Перспективы использования распределенной, возобновляемой и водородной энергетики для повышения региональной энергетической безопасности

Достижение энергетической безопасности федеративного государства невозможно без достижения энергетической безопасности каждого из субъектов федерации. Региональная энергетическая безопасность имеет свои особенности, связанные с критериями ее достижения, которые позволяют оценивать перспективы использования возобновляемой и водородной энергетики для её достижения. Если государственная энергетическая безопасность направлена на защиту экономики и населения страны от угроз национальной безопасности в области энергетики и выполнения экспортных контрактов и международных обязательств, то региональная энергетическая безопасность направлена на защиту топливно-энергетического комплекса региона от угроз, приводящих к прекращению или резкому снижению качества снабжения потребителей, нарушению технологических процессов. Большинству регионов не требуется достигать абсолютной энергетической автономности, достаточно иметь мощности и накопленный объем энергии, позволяющие обеспечить работу потребителей первой категории надежности и комфортный уровень жизни населения до тех пор, пока не будет устранен фактор, прерывающий связь с основной энергосистемой страны. Для регионов, климатические характеристики которых позволяют эффективно использовать энергоустановки, основанные как минимум на двух различных возобновляемых источниках энергии и которые при этом имеют достаточное количество удаленных от центральных магистралей малых и средних потребителей. Переход на распределенную генерацию на основе энергоустановок, работающих на возобновляемых источниках энергии, дополненных современными методами хранения энергии с использованием водородной энергетики, представляется наиболее целесообразным способом повышения региональной энергетической безопасности.

Энергосеть, устроенная таким образом, более устойчива к природным катастрофам, целенаправленному негативному антропогенному воздействию, требует меньше ресурсов для поддержания безопасности и имеет меньший риск тяжелых последствий при выходе из строя генерирующих объектов или линий передачи энергии.

1. Energy Dictionary / World Energy Council. – Paris: Jouve SI, 1992. – 635 p.

2. Kim J. Energy security and the green transition / J. Kim, A. J. Panton, G. Schwerhoff // International Monetary Fund Working Paper. URL: https://www.imf.org/-/media/Files/Publications/WP/2024/English/wpiea2024006-print-pdf.ashx#:~:text=vulnerabilities%20from%20fossil%2Dfuel%20reliance,sources%20at%20an%20affordable%20price. Режим доступа проверен 18.11.2024.

3. Воропай Н. И. Энергетическая безопасность: сущность, основные проблемы, методы и результаты исследований / Н. И. Воропай, С. М. Сендеров // От- крытый семинар «Экономические проблемы энергетического комплекса». – М.: ИНП РАН, 2011. – 90 с.

4. Goldthau A. The uniqueness of the energy security, justice, and governance problem / A. Goldthau, B. K. Sovacool // Energy Policy. – 2012. – V. 41. – Pp. 232-240.

5. Указ Президента РФ от 13 мая 2019 г. № 216 «Об утверждении Доктрины энергетической безопасности Российской Федерации» URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/44252/page/1. Режим доступа проверен 18.11.2024.

6. ПУЭ. Правила устройства электроустановок. Издание 7. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_98464/. Режим доступа проверен 18.11.2024.

7. ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». URL: https://docs.cntd.ru/document/1200095053

8. Edwards M. R. Assessing inequities in electrification via heat pumps across the US / M.R. Edwards [et al.] // Joule. – 2024. – in press, corrected proof. https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.09.012.

9. Xu Y. Thermo-economic analysis of a solar district heating plant with an air-to-water heat pump / Y. Xu [et al.] // Renewable Energy. – 2024. – V. 237. – Article 121490. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.121490.

10. Сирен С. Сравнение традиционных теплонасосных систем с наземным источником тепла и систем с воздушным охлаждением, использующих различные конфигурации бурового поля / С. Сирен [и др.] // Преобразование энергии и управление. – 2025. – Ст. 323, стр. А. – Артикул 119240. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.119240.

11. Бевер П. Высокотемпературные тепловые насосы для промышленного применения / П. Бевер [и др.] // Инженерная химия. – 2024. – Т. 96. – № 8. – С. 1071-1084. https://doi.org/10.1002/cite.202300241.

12. Чжу Т. Бустерный тепловой насос с закачкой зеотропных смесей, применяемый в системе централизованного теплоснабжения со сверхнизкими температурами / Т. Чжу [и др.] // Энергетика. – 2024. – Т. 305. – Артикул 132292. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.132292.

13. Абокерш М. Х. Многокритериальный подход к оценке централизованного теплоснабжения с использованием солнечной энергии на немецком рынке / М. Х. Абокерш [и др.] // Материалы 14-й Международной конференции ASME 2020 по энергетической устойчивости. ASME 2020 - 14-я Международная конференция по устойчивому развитию энергетики, 17-18 июня 2020 года. Документ № ES2020-1668, V001T04A005. URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/ES/proceedings-abstract/ES2020/83631/V001T04A005/1086881. Режим доступа проверен 18.11.2024.

14. Абокерш М. Х. Технико-экономический анализ стратегий управления тепловыми насосами, интегрированными в солнечные системы централизованного теплоснабжения / М.Х. Абокерш [и др.] // Journal of Energy Storage. – 2021. – ст. 42. – Статья 103011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103011.

15. Спорледер М. Солнечная тепловая энергия против Фотоэлектрические батареи с тепловым насосом: сравнение различных технологий зарядки для систем сезонного хранения в сетях централизованного теплоснабжения / М. Спорледер [и др.] // Преобразование энергии и управление: X. – 2024. – Т. 22. – Статья 100564. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2024.100564.

16. Саймбетов А. Проектирование автономной мобильной фотоэлектрической системы для отдаленных регионов / А. Саймбетов [и др.] // Материалы 16-й Международной конференции по проектированию современных электрических систем (EMES), Орадя, Румыния, 2021, с. 1-4. DOI: 10.1109/EMES52337.2021.9484109.

17. Алназер У. Э. Мобильный солнечный и ветряной генератор (MSWPG) / У. Э. Алназер // Прикладная энергетика. – 1999. – Т. 64. – № 1-4. – С. 97-105. https://doi.org/10.1016/S0306-2619(99)00055-0.

18. Модульное агрегатирование преобразователей электроэнергии мобильных энергосистем / О. В. Григораш, Ю. В. Даус, А. В. Квитко, П. М. Барышев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2024. – № 3(75). – С. 339-348. – DOI 10.32786/2071-9485-2024-03-39.

19. Мобильные энергосистемы бесперебойного электроснабжения на возобновляемых источниках энергии / О. В. Григораш, Е. А. Денисенко, А. В. Квитко, П. М. Барышев // Передовые исследования Кубани: Сборник материалов Ежегодной отчетной конференции грантодержателей Кубанского научного фонда, Сочи, 29-31 мая 2024 года. – Краснодар: Кубанский научный фонд, 2024. – С. 218-222.

20. Ахмед Э. М. Повышение качества окружающей среды и экономического роста за счет потенциальных эффектов энергоэффективности и возобновляемых источников энергии в азиатских экономиках / Э. М. Ахмед, К. Э. Эльфаки // Sci. Rep. – 2024. – Т. 14. – Статья 22914. https://doi.org/10.1038/s41598-024-73679-z.

21. Шамоушаки М. Солнечные батареи в сочетании с геотермальными или ветровыми энергетическими системами снижают воздействие на климат и окружающую среду / М. Шамоушаки, С. С. Л. Кох // Коммуна. Окружающая среда Земли. – 2024. – Т. 5. – Статья 572. https://doi.org/10.1038/s43247-024-01739-3.

22. Людерер Г. Влияние снижения затрат на возобновляемые источники энергии на электрификацию в сценариях с низким уровнем выбросов / Г. Людерер [и др.] // Нац. Энергия. – 2022. – Т. 7. – С. 32-42. https://doi.org/10.1038/s41560-021-00937-z.

23. Перспективы перехода мировой энергетики к 2023 году: прогноз на 1,5 °C [Доступен онлайн]. URL: https://www.irena.org/Publications/2023/Jun/World-Energy-Transitions-Outlook-2023 Режим доступа: 18.11.2024.

24. Хванг Дж. Дж. Обзор разработки и демонстрации скутеров на водородных топливных элементах / Дж. Дж. Хванг // Renew. Поддерживать. Энергетический обзор – 2012. – Т. 16. – С. 3803-3815. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.03.036.

25. Шарма С. Водород – транспортное топливо будущего: от производства к применению / С. Шарма, С. К. Гошал // Renew. Поддерживать. Энергетический обзор. – 2015. – Т. 43. – С. 1151-1158. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.11.093.

26. Су Дж. Структура мобильности как услуги, в которой доминируют возобновляемые источники энергии, для обеспечения устойчивости микросетей, работающих на водороде / Дж. Су [и др.] // Международный журнал электроэнергетики и энергетических систем. – 2024. – ст. 159. – Статья 110047. 10.1016/j.ijepes.2024.110047.

27. Нонг К. Будущие пути развития «зеленого» водорода: анализ взаимосвязи между потреблением возобновляемых источников энергии и развитием использования водорода в городах Китая / К. Нонг [и др.] // Возобновляемая энергетика. – 2024. – т. 237, стр. А. – Статья 121507. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.121507.

28. Иордаче И. Подземное хранилище водорода в Румынии, потенциальные направления развития, заинтересованные стороны и общие аспекты / И. Иордаче [и др.] // Int. J. Водородная энергетика. – 2014. – Т. 39. – С. 11071-11081. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.05.067.

29. Ван Дер Спек М. Взгляд на водородную экономику как на путь достижения нулевого уровня выбросов CO2 в Европе / М. Ван Дер Спек [и др.] // Energy Environmental. Sci. - 2022. – Т. 15. – С. 1034-1077, https://doi.org/10.1039/D1EE02118D.

30. Лин Р.-Х. На пути к водородному обществу: интеграция водорода и интеллектуальных сетей / Р.-Х. Лин [и др.] // Международный журнал по водо-родной энергетике. – 2020. – Т. 45. – С. 20164-20175. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.047.

31. Маэстре В. М. Проблемы и перспективы использования возобновляемых источников энергии на основе водорода для полной декарбонизации стационарных источников энергии / В. М. Маэстре [и др.] // Renew. Поддерживать. Энергия, ред. – 2021. – ст. 152. – Артикул 111628. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111628.

32. Янг Ю. Безопасная для человека и экономичная эксплуатация возобновляемых микросетей на основе водорода в условиях плато / Ю. Янг [и др.] // Возобновляемая энергетика. – 2024. – ст. 231. – Артикул 120942. 10.1016/j.renene.2024.120942.

33. Кириченко А. С. Матрицы пространственных характеристик для возобновляемой энергетики / А. С. Кириченко, Е. В. Кириченко // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. – 2021. – № 1(229). – С. 60-63.

34. Хасан К. Многокритериальный анализ энергетического потенциала солнечной, ветровой энергии и биомассы на основе ГИС: практический пример Ирака, имеющий значение для достижения климатических целей / К. Хасан [и др.] // Результаты в инженерии. – 2024. – Ст. 22. – Статья 102212. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102212.

35. Григораш О. В. Расчет мощности и выбор элементов ветроэлектрической установки / О. В. Григораш, А. В. Квитко, Т. А. Сторожук // Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2013. – № 43. – С. 300-303.

36. Бутузов В. А. Геотермальная энергетика России: ресурсы, выработка электроэнергии и теплоснабжение (обзор) / В. А. Бутузов [и др.] // Теплотехника. – 2022. – Т. 69. – № 1. – С. 1-13. DOI 10.1134/S0040601521120028.