Исследователи из Института электроэнергетических исследований Государственной электросетевой компании провинции Шаньдун и Школы электротехники Шаньдунского университета предложили технологию, способную значительно повысить эффективность использования возобновляемой энергии. Для этого они объединили электромобили с новым типом установок EHED – электро-олефин-гидрогеновыми электромагнитными энергоустановками, которые превращают избыточную электроэнергию ветровых и солнечных станций в тепло, водород и олефины – ценное сырье для химической промышленности.
Проблема, которую решали исследователи, хорошо известна в северных регионах Китая. Зимой там длительный отопительный сезон совпадает с высокой выработкой ветровой энергии, тогда как потребление в этот период остаётся сравнительно низким. В результате значительная часть чистой энергии не используется: только в 2023 году объем вынужденного сброса составил 12 млрд кВт·ч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 4 млн тонн угля. Это прямые экономические потери и одновременно упущенный шанс уменьшить выбросы.
Система EHED, разработанная в Шаньдуне, работает по принципу электропечи, в которой электромагнитный нагрев заменяет традиционное пламя. Легкие углеводороды в такой установке превращаются в этилен, пропилен и водород, а выделяемое тепло сохраняется в резервуарах с расплавленными солями. Общая энергоэффективность превышает 95%, а с учетом рекуперации тепла установка оказывается примерно на 20% эффективнее обычных электрокотлов. Каждый мегаватт-час избытка энергии позволяет получить 3,2 ГДж тепла и 0,12 кг водорода.
Но ключевым дополнением в модели становятся электромобили, причем не как потребители энергии, а как накопители, способные эту энергию отдавать обратно в сеть (vehicle-to-grid).
Предложенную китайскими учеными технологию можно проиллюстрировать на простом примере. Вечером владелец электромобиля подключает машину к зарядке, а интеллектуальная система, связанная с сетью и установками EHED, анализирует прогноз ветровой генерации и фиксирует ночной избыток электроэнергии. Затем она предлагает владельцу электромобиля перевести зарядку на ночные часы, когда сеть испытывает минимальную нагрузку и получает максимальный объем ветровой энергии. А утром, когда совокупное потребление растет, а выработка ветра снижается, система предлагает водителю вернуть в сеть небольшую долю накопленного ночью заряда. При этом объем обратной подачи строго ограничен, чтобы сохранить достаточный запас хода.
При массовом подключении таких пользователей электромобили превращаются в распределенную систему накопления энергии, сглаживают утренние пики нагрузки и увеличивают устойчивость сети.
Результаты моделирования подтверждают эффективность интегрированного подхода: при раздельном использовании только электромобилей или только установок EHED потери энергии снижались незначительно – до уровня около 3%. Совместная оптимизация этих двух элементов сократила потери до 1,37%, а совокупные эксплуатационные расходы энергосистемы уменьшила на 57%. Электромобили, работая как мини-электростанции, позволили системе в отдельные часы не только обходиться без покупки энергии у внешней сети, но и продавать туда излишки. При этом ценность создается не только за счет электричества: EHED одновременно производят тепло для сезонного отопления, водород для транспорта и промышленности и олефины для химпрома.
И теперь ученые предлагают переходить от моделирования к пилотным проектам: разворачивать EHED в северных регионах с высоким уровнем ветровой генерации и тестировать совместное управление EHED и электромобилей в городских сетях.
