование, при необходимости переходить в «режим низкого энергопотребления» и предоставлять сэкономленную электроэнергию в качестве услуги в сеть. Предоставляйте глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов!
Как мультиэнергетические дополнительные технологии и технологии хранения энергии решают проблему нестабильности возобновляемых источников энергии
При крупномасштабном применении возобновляемой энергии основная проблема заключается в ее прерывистости и нестабильности. Что касается построения стабильной и надежной новой энергетической системы, основной ответ — «множественное дополнение энергии + накопление энергии». Его идея состоит в том, чтобы соединить несколько форм энергии с различными технологиями хранения энергии для достижения баланса между спросом и предложением в пространственно-временном измерении. В распределенном сценарии распространенной моделью является «фотоэлектрическая система + хранилище энергии + зарядная установка». Фотоэлектрическая энергия может удовлетворить потребность в электроэнергии в течение дня. Ночью или в пасмурные дни аккумуляторная батарея разряжается, а также служит для зарядки электромобилей. В более сложной региональной энергетической системе необходимо объединить энергию ветра, фотоэлектрическую энергию, геотермальную энергию, энергию биомассы и другие стабильные и регулируемые ресурсы, а также использовать технологии долгосрочного хранения энергии, такие как межсезонное хранение тепла, для удовлетворения потребностей в непрерывном обогреве и охлаждении в течение всего года.
Сама технология хранения энергии также находится в состоянии быстрого развития. Помимо литиевых батарей, технологии долгосрочного хранения энергии, такие как хранение энергии в водороде и хранение энергии на сжатом воздухе, обеспечивают решения для решения проблемы долгосрочного энергетического дисбаланса. В Тикси, отдаленном районе России, для решения проблемы высоких затрат на производство дизельной электроэнергии реализован демонстрационный проект по сочетанию энергии ветра и хранения энергии на основе водородной энергии. Объединение систем хранения энергии и изучение использования возобновляемых источников энергии для полной замены традиционной дизельной генерации для обеспечения безопасности энергоснабжения в отдаленных населенных пунктах. Эти технологические исследования совместно указывают на будущее: возобновляемая энергия больше не будет дополнением к энергосистеме, а превратится в стабильный и надежный магистральный источник энергии при поддержке мультиэнергетических дополнений и систем хранения энергии.
Какие новые технологии будут определять будущее энергоэффективности
Повышение энергоэффективности в ближайшие годы будет зависеть от ряда новых технологий, которые уже вступают в стадию прорыва. Среди десяти крупнейших новых технологий 2025 года, опубликованных Всемирным форумом экономического роста, многие технологии напрямую связаны с энергетикой. Конструкционные аккумуляторные композиционные материалы – направление с большими творческими перспективами. Они интегрируют материалы для хранения энергии в конструкционные материалы, такие как углеродное волокно, так что корпус электромобиля или крыло самолета могут одновременно функционировать как аккумулятор, неся нагрузку, тем самым значительно уменьшая вес транспортного средства и повышая энергоэффективность.
Ожидается, что инновации в технологиях ядерной энергетики, особенно разработка небольших модульных реакторов, обеспечат стабильную, безуглеродную электроэнергию с меньшими затратами и более высокой безопасностью. В передовой области промышленного энергосбережения технология «зеленой» азотфиксации направлена на обновление традиционного энергозатратного процесса Габера. Ожидается, что, имитируя природу или используя экологически чистое электричество для производства аммиака, можно значительно сократить огромное потребление энергии в этом базовом промышленном процессе. Кроме того, такие технологии, как выработка энергии осмосом, которые используют новые механизмы для выработки электроэнергии, такие как разница в солености, также создают возможность разработки новых форм чистой энергии. Эти технологии показывают, что будущее энергосбережение будет больше зависеть от инноваций в области материаловедения и базовых принципов.
Потребление энергии резко возросло благодаря искусственному интеллекту, а центры обработки данных стали серьезной проблемой с точки зрения энергосбережения. В центре обработки данных совместно применяются различные новые технологии. Например, технология двухфазного жидкостного охлаждения с холодной пластиной с насосом использует фазовый переход жидкости для точного отвода тепла от серверного чипа. По сравнению с традиционной системой воздушного охлаждения потребление энергии охлаждения может быть снижено более чем на 70%. Это не только изменение способа отвода тепла, но и выбор, который необходимо сделать перед лицом будущих требований к высокой вычислительной мощности и высокому энергопотреблению!
Какие решения в области энергоэффективности, по вашему мнению, имеют наибольший потенциал в вашей отрасли или повседневной жизни и какие из них следует продвигать в первую очередь? Я искренне надеюсь, что вы поделитесь своими глубокими и правильными взглядами в комментариях. Если эта статья вдохновила вас, пожалуйста, поставьте лайк и перешлите ее.
Добавить комментарий