Передовые технологии стремительно проникают во все отрасли. Они упрощают жизнь энергетиков, но иногда лучше отказаться от изобретения велосипеда и использовать уже имеющиеся решения.

Нужны ли эксперименты?

Юрий Добровольский, руководитель Центра компетенций НТИ по технологиям новых и мобильных источников энергии ФГБУ науки «Институт проблем химической физики РАН»:

«Водород сейчас — экономически неоправданное средство, кроме тех мест, где он традиционно применяется. А это традиционная промышленность: производство аммиака, немного цветная металлургия, стекло и нефтехимия. Там это оправдано, ведь речь идет о крупнотоннажном производстве. Все способы его транспортировки и хранения отработаны в течение 50–60 лет. Напомню, что в советское время из Балашихи на Байконур перевозились миллионы тонн водорода. Технология парогазовой конверсии существует 150 лет, технологии пиролиза или других малоуглеродных способов получения водорода — 50–60 лет, а технологии электролиза больше 100 лет. Здесь нет новых технологий, а есть новая политическая и экономическая ситуация.

Когда мне говорят, что надо отрабатывать какие-то экспериментальные вещи — да, надо, но для конкретных отраслей, где водород ранее не применялся. Например, для металлургии и энергетики — особенно возобновляемой. Но основная часть технологий уже существует. Они высокого уровня развития, просто не были востребованы, поэтому и не развивались должным образом.

Из новых отраслей промышленности единственная область, где применение водорода экономически оправдано, — это транспорт. Мы сделали расчеты и пришли к выводу, что если в Москве появятся водоробусы, учитывая даже бешеные московские цены на водород, они будут выигрывать у электробусов примерно в пять раз. А при нормальной европейской цене на водород, в условиях городов-миллионников, таких, как Москва, водород начнет выигрывать уже у дизелей».

Трансформацию оценят по показателям цифровой зрелости

Алексей Лизяев, заместитель директора Департамента сводной государственной политики и цифровой трансформации Минэнерго России:

«Во исполнение указа Президента от 21 июля 2020 года о национальных целях в Министерстве начали разрабатывать стратегию цифровой трансформации отраслей ТЭКа. Плюс в рамках инициативы Правительства по фронтальным технологиям, которые были разработаны в феврале-марте, мы также их включили в стратегию. В первую очередь, предполагается внесение изменений в нормативно-правовые акты, которые мешают цифровизации отраслей.

Для контроля за цифровой трансформацией предполагается использовать стандартный механизм, который предложило Минцифры, — это показатели цифровой зрелости. Сейчас мы их «раскладываем» на отрасли, процессы в отраслях и считаем, что получим достаточно неплохой инструмент, позволяющий контролировать достижения.

Что касается проектов по фронтальным стратегиям. В рамках развития искусственного интеллекта и роботизации предполагаем реализовать проект для нефтегазовой отрасли, позволяющий создать систему, при которой в данной отрасли будет использоваться до 80% отечественных роботехнических решений. Также планируется создание открытой цифровой платформы для обмена юридически значимыми документами в электронном виде. Этот проект ведется совместно с Минцифрой. Кроме того, в рамках проекта по цифровой промышленной безопасности предполагается обеспечение активными средствами защиты (RFID-метками), средствами защиты, контроль безопасности за проведением работ.

Еще один интересный проект — «Умный потребитель», в рамках которого планируем перевести более 80% домохозяйств на использование интеллектуального советчика по управлению домашним потреблением.

На днях проект Стратегии цифровой трансформации будет рассматриваться на уровне Правкомиссии. Защитим его — будет что рассказать».

Одна модель решает много задач

Андрей Крылов, директор центра цифровых технологий АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» Российской Федерации:

«В последние три года мы видим, что такие консервативные отрасли энергетики, как генерация и распределение, используют новые подходы в области энергоэффективности и часто озвучивают задачи, требующие применения инновационных технологий.

Еще в 2018 году технологии и меры повышения энергоэффективности существовали в отрыве друг от друга. Мы пришли к выводу: это от того, что сами технологии достаточно комплексные. Тогда было мало понимания, как можно связать их вместе. На сегодняшний день мы нашли решение — так называемый «цифровой двойник». Это решение позволяет системно повышать энергоэффективность оборудования, объектов генерации в процессе эксплуатации на всем протяжении жизненного цикла изделия: от ввода в эксплуатацию до выведения из употребления.

В основе «цифрового двойника» — технология численного моделирования. Это возможность провести эксперимент в виртуальной среде. То есть, используя вычислительные средства, компьютеры, я могу получить полную картину процессов, которые происходили на моем оборудовании. В частности, я могу проводить анализ конструкций ветрогенератора, включая их усталостную долговечность, прочность и устойчивость, электромеханические расчеты. Более того, в рамках решения проектных задач могу правильно выбрать местоположение, то есть провести выбор размещения изделия. Безусловно, это актуально тогда, когда я разрабатываю, проектирую новые системы и объекты и когда привычный полуэмпирический и прочие традиционные подходы не дают нужный ответ.

Сегодня мы видим, что есть системные резервы повышения энергоэффективности как для возобновляемых источников энергии, так и для традиционной генерации.

«Цифровой двойник», который базируется на математической модели, работает непрерывно и одновременно с изделием и получает данные с объекта, (например, с электрической станции), дает дополнительную информацию, характеристики происходящих процессов. Получая данные с так называемых виртуальных датчиков, оператор станции или системный оператор также получают рекомендации по эксплуатационным режимам, информацию о техническом состоянии оборудования. Это позволяет избегать ошибок и оперативно реагировать.

Одна модель решает много задач, среди которых: точное определение текущих и прогнозных показателей эффективности работы и технико-экономических показателей; планирование сервисных/ремонтных работ по фактической необходимости; оценка фактического состояния оборудования и прогнозирование остаточной наработки/ресурса; выбор оптимального режима распределения нагрузок; раннее выявление механических и электрических неисправностей.

Энергоэффективность — комплексное понятие, которое складывается из решения частных задач. Пример — повышение надежности ветрогенератора большой мощности. Обслуживание таких ветрогенераторов включает контроль технического состояния электродвигателей поворотной системы ветрогенератора. В условиях реальной эксплуатации система, оснащенная семью электродвигателями, испытывает повышенные нагрузки, и они по-разному сказываются на остаточном ресурсе этих электродвигателей.

Как решалась эта задача: при использовании средств моделирования было создано семь системных моделей для каждого из электродвигателей. Модель включала виртуальный датчик максимальной температуры обмотки электродвигателя и крутящего момента. На основе этих данных использовалась полуэмперическая методика расчета остаточного ресурса электродвигателя. Таким образом, используя «цифровой двойник», оператор службы эксплуатации имеет оперативную информацию в реальном времени об остаточном ресурсе электродвигателей системы рыскания парка ветрогенераторов. Это позволяет планировать техническое обслуживание и ремонт по фактическому состоянию».

По материалам форума RENWEX-2021 «Возобновляемая энергетика и электротранспорт»