Електричество от бъдещето

В слънчеви дни електромерът на Марта Камерън от нюйоркския квартал "Бруклин" се движи назад. И за това има причина - на покрива на къщата й, построена около 1900 г., са инсталирани 18 фотоволтаични панела. Когато слънцето грее ярко, тя не може да използва цялото електричество и от консуматор се превръща в производител, чиято мощност се прехвърля към съседите й чрез електрическата мрежа.

Този случай не е прецедент или някакъв пилотен проект. Десетки съседи на Камерън купуват и продават слънчева енергия един от друг чрез блокчейн платформа - технологията, която стои зад дигиталните валути. Процесите са автоматизирани благодарение на интелигенти измервателни и контролни уреди, както и на умната мрежа (smart grid) в района.

Подобен модел все още е напълно невъзможен в България. Но не защото технологиите се разпространяват бавно или са много скъпи. Проблемът е в законодателството ни и липсата на политическата воля за такава промяна. Електроразпределителните дружества са сравнително тромави структури, стриктно регулирани от КЕВР и ограничени във възможностите си за инвестиции поради натиска за по-ниски цени. Парадоксалното в случая е, че именно модернизация може да доведе до понижаване на тарифите чрез оптимизиране на процесите и намаляване на загубите.

А на фона на световните прогнози за масово децентрализирано производство на ток от малки локални ВЕИ централи българските власти усилено говорят за нова атомна централа в Белене. Като не взимат под внимание промените, които настъпват в сферата на енергетиката.

Между двата свята

Но как в Ню Йорк е възможно? С помощта на стартъп компанията LO3 Energy и дигиталните решения на Siemens жителите на нюйоркския квартал са основали Brooklyn Microgrid - умна електроразпределителна мрежа. Първите сделки между съседи, които нямат собствена слънчева система, и тези, които са произвели повече от необходимия им ток, се извършват през април 2016 г. Чрез блокчейн платформата на LO3 Energy - TransActive Grid, всяка енергийна транзакция е документирана и осчетоводена автоматично, като потребителите имат пълна гаранция за невъзможността данните да се манипулират - една от основните характеристики на блоковите вериги.

На теория в България също могат да се инсталират фотоволтаични панели по покривите, които при свръхпроизводство да продават енергията на електроразпределителното дружество. И има немалко ентусиасти, които опитват. Процедурата обаче е усложнена от куп документи и разрешителни, които трябва да се набавят. Оттам сроковете за изпълнение, дори финансовият въпрос да е без значение, стигат до няколко месеца. Наличието на изискване, че те трябва да се регистрират като търговски дружества, също се явява бариера. Но може би най-неприятното е, че заради таксите и другите съпътстващи разходи продажбата на собствена електроенергия трудно може да постигне икономическа изгода. Проблемът е, че всичко минава през ЕРП-то, плащат се такси за достъп и балансиране, води се счетоводство и т.н. Докато в Brooklyn Microgrid всичко това липсва.

Експертът по енергийни технологии проф. Христо Василев е убеден, че именно в тази посока трябва да върви българската електроенергетика. Неговите анализи са показали, че с използването на покривни или локални фотоволтаични централи, други ВЕИ, умни мрежи и енергийна ефективност потреблението на енергия у нас не само няма да се увеличи, но и може да намалее с почти една трета до 2030 г. "Най-евтината енергия е непроизведената", казва проф. Василев и е убеден, че без мегапроекти като АЕЦ "Белене" цената на тока в бъдеще ще е много по-ниска. Проблемът според него е, че хората във властта, които взимат решения, са от т.нар. енергийно лоби, които искат да реализират големи, скъпи и централизирани проекти, които да се управляват от приближени до тях мениджъри. "Няма политически интерес от децентрализирано производство на електричество, от енергийна независимост и т.н., тъй като влиянието върху хората ще намалее", смята още той.

Екипът, с който работи проф. Василев, е разработил техническо решение и финансов модел за "Енергетиката на българското домакинство с хоризонт 2030". Предвижда се всяко домакинство да произвежда електрическа енергия от локална соларна (покривна) централа с мощност 10 КВт, която за година би могла да произведе 13 мВч, т.е. повече, отколкото е консумацията на домакинството. Основната част от произведената електрическа енергия ще се консумира директно, а излишната ще се съхранява в домашна електрическа батерия от 10 кВч или посредством технологията Power to Gas ще се превръща в екометан. Според проф. Василев с така получената електрическа енергия може да се осигури годишното зареждане на два електромобила, отоплението, охлаждането и топлата вода за жилище от 120 кв.м, както и за пълния комплект домакински уреди - готварска печка, пералня, съдомиялна машина, телевизори, осветление, хладилник, фризер, компютри и т.н.

Революция и в транспорта и отоплението

"Като се мисли за енергетиката, не бива да се ограничаваме само в електроенергетиката, и то само в един проект, като АЕЦ "Белене" например. Сега сме в процес на интеграция между отделните сектори - транспорт, топлинно производство, електричество и други", сочи проф. Василев. Сектор "транспорт" в момента консумира около 50 тВч електроенергия под формата на течни горива. Ако обаче се електрифицира, и то по добрия начин - не просто да се заменят колите с дизелови двигатели от електрически, може общата енергоконсумация да бъде намалена поне три пъти. "По този начин сектор "транспорт" ще стане не само енергийно ефективен, но и енергийно независим, тъй като няма да се налага да внасяме течни горива", казва още енергийният експерт.

Общественият транспорт сравнително бързо може да се промени - София и други общини вече имат проекти за подмяна на стаите автобуси с електрически. По икономически причини промяната ще се случи може би още по-бързо в таксиметровия бранш - разходите за поддръжка и зареждане са много по-малки.

При товарните автомобили също върви процес на електрификация, макар да е много по-сложен и бавен. Вероятно първо ще станем свидетели на т.нар. технология power to liqud. Прогнозите са, че към 2022 г. киловатчас електричество от соларни централи в Сахара ще струва само 1.5 цента, а през 2030 г. - до 1 цент. В комбинация с вятърни турбини на брега и устройства за съхранение на енергия ще може да се постигне сравнително постоянен ток, чрез който да се произвежда синтетично гориво - водата ще се разлага на водород и кислород с електролиза. След това чрез специален процес водородът абсорбира въглероден диоксид от атмосферата и се получава екобензин, екодизел или керосин. Такива проекти вече функционират в различни части на света. Важното е, че това са екогорива, тъй като при изгарянето им се отделя толкова CO2, колкото се абсорбира при производството им. Точно затова според проф. Христо Василев такива горива не би следвало да имат акциз.

Подобна промяна може да има и в топлоенергетиката. Сега топлофикациите работят изключително неефективно - в идеалния случай вложените горива се преобразуват напълно в топлина, но има загуби при преноса и последващите трансформации на енергията. В същото време много по-проста и ефективна е технологията на термопомпата въздух - въздух (климатиците). При нея електрическата енергия се преобразува в топлинна на място, при това с много по-голямо полезно действие - при вложена единица електрическа енергия се получава 4 пъти повече топлинна. Още по-добрият вариант е термопомпа от вида въздух - вода, при която се изгражда локално парно. Но тя е и по-скъпа.

"С това може да се реши въпросът със замърсяването на въздуха. Сега поне 1 млн. домакинства у нас се отопляват на твърдо гориво, най-вече дърва. До голяма степен за това вина има и социалната политика с държавните помощи за отопление. Но истината е, че КПД при изгарянето е около 50-60%, т.е. голяма част от топлината излиза през комина", обяснява проф. Василев. Според него подобно на програмата за саниране на обществени сгради държавата може да започне кампания за оборудването на бедните семейства с климатици и да им дава ваучери за електричество. "Санирането на едно жилище струва 12 хил. лв., а една термопомпа би излязла около 1000 лева след обществена поръчка. Но по-важното е, че по този начин ще се намали многократно общото потребление на енергия", смята още той.

Без АЕЦ-а (не)мога

Тук, разбира се, идва въпросът откъде ще се осигури необходимото електричество за транспорта и отоплението и дали при такова развитие наистина не е необходима нова атомна централа. Ако се върнем на примера с Brooklyn Microgrid, отговорът е: Не. Така смята и проф. Василев.

Наред с покривните фотоволтаици едно от възможните решения според него, особено за малки и отдалечени населени места, е да се направят локални соларни централи. "Грубо може да се заложи по 5 кВ на всяко домакинство. Тогава цената на проекта пада значително - много по-лесен е за изпълнение, а разходите за управление се минимализират", твърди той. Идеята е схемата на работа да е същата като в Бруклин - на ниско напрежение хората консумират произведената енергия, а излишъкът се продава на ЕРП. Обратно - през зимните месеци се купува. "Целта е върху произведената и консумираната на място енергия да не се плаща ДДС и други такси за пренос и достъп. Нещо като местна зеленчукова градина, но вместо домати и краставици - ток", уверен е проф. Василев. Такъв модел вече работи в германското село Вилдполдзрид, което произвежда пет път повече електричество от соларни покриви и вятърни ферми, отколкото използва.

Също така, след като домакинствата намалят драстично използването на дърва, тази суровина може да се насочи към централи за биомаса или метанизат ори. Полученият газ може да се трансформира в електричество, което да се използва за отопление чрез термопомпи. Така от вложените първоначално дърва, които иначе биха постигнали около 60% топлинна енергия, ще се постигне 220% ефективност въпреки процесите на преобразуване. И с почти нулеви вредни емисии.

Кой ще пази баланса

Основният проблем при използването на възобновяемите енергийни източници като вятър и слънце е непостоянността. Прогнозите на експертите са, че умните мрежи, електромери и свързаните с интернет уреди в комбинация с устройствата за съхранение на енергия (батерии) ще оптимизират значително потреблението на ток, така че да не се получават дисбаланси. Идеята по думите на проф. Василев е да има умна мрежа и диференцирани тарифи за електрическата енергия. Когато потреблението е високо, цената също да е висока и обратно. Така домашните батерии биха могли да се зареждат при по-ниските тарифи и дори да продават акумулираната енергия при по-високите напълно автоматично, ако, разбира се, не се използват в дадения момент. Подобна роля могат да изиграят и батериите на електромобилите. Също така трябва да бъдат използвани мощности от вида Power to Gas, които само за минута може да бъдат задействани и да поемат излишната енергия, като я трансформират във водород и метан, които могат да се съхраняват по-лесно и при нужда да се използват отново за генериране на електричество (технологията Gas to Power).

"Ако ние не направим поне част от всичко това и се фокусираме само върху АЕЦ "Белене", съседите ни ще го направят. Тогава на кого ще продаваме нашето електричество", пита проф. Христо Василев.