close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

pictures-of-the-future-june-2010 ru

код для вставкиСкачать
www.siemens.com/pof
Картиныбудущего
Журнал о научных исследованиях и инновациях | Весна 2010
Энергосистема
будущего
Модернизация
инфраструктуры
Строительство
ветровых
электростанций
Транспорт, города, альтернативные источники энергии
иих взаимодействие вбудущем
Новые решения: экологичные и
экономически выгодные
Безупречная работа в сложнейших
условиях
Картины будущего Содержание
Модернизация инфраструктуры
Энергосистема будущего
144444444444
6 Новости Коротко о последних инновациях «Сименс»
9 Моделирование процессов горения
Горячие идеи
12 Сценарий 2030 Электрический караван
1
14 Тенденции Включите мечту
1
18 Морской ветер Урожай с больших высот 1
21 Энергия пустыни
Инициатива Desertec
1
23 Интервью с Гансом Мюллером-Штайнхагеном Повышение конкурентоспособности
тепловой солнечной энергии 26 Назад в будущее
Тепловые солнечные
электростанции
30 Организация сети
Подключение зданий к единой энергосистеме 1
32 Интервью с Олегом Кузнецовым
Мнение эксперта о перспективах раз-
вития «интеллектуальных»
электросетей в России
1
34 Электромобили
Энергию ветра — колесам
1
38 Сценарий 2025 Живая пустыня
1
40 Тенденции Инвестиции, которые окупаются
1
43 Модернизация электростанций
Новая жизнь старых заводов
1
45 Екатеринбург
Снижение потребления энергии
1
46 Сталелитейные заводы КПД высокого накала
1
48 Аэропорты Прочь от углекислого газа
1
51 Радиодатчики
Подключиться к энергии вокруг
1
53 Стамбул
Преображение мегаполиса 1
57 Транзит в аэропорт
Как по воздуху
1
59 Анонс осеннего номера
Молекулярная полиция
«Открытые инновации»
«Зеленые» города будущего
2 Картины будущего | Весна 2010
Картины будущего | Весна 2010 3
электрический поезд, троллейбус, пред -
шест вен ник электромобиля и трамвая, и
пер вый электрический лифт. Всеобщая
электри фика ция началась примерно в
1890 году. Сегодня,120 лет спустя, мы стоим на
пороге второй эпохи изобретений в
области электротехники, и яркое свиде-
тельство тому — свежий номер жур-
нала «Картины будущего».В будущем
электричество станет преобла да ющим
источником энергии. Такой путь раз ви -
тия в значительной степени продик-
тован необходимостью срочных мер по
сокращению выбросов парниковых
газов, что должно предотвратить небла-
гоприятные изменения климата. Вопрос о том, как достичь этой цели,
Вольфганг Дейен (Wolfgang Dehen), исполнительный
директор Сектора энергетики и член Правления
«Сименс АГ».
электри чест ва на большие расстояния с
минималь ными потерями. Именно
здесь находят применение высоковольт-
ные линии постоянного тока. В Китае
«Сименс» ведет строительство самой
мощной электро магистрали, способной
с минималь ными потерями передавать
до 5000 МВт электричества от
гидроэлектро стан ций в глубинных
районах страны до городов на
побережье, находящихся друг от друга
на расстоянии 1400 километров.
Однако ветер и солнце не могут
обеспечивать нас энергией в строго
определенное время. Это значит, что
такую энергию необхо димо где-то
накапливать. Здесь могут оказаться
полезными электромобили (стр. 34),
взлет популярности которых ожидается
в ближайшем будущем.Они безопасны
для окружающей среды, могут служить
в качестве устройств для накопления
энергии, а также помогать своим
владель цам зарабатывать деньги.
Например, ночью такой автомобиль
можно подзарядить энергией от
недорогих источников, а затем
продавать электричество днем по
высокой цене. Всего несколько сотен
тысяч таких электромобилей в электро-
сети смогут обеспечивать сети энергией
в большем объеме, чем сегодня
требуется Германии в пиковые периоды
потребления электричества.
Чтобы такая система заработала,
необходи мы «интеллектуальные» элект-
росчетчики, для автомобилей, неболь-
ших производителей и потребителей
энергии, а также технология «интеллек-
туальных» сетей для успеш ного
управления системой (стр.14). Благо -
даря сложным информационным,
коммуникационным и сенсорным тех-
нологиям, которые лежат в основе
таких электросетей, потребление
энергией станет прозрачным и
управляемым, что, в свою очередь,
будет способствовать значительной
экономии. Для этого у «Сименс» также
есть все необхо ди мые решения.
Десятилетиями наши основ ные усилия
были направлены на разработку более
«интеллектуальных» сетей электро снаб -
жения. Мировой рынок «интеллектуаль-
ных» электро сетей только для «Сименс»
с настоя щего момента до 2014 года
может составить около 30 миллиардов
евро. Это рынок бескрайних
возможностей — так же, как и рынок
возобновляемых источников энергии,
систем передачи энергии и электро-
мобильности. Вместе они станут опре-
деляющими факторами для новой
эпохи электричества. На обложке: Ожидается, что к 2050 году
электроэнергия, вырабатываемая на
тепловых солнечных и ветряных
электростанциях Африки и Ближнего
Востока, будет обеспечивать 15–20 %
потребности европейских стран в энергии. Это основная задача отрасле -
вой инициативы Desertec. «Сименс»,
один из ее основателей и главный
партнер по развитиютехнологий в рам-
ках этой инициативы, предлагает
широкий спектр решений.
стал главной темой обсуждения на
Конференции ООН по изменению
климата, которая состоялась в Копен-
гагене в декабре 2009 года.
Электроэнергия является ключевым
звеном в достижении этой цели, потому
что ее можно генерировать, передавать
и использовать без причи нения вреда
окружающей среде. Одним словом, это
идеальное решение для перехо да на
новый вид экономики, основанный на
безуглеродной энергетике. Все технологии, необходимые для
этого, уже существуют —осталось лишь
внедрить их в производство. Например,
можно добиться повышения энерго-
эффективности на каждом этапе про-
цесса преобразования энергии: на
электро стан ци ях (стр. 43), в процессе
передачи энергии, ее использовании
в зданиях (стр. 30), на промышленных
предприятиях (стр. 46) и в транс-
портных системах (стр. 34). Таким обра-
зом, количество электричества,
производимого без CO
2
, резко увели-
чится. По подсчетам Международного
энергетического агентства и Сименс, к
2030 году производство энергии при
помощи ветра увеличится в 13 раз, а за
счет использования солнечной энергии
— в 140 раз по сравнению с текущими
показа телями. Один из наиболее пока-
зательных примеров — инициатива De-
sertec по строи тельству солнечных
электростанций в Северной Африке и на
Ближнем Востоке. Недавно был создан
отраслевой консорциум, призванный
разработать и осуществить эту идею
(стр. 21). Кроме того, все больше
ветряных турбин строится на земле и на
море (стр. 18). В обоих случаях требует-
ся передача огромного количества
Новая эпоха электричества
| Обращение редактора
В
торая половина XIX века была эпохой
изобретателей. В 1866 году Вернер
фон Сименс открыл принцип действия
динамо-электрической машины, а
вместе с ним — самый эконо мич ный
способ производства электро энер гии. В
конце 1870-х годов благодаря изобре-
тению Томасом А. Эдисоном лампы
накаливания в каждом доме появился
свет. Джордж Вестингауз и Никола
Тесла проводили уникальные экспери-
менты с переменным током. Оскар фон
Миллер смог впервые в истории
передать большое количество электри-
чества на расстояние 175 километров.
Вернер фон Сименс осо знал, что
электричество «приведет к появле нию
в домах и на производстве множества
устройств, которые значительно облег-
чат жизнь человеку». Многие из этих
устройств были успешно разработаны
самим фон Сименсом. Среди них —
Картины будущего | Приветственное слово
4 Картины будущего | Весна 2010
У
важаемые дамы и господа! «Сименс» работает в России вот уже
более 155 лет. Все это время Компания
активно способствовала модернизации
российской промышленности и инфра-
структуры, внедряя в стране новейшие
технологии. Инновации - это основа
основ деятельности «Сименс». Наш
концерн добился здесь выдающихся
успехов, став технологическим лиде-
ром во многих областях энергетики,
индустрии, инфраструктуры, здравоохра-
нения, информационных технологий. Журнал «Картины будущего», кото-
рый издается «Сименс», посвящен но-
вейшим достижениям Компании в
области НИОКР. При этом в его основе
лежит уникальный подход: технологии
сегодняшнего дня проецируются на
день завтрашний с учетом массы соци-
альных, политических, экономических
и экологических факторов. Тем самым
дается некий «футуристический» сцена-
рий развития технологического про-
цесса и инноваций. И именно поэтому
журнал получил свое название - «Кар-
тины будущего». Разумеется, на базе та-
Дитрих Мёллер,
президент «Сименс» в России и Центральной Азии
кого подхода журнал расскажет Вам о
магистральных тенденциях развития
технологий в современном мире, пре-
доставит информацию о разработках
нашей Компании на всех направлениях
ее работы. Журнал уже получил международное
признание. В США, Германии, Франции,
Испании, Португалии и Турции его
читают люди, идущие в ногу со време-
нем – ведущие исследователи и разра-
ботчики, партнеры нашей Компании,
представители правительственных
организаций и крупнейших предприя-
тий, журналисты… Теперь мы начинаем выпуск адапти-
рованной версии журнала для России.
Ведь тема модернизации, внедрения
новых технологий и решений сейчас
очень важна для России. «Картины будущего» был удостоен
двух высших наград Общества техниче-
ской коммуникации как лучший на-
учно-популярный журнал, и я надеюсь,
что он будет интересен и полезен и Вам,
уважаемый читатель.
Инновации – основа основ компании «Сименс»
| Обращение редактора российского издания
У
важаемые читатели! Сегодня инновации становятся ре-
шающим фактором для успешного раз-
вития любой компании, которой важен
статус глобального игрока на рынке но-
вых технологий. Для этого нам необхо-
димо не только учитывать технологиче-
ские тенденции сегодняшнего дня, но и
четко понимать, в каком направлении
они будут развиваться в дальнейшем.
Первый выпуск журнала «Картины буду-
щего», который Вы держите в руках, –
яркий пример того, насколько полным
и интересным может быть такое страте-
гическое видение будущего уже сего-
дня. Многие инновации, о которых Вы
прочтете в этом журнале, – результат
тесного сотрудничества «Сименс» с
партнерами из академических органи-
заций и индустрии. Ведь в современном
мире знание как ресурс доступно всем.
Поэтому, для того чтобы ускорить про-
цесс проведения исследований и под-
держивать их на высочайшем уровне,
компаниям необходимо двигаться в
направлении «открытых инноваций».
Мне представляется, что «Картины бу-
дущего» как нельзя лучше отражают
суть задач, которые стоят сегодня перед
современными исследователями. Эти
задачи больше не ограничиваются
только разработкой инновационных ре-
шений. Специалисты, работающие в
подразделениях R&D, должны предви-
деть тенденции завтрашнего дня. И это
то, чем мы занимаемся в «Сименс».
Анализируя глобальные тенденции, мы
стремимся понять, какое влияние они
Мартин Гитзельс,
директор Департамента корпоративных технологий «Сименс» в России и Центральной Азии
окажут на бизнес Компании. Так мы по-
лучаем предварительную картину
ключевых технологий будущего в са-
мых разных областях.
В последнее время тема энергоэф-
фективности стала одной из наиболее
обсуждаемых. Проблема снижения
энергопотребления актуальна и для
России. Намерения российского прави-
тельства в этом отношении совершенно
определенны. К 2020 году планируется
сократить энергопотребление в стране
на 40 процентов по сравнению с базо-
вым 2007 годом. О том, как достичь
этой цели, Вы сможете узнать из статьи
об исследовании возможностей энер-
госбережения в Екатеринбурге.
Исследовательский потенциал в
области энергетики очень высок и охва-
тывает круг самых разнообразных за-
дач. Они требуют от нас нестандартных
подходов и новых решений, начиная со
снижения вредных выбросов и закан-
чивая интеграцией в единую сеть энер-
гии, получаемой сегодня из возобнов-
ляемых источников. Наш первый выпуск журнала на
русском языке посвящен именно
энергосистемам будущего. Тема взаи-
модействия городов, транспорта и
альтернативных источников энергии
раскрывается с совершенно разных
углов зрения и дает Вам возможность,
уважаемые читатели, познакомиться с
последними тенденциями развития
энергосистем и заглянуть в будущее
энергетики. Картины будущего | Весна 2010 5
Стратегическое видение будущего уже сегодня
Картины будущего | Новости
6 Картины будущего | Весна 2010
Подагра без боли
С
огласно исследованиям, проведенным в центральной больнице Ванкувера (Vancouver General Hospital), в будущем для
диагностики подагры можно будет использо-
вать компьютерную томографию (КТ), а не
метод пункции сустава, который приме-
няется в настоящее время. Сканер компью-
терной томографии (DECT) «Сименс»
позволяет проводить неинва зивное обсле-
дование, быстро и точно опре деляя
местонахождение небольших отложе ний
мочевой кислоты и выделяя их цветом на
полученном снимке. Система ком пьютерной
томографии оснащена рентгеновс кими
трубками, которые одновременно скани-
руют тело пациента с помощью двух лучей с разными уровнями энергии. Участки,
содер жащие мочевую кислоту, на изобра -
жении будут обозначены красным цветом, а
костная ткань и кальциевые отложения —
серовато-голубым. Огни большого
футбола Компьютерная томография с двумя источниками
излучения избавляет пациентов от болезненной
процедуры пункции из сустава Ю
жная Африка готовится к чемпионату мира по футболу.
Работы над стадионами и объектами инфраструктуры,
включая энергоснабжение и транспорт, будут завершены
летом этого года. Технологии «Сименс», как правило,используются практически на
всех спортивных первенствах мира. Но в Дурбане их будет просто невозможно не
заметить! Тысячи светодиодов Osram будут освещать новый стадион, удивляя зрителей
своей красотой, а специалистов — своим изумительно экономным расходом питания.
Архитекторам стадиона Moses Mabhida есть чем удивить гостей чемпионата:
70-тысячный стадион венчает арка длиной в 350 метров! В своей верхней точке она
равна высоте 30-этаж ного здания. Вечером и ночью светодиоды с каждой стороны арки
будут светиться ровным светом, который будет виден даже на расстоянии нескольких
километров.
Помимо смелого дизайна, эта уникальная архитектурная конструкция в Дурбане
отличается высокой энергоэффективностью. Светодиоды используют приблизительно
на 20 % меньше энергии, чем альтернативные решения, например люминесцентные
лампы. При этом они испускают то же количество света. Примерно 15 000 свето диодов,
установленных на стадионе, будут потреблять около 30 киловатт на полной мощности, а
их срок службы составит около 50 000 часов. Арка имеет полую стальную конструкцию,
что существенно упростит и удешевит ее техническое обслуживание. Кроме того,
светодиоды не требуют частой замены, так как они служат примерно в восемь раз
дольше, чем обычные люминесцентные лампы. Светодиоды устанавливаются в ряд из
36 штук в специально разработанные светильники Osram. Эти светильники длиной 1,8 м
похожи на большие кожухи люминесцентных ламп. Они отводят тепло от светодиодов и
защищают их от внешних воздействий. Любители футбола, которые приедут на чемпио-
нат, смогут насладиться освещением Osram в самых разных местах, например, в
аэропортах в Йоханнесбурге, Кейптауне и Дурбане, на железнодорожных станциях
нового высокоскоростного поезда «Gautrain», курсирующего между Преторией и
Йоханнесбургом, а также на автострадах. Одним словом,Южная Африка засияет во
всем великолепии, когда внимание миллионов болельщиков будет приковано к ней! Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt)
Хотя подагра является наиболее часто встре -
чающимся воспалительным заболеванием
суставов, выявить ее достаточно сложно
ввиду сходства ее симптомов с другими
заболеваниями, например артритом.
Диагноз можно подтвердить только выявле -
нием мочевой кислоты. Для этого
с помощью иглы делается пункция жидкости
из сустава. Это довольно сложная и болез -
ненная для пациента процедура, особенно
когда суставы воспалены. Врачи, проводив -
шие исследования, сообщают, что сканер
DECT позволяет обнаружить больше пора -
женных подагрой участков, чем при обыч -
ном осмотре. Таким образом, технология
DECT теперь позволяет выявлять подагру
локтей, стоп, лодыжек и коленей с
точностью, которую не мог обеспечить
метод пункции. na/sw
Около 15 000 светодиодов, украшающих арку стадиона, подчеркивают индивидуальность его архитектуры
Картины будущего | Весна 2010 7
Н
овая разработка «Сименс» позволяет транспортным
тележкам перемещаться по заводам и складам прак-
тически автономно! Система анализирует окружаю щее
пространство c помощью лазерного сканера, уста -
новленного на автоматическом подвижном креплении, и
создает трехмерную карту для дальнейшей навигации.
Новые маршруты запоминаются после первого же
проезда, в то время как предыдущие системы требовали
дополнительных средств ориентирования, таких как
отражатели, магниты или кабель индуктивного
направления.na/sw
Светлые идеи
O
sram активно использует принцип «откры-
тых инноваций» при разработке новых
технологий освещения. В рамках конкурса «LED-Emotionalize your light» профессиональные
дизайнеры и конструкторы-любители получили
возможность поделиться своими идеями.
Перед ними была поставлена задача —
предло-
жить практичные и доступные решения в
области освещения, отличающиеся простотой в
сборке и повседневной работе. Но было одно
обяза тельное условие. В предлагаемых реше-
ниях необходимо было обязательно
использовать светодиоды (LED). Кроме того,
предложенные варианты освещения непре-
менно должны были способствовать созданию
атмосферы уюта. Участники отправляли свои
идеи на веб-сайт конкурса в виде технических
описаний и графи ческих схем. Победите лей
определяли зарегистрированные пользо ватели
сайта и профессиональное жюри. К моменту
окончания регистрации в июле 2009 года на
конкурс поступило около 600 проектов из 95
стран. Общий призовой фонд конкурса
составил €7000. Полюбоваться работами
победителей можно на сайте:
www.LED-emotionalize.com.fm
Турбопосудомойка
О
собые минеральные вещества, выделяющие тепло, делают цикл
сушки посудомоечной машины Siemens speedMatic быстрее и эф -
фективнее. Цеолиты, силикатные минеральные вещества с большой
площадью поверхности и пористой структурой нагреваются при погло -
щении воды и отдают тепло. Например, при температуре 50 градусов по
Цельсию посудомоечная машина завершает стандартную программу на 15 минут быстрее, чем традиционные модели. Таким образом, speed-
Matic является самой быстрой посудо моечной машиной класса ААА в
мире. А благодаря функции энерго сбе режения EnergySave машина
потребляет примерно на 20 % меньше электричест ва, чем предыдущая
лучшая посудомоечная машина этого класса.Новый рекорд!na/sw
Автономные транспортные тележки с лазерной навигацией Цеолиты делают посудомоечную машину speedMatic самой быстрой в своем классе
Лазерный
навигатор Дизайнеры со всего мира предста-
вили на конкурс около 600 идей ис-
пользования светодиодов Osram. В
числе победителей — «Раковина
света» (на фото – слева), «Цветной
шар» (в центре) и садовые лампы,
напоминающие стебли бамбука.
Картины будущего | Новости
Диагностика
для питомцев
В
ысокотехнологичные методы диагнос -
тики, такие как магнитно-резонансная
томография (МРТ), обычно использовались
для лечения людей. Но ничто в мире
не стоит на месте: теперь технологии, когда-
то доступные только людям, стали доступны
и животным! Компания «Сименс» разрабо-
тала особое программное обеспечение
и специальные миниа тюрные катушки для
использования в вете ринарии. Эти новые
функции помогут ветеринарам ставить
более точный диагноз и проводить целевую
терапию заболеваний. Теперь переобо-
рудованные аппараты МРТ, которые раньше
использо ва лись для обследования людей,
смогут детально показать внутренние
органы небольших животных. Это важный
шаг, ведь до сих пор в ветеринарии
использовались только рентгеновские лучи
или ультразвук. Стоит заметить, что в отли-
чие от людей животным обязательно требу-
ется анес тезия перед обследованием,
поскольку неподвижность очень важна для
получения точного изображения. Перед
началом обсле до вания животных бережно
закрепляют на столе, а одеяло защищает их
от переох-лаждения.fm
Магнитно-резонансная томография (МРТ) способна помогать животным также, как и людям. К примеру, собаки
часто страдают от смещения межпозвоночных дисков. МРТ позволяет даже позволяет выявлять проблемы, свя-
занные с расположениемяиц у ожидающих потомства черепах.
В
от уже более ста лет рентгеновские лучи
получают одним и тем же способом.
Горячая нить накаливания в вакуумной
трубке испускает электроны, которые
ускоряются под воздействием высокого
напряжения и сталкиваются с электродом,
индуцируя рентгеновские лучи. Этот прин -
цип оставался неизменным, начиная
с первых аппаратов и заканчивая наиболее
современными сканерами компьютерной
томографии. Однако в настоящее время
совместное предприятие «Сименс»
и XinRay System Research Triangle Park в
Северной Каролине разрабатывает иннова-
ционную технологию, которая может
кардинально изменить положение вещей.
Рассказывает д-р Йенс Фюрст (Jens Furst) работающий в секторе «Здравоохранение»
«Сименс» над коммерциалиазцией результа-
тов исследования д-ра Отто Жу (Otto Zhou) из
университета Северной Каролины: «Мы
используем боль шое количество углеродных
нанотрубок, прикладываемых к металлу.
Такие автоэлек т ронные эмиттеры, активи-
руемые через контрольные электроды,
работают как миниатюрные источники
Ск
анирование
на основе
нанотрубок
электронов. Мы облучаем электрод пучком
электронов как обычно, и при ударе
электрод выделяет радиацию». Главное
преимущество этого метода заключается в
том, что автоэлект рон ные эмиттеры могут
быть активированы менее чем за одну
миллионную долю секунды, в то время как
обычным триггер ным источникам рентге-
новских лучей на это требуется несколько
сотых долей секунды. В настоящее время,
чтобы получить трех мер ное изображение
внутреннего строения человека, передовые
сканеры компьютер ной томографии исполь-
зуют две трубки рентгеновского излучения,
которые вращаются вокруг пациента со
скоростью 3,5 оборота в секунду, в то время
как пациент перемещается в трубе
компьютер ной томографии. В будущем
сотни миниа тюрных источников рентге-
новских лучей будут устанавливаться в
круглой трубе. Они будут поочередно
активироваться со скоростью более десяти
раз в секунду для достижения эффекта
вращения. Это позволит с более высокой точностью
наблюдать быстро протекающие процессы в организме, например распространение
контрастного вещества в крови. Кроме того,
эта технология позволит снизить дозу облу -
чения пациента с сохранением разрешения
изображения. Также появится возможность
делать четкие рентгеновские изображения
во время лучевой терапии для уничтожения
пораженных тканей. Разработка новых
источников рентгеновского излучения пока
находится на начальной стадии, и пройдут
годы, прежде чем появится рабочее
устройст во для медицинских нужд. Однако в аэропортах или на промышленных
объектах эта технология может найти свое
применение значительно раньше. Ее основ -
ное преимущество — это высокая произво -
дительность благодаря совершенно
феноменальной скорости сканирования.
Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt) Сверхбыстрые автоэлектронные эмиттеры из углеродных нанотрубок (справа), надежновстроенные в сканеры
компьютерной томографии, однажды смогут заменить сканеры с вращающимися рентгеновскими трубками
8 Картины будущего | Весна 2010
Картины будущего | Весна 2010 9
| Моделирование процессов горения
Доктор наук Андрей Бартенев со своей исследовательской командой изучают
крайне сложный процесс горения в газовых турбинах. В долгосрочной перспективе
их цель — разработка турбины, работающей на чистом водороде.
Горячие идеи
Исследователи компании «Сименс» в Москве зани-
маются моделированиемпроцессов горения в газовых
турбинах. Ожидается, что турбины, работающие на
чистом водороде, позволят сделать производственные
предприятия более экологичными. Н
а темном экране справа появляется
вручную скрученный моток проволоки,
который начинает светиться. Из небольшого
окошка в нижней части экрана вырывается язык
пламени. Пламя кажется особенно неустой -
чивым, в глубине его мерцает голубоватый
огонек. Невидимый экспериментатор открывает
газ на полную мощность, и пламя стабилизиру-
ется. Это продолжается несколько секунд. Затем
доктор Андрей Бартенев показы вает нам другое
окно со снимком такого же пламени, но на этот
раз — в виде цветного смоделированного
изображения. Модель пора зи тельно похожа на
настоящее пламя на видео. Бартенев, возглавляющий отдел «Энергетика
и энергоресурсы» в Департаменте корпоратив-
ных технологий (CT) «Сименс» в Москве, опреде-
ленно доволен. Едва ли какая-то другая
организация в мире способна смоделировать
процесс го рения в газовых турбинах с такой же
точностью, как его команда, состоящая всего из
десяти человек.
В 2005 году, когда лаборатория только созда-
валась, Бартенев, секретерь и директор CT в
России Мартин Гитзельс (Martin Gitsels) работали
одни в ста ром здании за Павелецким вокзалом.
Сегодня в департаменте работают уже более 50
сот рудников, специализирующихся в самых
различных областях; 23 из них работают в
подразделении CT в Санкт-Петербурге.
Численность персонала росла вместе с
числом успешных проектов лаборатории. В
самом начале своей работы лаборатория
получила заказ на моделирование процесса го-
рения в газовых турбинах. Всего несколько
подобных заданий было передано из Германии,
где «Сименс» располагал куда большими
исследовательскими ресурсами и где уже велись
расчеты, связанные с моделированием
процессов горения и оптимизацией формы
лопастей турбин. Но ситуация в корне
изменилась, как только весть об успехах
Бартенева и его коман ды дошла до Сектора
энергетики «Сименс» в Эрлангене, Германия.
С 1998 по 2005 гг., работая в Российской
академии наук в Москве, Бартенев занимался
химией быстропротекающих процессов при
горении и детонации и завоевал отличную
Успех диодов
К
омпания «Osram» совместно с исследова -
телями из Департамента корпоративных
технологий «Сименс» разработала экономич-
ный процесс производства органических
фото диодов. Детектор рентгеновских лучей
с плоским экраном, созданный благодаря
новой технологии напыления, в определен -
ных случаях демонстрирует лучшую произво-
ди тельность, чем детекторы, используемые
в настоящее время. Органические фото диоды
сделаны из органического пластика и содер -
жат меньшее количество кристалли ческих
полупроводников. Такие диоды являются
более дешевой альтер нативой для
использования в будущем в детекторах с большой площадью повер хнос ти.na/fm
Улучшенные
печатные
платы
И
сследователи «Сименс» разработали новое нелипкое покрытие на основе
химических нанотехнологий, которое упро-
щает процесс производства печатных плат
(PCB). Так называемый «эффект лотоса»
(водоотталкивание) используется в печатных
формах, где паяльная паста впечатывается
в платы, позволяя создавать паяные структу -
ры размером в несколько сот микрон. Эта тех -
нология также позволяет улучшить качест во
печатных плат и уменьшить количество
времени, затрачиваемого на производство,
так как, покрытые составом, формы требуют
меньше времени для очистки, чем стан дарт -
ные. Это покрытие уже нашло свое приме -
нение в реальной жизни. na/sw
Органические фотодиоды эффективны и долговечны
Каплевидное покрытие позволяет использовать более
тонкие структуры
10 Картины будущего | Весна 2010
репутацию в научно-исследовательских кругах.
Он также проводил исследования в технологи -
ческом Рейнско-Вестфальском техническом уни-
верситете Аахена (RWTH) в Германии, а также
для агентства НАСА в США. Его репутация среди
ученых Москвы сегодня обеспечивает «Сименс»
значительное преимущество. Группа исследова -
телей под руководством Бартенева теперь
полностью загружена работой, и только прису -
щая русским скромность не позволяет им приз -
нать, что большинство моделей газотурбин ного
горения, которые используются в «Сименс»,
родом из Москвы. Основной задачей команды является тести -
ро вание новых камер сгорания, разработанных
их коллегами из Германии. Сюда относятся
виртуальное моделирование горения в камене
сгорания и исследование поведения с учетом
различных параметров, например, состава газа,
интенсивности подачи газа и процессов смеше-
ния.Затем результаты отправ ляются специа-
листам в Германию, которые на их основе
создают проекты камер сгорания и тур бин. Сами
компоненты турбин не модели руются в Москве.
«Мы занимаемся только самим пламе нем», —
говорит Бартенев. Сложное моделирование пламени. На вопрос,
существует ли некая оптимальная камера
сгорания или газовая смесь, доктор Бартенев
отвечает отрицательно, объясняя, что сущест -
вуют десятки различных моделей камер
сгорания для турбин, производительность кото -
рых варьируется от сотен киловатт до сотен
мегаватт. Кроме того, в этом процессе может
участвовать натуральный или синтетический
газ – смесь водорода и окиси углерода. Вот
почему модели рование процессов столь важно.
Они значитель но снижают временные и
денежные затраты, устраняя необходимость
тестирования каждой новой модели в
лаборатории.
Однако разработка алгоритмов для модели -
рования таких процессов представляет собой
непростую задачу. Для успешной разработки по-
добных алгоритмов требуются два компонента:
один программный модуль для расчета кинети-
ческих процессов химической реакции, и второй
модуль для анализа динамики газа, рассчиты-
вающий нестационарное движение газа в
камере сгорания в интервале нескольких милли-
секунд. Последний модуль является коммер-
ческим программным продук том. Существует и
стандартное программное обеспечение для
выполнения задач первого модуля, однако эти
процессы достаточно слож ны и требуют
огромного количества вычисли тельных
ресурсов. В то же время упрощение методики
расчета снижает точность, поскольку расчеты
химических реакций чрезвычайно сложны.
При анализе горения синтетического газа,
получаемого, например,при газификации угля,
каждый шаг расчета обычно включает 16 ви дов
реакции и 48 обратимых путей реакции, которые
зависят от распределения температуры и
давления. Например, кислород из воздуха
реагирует с водородом, образуя воду.При реак-
ции с углеродом он образует окиси или двуокиси
угле ро да, а с азотом - различные оксиды азота.
«Один расчет газовой динамики требует от нас
сделать тысячу химических расчетов», —
рассказывает доктор Бартенев. Полный расчет
занимает несколько месяцев даже при исполь -
зовании высокопроизводительного кластера из
108 процессоров и 672 Гб опера тивной памяти,
расположенного в помещении с пос тоянным
охлаждением. Именно такая систе ма находится в
лаборатории «Сименс» в Москве.
К счастью, в эпоху «холодной войны»
советские ученые интенсивно работали над
созданием ракетных двигателей и изучением
процессов детонации, поэтому в России
найдется эксперт по любому вопросу,
связанному с исследованиями горения. Когда специалистам CT потре бовалась
помощь, они обратились в Институт химической
кинетики и горения в Новосибирске, входящий в
состав Российской академии наук, давнего
партнера «Сименс». Олег Коро бей ни чев,
профессор института, — один из крупнейших
найти в Национальном исследовательском ядер -
ном университете (МИФИ) на юго-востоке
Москвы. МИФИ, являющийся одновременно ядерным
исследовательским центром и университетом,
был создан в 1942 году. Позднее в нем был
разработан детонатор для первой атомной
бомбы в Советском Союзе. В наши дни на его
территории работает небольшой эксперимен -
тальный реактор. В этом учреждении работает
много ученых, занятых в секретных проектах
российских военных. «Мы придерживаемся строгих указаний,
установленных российскими и немецкими
властями, и разделяем гражданские и военные
исследования», — говорит г-н Гитзельс. Однако
наше сотрудничество было настолько успешным,
что в настоящий момент существуют планы по
Картины будущего | Моделирование процессов горения
в мире специалистов в области кинетики хими-
ческих реакций. Он занимается упрощением
сложных химических реакций — похожим
образом мате ма тики сокращают чрезмерно
длинные форму лы до нескольких элементов.
Ему удалось зна чительно упростить формулы
реакций горе ния синтетического газа (с 16 до 13
компонентов и с 48 до 14 путей реакции) без
значительного снижения точности результатов.
Международное сотрудничество. Исследова -
те ли «Сименс» опираются на опыт своих
зарубежных коллег, проводивших реальные
экспе рименты в лабораторных условиях, пос -
коль ку в России получить разрешение на про -
ведение коммерческих экспериментов зачастую
затруднительно. Вероятно, наибольшее число
специалистов по горению и детонации можно
созданию совместной лаборатории к 2010 году.
«Сименс» и МИФИ будут финансировать ее в
определенных про порциях, которые еще
предстоит определить.
Это позволит расширить исследовательскую
базу в МИФИ и поддержать теоретические иссле-
дования университетских ученых, таких как
Сергей Фролов, профессор кафедры горения
и детонации, который использует компьютерную
модель, чтобы объяснить, как происходит спон -
танное воспламенение. Подобные возгорания,
похожие на бенгальские огоньки на видео -
записи пламени сингаза, проис хо дят из-за
локального повышения темпера туры, вызван-
ного колебаниями давления. В моделях Фролова очаги самовоспламене-
ния обозначаются красными точками, от
которых берет начало распространение высоко-
Доктор наук Бартенев записывает характеристики различного газового пламени для дальнейшего анализа. Картины будущего | Весна 2010 11
темпе ратурного фронта горения. Они
показывают, что сни жение температуры
пламени всего на 50 гра дусов по Цельсию может
предотвратить са мо возгорания. «Это стоит при-
нять во внимание при создании будущих газовых
турбин, в особенности тем, что работают на водо-
роде», — говорит Сергей Фролов.
В настоящее время студенты МИФИ
конструируют стальную основу, внутри которой
через несколько месяцев будет размещена
новая камера сгорания для работы с чистым
водородом. Вместо давления в 20 бар, как
в предшествующей модели, новая камера сгора-
ния будет действовать при давлении в 200 бар,
поэтому стальные пластины для защиты от дето-
национной волны будут значительно толще.
Чистый водород — это естественное топливо, и в
этой лаборатории собираются изучать
турбины в начальной стадии работы будут
использовать воздух, на 78 процентов состоя -
щий из азота, химического элемента, который
способен доставить немало проблем даже
экспертам по горению. Бартенев рисует диаг -
рамму выбросов, которые производит газовая
турбина, по отношению к ее рабочей темпе -
ратуре. Когда температура растет, эффектив -
ность турбины также поднимается, и произво -
дится меньше оксида углерода, что хорошо для
экологии. Однако при более высоких темпера -
турах выделяется большое количество оксидов
азота, а именно смесь азота и кислорода
является причиной смога и кислотных осадков.
на пламя свечи, водородное пламя в обычной
камере сгорания выглядит на температурном
изображении скорее как следы ног на цветном
снегу. Это связано с высокой скоростью горения
водорода. Фронт пламени распространяется со
скоростью десять метров в секунду, создавая
нестабильные участки. Для сравнения, пламя
природного газа распрост ра няется со скоростью
всего лишь в 0,4 метра в се кунду, что делает его
горение более стабильным.
Однако водородное пламя можно стабилизи -
ровать, как показано в модели вихревой горел -
ки, разработанной Степаном Полиховым. Здесь
водород поступает в камеру из четырех каналов,
поведение пламени при его сгорании. Это очень
многообещающий проект, поскольку водород
обладает в четыре раза более высоким
соотношением энергии к массе, чем природный
газ. Кроме того, сгорание водорода вместе с
чистым кислородом в газо вой турбине — это
возможность воплотить в жизнь мечту о заводах
с нулевым выбросом вредных веществ. При
сгорании водород и кислород образуют воду и
ничего больше! Хотя все производители оборудования с нетерпением ждут появления газовых турбин,
работающих на водороде, нулевой уровень
выбросов вредных веществ в ближайшее время
все еще остается недостижимой задачей. Тому
есть несколько причин. Одна из них — крайне
энергоемкое производство чистого кислорода.
Это означает, что даже в будущем газовые
Это общая проблема всех газовых турбин,
сжигающих воздух, независимо от того,
работают ли они на природном газе, водороде
или газифицированном угле.
Стабилизация пламени. Наряду с виртуальным
тестированием камер сгорания газа перед
исследователями «Сименс» в Москве стоит
другая задача — моделирование новых камер,
которые могут обеспечить минимальные
выбросы оксида азота при повышении
температуры. Здесь самым важным является
стабилизация пламени, поскольку чем меньше
температура и стабильнее пламя, тем меньше
будут выбросы. Коллега доктора Бартенева Сте-
пан Полихов демонстрирует результаты расче-
тов, явно указывающие на проблему. Вместо
однородного булавовидного пламени, похожего
Бартенев и Гитзельс, возглавляющий CT в России, исследуют динамику пламени. Турбины будущего смогут сжигать водород и кислород, выделяя... чистую воду! расположенных по углам, что заставляет газ
вращаться, а пламя — подниматься вверх, как
пламя свечи. Практически идентичное изобра -
жение, полученное в ходе тестирования горения
в лаборатории Департамента корпоративных
технологий «Сименс» в Эрлангене, показывает,
насколько точно моделирование описывает
подобные эксперименты. Вихревая горелка
снижала выбросы оксида азота как при
моделировании, так и в реальном эксперименте. Но в команде Бартенева появилось еще
несколько идей о том, как можно стабили -
зировать водородное пламя. Одна из них, уже
запатентованная, включает трубу с квадратным
сечением, которая улучшает смешивание
водорода с воздухом, давая двум газам больше
времени на смешивание за время их нахож -
дения в трубе. Это уменьшает пламя и огра -
ничивает объем, внутри которого может
повышаться температура и, как следствие,
образовываться оксид азота. Многие исследователи высоко оценили эту
конструкцию, поскольку она позволяет удержи -
вать пламя вдали от стенок камеры сгорания и ло -
паток турбины. Водород сгорает вместе с воз ду -
хом при адиабатической температуре пла ме ни
2200 градусов, а с чистым кислородом — при
температуре 3200 градусов по Цельсию. В то же
время самая высокая температура сгорания
природного газа в газовых турбинах составляет
менее 1950 градусов по Цельсию. Даже при
такой, более низкой температуре, лопатки турби -
ны требуют воздушного охлаждения, поэтому
в настоящее время разрабатываются новые
материалы на основе специальной керамики.
Регулирование пламени, а также применение
подобных материалов позволят турбинам выдер -
жи вать температуры сгорания водорода.
Экологические преимущества подобной
технологии трудно переоценить. Действительно,
водород можно получать из возобновляемых
источников энергии, например биомассы,
солнечной энергии, энергии ветра или
гидроэлектроэнергии. Кроме того, помимо
высокого КПД, подобная турбина имеет массу
других преимуществ. По словам Бартенева,
четырехкратное увеличение мощности, нулевые
выбросы и возможная скорая нехватка
ископаемых ресурсов энергии — делают
водородное топливо крайне перспективным
решением. Бернд Мюллер (Bernd Muller)
Коротко о главном
2030
Электростанция 2030 года. Площадь самой
большой в мире тепловой солнечной элек-
тростанции в пустыне Марокко составляет
1000 квадратных километров. По линиям высоковольтных передач электричество под
напряжением в 1000 киловольт передается
на побережье, где превращает соленую воду
в чистую питьевую. Уже оттуда через море
электричество поставляется в Европу и обеспечивет экологичной и чистой энергией
множество стран. 12 Картины будущего | Весна 2010
Электросети будущего | Сценарий 2030
Марокко, 2030 год. Карим работает
инженером на крупнейшей в мире
тепловой солнечной электростанции,
которая обеспечивает энергией дале-
кую Европу. Каждый вечер он находит
время, чтобы полюбоваться закатом
над бесчисленными рядами параболи-
ческих зеркал. Но сегодня он наблю-
дает за этим зрелищем не один.
18 Урожай с больших высот
«Сименс» ведет строительство
самой крупной в мире ветровой
электространции в Северном море
на побережье Дании. Ветровые
турбины настолько прочны, что мо-
гут выдержать даже самый жесто-
кий шторм.
21 Энергия пустыни
Цель инициативы Desertec – помочь
Европе удовлетворить свои буду-
щие потребности в энергии за счет
солнечных электростанций в Север-
ной Африке. Технологии, необходи-
мые для этого, существуют уже
сегодня.
34 Энергию ветра – колесам
Авомобили могут стать мобиль-
ными накопителями энергии и
играть стабилизирующую роль в
энергосистеме будущего. «Сименс»
проводит анализ того, как транс-
порт, электросети и возобновляе-
мые источники энергии могут
взаимодействовать друг с другом.
Электрический караван
дружески называет огромную солнечную
теплоэлектростанцию в марокканской пустыне. В закатном блеске просторы бесчисленных
зеркал превращаются в море красных огоньков.
С тех пор как пять лет назад Карим приехал сюда в
качестве помощника менеджера на крупнейшей в
мире солнечной тепловой электро станции, он ни
разу не упускал воз можности посмотреть, как
кончается день. Карим живет и работает вместе с коллегами в
небольшом поселении на окраине станции.
О
тражение человека, идущего мимо
сверкающих зеркал, странным образом
искажается. Подобно миражу, оно плывет по
нескончаемой линии зеркальных поверх ностей,
ненадолго останавливается и снова продолжает
свой путь. Ни малейшего дуновения ветра.
Солнце уже низко, но столбик термометра не
опускается ниже 30 градусов по Цельсию. Карим
спешит: он хочет успеть полю боваться закатом.
Для этого перед самым заходом солнца надо
взобраться на холм над «сковородкой» — так он
Площадь станции составляет около 100 квадрат-
ных километров.Для управления ею эксперты в
области сол нечной энергии используют тысячи
специаль ных сенсоров. Как только эти кро шечные
цифровые «помощники» замечают неисправ -
ность, Карим и бригада техничес кого
обслуживания приступают к работе. Карим, живущий в пустыне всю жизнь,
движется сквозь зной медленно и осторожно —
его рубашка всегда остается сухой, в то время как
его европейские коллеги суетятся и мучаются от Картины будущего | Весна 2010 13
Перед современными
электросетями стоят
новые и очень
непростые задачи. Им необходимо не
только аккумулировать
большое количество
энергии ветра и солнца,
но также включить в свою систему
постоянно растущее
число небольших
производителей
электроэнергии. Инфраструктура,
которую мы имеем на сегодняшний день,
не справляется с этой
задачей. Решение
проблемы лежит в
создании «интеллекту-
альной» сети, способной
обеспечить баланс
производства и распределения
электроэнергии.
| Тенденции
14 Картины будущего | Весна 2010
пота. Но сейчас он очень спешит. Лишь подойдя к
гаражу с внедо рож никами, он переводит дух. Карим — профессиональный инженер
и выдер жанный человек. Он редко ругается —
только если в чай недоложили сахара или кто-то
из сослуживцев забыл заправить машину, как
сейчас. Электромобиль не включен в розетку, пита ние
на которую подается с солнечной электростанции.
Но Карим все же занимает место водителя и
включает кнопку стартера. Слышится негромкий
звук работающего электродвигателя мощностью
в 150 киловатт. Значок на панели управления
показывает, что батарея заряжена лишь на десять
процентов. С полным аккумулятором машина
проходит 350 километров, поэтому десяти
процентов недоста точно, чтобы добраться до
вершины холма. Внедорожник оснащен небольшим, но очень
эффективным аварийным двигателем, который
работает как генератор и позволяет автомобилю
покрыть дополнительное расстоя ние в 300 кило-
метров. Бензобак все еще полон. Удов-
летворенный показаниями приборов, Карим
выжимает педаль газа — и вот уже внедорожник
почти бесшумно трясется по песчаной дороге к
холму.
Последняя часть пути дается труднее всего.
Электромобиль с трудом преодолевает сопротив-
ление песка, но все-таки достигает своей цели.
Карим выходит из машины и спешит на вершину.
Солнце уже нависло над горизонтом, и воздух
стал прохладнее. С моря доносится легкий бриз.
Но Карим его не замечает. Он чувствует запах
гари. Неподалеку он находит небольшой костер.
Перед ним сидит кочевник, греющий чайник над
потрескивающим пламенем. Старик при ветствует
его привычным «салам» и жестом предлагает
подойти ближе. Карим давно не видел
кочевников в этих краях, но знает, что они могут
появиться в любой момент. Карим дружески
кивает и садится рядом возле костра. «Меня зовут Хуссейн, — говорит старик,
передавая Кариму стакан чая. — Что привело
тебя сюда?». Карим бросает несколько ложек
сахара в чай. Он проводит рукой по песку.
«Видишь эти бесчисленные зеркала, отражаю щие
последние лучи заходящего солнца? Они
вырабатывают электричество из солнечного
тепла. Эта электростанция производит элект -
ричество для всего Марокко. Моя работа —
следить, чтобы все шло гладко». Хуссейн смотрит на станцию, начинающую
сверкать красными бликами в лучах заката.
«Электростанция? По-моему, больше похоже на
произведение искусства какого-нибудь безум ного
европейца». Карим усмехается. «Может быть, ты и прав. Эта
технология действительно из Европы. Такие
установки сейчас строятся по всей Северной
Африке. Их строят уже несколько лет. Зеркала
автоматически вращаются, чтобы всегда быть
обращенными к солнцу. Они ловят солнечные
лучи и фокусируют их в трубе, наполненной
особой солью. Эта соль нагревается до 600 граду-
сов по Цельсию и вырабатывает пар, который, в
свою очередь приводит в движение турбину,
генерирующую электричество». Хуссейн указывает на запад, где солнце
постепенно опускается за горизонт. «А что же
происходит, когда становится темно?» —
спрашивает он. «Электростанция оснащена
системой хранения, содержащей ту же соль, что и
в трубах, — объясняет Карим. — Эта соль хранит
столько энергии, что станция способна
вырабатывать электричество и ночью». Кочевник погружается в раздумья. «Но зачем
же нам столько электричества? — спрашивает он.
— Здесь только пыль, галька, да и Касабланка очень
далеко». Карим указывает на высоко вольтную
линию электропередачи, идущую через пустыню на
север от станции. «Часть энер гии мы используем
для переработки морской воды в питьевую», —
отвечает он. Хуссейн одобрительно кивает. Теперь
ему понятно. «Кроме того, большую часть энергии мы
продаем европейским странам, которые хотели
бы меньше зависеть от нефти, природного газа и
угля. Энергия передается за счет линий
электропередач, такой, как эта. Это как караван.
Электричество пере дается на расстояние до 3000
километров в города Европы, которые
потребляют огромное коли чество энергии. При
этом передача с напря жением тока в 1000 кило-
вольт позволяет донести электроэнергию
практически без потерь». Карим довольно потягивает чай. «В пустыне
наше прошлое и будущее, — задумчиво говорит
он. — Раньше мы качали нефть, а сегодня
накапливаем солнечную энергию». Старик мягко кладет ладонь на плечо Карима.
«Солнце дает нам все, что нужно для жизни, и
наши предки знали это, — говорит он с улыбкой,
протягивая своему гостю теплое одеяло. — Ночь
приходит быстро. Вот, возьми. Хоть рядом и стоит
твоя гигантская электро станция, дрожишь ты, как
загнанный верблюд».
Флориан Мартини (Florian Martini)
Электросети будущего
| Сценарий 2030
Картины будущего | Весна 2010 15
Включите мечту
В будущем производство энергии будет только возрастать. Однако
старые электросети едва ли способны справиться с сегодняшними
объемами электроэнергии. Опасность возникновения «пробок»
в электросетях становится абсолютно реальной.
вольт, что соответствует электросетям среднего
напряже ния. Дальше начинается локальное
распределение: на этом этапе подстанции
снижают напряжение до 230–400 вольт и
направляют электроток в сети низкого
напряжения, которые и питают розетки
конечных потребителей.
Требуются электромагистрали. Несмотря на
почтенный возраст многих линий электро передач
на континенте (большинству из них уже более
40 лет), электроны до сих пор перемещались по
электросетям Европы без осо бых проблем. Но
возникновение «пробок» неиз бежно, поскольку
«электропоток» постоянно растет. Согласно
данным Международного энер ге ти чес кого
агентства, в 2006 году в Европейскомсоюзе было
выработано приблизительно 3600 тераватт-часов
(ТВт/ч) электроэнергии. К 2030 году, как ожи -
дается, этот показатель возрастет до 4300 ТВт/ч. Не следует также забывать, что современная
энергетика движется в сторону большей эколо -
гичности. Согласно прогнозам, через 20 лет в структуре мировой энергетики доля электро -
энергии, вырабатываемой за счет возоб-
новляемых источников, соста вит 30 %. Сегодня
это всего 18 процентов. Однако с ростом доли
электроэнергии за счет во зобнов ляе мых
источников, будет увеличиваться и неста биль -
ность всей электросети. Экологи чески чис тая
энергия в основном генерируется ветровыми
электростанциями (см. стр. 18), поэтому объем
энергии, поступающей в сеть во время шторма и
сильных ветров, будет намного превышать
потребности, а в безветренные дни — наоборот. Вторая проблема состоит в том, что электро -
сети завтрашнего дня должны также интегри -
ровать в свою систему постоянно растущее
число небольших региональных производите -
лей электричества. «Инфраструктура произ -
водст ва электроэнергии становится все более
децентрализованной: сегодня она включает
небольшие установленные на крышах устройст -
ва для использования солнечной энергии,
электроустановки, работающие на биомассе,
мини-теплоэлектростанции и многие другие
энергогенерирующие объекты, — рассказывает
доктор Михаэль Вайнхольд (Michael Weinhold),
технический директор Сектора энергетики «Си-
менс». — В результате во многих регионах
привычное движение электротока от передаю -
щей сети к распределительной может на
некоторых участках или в некоторые периоды
времени изменять свое направление». По
словам Вайнхольда, инфраструктура нашей сети
к этому пока еще не готова. Операторы электросетей и правительство
согласовали возможные способы решения
указанной проблемы. Помимо интенсивного
расширения электромагистралей, необходимо
коренным образом изменить сами электросети.
«В настоящее время они еще далеки от того,
чтобы быть «интеллектуальными», — объясняет
Вайнхольд. — Общий уровень автоматизации
энергосистемы все еще очень низок». В част -
ности, распределительные электросети низкого
напряжения часто преподносят коммунальным
службам настоящие сюрпризы. В связи с от сут -
ствием компонентов, способных передавать
дан ные о функционировании сети, зачастую мы
В
одители, рискнувшие отправиться на своем
автомобиле по лабиринту улиц большого
города, — всего лишь часть одного большого
целого. Десятки тысяч машин дви жутся в разных
направлениях, пытаясь добраться к месту
назначения сквозь плотную сеть автомагист-
ралей. Обеспечить надлежащее функ цио ниро-
вание такой сети непросто. Даже в благо приятные
дни дороги безнадежно перегру жены, и
движение может встать в любой момент —
достаточно пары небольших аварий. А что если
забастовка или гололед? Во избе жание коллапса
городской транспортной инфра структуры каждая
городская админист ра ция рано или поздно
вынуждена решать вопрос ее расширения.
Аналогичная ситуация складывается и с
электросетями. Электричество бежит по медным
«магистралям» от электростанций к потреби-
телям. На своем пути оно проходит ряд
магистральных сетей, разделенных подстан -
циями,которые выполняют роль светофоров или
железнодо-рожных стрелочных переводов и
преобразуют напряжение тока, прежде чем
направить электроэнергию в следующую сеть.
На протя-жении сотен километров от электро -
станции до подстанций напряжение в сетях
переменного тока составляет 220–380 кило -
вольт (кВ). На под станциях напряжение
снижается до 110 киловольт, и только после
этого ток поступает в так называемую
распределительную электросеть высокого
напряжения. Здесь ток распределяется по
населенным пунктам или крупным промы -
шленным объектам, где в зависимости от
региона напряжение снижается до 6–30 кило-
16 Картины будущего | Весна 2010
Электросети будущего
| Тенденции
распределительных электросетей и другим
участникам рынка. Окончание проекта заплани-
ровано на 2012 год. Рузитшка уверена, что такие
проекты, как E-DeMa, существенно повышают
перспективы создания «интеллек туаль ных» сетей:
«Эта технология доступна, и она работает. Вполне
возможно, что уже к 2015 году такие сети реально
начнут работать».
Устойчивая подача энергии. Другой задачей,
которая будет способствовать дальнейшей опти-
мизации сетей, является устойчивая подача энер-
гии. По мере того, как структура современных се-
тей становится более сложной, возрастает и
значение контроля над распределением электро-
энергии. Такой контроль может осуществляться
уже существующими элементами сети, например,
так называемыми вакуумными устройствами по-
вторного включения. Эти устройства исполь-
зуются для защиты электросети в случае корот-
кого замыкания. Их важной функцией является
способность возвращаться в исходное положение
после определенного отрезка времени, повторно
замыкая линию электропередач в случае сбоя.
Современные распределительные электро-
сети, как правило, оснащены целым рядом таких
устройств. Однако иногда локальных настроек от-
дельного устройства недостаточно для поддержа-
ния нормальной работы целой сети. При серьез-
ной перегрузке их несогласованная работа
может привести к каскадным отключениям во
всей сети. Исследователи из Департамента корпо-
ративных технологий в России уверены, что нали-
чие централизации в схеме управления такими
устройствами помогло бы решить эту проблему и
обеспечило координацию их работы. Используя
новую комбинацию алгоритмов, специалистам
единственное достоинство «умных» электро -
счетчиков. «Они позволяют сформировать
точную картину энергопотребления и обеспе -
чить более эффективный контроль, — добавляет
Гюнтер. — Кроме того, их наличие является
обязательным условием активной деятельности
на рынке электроэнергии».
Зебнем Рузитшка (Sebnem Rusitschka),
сотрудник Департамента корпоративных техноло-
гий «Сименс», тоже уверена, что электросети буду -
ще го должны быть «интеллектуальными».
не можем получить важную информацию,
напри мер, фактический объем используемой
потребителями электроэнергии или информа-
цию об эффектив ности и состоянии линий
передач. Проведенное компанией «Accenture»
исследо ва ние показало, что в сетях теряется
(или воруется) до 10 % электроэнергии, причем
постав щики энергии пребывают в полном
неведении по этому поводу. В крупных городах
некоторых развивающихся стран такие потери
составляют 50 %; при этом поставщики
электроэнергии даже не знают о перебоях
в энергоснабжении — по крайней мере, до
получения первой жалобы. Во избежание подобных ситуаций Европейс -
кий союз в 2005 году выступил с инициативой
создания так называемой «интеллектуальной»
сети — инфраструктуры производст ва и
распределения электроэнергии с гибкой сис-
темой управления. «Интеллектуальная» сеть —
это симбиоз энергосистемы и информационных
технологий, — объясняет Вайнхольд. — Симбиоз,
который делает работу электросетей прозрачной,
а также позволяет осуществлять ее мониторинг,
облегчая управление и контроль».
Правительства и компании выделяют значи -
тельные средства на реализацию этой концеп ции.
Например, Департамент энергетики США выде -
лил на проекты по созданию «интеллектуальных»
сетей в США около 4 миллиардов долларов.
Коммунальные службы Германии до 2020 года
планируют инвестировать в технологию «интел-
лектуальных» сетей почти 25 миллиардов евро.
Ключевые компоненты энерго системы будущего
уже существуют, а в некото рых странах даже
используются в ограниченном масштабе.
Примером могут служить «интеллек туаль ные»
электронные счетчики электроэнергии. По словам Экардта Гюнтера (Eckardt Gunther),
возглавляющего центр разработки «интеллек -
туаль ных» сетей в Секторе энергетики «Сименс»
«В будущем электромагистрали будут не только
пересекать границы стран, но и соединять
континенты».
(г. Нюрнберг), именно «интеллектуальные» элек-
тросчетчики должны стать ключевым элементом
таких сетей. «Они впервые позволят поставщи -
кам энергии и потребителям подробно фиксиро-
вать объемы потребляемой энергии и объемы
энергии, поступающей в сеть», — говорит он.
Преимущество очевидно: подроб ный учет
объемов потребления электроэнергии даст
возможность использовать более гибкую
систему тарифов, чтобы согласовать потребле -
ние с поставками. Это поможет снизить расходы
и сократить выбросы CO
2
в атмосферу. Сегодня
мы имеем дело с обратной ситуацией: если
потребление превышает ожидаемые показа -
тели, значит, необходимо увеличивать произ -
водство электроэнергии. Предоставление
ин фор ма ции о распределительной сети — не
В рамках проекта E-DeMa (развитие и демонст -
рация рынков электроэнергии локаль ного
производства), субсидируемого федеральным
правительством Германии, Рузитшка отвечает за
разработку интерфейса, обеспечивающего
взаимодействие «умных» электросчетчиков,
систем управления данными и электронными
рыночными площадками. «Помимо всего
прочего, мы пытаемся определить необходимую
конфигурацию взаимодействия этих компо-
нентов, т. е. проанализировать, какие данные
следует передавать и как мы сможем извлекать из
них полезную информацию», — объясняет она.
Благодаря особым средствам взаимодействия
частные и коммерческие потребители смогут
подключаться к электронному рынку и получать
доступ к продавцам электроэнергии, операторам
департамента удалось разработать новую схему
управления за распределением электрической
энергии. Это новое решение будет способство-
вать более стабильному распределению энергии
и позволит минимизировать сбои в сети.
Виртуальная сеть. Еще одним компонентом
умной электросети является «виртуальная
электростан ция». Идея заключается в том, чтобы
с помощью виртуальной сети подклю чить к
энерго системе небольших производи телей
электро энергии (мини-теплоэлектростанции,
уста новки, генерирующие электричество за счет
энергии ветра, солнца или биомассы, а также
гидроэлектростанции), которые раньше подава ли
электричество непосле довательно и отдельно
друг от друга. «Это позволило бы таким произво-
дителям объединить свою электроэнергию и
продавать ее на рынке, который пока остается
недоступным для мелких поставщиков», —
говорит Гюнтер. Это принесло бы определенную
выгоду и самой электросети. «Объединившись в
виртуальную электростан цию, действующую как
гибкая единица, неболь шие производители
смогли бы обеспечить необхо димый уровень
компенси рующей энергии и тем самым
стабилизировать работу единой сети», —
продолжает Гюнтер. Так называемая компенсиру -
ю щая энергия — это дополнительная к базовой
нагрузке энергия, позволяющая удовлетворить
спрос в пиковые периоды потребления электри -
чества. Для получения компенсирующей электро -
энергии необходимы электростанции, способные
быстро начать ее производство; при этом ее цена
за 1 кВт/ч выше, чем за 1 кВт/ч базовой нагрузки.
Энергию для базовой нагрузки, как правило,
обеспечивают «рабочие лошадки» энергетики —
Картины будущего | Весна 2010 17
Большая часть электроэнергии будущего будет производиться из
возобновляемых источников, например ветра. Технология HVDC
позволит передавать получаемую энергию на большие расстояния
(на фотографии - трансформатор напряжением в 800 киловольт). круглосуточ ные электростанции, работающие на
угле или ядерном топливе.
Принципиальным требованием к электро -
сетям будущего является стабильность. Однако,
для управления большими объемами электро -
энергии, поступающей с ветровых или солнеч -
ных тепловых электростанций, число которых
постоянно растет, одних интеллектуальных сетей
недостаточно. «Предстоит большая работа и в
сфере технического обеспечения, — говорит
Вайнхольд. — Необходимо значительно увели -
чить число линий электропередач, поскольку
законы физики ограничивают возможности пе -
ре дачи электроэнергии за счет проводов и
кабелей». Согласно исследованию, проведен ному
Агентством энергетики Германии (DENA), только
для передачи ветровой электроэнергии, которая
будет производиться в Германии в будущем, не-
обходимо провести модернизацию примерно
400 километров высоковольтных линий элек-
тропередач, а к 2015 году дополнительно
построить еще 850 километров линий.
«Интеллектуальные» электросети. Другой
проблемой являет ся постоянно увеличи-
вающееся расстояние между энергогенери-
рующими объектами и пот ребителями. Одним
из возможных решений могут стать высоко-
вольтные линии постоянного тока (HVDC),
способные с мини мальными потерями
предавать большие объемы электроэнергии на
тысячи километров. В настоя щий момент
«Сименс» ведет строительство самой
высокоемкой системы передачи HVDC в Китае.
Оно должно завершиться к 2010 году. Эта
система позволит передавать электроэнер гию,
произведенную на гидроэлектростанциях, с
рекордным напряжением 800 киловольт на
расстояние в 1400 километров. Вайнхольд
полагает, что в будущем таким электро-
магистралям будет под силу не только пересечь
национальные границы, но и соединить конти-
ненты. «Мы создадим в регио нах электросети
нового поколения, которые будут способны
объединить в одну энергосистему различные
климатические зоны и часовые пояса, —
говорит он. — Это позволит выгодно
использовать колебания энерго потребления,
связанные с сезонными изменениями,
временем суток и географичес кими характе-
ристиками регионов». Благодаря таким
электросетям передача огромного коли чест ва
солнечной энергии из Северной Африки в
Европу станет реальностью. Именно над этой
задачей работают участники проекта Desertec (см. стр. 21). «Электроэнергия сделает
нас еще ближе», — считает Вайнхольд.
Помимо новых электромагистралей, которые
обеспечили бы надежность электросетей
будущего, необходимы резервные мощности.
Также потре буются устройства промежуточного
хранения излишков электроэнергии, произ-
водимых не пос тоян ными источниками энергии
и посту паю щих в единую электросеть. Как
правило, функция хранения возлагается на
гидроаккумулирующие электростанции, однако
в Центральной Европе нет возможности
дальнейшего наращивания энергомощностей.
Как следствие, во избежание перегрузки
электро сети во время перепроизводства,
постав щикам придется либо останавливать
ветровые электростанции, либо отдавать кому-то
эти излиш ки электроэнергии и, к тому же, пла-
тить за это. Одним из решением этой проблемы в
будущем могли бы стать электромобили. Они
служили бы своего рода временными
устройствами для хранения лиш ней
электроэнергии, а затем по мере необходи мости
возвращали бы ее в сеть, но уже по более
высокой цене (см. стр. 34). Например, если
к энергосистеме подключить 200 000 электро -
мобилей, то при необходимости в сеть можно
будет за довольно короткий срок направить до
8 гигаватт электроэнергии. Это было бы даже
больше, чем требуется Германии на настоящий
момент. В 2011 году в Дании в рамках проекта
EDISON, в котором также учавствует «Сименс»,
начнутся испытания таких электромо билей и
других решений. Вайнхольд уверен, что мы стоим на пороге
новой эпохи в энергетике: «Еще вчера главную
роль в энергетике играла нефть, однако
изменение климата застав ляет человечество
искать другие источ ники энергии». Электри -
чество постепенно становится основным энерго -
но сителем, завоевывая все новые сферы нашей
жизни. И это благотворно скажется на климате
планеты, поскольку электричество можно
производить и передавать с помощью эко ло -
гически чистых и энергоэффективных
технологий.
Флориан Мартини (Florian Martini)
Урожай с больших высот
«Сименс» ведет строительство самой крупной в мире морской ветровой электростанции в 30 километрах от побережья Дании. Это непростой проект как с технической точки зре-
ния, так и в плане материально-технического обеспечения. Вес отдельных компонентов
достигает десятков тонн, а в собранном виде вся конструкция должна работать безупречно
в сложных условиях Северного моря, даже во время сильного шторма. Более того,
надежнуюработувсейсистемынеобходимо обеспечить не менее чем на 20 лет. Сооружение самой большой в мире ветровой электростанции, Horns Rev II у побережья
Дании, представляет собой действительно амбициозный проект. Начиная от производства
роторов и заканчивая их доставкой к заливу и сборкой в открытом море, все этапы
строительства исключительно сложны с технической точки зрения. передает вращение лопастей на генератор,
застав ляя его крутиться со скоростью 1500 обо -
ро тов в минуту. Когда скорость ветра превышает
11 метров в секунду, генератор способен
производить 2,3 мега ватт электроэнергии, но
только при условии, что в гондоле нет
посетителей. «Когда к нам кто-нибудь приходит, в
целях безопасности мы отключаем ветровые
турбины», — объясняет Моллер, возглавляющий
отдел морских техно логий (Offshore Technology)
в подразделении ветроэнергетики «Сименс» в
Дании. Однако это небольшое утешение для
посетителей. Стоя на стальной решетке, сложно
избавиться от страха бездны, от которой тебя
отделяет только этот тоненький, кажущийся
непрочным пол. А далеко внизу — на
расстоянии 60 метров — у самого основания
башни плещутся волны Северного моря. В
довершение всего, несмотря на свой огромный
вес — свыше 300 тонн — башня плавно
покачивается на ветру. «Это пре ду смот рено
конструкцией, — рассказывает Моллер. —
Именно гибкость обеспечивает невероятную
надежность наших ветровых электростанций.
Им не страшны даже самые сильные штормы». Моллер нажимает на кнопку, и створки
крыши гондолы распахиваются, открывая глазу
чудесный вид: длинный ряд ветровых турбин,
Е
сли вы хотите наведаться на работу к
Джесперу Моллеру (Jesper Moller), вы должны
хорошо переносить высоту, морскую качку и не
бояться замкнутого пространства. Закрепив
страховочные веревки, мы поднимаемся по
узким лестницам, а затем на качающихся
грузовых лифтах движемся к вершине башни,
в которой нет ни единого окошка. Здесь Моллер
приглашает нас в святая святых — свой рабочий
кабинет. Это цилиндрическая гондола длиной
приблизительно 6 метров, расположенная в са -
мой верхней части ветровой электростанции. Неоновая лампа освещает длинный тоннель,
где расположена коробка передач. Именно она
Электросети будущего
| Морской ветер
18 Картины будущего | Весна 2010
Картины будущего | Весна 2010 19
словно нитка жемчуга, тянется до самого
горизонта. Одни энергично вращают лопастями
на ветру,другие еще только готовятся к запуску,
а нескольких еще нет вовсе. Вместо них над
водой возвышаются пока еще пустые
платформы-основания. Horns Rev II — так назы -
вается эта ветровая электростанция — находится
на песчаной отмели в 30 километрах от
побережья Дании. Установка турбин в море еще
продолжается, но, когда проект будет завершен,
Horns Rev II станет самой крупной в мире
морской ветровой электро станцией, вклю-
чающей 91 турбину «Сименс». Все вместе они
смогут вырабатывать примерно 210 мегаватт
электроэнергии — достаточно, чтобы обеспе-
чить электричеством 136 000 семей. Мировой рекорд в области строительства
ветровых электростанций. Но такие показа -
тели не являются чем-то особенным для Дании
— здесь уже установили немало мировых
рекордов. Это маленькое королевство — самый
крупный в мире строитель ветровых электро -
станций. Более того, 20 % потребностей страны
в электричестве удовлетворяются за счет ветро -
вой электроэнергии. В Германии, например, это
цифра пока не превышает и 7 %. С другой
стороны, это логично. Дания — страна ветров.
В год здесь выдается всего около 10 без -
ветренных дней. В ветреные дни эти установки
способны вырабатывать половину нужной
стране электроэнергии, а во время ночного
шторма они могут обеспечить государственные
потребности в энергии на 100 %! Тем не менее, такое обилие экологически
чистой энергии имеет и ряд недостатков.
Поскольку работа таких электростанций пол -
ностью зависит от ветра, о долгосрочном плани -
ровании производства электроэнергии не может
быть и речи. Как следствие, в деле создания
общей энергосистемы, способной удовлетво -
рить изменчивый спрос на электроэнергию,
возможности этих белоснежных гигантов
довольно ограничены. Производительность
газовых электростанций или мини-теплоэлектро -
станций, в отличие от ветроэнергетических
установок, можно повышать или снижать
в зависимости от спроса. Поэтому оператор
безграничный простор Северного моря». Прямо
перед ним в небо устремляются огромные 45-метровые лопасти ротора. Вер хушки лопастей
рассекают воздух со скоростью 220 километров в
час, вырабатывая такой объем электро энергии,
который позволит вскипятить 6 литров воды
всего за одну секунду. В зависимости от силы
ветра можно регулировать угол атаки лопастей,
добиваясь оптимальной произво дительности. Благодаря особой автоматизированной сис -
те ме управления 82-тонная гондола также
может поворачиваться вокруг своей оси против
ветра. Сенсоры, расположенные внутри и сна -
ружи гондолы, постоянно измеряют уровень
единого шва), а края остры, как нож. При этом,
несмотря на огромный размер, лопасть легко
можно согнуть на несколько сантиметров
одними пальцами. «Эта хрупкость обманчива, — объясняет
Нильсен, глава завода в Аалборге. — Лопасти
чрезвычайно прочные. Представьте, что вы
поместили автомобиль средних размеров
в конце трехкилометровой стрелы. Сила на
другом конце стрелы равна силе, которая
необходима лопастям, чтобы противостоять
штормовым ветрам». Производство цельных лопастей осуществ -
ляется в 250-метровом заводском цеху в стро -
государственной электросети Energinet.dk внед -
рил сложную систему управления энергетикой,
включающую ряд систем метеорологического
прогнозирования и позволяющую более эффек -
тивно использовать непостоянную энергию
ветра. Чтобы компенсировать колебания в произ -
водс тве электричества, излишки ветровой
электро энергии направляют на гидроаккуму ли -
рующие электростанции в Норвегии, а в без -
ветренные дни возвращают назад в сеть. На
сегодняшний день эта схема позволяет стаби -
лизировать работу электросети в период пико -
вых нагрузок, однако для решения будущих
задач этого может оказаться недостаточно,
учитывая планы правительства Дании по расши -
вибрации элементов конструкции. Получаемые
данные заранее предупреждают специалистов
«Сименс» о возможных проблемах, так как
любые необычные показания приборов
запускают систему сигнализации. За счет этого
они могут выявить отклонения и предотвратить
потен циаль ную поломку. Только самые наблюдательные посетители
могут заметить, что гондола и лопасти имеют
небольшой наклон вверх под углом 7 градусов.
«Лопасти настолько гибкие, что во время
шторма значительно прогибаются внутрь».
Прочные лопасти. В 230 километрах от
побережья в городе Аалборге расположен завод
по производству роторных лопастей «Сименс»
За одну секунду ветровая турбина вырабатывает
объем электроэнергии, достаточный для того,
чтобы вскипятить 6 литров воды
рениюиспользования ветровой электроэнергии. Но, по мнению Моллера, все обстоит
прекрасно. Он занимается строительством ветро -
вых электростанций уже десять лет, и за это
время между ним и его ветровыми турбинами
установилась особая связь. «Моя работа в основ -
ном состоит из рутинных, стандартных операций,
— говорит он, — но невозможно передать
словами те особые чувства, которые
переполняют тебя каждый раз, когда подни -
маешься на башню и внизу открывается
(Сименс Rotor Blade Manufacturing), руководит
которым Зорен Крингельхольт Нильсен (Soren
Kringelholt Nielsen). 800 работников завода
изготавливают все лопасти, которые поступают
на рынки Европы. Именно здесь лопасти
«Сименс» приобретают свою непревзойденную
прочность и гибкость. На полу аккуратные ряды
гигантских роторных лопастей — размер каждой
превы шает размер крыла аэробуса. Их
поверхность исключительно гладкая (вы не
сможете ни увидеть, ни почувствовать ни
Как стать строителем ветровых
электростанций
В августе 2009 года в городе Бремен (Гер-
мания) компания «Сименс» открыла центр
обучения по вопросам ветроэнергетики —
Wind Power Training Center. Этот один из
самых современных (и боль ших: его
площадь составляет 1100 кв. м) учебных
центров в Европе расположен между евро-
пейс кой (European) и промышленной (Indus-
trial) гаванью города и в первую очередь
предназ начен для подготовки технического
персо нала. Будущие рабочие-сборщики
смогут не только прослушать теоретический
курс по вопросам строительства и эксплуа-
тации ветро вых энергоустановок, но также
принять участие в ра ботах по техническому
обслуживанию в усло ви ях, максимально
приближенных к реальным.
В огромном зале площадью 600 квадратных
метров находится ветровая энергоус-
тановка «Сименс» мощностью 2,3 мего-
ватта — учебный тренажер, имитирующий
реальные технологии управления, лест-
ничные конструкции, строительные леса,
модели крана и башни. «Это настоящий рай
для технических специалистов. Здесь они
могут получить уникальные знания и
навыки в области управления ветровой
турбиной, обеспече-ния ее безопасности и
обслуживания, — говорит руководитель
проекта Нилс Гнайсе (Nils Gneisse). —
Приобретенные умения позволят им
намного быстрее и эффективнее выполнять
работы по техническому обслуживанию на
объектах заказчиков». В первую очередь
это выгодно операторам электростанций:
потребность в ремонтных работах и,
следовательно, расходы снижаются, а
надежность турбин увеличивается.
По словам Гнайсе, 10-метровые турбины весом в 80 тонн — это не просто учебные
тренажеры для приобретения необходимых практических навыков. «Мы уверены, что
практические занятия в этих турбинных гондолах значительно повысят безопасность
труда наших технических специалистов», — говорит он. Также для целей безопасности в
учебные программы включены занятия по отработке действий в чрезвычайных
ситуациях, причем за основу берутся примеры из реальной практики. Это первый опыт в
истории учебных центров такого класса. «Кто-то застрял при выполнении ремонтных
работ, у кого-то неожи данно возникли мышечные судороги, — на стометровой высоте
даже менее значительные проис шест вия чреваты серьезными последствиями», —
объясняет Гнайсе. Вместе с центрами в Бранде (Дания), Ньюкасл (Великобритания) и
Хьюстон (США) центр в Бремене удовлетворяет мировым по требностям в подготовке
квалифицированного технического персонала для работы на ветровых энерго установках.
Ежегодно в этом центре проходят обучение более 1000 специалистов из Центральной и
Восточной Европы, Средиземноморского и Азиатско-Тихоокеанского регионов. Заказчики
«Сименс» также отправляют сюда своих сотрудников.
Себастьян Вебель (Sebastian Webel)
20 Картины будущего | Весна 2010
Электросети будущего
| Морской ветер
дороже, чем на суше», — говорит Нильсен. Для
еще более высокой отказоустойчивости каждая
лопасть также оснащена молниеотводом.
«Согласно статистике, как минимум один раз
в каждую лопасть попадает молния», —
добавляет Нильсен. Плавучая мастерская. Прежде чем лопасти
будут установлены на одной из башен электро -
станции Horn Rev II, им предстоит непростое путе -
лопасти. На заключительном этапе «бутерброд»
в течение 8 часов «запекается» в гигантской
печи при температуре в 70 градусов по Цельсию. «В результате мы получаем безупречные
монолитные лопасти. Наличие каких-либо
слабых мест просто недопустимо. В течение 20 лет лопасти должны надежно противостоять
воздействию ветра и других погодных явлений
при минимальных затратах на техническое
обслуживание. Ремонт в открытом море в 10 раз
гом соответствии с запатентованной техноло -
гией, которая и обеспечивает их невероятную
прочность. Удивительно то, что огромные лопас -
ти изготавливаются как цельный компонент, без
единого шва. Эту методику освоила только
компания «Сименс». Все начинается с раскатки
основы, образуемой чередующимися слоями из
стеклопластика и пробковой древесины.
Создается своего рода «бутерброд». Затем
нижняя и верхняя секции соединяются, а внутри
создается вакуум. Через слои стеклопластика и
пробковой древесины вакуум всасывает жидкую
эпоксидную смолу. Проходя через все слои,
смола равномерно скрепляет обе поверхности
«Ремонт в открытом море в 10 раз дороже, чем на суше» шествие. Сначала лопасти помещают на шар -
нирно скрепленный грузовик,острапли вают и отправляют в Эсбьерг, портовый город в 280
километрах от завода, где находится один из
транспортных узлов «сименс», используемый при
строительстве ветровых электростанций
в Европе. Здесь лопа сти прикрепляют к ротору и
грузят (вместе с гон до лами и мачтами) на
плавучую сборочную мастерскую Sea Power,
которая доставит компо ненты трех отдельных
ветровых электроустановок к пункту назначения
в Северном море. Гигантские краны поднимают
60-тонные роторы на палубу. Огромные
пропеллеры — по три на каждый ротор —
ставятся один на другой; рядом размещаются
компоненты башни и гондола. Затем весь груз
весом более 1000 тонн переправляется на
электростанцию Horns Rev II в 50 километрах от
Эсбьерга. Из гондолы Моллер указывает на маленькую
точку в море — плавучую мастерскую Sea Power.
«Весь процесс сборки ветровой энергоустановки
занимает 6–8 часов», — говорит он. Кран
плавучей мастерской поднимает стальную
башню, гондолу и, наконец, ротор на желтый
пьедестал — стальное основание, вбитое
в песчаное морское дно на глубину 20 метров.
Все компоненты затем вручную скрепляются
болтами. «Разумеется, сборка производится только
в хорошую погоду. Как только высота волн
превышает 1,5 метра, все работы прекра -
щаются. А в Северном море это случается
довольно часто», — продолжает Моллер. Он
показывает на старый паром, стоящий на якоре
недалеко от электростанции. «А это общежитие
для рабочих, которые выполняют установку
и прокладку кабельных соединений. Они живут
и работают здесь в течение двух недель». Смена для сотрудников, работающих в гондо -
лах, где условия еще сложнее, намного короче
— всего три дня. На случай, если внезапный
шторм не позволит покинуть гондолу, в каждой
башне предусмотрен неприкосновенный запас
пресной воды и энергетических продуктов.
Однако в этот день среди гостей Джеспера
Моллера были и те, кто предпочел бы еще
ненадолго остаться наверху. Разумеется, тесная
гондола покажется куда привлекательней, чем
длинный спуск вниз, к покачивающемуся у
основания башни катеру.Особенно, если вы не
прихватили с собой таблетки от морской
болезни!
Флориан Мартини (Florian Martini)
Энергия пустыни
Ожидается, что к 2050 году электроэнергия, выработанная на тепловых
солнечных и ветряных электростанциях Африки и Ближнего Востока,
будет обеспечивать до 15 % потребности европейских стран в энергии.
Это - основная задача отраслевой инициативы Desertec. «Сименс» яв-
ляется одним из основателей этой инициативы и главным партнером
по ее развитию. Тепловые солнечные электростанции преобра-
зуют солнечный свет в электричество. На фото:
установки Solnova 1 компании Abengoa Solar
недалеко от Севильи (Испания) и электростан-
ции в пустыне Мохаве (Калифорния)
Картины будущего | Весна 2010 21
Внезапно кабинет перестал быть тихим при-
станищем ученого. Звонки поступали отовсюду:
из ведомства Федерального канцлера, от минист-
ров, послов и представителей различных компа-
ний. И хотя профессор Ганс Мюллер-Штайнхаген
(Hans Muller-Steinhagen) из Центра аэрокосмичес-
ких исследований Германии (Штутгарт) привык к
роли руководителя, а не только исследователя,
ему приходилось непросто. «Когда под твоим руководством работает 250
человек, отсидеться в лаборатории не удастся», —
говорит он. Тем не менее, с таким ажиотажем, ко-
торый возник летом 2009 года, когда весь мир на-
чал говорить о проекте Desertec, профессор
столкнулся впервые. Действительно, не успел гос-
подин Мюллер-Штайнхаген закончить фразу, как
телефон зазвонил опять — на этот раз звонок был
из посольства Германии в Лондоне, где профессо-
ру предлагали провести презентацию.
Наряду с фондом Desertec и Немецкой ассо-
циацией, сотрудничающей с Римским клубом, Ин-
ститут технической термодинамики Мюллера-
Штайнхагена — один из руководящих центров
проекта. Масштаб самой инициативы можно
сравнить с космической программой Apollo, за-
кончившейся высадкой человека на Луну в
1969 г. Отличие Desertec от лунной программы со-
стоит в том, что она посвящена исследованию
Солнца, а не Луны, точнее, исследованию солнеч-
ной энергии. Совместно с Организацией среди-
земноморского сотрудничества по возобновляе-
мой энергии (Trans-Mediterranean Renewable
Energy Cooperation, TREC) группа исследователей
из города Штутгарт под руководством коллеги
Мюллера-Штайнхагена доктора Франца Триба
(Franz Trieb) доказала, что электростанции, рабо-
тающие от тепловой энергии солнца, могут пол-
ностью обеспечить мировые потребности в элек-
троэнергии. Для этого потребуется покрыть
зеркалами территорию площадью около 90 000
квадратных километров (что сопоставимо с раз-
мерами такой страны как Австрия). Однако, согласно исследованиям Центра аэро-
космических исследований Германии (DLR), изу-
чавшего сходные технологии более 30 лет, для
обеспечения 15 % от общей потребности Европы
в энергии (что является задачей проекта Desertec)
будет достаточно площади около 2500 квадрат-
ных километров. Дополнительно 3600 квадрат-
ных километров потребуется для прокладки высо-
ковольтных линий электропередач, по которым
энергия будет передаваться в Европу. Теперь благодаря поддержке различных круп-
ных компаний, основавших в конце октября
2009 г. программу Desertec Industrial Initiative
GmbH (DII) с фондом в 400 миллиардов евро, есть
все основания предполагать, что эти идеи начнут
воплощаться в жизнь. Согласно оценкам Центра
аэрокосмических исследований Германии, на со-
оружение таких электростанций потребуется 350
миллиардов евро, 50 миллиардов. — на разработ-
ку и внедрение технологии передачи энергии. Эта программа объединила даже конкурирую-
щие компании, а также крупный банк и страховую
компанию «Munchener Ruck», занимающие лиди-
рующие позиции в своих отраслях. «Сименс» при-
надлежит одна из ведущих ролей в этой инициати-
ве, что неудивительно, если учесть, что ее
портфель решений для тепловых солнечных элек-
тростанций включает все основные компоненты:
паровые турбины и трубки приемников, техноло-
гию управления электростанцией, а также систе-
мы передач постоянного тока высокого напряже-
ния с минимальными потерями.
«Тепловая солнечная энергия достаточно эф-
фективна — в этом нет сомнения», — утверждает
Мюллер-Штайнхаген. Действительно, доказатель-
ством этому может служить группа электростан-
ций в пустыне Мохаве (Калифорния), которые в
течение 20 лет вырабатывают значительный объ-
ем электро энергии, используя тепловую энергию
солнца. Эти производственные мощности обес-
печивают подачу 350 мегаватт энергии в электри-
ческие сети, что достаточно для снабжения
200 000 жилых домов. Solel, компания, специализирующаяся в обла-
сти тепловой солнечной энергии, которую компа-
ния «Сименс» приобрела в 2009 году, занималась
поставками солнечных коллекторов и приемни-
ков для электростанций в пустыне Мохаве. Кроме
того, компания принимает участие в нескольких
проектах, преимущественно в Испании, ввод ко-
торых в эксплуатацию намечен на 2010 и 2011
годы (см. статью «Назад в будущее»). Специали-
сты, ответственные за разработку этих проектов,
выбрали высокоэффективные приемники UVAC,
предложенные компанией «Solel». Существует много причин, по которым техно-
логии, основанные на тепловой энергии солнца,
получили широкое признание и распростране-
ние. Основная причина — потребность в источни-
ке энергии, не наносящем вред окружающей сре-
де. Технология передачи электроэнергии на
большие расстояния с малыми потерями сегодня
занимает лидирующие позиции, а последние ин-
новации обеспечили еще большую эффектив-
ность тепловых солнечных электростанций.
В условиях роста цен на нефть, который ожидает-
ся после завершения экономического кризиса,
электроэнергия, полученная из тепловой солнеч-
ной энергии, может быстро стать конкурентоспо-
собной. Фактически ее производство в благопри-
ятных районах уже обходится максимум в 0,20
евро за киловатт.
Основные участники альянса.Если и есть
человек, которого можно назвать отцом-основа-
телем Desertec, то это доктор Герхард Книс
(Gerhard Knies). Доктор Книс является председате-
лем Наблюдательного совета фонда Desertec. Им
и была разработана концепция проекта Desertec,
которая уточняется и корректируется в настоящее
время в рамках инициативы DII. Любимым
изречением доктора Книса являются слова Аль-
берта Эйнштейна: «Нельзя решить проблему на
том же уровне мышления, на котором она была
создана». Книс полагает, что эта логика идеально описы-
вает проблему изменения климата, вызванную
выбросами CO
2
и прочих вредных веществ, так
как эти проявления можно нейтрализовать только
путем реорганизации системы энергоснабжения.
За несколько лет он сумел организовать внуши-
тельное сообщество единомышленников, вклю-
чая TREC, Римский клуб, Центр аэрокосмических
исследований Германии и принца Хасана, прави-
теля Иордана. «Мы все понимаем, что для предотвращения
изменений климата потребуется внедрить техно-
логии, не связанные с выбросом углекислого
газа, а использующие, например, энергию ветра,
геотермальные источники и, прежде всего, тепло-
вую энергию солнца. И такие технологии должны
использоваться массово», — утверждает доктор
Книс. Тогда как Мюллер-Штайнхаген является од-
ним из разработчиков технологии Desertec, на
доктора Книса возложена инициация соответ-
ствующих политических процессов. Кульминаци-
ей его усилий можно считать запуск проекта, ко-
торый состоялся летом 2009 г., когда был
учрежден отраслевой консорциум и получена
поддержка крупных компаний, таких как
«Сименс».
Цель Инициативы DII - разработка бизнес-пла-
нов и концепций финансирования, обеспечиваю-
щих страны Ближнего Востока и Северной Афри-
ки, а также Европу электроэнергией, полученной
на основе энергии солнца и ветра. В ее задачи
входит сооружение ряда тепловых солнечных
электростанций в Северной Африке и на Ближнем
Востоке, которые будут связаны высоковольтны-
ми линиями передач с местными потребителями
и странами Европы. Планы предусматривают до-
стижение уровня производительности 100 ГВт и
производство 700 ТВт/ч энергии в год к 2050 году,
что обеспечит 15 % потребности Европейских
стран в электроэнергии.
Очевидно, что такие электростанции способны
удовлетворить даже еще большие потребности в
энергии за счет динамичного роста экономики
стран, в которых они будут размещаться. В тече-
ние следующих 30–40 лет потребности в электро-
энергии стран Ближнего Востока и Северной Аф-
рики возрастут в пять раз, достигнув показателя в
3500 ТВт/ч. «Тепловые солнечные и ветряные
электростанции могли бы стать основным источ-
ником энергии для таких энергоемких отраслей
как опреснение морской воды», — считает доктор
Книс. Более того, в связи с тем, что 80 % стоимости,
созданной в результате постройки электростан-
ций, будет оставаться в самих странах Ближнего
Востока и Северной Африки (например, благода
ря производству зеркал), такие проекты как Deser-
tec, будут способствовать экономическому разви-
тию этих регионов. Согласно оценкам Гринпис,
реализация проекта Desertec повлечет за собой
создание к 2050 году около двух миллионов рабо-
чих мест в странах-участницах.
Доктор Рене Умлауфт (Rene Umlauft), директор
Подразделения возобновляемой энергии «Си-
менс», поддерживал эту инициативу с самого на-
чала. «Desertec может принести значительную
прибыль по мере достижения уровня стабильной
системы энергоснабжения», — утверждает он. —
А решения из портфеля охраны окружающей сре-
ды «Сименс» позволяют нам стать наиболее на-
дежным партнером по технологии для этого кон-
цептуального проекта, многие элементы которого
уже реализованы в Европе». Например, «Сименс» является лидером в обла-
сти сооружения новых ветряных турбин в при-
брежных зонах. Многие из таких турбин уже уста-
новлены в морях Европы (см. стр. 18). Кроме
того, благодаря приобретению Solel, Компания
упрочила свои позиции в сфере предложения ос-
новных компонентов для сооружения параболо-
цилиндрических установок, а также в области
дальнейшего повышения производительности та-
ких электростанций. В настоящее время «Сименс»
занимается сооружением солнечной электростан-
ции в Лебрихе на юге Севильи (см. статью «Назад
в будущее»). Но технологии «Сименс» также за-
22 Картины будущего | Весна 2010
Электросети будущего | Тепловые солнечные электростанции
Картины будущего | Весна 2010 23
время инфраструктура, необходимая для
передачи энергии, производимой в Африке и
на Ближнем Востоке, в Европу подразумевает
организацию проектов, для успешной реали-
зации которых необходимо участие большо-
го количества крупных компаний. Компаний,
которые могут обеспечивать технологию пе-
редачи постоянного тока высокого напряже-
ния, а также обладают достаточным опытом в
этой отрасли. «Сименс» — компания, которая
могла бы успешно справиться с этой задачей.
Какие проблемы требуют дополнитель-
ного изучения?
Мюллер-Штайнхаген: Нашей основной
задачей является повышение КПД производ-
ства электричества. Например, сейчас мы
проводим эксперименты по непосредствен-
ной выработке пара, когда вода в трубках
приемника преобразуется в пар и поступает
непосредственно на турбину. Совместно с
«Сименс» мы занимается разработкой отде-
лителей жидкости. Кроме того, сокращения
потерь можно добиться путем использования
другого носителя для аккумулирования
тепла. Таким образом, если нам удастся с
помощью различных мер повысить КПД
установки даже на один процентный пункт
за один раз, суммарный эффект в течение
срока эксплуатации установки может значи-
тельно возрасти. Поэтому Центр аэрокосми-
ческих исследований Германии тесно сотруд-
ничает с «Сименс» во многих областях: наша
задача в том, чтобы будущее тепловых
солнечных электростанций наступило как
можно скорее.
Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt).
действованы и в солнечных электростанциях,
сооружаемых другими компаниями. Например, в
начале 2009 года в эксплуатацию была введена
параболоцилиндрическая установка Andasol в Ан-
далусии (Испания).
Вслед за Солнцем.Электростанция Andasol
оборудована выгнутыми параболическими зерка-
лами, установленными в виде длинных рядов
площадью в 500 000 квадратных метров. Эти зер-
кала позволят электростанции, которая на момент
окончательного этапа расширения будет вклю-
чать три комплекса, вырабатывать в общей слож-
ности 150 мегаватт энергии: 176 ГВт/ч на ком-
плекс в год. С целью оптимизации
производительности зеркала постоянно пово-
рачиваются на одну десятую градуса, следуя за
солнцем. Отражаемый ими свет направляется в
трубки приемника с вакуумной изоляцией, в кото-
рых содержится специальное масло, нагреваемое
примерно до 400 градусов по Цельсию (дополни-
тельные сведения о приемниках можно найти в
статье «Назад в будущее»). Затем в теплообменни-
ке масло отдает тепловую энергию воде, которая
превращается в пар. «С этого момента тепловая солнечная электро-
станция перестает отличаться от обычных элект-
ростанций», — говорит доктор Умлауфт. Это свя-
зано с тем, что в нижестоящем «энергоблоке», где
паровые турбины образуют электроэнергию, при-
меняются испытанные технологии, использую-
щиеся в паротурбинных электростанциях.
Тем не менее, тепловые солнечные электро-
станции характеризуются специфическими требо-
ваниями к размеру и эксплуатационной гибкости
турбин. Например, турбины в некоторых типах
солнечных электростанций должны обеспечивать
возможность быстрого запуска при восходе солн-
ца. Это одна из причин, по которой многие
владельцы солнечных электростанций выбирают
специализированные технологии «Сименс». В мае
2009 г. компания открыла новый цех по производ-
ству турбин в городе Гёрлитц (Германия), который
выпускает турбины SST-700, занимающие веду-
щии позиции на рынке пара болоцилиндрических
концентраторов. Фактически, доля «Сименс» на
этом рынке превосходит 80 %.
Турбины SST-700 уже используются во многих
солнечных электростанциях по всему миру. Эта
модель завоевала признание благодаря надежно-
сти и техническим характеристикам, которые яв-
ляются оптимальными для данного типоразмера,
а также благодаря своей эксплуатационной гибко-
сти. Выходная мощность электростанции подвер-
жена значительным колебаниям в связи с погод-
ными условиями. Поэтому турбина должна
обеспечивать достаточную гибкость для компен-
сации таких колебаний.
Профессор Ганс Мюллер-Штайн-
хаген возглавляет Институт техни-
ческой термодинамики Центра
аэрокосмических исследований
Германии с 2000 года. Получив
докторскую степень в области тех-
нологий производства, в течение
семи лет он работал в Университе-
те Окленда (Новая Зеландия),
затем занимал должность декана
Университета Суррея (Великобри-
тания). Тесное сотрудничество с
конструкторами и компаниями,
эксплуатирующими установки, поз-
волило группе специалистов под
руководством Мюллера-Штайнха-
гена добиться повышения эффек-
тивности выработки солнечной
электроэнергии. Институт, возглав-
ляемый Мюллером-Штайнхагеном,
ведет передовые исследования в
этой области.
Повышение конкурентоспособности тепловой солнечной энергии
| Интервью
Пр
и каких условиях тепловая солнеч-
ная энергия станет конкурентоспособной?
Мюллер-Штайнхаген:
Это зависит от цен
на традиционное топливо. Вспомним 2008
год, насколько неустойчивыми были эти
цены. Кроме того, конкурентоспособность за-
висит от необходимых инвестиций и эксплуа-
тационных издержек на сооружение тепло-
вых солнечных установок. Нам уже удалось
преодолеть первую основную проблему
благодаря запуску отраслевой инициативы
Desertec. Чем больше энергии по этой техно-
логии мы будем производить, тем дешевле
она будет. Затраты начнут снижаться, когда
эту технологию начнут использовать и совер-
шенствовать крупные компании. Одна из
перспектив такого развития — массовое
производство необходимых компонентов.
Я уверен, что эта отрасль сможет стать конку-
рентоспособной примерно через 15 лет. Организация масштабных проектов по
спасению мира иногда влечет за собой
большие сложности, вспомним, например,
проекты по сооружению плотин. Может ли
что-либо подобное случиться с Desertec?
Мюллер-Штайнхаген:
Хотя Desertec и
является гигантским проектом в целом,
состоит он из небольших проектов, управлять
которыми гораздо проще. В конце концов,
можно постепенно вводить в эксплуатацию
несколько установок мощностью, по крайней
мере, 50 мегаватт. Такой подход используется
в настоящее время в Испании. И он достаточ-
но эффективен, так как инвестиционные рас-
ходы могут оставаться на допустимом уров-
не. А при наличии должных финансовых
стимулов можно прогнозировать рентабель-
ную эксплуатацию таких установок. В то же
90 % населения земли живет в менее чем в 3000 километрах от солнечного пояса
Регионы, благоприятные для тепловых солнечных электростанций
Потенциал
Умеренный: 100-150 ГВтч/км
2
Хороший: 150-200 ГВтч/км
2
Высокий: 200-300 ГВтч/км
2
Quelle: Solar Millenium
Предварительные инвестиции. В зависимости
от местонахождения электростанции и интенсив-
ности солнечного освещения, производство одно-
го киловатта энергии на настоящий момент обхо-
дится в 0,23 евро, что довольно дорого. С другой
стороны, электроэнергия, вырабатываемая ветря-
ными электростанциями, во многих регионах Ев-
ропы продается по вполне конкурентоспособной
цене. Но так было не всегда. Тридцать лет назад
установка в прибрежной зоне ветряной электро-
станции выходной мощностью 1 мегаватт обходи-
лась в три миллиона евро, в то время как сейчас
она обходится всего в один миллион. Эксперты
как температура и давление пара, вращающего
турбину, также могут быть повышены.
И, наконец, использование солей устраняет
потребность в теплообменниках, характеризую-
щихся высокими потерями мощности, так как
соль, применяемая в трубках приемника, будучи
закачанной в изолированную емкость, также
может использоваться в качестве теплоносителя
для тепловых аккумуляторов. После охлаждения
соль может подаваться обратно в приемник для
«сбора» солнечной энергии. Сооружение нового
завода по производству приемников Archimede на
севере Италии началось в этом году, введение его
в эксплуатацию намечено на 2010 г. Трубки Archi-
mede уже используются в солнечных электростан-
циях на юге Италии. Вместо применения специального масла или
расплавленной соли также предлагается созда-
вать пар непосредственно в трубах поглотителя.
Это позволит устранить потребность в дорогостоя-
щих теплопередающих средах, так как вода мо-
жет напрямую использоваться для выработки
пара. Совместно с Центром аэрокосмических
исследований Германии «Сименс» уже много лет
работает над соответствующей технологией. Бла-
годаря значительным преимуществам, подтвер-
жденным на данный момент, можно будет экс-
плуатировать некоторые из параболических
коллекторов электростанции Andasol-3 для внед-
рения такой системы прямой выработки пара. По сравнению с югом Испании условия про-
изводства солнечной энергии еще более благо-
приятны в пустынях США и Северной Африки.
Египет, например, считается идеальным местом
для размещения солнечных электростанций, так
как Нил может обеспечивать достаточные запасы
воды для охлаждения конденсаторов парового
цикла. Тем не менее, в засушливых районах мож-
но использовать воздушное охлаждение, но это
снижает КПД примерно на 20 %. Такая технология
может применяться, например, в районах Алжи-
ра, где каменные пустыни обеспечивают опти-
мальное расположение тепловых солнечных
электростанций. Алжир выбран для размещения
сооружаемой в настоящее время электростанции
Хасси Р'мель (Hassi R’Mel) мощностью 160 мега-
ватт, которая предполагает комбинирование
традиционных газо- и паротурбинных установок с
технологией использования солнечной энергии.
Первоначально электростанцию предполагается
использовать для снабжения электроэнергией
местного рынка. Однако по мере сооружения
дополнительных энергоблоков в Северной Афри-
ке образуются излишки энергии, которые могут
передаваться в Европу. Очевидно, что в этом слу-
чае требуется свести к минимуму потери мощно-
сти, и здесь на сцену выходит технология переда-
чи HVDC (High Voltage Direct Current,
высоковольтные линии постоянного тока).
Скоростная автострада для электричества.
«Передача энергии по традиционным сетям пере-
Надежные и обладающие высокой эксплуата-
ционной гибкостью турбины «Сименс», например
SST-700, идеально удовлетворяют особым требо-
ваниям тепловых солнечных электростанций
(справа: завод «Andasol»).
Desertec: 100 гигаватт установленной мощности может обеспечить от 15 до 20 % потребности Европы
в электроэнергии.
ожидают аналогичного развития событий в отно-
шении тепловой солнечной энергии. Следова-
тельно, текущая высокая цена главным образом
обусловлена первоначальными инвестициями.
Например, стоимость электростанции мощностью
50 мегаватт с тепловым аккумулятором состав-
ляет около 300 миллионов евро, и эти расходы
должны окупиться за период ее нормальной экс-
плуатации, который может составлять до 40 лет. Аккумулирование тепла — дорогостоящий
процесс, как показывает опыт существующих
систем в Европейском центре исследования
солнечной энергии, Plataforma Solar de Almeria, и в
комплексе Andasol. Однако сохранение тепла,
выработанного за день, позволяет производить
электроэнергию и в ночные часы. До настоящего
времени в качестве аккумуляторов тепла чаще
всего использовались большие изолированные
емкости, содержащие расплавленные соли с точ-
кой плавления около 200 градусов по Цельсию.
Исследователи Центра аэрокосмических исследо-
ваний Германии и других организаций пытаются
найти способы снижения затрат путем замены
теплоносителя или точной настройки компонен-
тов электростанции, что позволило бы свести к
минимуму потери тепла в процессе теплообмена
между теплопередающей средой и паром.
Безупречное взаимодействие.В данном кон-
тексте большую пользу может принести концент-
рация промышленных ресурсов. Примером такой
концентрации может служить приобретение ком-
пании Solel Solar Systems корпорацией «Сименс» в
октябре 2009 г. (см. статью «Назад в будущее»).
Однако Solel — это не первое приобретение
Компании в области солнечной энергетики.
В марте 2009 г. корпорация приобрела 28 % акций
компании «Archimede Solar». Эта итальянская ком-
пания занимается разработкой трубок приемни-
ков, по которым вместо специального масла по-
дается расплавленная соль. Преимуществом
данной технологии является то, что в отличие от
масла, которое подвержено старению от частых
перепадов температуры, а значит требует перио-
дической замены, расплавленная соль может ис-
пользоваться на протяжении всего срока эксплуа-
тации установки. Кроме того, она допускает
эксплуатацию при температуре до 550 градусов
по Цельсию, что значительно повышает КПД, так
24 Картины будущего | Весна 2010
Электросети будущего | Тепловые солнечные электростанции
Картины будущего | Весна 2010 25
Три технологии преобразования солнечной энергии
Основной принцип, лежащий в основе ра-
боты тепловых солнечных электростанций
(CSP, концентрированная солнечная энер-
гия), прост: энергия солнца нагревает воду,
опосредованно или напрямую. Вода испа-
ряется, и получившийся пар приводит в
действие турбину, движение которой пре-
образуется в генераторе в электричество.
Мощные турбины, используемые в совре-
менных угольных электростанциях, экс-
плуатируются при температуре более 600
градусов по Цельсию и давлении до 285
бар, обеспечивая КПД в 46 %. Солнечные
электростанции характеризуются гораздо
более низкими параметрами пара и выход-
ной мощности, поэтому в таких установках
используются турбины меньшего размера,
такие как Siemens SST-700. Кроме всего
прочего, солнечные электростанции (осо-
бенно не оборудованные тепловым аккуму-
лятором) требуют очень быстрого запуска
при восходе солнца, что, в свою очередь,
требует высокой эксплуатационной гибко-
сти турбин. Это еще одно важное отличие солнечных электростанций от
угольных. Производство энергии с помощью солнца не приводит к выде-
лению углекислого газа.
Во всех солнечных электростанциях, работающих по принципу концент-
рированной солнечной энергии (CSP), используются зеркала, установ-
ленные на небольшой площади, которые служат для создания высокой
температуры. Наиболее распространенная технология использует
полуоткрытые параболические зеркала с трубкой приемника, уста-
новленной в фокусе параболы (рис. сверху). Жидкость, проходящая
по этим трубкам, играет роль теплоносителя; как правило, использу-
ется специальное синтетическое масло. Масло нагревается пример-
но до 370 градусов по Цельсию, после чего оно в специальном теп-
лообменнике отдает свое тепло воде, которая в форме пара
приводит в действие турбину. Точно также, вместо термических ма-
сел можно использовать специальные соли. Такие соли допускают
нагрев до 550 градусов, что позволяет повысить КПД установки. Не-
которые компании в настоящее время проводят апробацию систем
непосредственной выработки пара, в которых вода используется в
качестве теплоносителя в приемниках, а затем подается на турбину в
виде пара, образуя замкнутый цикл. В результате отпадает необходи-
мость в теплообменнике. Многие тепловые солнечные электростан-
ции также оборудованы тепловым аккумулятором, что позволяет им
вырабатывать электричество и в ночные часы. В таких установках
пар либо накапливается непосредственно в теплоизолированных
контейнерах под давлением, либо тепло от пара передается в допол-
нительный теплоаккумулирующий носитель (как правило, приме-
няются специальные соли, которые также могут использоваться в
трубках приемника). Использование соли, как в качестве теплопере-
дающей среды, так и в качестве теплоаккумулирующего носителя,
устраняет необходимость в теплообменниках, что, очевидно, позво-
лит сократить инвестиционные и эксплуатационные затраты, связан-
ные с другими технологиями. В солнечных электростанциях также
применяются системы с центральным приемником, в которых ис-
пользуются плоские зеркала, направляющие отраженный свет на не-
большой участок, расположенный наверху башни (рис. снизу), стоя-
щей в центре поля зеркал. Высота башни зачастую превышает 100
метров. Такой способ обеспечивает достижение максимально высо-
ких температур (до 850 градусов по Цельсию). Однако чем дальше от
башни расположены зеркала, тем ниже КПД, поэтому размеры та-
ких установок обычно невелики. Экономичная альтернатива обес-
печивается технологией линз Френеля. Эта технология предполагает
использование плоских зеркал (изготовление которых гораздо де-
шевле, чем производство параболических зеркал), отражающих
свет на трубку приемника, подвешенную над ними (рис. в центре).
С другой стороны, низкие первоначальные капиталовложения,
характерные для электростанций, построенных по этому типу, обо-
рачиваются потерей эффективности. Эксперты считают, что рынок
тепловых солнечных электростанций ожидает двузначный ежегод-
ный рост в течение 10 лет (до 2020 г.), что позволит ему достичь к
этому времени объема 20 миллиардов евро. Возможно, одновре-
менное использование конкурирующих технологий продолжится по
мере их дальнейшего усовершенствования.
Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt)
менного тока на тысячи километров, из Африки в
Европу, повлекла бы за собой громадные потери
мощности», — подчеркивает доктор Дитмар Ретц-
манн, ведущий эксперт по технологии передачи
HVDC компании «Сименс». — Эти потери можно
значительно снизить, используя высоковольтные
линии электропередач HVDC и подводные кабе-
ли». Потери при использовании технологии HVDC
составляют всего около десяти процентов на 3000
километров, что примерно соответствует расстоя-
нию от южной границы Сахары до Центральной
Европы. В настоящее время «Сименс» занимается
сооружением самой мощной линии передач
HVDC в мире, которая расположена в Китае. Она
предназначена для передачи 5000 мегаватт элек-
троэнергии на 1400 километров. «Такие высоко-
вольтные линии можно сравнить со скоростными
автострадами для энергии», замечает доктор Ретц-
манн. — Они обязательно потребуются в Европе
по мере расширения нашей сети и возникнове-
ния потребности в передаче больших объемов
электроэнергии, вырабатываемых ветряными
электростанциями, на большие расстояния.
Таким образом, проект Desertec становится
ключевым компонентом будущих энергосетей.
Как утверждает Михаэль Вайнхольд, главный тех-
нолог Сектора энергетики «Сименс», данный про-
ект обеспечивает решения в трех основных сфе-
рах: экономика, окружающая среда и
безопасность. Проект Desertec не наносит ущерба
окружающей среде, в его основе заложена эконо-
мическая целесообразность, и он призван повы-
сить энергетическую безопасность Европы благо-
даря значительному снижению зависимости от
импорта ископаемого топлива. Главной проблемой тепловой солнечной энер-
гетики в наши дни является не отсутствие техни-
ческих средств, а возможность достижения высо-
кой эффективности. Основная проблема, связан-
ная со странами Ближнего Востока и Северной
Африки, заключается в обеспечении непрерыв-
ного стабильного экономического развития и на-
дежной подачи энергии на станции опреснения,
которые вырабатывают питьевую воду. По словам
Мюллера-Штайнхагена, например в Сана (Йе-
мен), уровень грунтовых вод ежегодно падает на
шесть метров. В Египте к 2050 г. потребуется ос-
воить новые источники воды, объемы которых
должны быть сопоставимы с объемами Нила. С
этой задачей могут справиться установки опрес-
нения воды, которыми оборудованы тепловые
солнечные электростанции. Благодаря современ-
ным технологиям испепеляющее солнце Африки
в один прекрасный день сможет подарить элек-
троэнергию, воду и жизнь пустыне. Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt)
Схема работы
Параболическое зеркало
Горячий поток
Тепло-
обмен-
ник
Паровая турбина
Холодный поток
тепловой аккумулятор
Конденсатор с водяным
охлаждением
Электрогенератор
Теплоноситель (например соль)
26 Картины будущего | Весна 2010
Инженеры пытались найти технологию выработки электроэнергии из тепловой
энергии солнца на протяжении сотен лет. Инициатива Desertec позволяет этим
идеям обрести свое практическое воплощение. Благодаря приобретению компании «Solel» «Сименс» удалось завоевать на этом рынке лидирующую
позицию и стать основным поставщиком двух важнейших компонентов для
тепловых солнечных установок: высокотехнологичных гелиостатов и энерго-
блоков.
К
ак утверждает пословица, нет ничего силь-
нее идеи, время которой пришло. Попытки
разработки и внедрения технологии ис-
пользования тепловой солнечной энергии для
производства электроэнергии предпринимались
уже три раза. В 1912 году американец Фрэнк Шу-
ман (Frank Shuman) соорудил параболическую
отражающую установку в Египте. Ее мощность
должна была составлять 55 киловатт. «Двести ты-
сяч квадратных миль коллекторов в Сахаре», —
писал он, — могут постоянно снабжать мир 270
миллионами лошадиных сил». Но мир не готов
был ждать, ему требовалось все больше и боль-
ше энергии, которую добывали за счет нефти и
другого ископаемого топлива. Казалось, что теп-
ловая солнечная энергия навсегда останется на
задворках истории. И только значительный ска-
чок цен на нефть в семидесятых годах XX века
вызвал новую волну интереса к этой технологии.
Спустя шестьдесят лет после первой попытки
Шумана израильская компания «Luz» разработа-
ла новую параболоцилиндрическую установку.
Назад в будущее
Девять электростанций того времени по-прежне-
му вырабатывают электроэнергию в пустыне Мо-
хаве (США). Но как только цена на нефть снова
стала падать, интерес к тепловым солнечным
системам угас. Проекты создания электростан-
ций были отложены или аннулированы, а компа-
ния «Luz» обанкротилась.
Но, похоже, теперь, спустя почти 100 лет
после первого проекта Шумана, звездный час
технологии использования тепловой солнечной
энергии наконец настал. Ави Бренмиллер (Avi
На солнечной электростанции Lebrija компании
«Сименс» рядыпараболических зеркал простираются
на 60 километров. Монтаж отдельных зеркальных модулей осуществляется прямо на месте, в Испании.
Электросети будущего | Тепловые солнечные электростанции
Brenmiller) — один из основателей этого успеха.
Он прекрасно помнит обманутые надежды
прошлых десятилетий. «В 1980 году я занимался
разработкой специальных покрытий для трубок
приемников, в которых термическое масло
нагревалось за счет концентрированной солнеч-
ной энергии. В основе нашей концепции в то
время лежало усовершенствование всего цикла:
от улавливания солнечной энергии до парового
цикла и выработки электроэнергии. Было очень
больно наблюдать, как перспективная техноло-
гия внезапно начала терять поддержку», — вспо-
минает он.
Несмотря ни на что, Бренмиллер не терял
надежды. В процессе поглощения компания
«Luz» была переименована в Solel. Теперь эта
компания является одним из ведущих поставщи-
ков компонентов для энергетических систем,
электростанций - можно приобрести у одного
поставщика: подразделения Siemens Renewable
Energy, которое поставляет гелиостаты, энерго-
блоки и паровые турбины. «В настоящее время
такая вертикальная интеграция необходима», —
утверждает Бренмиллер. — Системы, основан-
ные на солнечной энергии, крайне сложны, и
наиболее важным фактором достижения макси-
мальной производительности является безу-
пречное взаимодействие всех компонентов».
Мечты становятся реальностью.Первая элек-
тростанция с использованием компонентов
«Сименс», строится в городе Лебриха (Андалу-
сия, Испания). Эта электростанция представляет
собой наглядный пример будущей реализации
проекта Desertec (см. статью «Энергия пустыни»,
стр. 21). Концепция отраслевой инициативы
Desertec (DII) поистине грандиозна. С течением
времени тепловые солнечные и ветряные элек-
тростанции в странах средиземноморского
региона, на Ближнем Востоке и в Северной
Африке смогут не только обеспечивать местный
спрос, но и удовлетворять 15 % потребности
Европы в электроэнергии. Инициатива DII была
запущена в конце 2009 г. В настоящее время
отраслевой консорциум разрабатывает экономи-
чески эффективные стратегии для сооружения
сети электростанций на основе возобновляемых
источников энергии.
Работа над этим новаторским проектом уже
началась на юге Испании. Строительство солнеч-
ной электростанции Lebrija 1 было начато в 2008 году. «Центральные трубки», крепкие стальные
трубы, к которым крепятся параболоцилиндри-
ческие концентраторы, произведены в Испании
с окончательной обработкой на заводе «Сименс»
в городе Л-Каролина на северо-востоке Кордо-
вы. Большая часть наиболее важных компонен-
тов, тем не менее, поставляется из Израиля,
прибывая в порты Севильи и Кадиса. Содержи-
мое перевозимых по морю контейнеров, пред-
статов с помощью тягача и грузового прицепа.
Здесь подъемные краны устанавливают двухтон-
ные цилиндры на место. С целью отслеживания
вероятных дефектов ведется регистрация точно-
го расположения каждого отдельного зеркала в
поле; минимальный планируемый срок эксплуа-
тации электростанции составляет 25 лет. Ввод
станции в эксплуатацию намечен на конец этого
года, и с помощью паровой турбины «Сименс»
она сможет снабжать электроэнергией более
50 000 жилых домов Испании.
назначенное для Lebrija 1, по хрупкости можно
сравнить с яичной скорлупой: каждую неделю в
порты Испании пребывает до 7000 зеркал. Для
сооружения электростанции мощностью в 50
МВт требуется 170 000 зеркал. Стоимость зеркал
составляет примерно 6% от общей стоимости
электростанции, которая достигает почти 300
миллионов евро: еще одной крупной статьей
расходов являются трубы приемника. Узлы установки собираются на месте в Лебри-
хе, в специально построенном сборочном цехе. «Когда мы в первый раз прибыли на место, здесь
размещалась хлопковая плантация, — вспоми-
нает Моше Штампер (Moshe Shtamper), являю-
щийся вице-президентом подразделения
Siemens Concentrated Solar Power. Именно он
несет ответственность за сооружение поля из
гелиостатов на Lebrija 1. Его команде сначала
потребовалось убрать хлопок и проложить дре-
нажные каналы в болотистой дельте Гвадалкви-
вира. Теперь здесь установлены бетонные сваи,
забитые на глубину 40 метров, которые служат
основанием для 6048 параболоцилиндрических
концентраторов. Каждый концентратор состоит
из 28 отдельных зеркал, направляющих свет на
приемники. Сборка деталей в узлы осуществ-
ляется в сборочном цехе местными рабочими,
которые раньше занимались сбором хлопка в
этом регионе. С помощью гидравлических подъ-
емных кранов они составляют из отдельных
зеркал параболоцилиндрические концентрато-
ры, которые затем доставляются на поле гелио-
использующих концентрированную солнечную
энергию (CSP), и Бренмиллер стал ее Генераль-
ным директором. В течение первых шести меся-
цев 2009 г. Solel объявила об объеме сбыта по-
рядка 90 миллионов долларов. В 2009 г. эту
компанию приобрела корпорация «Сименс».
Впоследствии Solel со штатом более 500 сотруд-
ников была преобразована в Siemens Concentra-
ted Solar Power Ltd. Мечта Бренмиллера сбылась.
Отныне решения полного цикла - основные ком-
поненты и системы для тепловых солнечных
Картины будущего | Весна 2010 27
(Ehud Epstein) надевает защитные очки и ослаб-
ляет ворот рубашки. Чем ближе он подходит к
печи, тем жарче становится. При температуре
около 1500 градусов по Цельсию специальные
силикаты превращаются в стекло. «Здесь изго-
тавливают стекла для бронированных автомоби-
лей. Мы организовали отдельную смену для про-
изводства параболических зеркал, — поясняет
Эпштайн. — Мы используем стекло с низким
содержанием железа, что позволяет обеспечить
минимальное поглощение и максимальное отра-
жение солнечной энергии». Целый поток рас-
плавленного стекла выходит из печи и медленно
охлаждается, проходя сквозь стальные прижим-
ные валики. Масса делится на листы диаметром
1,6–1,7 метра, края которых шлифуют, затем ли-
Размещение заводов по изготовлению компо-
нентов солнечных станций планируется органи-
зовать также в США. Если произойдет ожидае-
мый рост спроса, в частности в Северной
Америке, с точки зрения среднесрочных пер-
спектив более экономичным будет изготовление
оборудования в промышленных масштабах на
местах. «Основная задача на ближайшие годы —
дальнейшее снижение стоимости электроэнер-
гии, производимой на солнечных электростан-
циях», — объясняет Эли Липман (Eli Lipman),
вице-президент научно-исследовательского от-
дела подразделения Siemens Concentrated Solar
Power. — Настоящий прорыв солнечной энерге-
тики наступит, как только эта технология позво-
лит вырабатывать электроэнергию по конкурент-
пользуя более крупные коллекторы, можно со-
кратить фиксированные затраты на квадратный
метр. Дальнейшее усовершенствование зеркал
позволит сократить нормированную стоимость
энергии, которая включает первоначальные ка-
питаловложения, расходы на эксплуатацию и об-
служивание, стоимость топлива и капитальные
затраты. «Путем объединения наших усилий, оп-
тимизации подсистем, гелиостатов и энергобло-
ков мы получаем дополнительный рычаг, кото-
рый поможет нам повысить КПД солнечных
установок, — заявляет Рене Умлауфт (Rene Um-
lauft), генеральный директор подразделения Sie-
mens Renewable Energy. — У нас есть четкая цель
— достижение равновесия всех составляющих в
среднесрочной перспективе».
ной цене. То есть когда она сможет обойтись без
субсидий». Трубки приемника оказывают на об-
щую эффективность электростанции большее
влияние, чем любой из других ее отдельных ком-
понентов (см. врезку). Поэтому одной из прио-
ритетных задач является повышение КПД этого
компонента. В конце 2009 г. Siemens Concentra-
ted Solar Power разработало приемник, который
на данный момент является самым производи-
тельным на рынке. Оптимизация приемника ос-
нована на сочетании более высокого поглоще-
ния и снижения теплопотерь, связанных с
обратным излучением солнечной энергии. Кро-
ме того, повышение КПД частично связано со
специальным тонким пленочным покрытием.
Эли Липман объясняет: «Теперь мы также можем
извлекать выгоду из сотрудничества с Департа-
ментом корпоративных технологий «Сименс» в
области научных исследований. Благодаря этому
сотрудничеству мы сможем далее развивать тех-
нологию, которая позволит обеспечить макси-
мальный КПД свыше 25 % и повысить общую го-
довую производительность отдельных установок
до более чем 16 %».
Тем не менее, на экономическую эффектив-
ность станции влияют и другие компоненты. Ис-
Жар печи. Отдельные зеркала, образующие па-
раболоцилиндрический концентратор, произво-
дятся неподалеку от города Назарет на севере
Израиля. Руководитель проекта Эхуд Эпштайн
сты снова нагревают. Стеклянные листы поме-
щаются на подложки из нержавеющей стали и
проходят через еще одну специальную печь. В
этой печи их медленно сгибают под нужным уг-
28 Картины будущего | Весна 2010
Концепция Desertec: солнечная энергия в пустыне, ветряная – на побережье и сеть линий
электропередач
Электросети будущего | Тепловые солнечные электростанции
лом. Эта операция занимает около полутора
часов. «На этом этапе очень важно избежать воз-
никновения напряжений в материале, которые
могут в дальнейшем привести к разломам или
трещинам. Как-никак, мы гарантируем 25-лет-
ний срок службы полей гелиостатов».
Отдельный параболоцилиндрический кон-
центратор состоит из 28 зеркал; их изгиб должен
быть очень точным, до минуты градуса. Это поз-
воляет свести к минимуму потери на рассеяние,
ведь необходимо обеспечить отражение солнеч-
ного света точно на трубки приемника. Кроме
того, с целью дальнейшего снижения степени
поглощения энергии специалисты группы
Эпштайна тщательно подбирают покрытие зер-
кал. Здесь, как и на трубках приемника, правиль-
но выбранное покрытие позволяет обеспечить
высокий КПД. Изогнутые стеклянные листы про-
ходят через несколько душевых установок.
Раствор для серебрения наносится на обратную
сторону зеркала, затем она покрывается слоем
меди и несколькими слоями антикоррозийной
краски.
Эпштайн проходит вдоль всего длинного ряда
готовых зеркал. В зависимости от их положения
его отражение то расширяется до комичных раз-
меров, то превращает его в тощего гиганта с то-
ненькими ручками и ножками. «Это моя собст-
венная комната смеха, — шутит он. — В конце
рабочего дня нужно просто постоять перед под-
ходящим зеркалом и можно за несколько секунд
избавиться от пары килограммов лишнего веса.
Это здорово поднимает настроение».
Конкурентоспособная электроэнергия. Хотя
несколько установок уже работают в Испании и
США (штат Аризона), проект по размещению
первых систем в Израиле появился только сей-
час. «Данные по интенсивности излучения для
этого региона идеальны. Вся территория пусты-
ни Негев отлично подходит для размещения
солнечных электростанций, — комментирует
Бренмиллер. — А если бы электростанции были
оборудованы еще и газовыми турбинами, мож-
но было бы производить конкурентоспособную
электроэнергию прямо сейчас, не дожидаясь
субсидий».
По крайней мере, в течение переходного
периода солнечную энергию и ископаемое топ-
ливо можно было бы использовать совместно,
чтобы извлечь максимальную пользу из обеих
технологий. Тем не менее, как считает Бренмил-
лер, даже при использовании сочетания разных
источников энергии, в будущем обязательно
произойдет существенный сдвиг в пользу возоб-
новляемых источников. Хотя бы потому, что
запасы нефти постепенно истощаются. Огляды-
ваясь назад, парадоксальным кажется тот факт,
что технология использования тепловой солнеч-
ной энергии сделала первый большой шаг как
раз в начале нефтяной эры, около ста лет назад.
Теперь, когда эра нефтепродуктов подходит к
концу, человечество снова с надеждой обраща-
ется к энергии солнца.
Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt)
В фокусе: трубки приемника
Приемники, установленные в фокусе параболы вогнутых зеркал, оказывают суще-
ственное влияние на общую производительность установки. Именно поэтому «Сименс»
проводит крупномасштабные научные исследования, целью которых является дальней-
шее совершенствование высокотехнологичных трубок приемника. Важнейшей задачей
является поглощение максимального объема солнечного излучения и одновременное пред-
отвращение рассеяния тепла, накапливаемого в теплоносителе. Приемники отличаются
сложностью структуры. «Покрытие имеет ключевое значение: несколько слоев различ-
ных материалов, включая металлокерамические сплавы, позволяют снизить потери из-
лучения», — объясняет Эли Липман, вице-президент научно-исследовательского отдела
Siemens Concentrated Solar Power. Теплопередающая среда проходит по трубам из нер-
жавеющей стали. Трубы заключены в стеклянные цилиндры, а пространство между их стен-
ками заполнено вакуумом, который также призван сократить обратное излучение. Кро-
ме того, «газопоглотители» связывают свободный водород, сокращая, таким образом, теп-
лопотери. Стекло внешней оболочки изготавливается из боросиликата с высокими по-
казателями жаропрочности.
Принцип работы трубки приемника можно сравнить с парником. Внутрь трубки должен
попадать максимальный объем энергии, а создаваемое тепло не должно покидать ее пре-
делов. Чем полнее реализуется этот принцип, тем выше КПД и, соответственно, рента-
бельность гелиостатов. Однако создание слишком высоких температур также влечет за
собой определенные проблемы. По мере повышения температуры расширение различ-
ных материалов, из которых изготовлен приемник, происходит неравномерно. Некое по-
добие мембраны, соединяющее металлическую трубу с внешней стеклянной колбой, поз-
воляет мягко компенсировать возникающее напряжение.
Новейшие модели приемников «Сименс» на данный момент являются самыми эффек-
тивными на рынке. Использование этих моделей вместо обычных приемников в 50-ме-
гаваттных установках обеспечивает дополнительную выработку около 6500 мегаватт элек-
троэнергии в год, что вполне достаточно для снабжения 1500 жилых домов. Это повышает
КПД электростанции в целом на пять процентов — только благодаря усовершенствованному
приемнику. Андреас Кляйншмидт (Andreas Klein schmidt)
Картины будущего | Весна 2010 29
Подключение зданий к
единой энергосистеме
Около 40 % потребляемой во всем мире энергии
используется для обогрева и освещения помещений.
Но в будущем компьютеризированные системы
управления зданиями позволят сократить нагрузку на
электросети и теплосети и даже смогут направлять
излишки собственной энергии в электросеть общего
пользования.
темпе ратуры. Сегодня 70 % потребляемой в Абу-
Даби электроэнергии идет на охлаждение
помеще ний. Ожидается, что подобные архитек-
турные решения значительно снизят этот
показатель в Масдаре.
Работы по созданию этого чуда современных
технологий должны завершиться к 2016 г.
Успешная реализация уникальной идеи, пренад-
лежащей британскому архитектору сэру
Норману Фостеру (Norman Foster), возможно,
подтолкнет строите лей и архитекторов всего
мира использовать в своих будущих проектах
технологии, подтвердившие свою эффектив-
ность в Масдаре. Разумеется, «Сименс» также
вовлечен в этот масштабный проект. «Для нас
это не просто интересное начинание. Масдар
В
пустыне Объединенных Арабских Эмиратов
идет строительство экологически чистого
города будущего. Рабочие из разных регионов
мира участвуют в строительстве Масдара
неподалеку от Абу-Даби. Ожидается, что по
оконча нии проекта город с населением в 50 000
чело век сможет удовлетворять свои энергети-
ческие потребности исключительно за счет
использо вания возобновляемых источников
энергии и добиться нулевого уровня выбросов
углерода, основного парникового газа. Выработку электроэнергии будут в основном
осуществлять солнечные тепловые электро-
станции и фотогальванические установки.
Электросети будущего
| Организация сети
30 Картины будущего | Весна 2010
очень органично вписы вается в нашу
программу эффективного использования
энергоресурсов. Кроме того, наш портфель
экологичных решений как нельзя лучше
подходит для этого проекта», — расска зывает
Том Руйтен (Tom Ruyten), руководитель «Сименс»
в Дубае.
Масдар — это, безусловно, уникальный
проект. Не так уж часто выпадает возможность
создать город, в котором буквально все
подчинено принципу максимальной заботы об
окружающей среде. Однако технологии
управления зданиями пользуются спросом во
всем мире. В индуст риа ль но развитых странах
здания из потребителей энергии превращаются
в активных участников рынка энергетики,
предлагая на продажу электричество
«собственного производства». «На крышах
многих домов устанавливаются фото-
гальванические или небольшие ветровые
энергоустановки, и число их неуклонно растет,
— рассказывает Волкер Дрэгон (Volker Dragon),
занимающийся вопросами повышения энерго -
эф фективности в подразделении Building Tech-
nologies «Сименс» в го ро де Цуг, Швейцария. —
Появление автомати ческого «умного» счетчика
электроэнергии способно многое изменить в
энергетике».
Эти небольшие коробочки будут не только
измерять потребление энергии, но и обмени -
ваться информацией с бытовыми приборами и
коммунальными сетями. Согласно директиве
Проектировщики надеются, что эффектив -
ность этих решений компенсирует высокую
стоимость их внедрения. Предполагается, что
количество потребляемой каждым жителем
Масдара электроэнергии будет составлять всего
лишь 1/5 от объемов, используемых сегодня.
Решению этой задачи будет способствовать
проактивное планирование в сочетании с новей-
шими технологиями. Здания в Масдаре будут
располагаться в непосредственной близости
друг от друга, что создаст дополнительную тень и
тем самым сократит расходы на кондициони-
рование. Более того, дома будут воздвигаться на
бетонных пьедесталах, что обеспечит дополни-
тельную циркуляцию воздуха под зданиями,
помогая поддерживать более низкий уровень
Картины будущего | Весна 2010 31
В будущем здания станут активными
участниками общей энергосистемы. В городе
Масдар небольшие расстояния между зданиями
и свободное пространство под ними будут
использоваться для более эффективного
охлаждения помещений.
В результате выиграет вся электросеть, так
как счетчики оптимизируют распределение
потребляемой электроэнергии. По подсчетам
экспертов, пред по ла гаемая экономия составит
20 %. В будущем небольшие электростанции в зда -
ниях будут еще лучше интегрированы в об щую
систему энергоснабжения «При повышении
спроса эти мини-теплоэлектростанции смогут
поставлять электричество в сеть, а тепло будет
направляться в локальные системы аккумулиро -
вания тепловой энергии или в теплоемкости
зданий, — говорит Кристофф Виттвер (Christoff
Wittwer) из Фраунгоферского института солнеч -
ной энергии в городе Фрайбург (Германия). —
Впоследствии жители смогут использовать это
тепло по мере необходимости». Уже разработаны специальные баки с высо-
кой степенью изоляции, способные выпол нять
роль тепловых аккумуляторов. Однако уст-
ройства аккумулирования тепловой энергии со
сменой фазы пока еще находятся на стадии
разработки. Один из возможных вариантов —
плавить соль пос редст вом излишков тепла. А
когда потребность в тепловой энергии возрастет,
расплавленная соль освободит аккумули-
рованное тепло и вновь затвердеет. Теплоотдача
в таком процессе очень велика. «КПД
комбинированных станций состав ляет более 90
%, — замечает Виттвер. — В пере сче те на
первичную энергию, эти мини-тепло -
электростанции намного более эффективны,
чем электростанции, работающие на ископае -
мом топливе, где сбрасываемое тепло никак не
используется».
Управление спросом. Потребители смогут
выборочно отключать в час пик некоторые
приборы, чтобы снять нагрузку с сети. Главное —
знать, в какое время суток тарифы ниже.
Например, стиральную машину и сушилку
лучше всего использовать ночью, так как ночью
электричество дешевле. Но в какое время цены
наиболее выгодны? «Многие приборы уже
сегодня способны определять это по сигналам
линий электропередач, — говорит Дрэгон. —
Оптимальное время для подключения и отклю -
че ния можно определить с помощью «умного»
счетчика». Широкое использование таких схем позволит
коммунальным службам управлять спросом
в рамках своих сетей. Это также поможет
избежать перегрузок, которые происходят, когда
множество потребителей одновременно вклю -
ча ют разные бытовые приборы. Для этого потребителям придется согласиться
с тем, что их приборы будут включаться и отклю -
ча ться коммунальщиками в зависимости от за -
груженности сети. С другой стороны, их счета за
электроэнергию станут намного меньше. В конеч -
ном счете, обе стороны заинтересованы в том,
чтобы нагрузка в сети была равномерной, а это
достигается за счет стабилизации потребления
электроэнергии в течение каждых 24 часов. Основная задача — согласовать работу
подсистем каждого здания и контролировать их
взаимо действие с внешними системами.
Другими словами, все изолированные решения
необхо димо объединить в одну инфраструктуру. «Это отнюдь не просто: на протяжении мно гих
лет такие системы развивались независимо друг
от друга, — поясняет Дрэгон. — Поэтому нам
нужны технологии, которые обеспечат обмен
информацией между блоками управления». Для решения этой проблемы подразделение
Siemens Building Technologies разработало прог -
рам мное обеспечение Total Building Solutions
(TBS). Это ПО связывает в единую инфраструк-
туру самые разнооб разные системы: управления
и обес пе чения безопасности, отопления,
вентиляции, конди цио ни рования воздуха,
охлаждения, авто мати зации, электроснабжения,
противопожар ной защи ты и защиты от краж со
взломом, контроля доступа и видеонаблюдения.
«Экономия будет достигнута только при усло -
вии их согласованного взаимодействия, —
заявляет Дрэгон. — Независимо от того, стадион
ли это, офисное здание или больница, отель,
промышленный комплекс или супермаркет, TBS
гарантирует эффективную эксплуатацию объек -
та, надежную защиту пользователей и оптима ль -
ное использование электроэнергии».
Большой потенциал экономии. Разумеется,
объем электроэнергии, сэкономленной с помо -
щью «умных» коммунальных сетей, будет отли -
чаться в каждом отдельном случае. Однако
эксперты едины во мнении, что экономия в 20 –
25 % абсолютно реальна. «Все зависит от типа
зда ния, — утверждает Дрэгон. — Магазины могут
сэкономить до 50 % электроэнергии, тогда как в офисных зданиях этот показатель состав ляет от
20 до 30 %, в больницах — от 5 до 10 %».
Различия обусловлены установившимся поряд -
ком эксплуатации зданий. Например, в Европе
многие торговые центры работают 10 – 12 часов
в сутки и закрываются в воскресенье. А боль -
ницы работают круглосуточно. «Именно это не
позволяет сэкономить большее количество энер -
гии в больницах. Отопление могут отклю чить в
офисах, но никак не в больницах», — поясняет
Дрэгон.
Новые технологии помогают экономить энер -
гию не только в регионах с теплым и умеренным
климатом, но и в климатических зонах с низкой
среднегодовой температурой. Возьмем, к
при меру, отель «Monte-Rosa Hut» в Швейцарии,
который находится на высоте 2883 метров над
уровнем моря. Передовые строи тельные
технологии «Сименс» позволят сделать его в
значительной степени автономным сооруже-
нием. Электричество будет вырабатываться
фотогаль ва нической системой и, в случае
необходи мости, комбинированной минитепло-
электро станцией. Система управления зданием будет использо -
вать метеорологические прогнозы и данные о
количестве гостей, зарезервировавших комнаты
в отеле, чтобы регулировать работу систем
отопления, хранения энергии и потребность в
электричестве. «Умный» алгоритм «просчитает»
оптимальный уровень температуры, чтобы с
наименьшими затратами создать в помещении
подходящий микроклимат, предотвращая даже
самые незначительные потери энергии.
Кристиан Бак (Christian Buck)
Европейского союза и правовым нормам, при-
нятым в Германии, начиная с 2010 г. такие
счетчики должны быть установлены во всех
современных зданиях. Потребители смогут
лучше оценить затраты на электричество,
а коммунальные службы получат возможность
более точно предсказывать спрос и предлагать
новые продукты, в том числе и более гибкие
тарифы. Например, для каждой четверти часа
энергопотребления может быть установлена
отдельная цена. Электросети будущего
| Интервью
32 Картины будущего| Весна 2010
Кузнецов Олег Николаевич, кандидат технических наук, директор Института электроэнергетики
Московского энергетического института (МЭИ ТУ).
«Интеллектульные» электросети в России:
Концепция «интеллектуальных» электриче-
ских сетей постепенно приобретает очертания
общемировой тенденции. Какой Вам пред-
ставляется эта совершенно новая «интеллекту-
альная» инфраструктура?
Кузнецов: Судя по материалам зарубежных
публикаций, много говорится о реализации
управления электроэнергетической системой с
высокой долей нетрадиционных и возобновляе-
мых источников энергии, таких как, ветер и солн-
це, которые характеризуются непостоянством
выдаваемой мощности. Для обеспечения функ-
ционирования такой электроэнергетической
системы необходимо иметь возможность управ-
ления не только генерированием электроэнер-
гии, но и её потреблением, что в том числе и
должно реализовываться устройствами управле-
ния интеллектуальной сети. Основное отличие от
ставшей уже традиционной электрической сети –
автоматизированного управления энергосисте-
мами. Открыто направление кибернетического
управления энергосистемами под руководством
профессора В.А. Веникова. Проводятся исследо-
вания как теоретические, так и практического
характера. Эксперименты выполняются на элек-
тродинамической модели МЭИ(ТУ). Модель пред-
ставляет собой уменьшенную в размерах энерго-
систему, выполненную с учётом теории подобия
и моделирования электроэнергетических
систем. В нашем институте были разработаны
теоретические вопросы и затем реализован
практически источник реактивной мощности
(ИРМ) с тиристорным управлением. ИРМ можно
отнести к устройствам гибких систем электропе-
редачи. Устройства гибких систем электропере-
дачи рассматриваются как средства управления
режимом в составе «интеллектуальных» сетей.
В составе электродинамической модели МЭИ
это расширенные возможности управления
режимом и схемой сети, включая управление
нагрузкой. Если говорить о сетях сверхвысокого
напряжения, включая системообразующие, то
здесь можно сказать об опыте создания электро-
энергетической системы СССР. По ряду причин в
процессе объединения локальных энергосистем
на синхронную работу возникла необходимость
разрабатывать и внедрять противоаварийную
автоматику. В результате удалось добиться высо-
ких показателей работы системы без крупных
системных аварий, несмотря на постоянно воз-
никающие в электрической сети нарушения
режима. В функции противоаварийной автомати-
ки, в том числе, входит и управление нагрузкой.
С приходом в ОАО «ФСК ЕЭС» (Федеральная сете-
вая компания Единой энергетической системы –
прим. ред.) нового состава руководства, компа-
ния активно взялась за разработку концепции и
внедрения элементов «интеллектуальных» сетей.
Каковы, на Ваш взгляд, основные преиму-
щества «интеллектуальных сетей» для компа-
ний, производящих, передающих и распреде-
ляющих электроэнергию, и нас, ее конечных
потребителей?
Кузнецов: Компании, оказывающие услуги
по передаче и распределению электроэнергии,
могут снизить потери энергии в своих сетях на её
транспорт. Что касается конечных потребителей,
то с одной стороны, можно говорить о повыше-
нии уровня надёжности электроснабжения, хотя
этот аспект должен быть оценен с учётом всех
особенностей «интеллектуальных» сетей. С дру-
гой, рассматривая возможности управления
электропотреблением, для конечного потребите-
ля возможно появление тарифов за участие в
системном регулировании. Имеются ли в МЭИ разработки на эту тему?
Не могли бы Вы привести несколько приме-
ров?
Кузнецов: В МЭИ(ТУ) проводились и прово-
дятся исследования в области автоматического и
имеются физические модели управляемого шун-
тирующего реактора, тиристорно управляемой
продольной компенсации и статического тири-
сторного компенсатора. В результате поставлен-
ных экспериментов на модели с этими элемента-
ми гибких систем электропередачи, было
уточнено математическое описание устройств и
проверены законы управления. Кроме, того по
заказу энергокомпании было проведено испыта-
ние устройств управления нагрузкой энергоси-
стемы, после чего эти устройства успешно вы-
полняют возложенные на них функции в
энергокомплексе Москвы.
Какие предпосылки имеются для реализа-
ции концепции «интеллектуальных» электри-
ческих сетей в России и интеграции в них энер-
гии возобновляемых источников?
Кузнецов: Внедрение той или иной концеп-
ции определяется в первую очередь её необхо-
димостью. Если говорить об «интеллектуальных»
сетях для нужд энергосистемы с большой долей
ветрогенерации, то в России ветрогенерация
составляет доли процента. Вопрос управления
электропотреблением находится в стадии обсуж-
дения и его реализация в не меньшей степени
обусловлена развитием каналов передачи
информации и доступностью исполнительных
устройств. Если же рассматривать ситуацию в
сетях сверхвысокого напряжения, то в них по
части «интеллектуальных» сетей был сделан
значительный задел с точки зрения автоматизи-
рованного и противоаварийного управления во
время существования СССР и в настоящее время
проводятся разработки современной противо-
аварийной автоматики на базе микропроцессор-
ной техники. С развитием силовой полупровод-
никовой техники, можно говорить о
возможности решения задачи устройств управ-
ления потоками мощности в электрической сети,
таких, как фазосдвигающий трансформатор.
Кроме того, активно развивается направление
системы мониторинга параметров переходного
режима, которое позволит, совместно с устрой-
Картины будущего | Весна 2010 33 перпективы развития
ствами систем регулирования и устройствами
регулирования потоков мощности, напряжения и
коммутационной аппаратурой, организовывать
необходимые режимы электрической сети. А так-
же обеспечивать работоспособное состояние
энергосистемы при возникновении аварийных
ситуаций.
Имеются ли в России пилотные проекты
внедрения инновационных элементов в совре-
менных электросетях? Принимает ли Ваш уни-
верситет участие в таких проектах? Кузнецов:
В России относительно широко
внедряются в практику эксплуатации управляе-
мые подмагничиванием шунтирующие реакто-
ры. В сетях ОАО «ФСК ЕЭС» установлены устрой-
ства на напряжение 500 кВ. МЭИ (ТУ) принял
участие и выполнил работу по исследованию
влияния реактора на режимы энергосистемы и
проверке законов управления реактором для ре-
гулирования напряжения в узлах электрической
сети.
Как известно, в России конечный потреби-
тель не привык экономить электроэнергию.
Должно ли практическое внедрение этой но-
вой концепции быть связано с изменением
стереотипов у населения? Кузнецов:
Я не согласен с высказыванием о
том, что в России конечный потребитель не при-
вык экономить электроэнергию. По крайней
мере ограничивать потребление электроэнергии
заставляют не самые маленькие тарифы на элек-
троэнергию для потребителей. Как я уже отмечал
ранее, концепция «интеллектуальных» находит-
ся в стадии разработки. Для реализации возмож-
ности эффективного управления нагрузкой не-
обходимо будет заинтересовать потребителей
активно участвовать в этом процессе. Каковы перспективы возобновляемых
источников энергии в России?
Кузнецов:
Россия обладает огромными
ресурсами возобновляемых источников энергии
(ВИЭ), которые во много раз превышают ресурс-
ные возможности для тепловых и атомных элек-
тростанций. Основные стоимостные показатели
современных энергоустановок на базе ВИЭ, в
отличие от тепловых, атомных, дизельных элек-
тростанций, имеют устойчивую тенденцию к
постоянному снижению. Уже сегодня они сопо-
ставимы с аналогичными показателями энерго-
установок на невозобновляемых источниках
энергии.
Какие возобновляемые источники энергии
являются наиболее используемыми в нашей
стране?
Кузнецов:
Это, прежде всего, гидроэнергия.
Установленная мощность ГЭС составляет порядка
20% от мощности всех электростанций. Однако
использование солнечной энергии в России
мало, хотя в мире наблюдается тенденция резко-
го увеличения производства электроэнергии с
помощью фотоэлектрических установок на
35-40% в год. Особенно с повышением стоимо-
сти топлива и снижением в 2-3 раза за последние
5 лет стоимости фотоэлектрических батарей.
Кстати, в последние годы в России вновь возрос
интерес к использованию энергии приливов.
В настоящее время на опытной Кислогубской
приливной электростанции (ПЭС) установлено и
проводится опытная эксплуатация нового обору-
дования, которое позволит резко снизить стои-
мость создания ПЭС. Проектируются мощные
ПЭС на Севере и Дальнем Востоке России. Иссле-
дования нашего института свидетельствуют
о том, что весьма эффективно использовать раз-
личные ВИЭ в составе энергокомплекса. Причем,
в различных регионах страны состав энергоком-
доля использования технического потенциала
гидроэнергии в России составляет 10%, а малых
рек – менее 2%, в то время как в ведущих про-
мышленных странах доля использования техни-
ческого потенциала превышает 50-60%. Весьма
перспективно использование гидроэнергии в
России, особенно в Сибири и Дальнем Востоке.
Насколько используется у нас энергия вет-
ра и солнца?
Кузнецов:
Ресурсы ветровой энергии в
России примерно в 50 раз превышают ресурсы
гидроэнергии. Но вот степень использования
энергии ветра в России очень низкая. Установ-
ленная мощность ветроэлектростанций (ВЭС),
например, в Германии больше, чем в 1500 раз
превышает установленную мощность ВЭС
России. Очень перспективны для ветроэнергети-
ки районы Севера и Дальнего Востока России.
Как показали исследования ученых нашего
института срок окупаемости ВЭС в этих районах
составляет 1-3 года.
Самый мощный источник возобновляемой
энергии, это, конечно же, Солнце. Однако
плекса может быть различен. Создание таких
энергокомплексов может существенно снизить
капитальные вложения, повысить надежность и
экономичность энергоснабжения, резко снизит
воздействие энергетического объекта на окру-
жающую среду.
Можно ли сказать, что в России приоритет-
ным направлением по-прежнему является
строительство тепловых электростанций?
Кузнецов:
Да, несмотря на довольно
большие ресурсы ВИЭ вопрос их применения в
большой энергетике в России напрямую опреде-
ляется доступностью ископаемого топлива,
поскольку пока не создано эффективных меха-
низмов стимулирования развития систем
производства электроэнергии на базе ВИЭ. Также
не способствует развитию энергетики на базе
ВИЭ, за исключением гидроресурсов, слабая
предсказуемость параметров ветра. Поэтому в
ближайшее время можно ожидать строительства
в основном тепловых электростанций на газовом
и угольном топливе.
Энергию ветра - колесам
Промышленные компании и поставщики электроэнергии работают в тесном
сотрудничестве, прилагая все усилия к тому, чтобы сделать электромобильный
транспорт повседневной реальностью. Решение этой задачи связано не только с
вопросами автомобилестроения, но и с обеспечениемэффективного взаимодействия
между транспортным средством, электросетью, а также технологиями хранения и
двунаправленной передачи электроэнергии, полученной из возобновляемых
источников. Электромобили будущего изменят наше представление о передвижении. И дело не только в том, что подзарядка аккумуляторов будет занимать всего
несколько минут. Электромобили будут также использоваться в качестве устройств
хранения энергии, интегрированных в “интеллектуальную” электросеть.
Электросети будущего
| Электромобили
34 Картины будущего | Весна 2010
К
огда дует сильный западный ветер,
поднимая тяжелые волны Северного моря и
с грохотом разбивая их о дюны Ютландии, на
побережье Дании за работу принимаются
тысячи ветровых установок. Сегодня 20 %
электричества в Дании, которая является
мировым лидером в этой области, производится
за счет энергии ветра. В 2025 г. этот показатель
должен подняться до 50 %. Однако радость от
выработки такого большого ко ли чества энергии
омрачает тот факт, что при повышенной силе
ветра роторы ветровых турбин генерируют
объем электричества, значительно превышаю -
щий возможности энергосистемы страны. До сих
пор коммунальным службам Дании приходилось
направлять эти излишки электроэнергии своим
соседям и, более того, платить им за это. Поэтому неудивительно, что Дания одной из
первых начала исследования в области техноло -
гий хранения лишней электроэнергии. В фокусе
внимания исследователей – аккумуляторы
электромо бильного транспорта. Основная цель –
добиться того, чтобы через десять лет каждый
десятый автомобиль в стране работал на
электричестве, полученном посредством энергии
ветра. Задача может показаться несколько
амбициозной, учитывая тот факт, что сегодня
электромобили редко можно встретить на
дорогах Европы. Но Дания, обладая богатымопы-
том внедрения самых различных проектов в
области электромобильного транспорта, стреми -
тель но движется к поставленной цели. «Сименс»,
ее партнер по раз витию, оказывает поддержку в
двух направле ниях: интеграция транспортных
средств в энерго систему и авто мобилестроение.
Саммит по вопросам изменения климата. На всемирной конференции по вопро сам
изменения мирового климата, которая прошла
под эгидой ООН в Копенгагене в декабре 2009
года, «Сименс» совместно с немец кой компанией
«Ruf», специализирующейся на изготовлении авто -
мо билей по заказу, предста вит три автомобиля
Dakara с электроприводом. Эти машины разра -
ботаны на основе шасси «Porsche Cayenne»
и имеют встроенную систему подзарядки аккуму-
ляторов, которая позволяет подзаряжаться от
любой розетки с нап ряжением в 230–380 вольт.
Уже проведена стандартизация электровилки для
такого подклю чения. Время подзарядки в
основном зависит от типа выхода розетки.
Разработчики ожидают, что сначала мощность
зарядки составит примерно 10 киловатт (кВт), а в
среднесрочной перспективе — до 43 киловатт,
в результате на весь процесс будет уходить от 20 минут до 2 часов. Подзарядка будет
осуществляться через электри ческий разъем,
расположенный под дверцей топливного бака. Весной 2009 г. на Международном авто шоу в
Женеве (Geneva Motor Show) «Ruf» и «Сименс»
Картины будущего | Весна 2010 35
представили электромобиль «Ruf Greenster» на
базе модели «Porsche 997 Targa», модифици ро -
ван ный для работы на электричестве. Этот
электро мобиль с двигателем мощностью в 270
киловатт и максимальной скоростью 250 км/ч
отличается высоким крутящим моментом и
впечатляющей скоростью разгона. Если
двигателю внутреннего сгорания необходимо
некоторое время, чтобы в полной мере развить
свою мощность, то электро двигатель способен
моментально дос тичь максимальной произво-
дительности.
«Greenster» — своего рода первопроходец,
демонстрирующий, насколько эффектным
может быть электромобиль. Машина была
подготовлена всего за три месяца, поэтому
далеко не все детали разрабатывались
специально для этого проекта. Скорее, задачей
было найти оптимальное сочетание доступных
стандартных компонентов. «Проект электромо -
биля следующего поколения («Greenster II»)
предусматривает разработку соответствующих
компонентов и узлов», — рассказывает профес -
сор Гернот Шпигельберг (Gernot Spiegelberg),
глава группы разработки электромобилей
Департамента корпоративных технологий
«Сименс» (CT). К таким компонентам в первую
очередь относятся устройство быстрой под-
зарядки и точно отрегулированные средства
управления аккуму ля то рами электропитания,
блок управления электроприводом и
электронные устройства зарядки. Работы по
в супермаркете или на парковке — и поставщик электроэнергии будет выставлять
счет за использованное электричество, подобно
тому, как это делают операторы сотовой связи.
Но чтобы система действительно начала функцио -
нировать, необходимы надежные устройства для
идентификации автомобиля и обмена данными
между электроникой автомобиля и за рядной
колонкой. В ближайшей перспективе «Сименс»
совместно с поставщиком электро энергии
«RWE» собирается построить 40 станций зарядки
в населенных пунктах Германии. 20 из них
«Сименс» учитывает все аспекты электромобильности:
от технологий создания транспортного средства до его интеграции в единую энергосистему
мобилей. На каждые 50 транспортных средств
понадобится отдельный распредели тель ный
трансформатор в комплекте с коммутацион ным
устройством. Как следствие, несколько десятков
таких трансфор ма торов нужно будет подключить
через комму та цион ное устройство высокого
напряжения. Парковоч ные площадки на нес коль -
ко тысяч транспортных средств потребуют еще
больше единиц оборудования, которые придется
размещать в подвальных помещениях или
соседних зданиях. Ведь если к энерго сис те ме
одновременно подклю чатся 10 000 электро -
созданию «Greenster» II будут завершены к концу
2010 г. Стандартизированная зарядка. Что касается
электромобилей «Dakara», то во время
конферен ции ООН они будут осуществлять
пассажирские перевозки, циркулируя между
аэропортом и зда нием конференции. Зарядка
будет происходить за счет электричества,
полученного посредст вом энергии ветра.
Каждый автомобиль имеет до четырех
пассажирских мест и отделение для багажа.
Концепция проекта Dakara также включает
«зарядную колонку» «Сименс», которая
способна обмениваться информацией с электро -
никой автомобиля. Обмен информацией — это
один из ключевых аспектов технологии
электромобильности, и не только в Дании.
Водители хотят иметь возможность подзаряжать
свой электромобиль в любом месте — в гараже,
электромобиля к электросети. Такой подход пре -
дусмат ривает разработку решений и для зарядки
электромобилей и обеспечения электронной
коммуникации. Шпигельберг разде ляет эти два
направления на внутреннее (внутри электромо -
биля) и внешнее (вне электромо биля). «Мы созда -
ли группу, которая учитывает все аспекты электро -
мобильности», — говорит он. Так как будущие
технологии электромобильности связаны не
только с непосредственно самими транспортными
средствами, помимо исследователей CT в группу
также вошли специа листы из Секторов энергетики
и индустрии компании «Сименс». Выход
электромобилей на широкий рынок неизбежно
повлечет за собой модернизацию действую щей
электросети. Например, на площад ках общего
пользования, таких как городские крытые
автостоянки или спортивные стадионы, необхо -
димо будет установить системы, объеди няющие
все необходимое оборудование для электро -
ближайших лет будет создана технология,
обеспечивающая тесное взаимо действие
электромобилей и электросети. Практические испытания начнутся в 2011 г.
на датском острове Борнхольм в Балтийском
море. Здесь электромобили будут заряжаться
электричеством, полученным за счет энергии
ветра, от электросети общего пользования. Когда
потребление электроэнергии возрастает —
например, в утренние часы, — электромобили,
находящиеся на различных парковках, смогут
возвращать электричество в общую сеть. Датчане
надеются, что в ближайшем будущем много -
тысячный парк электромобилей позволит решить
проблему непостоянства энергии ветра. Вместо
отдельных установок для хранения электро -
энергии будут использоваться электромобили и их
аккумуляторы. Именно поэтому особое вни мание
в проекте уделяется поиску решений, обеспе чи -
вающих двунаправленный поток элект ро энергии
планируется разместить в Берлине. В данный
момент RWE проводит выездную презентацию
«Greenster» в Германии. «Сименс» также
участвует в турне, одним из пунктов назначения
которого стала Mеждународная выставка
легковых автомо билей International Motor Show,
проходившая в сентябре 2009 г. во Франкфурте-
на-Майне.
В «Сименс» считают, что для успешного
развития технологий электромобильности очень
важен целостный подход, когда работы ведутся не
только в области автостроения, как это было в
случае с «Greenster» и «Dakara», но когда большое
вни мание уделяется и системам подключения
мобилей с аккумуля торами на 20 киловатт
каждый, суммарная выходная мощность в итоге
составит 200 мегаватт, что эквивалентно объему
электри чества, производи мого электростанцией
средних размеров.
Аккумуляторы на колесах. В настоящее время
специалисты-энергетики, работающие над
электро мобилями и сопутствующими систе -
мами, принимают участие в датском крупномас-
штабном проекте EDISON. Его цель — создать
целый парк электромобилей и сеть точек для их
зарядки с использованием непостоянной
энергии ветра. Ожидается, что в течение двух
36 Картины будущего | Весна 2010
Электросети будущего
| Электромобили
«Сименс» вклю чает большое количество продук -
тов, адаптацией которых мы сейчас занимаемся в
соответствии с задача ми EDISON», — рас-
сказывает Свен Хольтхузен (Sven Holthusen),
ответственный за участие Сектора энергетики
«Сименс» в данном проекте. Загрязнение электросети. Одной из обязан -
ностей Хольтхузена является изучение влияния на
электросеть ежедневного подключения и отклю-
чения мил лио нов электромобилей. Именно этим
вопросам посвящены его испытания на
территории исследовательского центра «RisO»,
располагающего собственной электросетью. «Это
исследование позволяет нам моделировать
аналогичные ситуации, но в меньшем масш табе»,
— объясняет он. Сложности возникают, когда
гармоники появляются при подключении акку му -
ляторов к сети 50 Герц, так как они могут срезони -
ровать и разбалансировать час то ту электросети. В случае формирования больших волн такие
нарушения, которые называют «загрязнение
электросети», могут вызвать сбой во всей сети. Готовых решений этих проблем пока еще не
существует, но Хольтхузен продолжает искать от -
веты. Во время испытаний он подключает к сети
до 15 аккумуляторов, каждый весом в 300 кило-
граммов и энергоемкостью 25 киловатт. Для
сравнения, средне му электромобилю, чтобы
пройти расстояние в 100 километров, требуется
значительно продвинуться вперед в плане моде-
лирования и изучения возможных ситуаций», —
расска зывает Хольтхузен. В частности, он хочет
повысить мощность зарядки до 300 киловатт с
тем, чтобы сокра тить время подзарядки до шести
минут. В этом случае электромобили окажутся в
равном поло же нии с традиционными автомо -
билями. Появле ние на рынке ионно-литиевых
аккумуляторов, способных перезаряжаться за
такой короткий период, ожидается уже в бли -
жайшем будущем. Тем не менее, необходимо
развивать новые технологии, позволяющие
проводить перезарядку электромобилей всего за
три минуты. Разумеется, «Сименс» проводит испытания не
только в Дании. Сотрудники исследовательского
отдела Компании ведут активную работу и в
Германии. Здесь они совместно с Harz.EE.mobility
участвуют в другом проекте, цель которого –
определить оптимальные способы интеграции
распределительных систем электропитания на
основе энергии ветра, солнца и биогаза в единую
электросеть. Проект осуществляется в регионе
позволят определить оптимальные условия
подклю чения транспортных средств к электросети.
Эволюция электродвигателя. Пока электро -
мобили «Dakara» готовят к работе на конфе-
ренции в Копенгагене, Кун и его коллеги
проводят испытания новой системы привода для
«Greenster II», младшего брата модели, презен-
тация которой состоялась в марте. Если «Green-
ster I» был демонстрационным образцом, то
«Greenster II» станет первым в мире электро-
мобилем в кузове Porsche, запущенным в
малосерийное произ водство. Его ключевой
компонент — двойной привод для заднего
моста. «Greenster I» имел довольно громоздкий
центральный двигатель, а в «Greenster II» каждое
заднее колесо будет приводиться в движение
небольшим приводным устройством, располо-
женным в относительной близости от колеса.
Как правило, мощность двигателя распреде-
ляется между колесами через дифференциал,
но такая схема не обеспе чивает хорошей
управляемости на поворотах. Концепция двойного привода основана на
использовании электронной системы управле -
ния, которая обеспечивает оптимальную движу -
щую силу для правого и левого колеса, что осо -
бенно важно во время поворотов, когда колеса
испытывают разную нагрузку. Этот феномен,
который специалисты называют «направлением
из сети к электромобилю и нао бо рот. Результаты
могут быть впечатляющими. Например, если к энергосистеме подключить 200 000 электро -
мобилей по 40 киловатт каждый, то за короткий
срок можно получить выходную мощность до 8
гига ватт — а это больше, чем требуется Германии,
чтобы пережить периоды пикового потребления
электричества.
Помимо «Сименс» в проекте EDISON также
участвуют Технический университет Дании (DTU),
исследовательский центр «RisO-DTU», энерго -
системы общего пользования Dong Energy и
Ostkraft, центр исследований и разработок «Eu-
risco» и «IBM». В рамках проекта отдельные
рабочие группы отвечают за развитие различных
ком по нентов электромобильности. В частности,
«Сименс» отвечает за системы быстрой зарядки и
замены аккумуляторов. «Портфель решений
примерно 18 киловатт. Затем с помощью
програм много обеспечения Хольтхузен измеряет
влия ние аккумуляторов на электросеть и
пытается компенсировать неблаго приятные
последствия такого воздействия.
Другим значительным препятствием на пути
развития технологий электромобильности явля ет -
ся продолжительность периода подзарядки акку -
му ля тора. В поисках решения Хольтхузен и его
коллеги разрабатывают устройство быстрой
заряд ки с более высоким напряжением и силой
тока — на начальном этапе 400 вольт и 63 ам -
пера. Подход Хольтхузена вполне реалистичен.
Действительно, в подвалах или других подсобных
помещениях большинства европейцев уже
имеются розетки на 400 вольт для электроплит и
другой бытовой техники. «Благодаря этим испытаниям нам удалось
Гарц, в трех районах которого изучаются
возможности подключения электромобилей к
такой энерго системе. В рамках проекта «Сименс»
должна будет поставить зарядные колонки,
системы управ ления электропотреблением для
интеграции электромобилей в «интеллектуаль-
ную» электросеть, а также соответствующие
устройства обмена данными. Помимо этого, сотрудники Департамента корпо-
ративных технологий (СT) «Сименс» в Мюнхене
проводят анализ электронных компо нентов, в частности на предмет дву направ ленной зарядки и
разрядки. С помощью испытательной аппаратуры
ученые из CT попытаются смоделировать ситуации
с различной нагрузкой. «Сначала мы хотим
протестировать отдельные системы приводов, а
затем все транспортное средство, — объясняет
Карл-Джозеф Кун (Karl-Josef Kuhn), который в
группе Шпигельберга отвечает за создание
испытательных устройств для двунаправленной
зарядки. — Затем мы подключим электромобили к
электросети, разработкой которой занимается
Сектор энергетики». Эти испытания, такимобразом,
Профессор Гернот Шпигельберг (справа). Модель «Greenster» позволяет «Сименс» и «Ruf»
продемонстрировать, насколько широкие
перспективы открывают перед нами
электромобили. Их можно использовать не только
для передвижения, но и для хранения энергии,
подключив к общей электросети! Мы даже не можем вполне представить себе, какое огромное значение могут иметь технологии
электромобильности для современного мира
крутя щего момента», обеспечивает более
высокую управляемость в слож ных ситуациях. В
моделях с одним центральным двигателем вся
мощность должна передаваться через массивный
и тяже лый дифференциал, который утяжеляет
авто мобиль. Но в случае с двигателем двойного
привода необходимо лишь небольшое устройст во
управления, которое по проводам будет переда-
вать команды каждому отдельному электро -
двигателю. Кун и его коллеги сейчас изучают
надежность функционирования электронного
дифференциала. «Нам предстоит еще немало
изменить внутри самого автомобиля, — объяс -
няет Кун. — Система электрического привода
сама по себе очень сложна и требует особого
внимания». Но если все пройдет благо получно, в
2010 г. готовый электромобиль «Greenster II»
будет подключен к испытательной установке. У Шпигельберга нет никаких сомнений
относительно того, что произойдет дальше. «В ближайшие годы будут разработаны электро -
мобили, каждое колесо которых будет оснащено
собственным небольшим приводным устройст -
вом», — уверен он. Эти двигатели смогут
регенерировать энергию тормозов и избавят от
необходимости устанавливать массивный цент -
раль ный двигатель, трансмиссию и валы
приводов, создавая тем самым дополнительное
свободное пространство. Кроме того, электронные компоненты, в от -
ли чие от валов двигателя, можно будет располо -
жить в любом месте автомобиля — необяза -
тельно рядом с самими электро двигателями. Это
откроет перед разработчиками абсолютно
новые возможности. Например, можно будет
шире разнести колеса и встроить в них электро -
двигатели, отказавшись от традиционных эле -
мен тов трансмиссии. В крупных транспортных
средствах можно будет улучшить вход для
пассажиров, убрав центральную консоль и уста -
новив раскладывающиеся сиденья. Это позволит
сделать электромобиль более удобным и безо -
пасным. Например, можно будет удалить блок
рулевого управления, заменив его и педали
ручкой управления или джойстиком. Появятся
возможности для реализации абсолютно новых
функций. В действительности, мы даже не
можем себе представить, какое огромное значе -
ние могут иметь технологии электромобильности
для современного мира. Тим Шрёдер (Tim Schroder)
Картины будущего | Осень 2009 47
Картины будущего | Весна 2010 37
Резюме В будущем нам не обойтись без
«интеллектуальных» электросетей. Перед
нами стоит множество вопросов.
Например, как интегрировать большие
объемы непостоянной энергии ветра и
солнца в общую энергосистему? И как
объединить увеличивающееся число
неболь ших децентрализованных произ-
водителей электроэнергии с тем, чтобы
они работали как единый энергети-
ческий ресурс? Ключе вы ми компо-
нентами таких электросетей станут
интеллектуальные электросчетчики и
виртуальные электростанции.
Однако этим «умным» сетям также
при дется каким-то образом «научиться»
хранить излишки энергии, неизбежные
при использо вании таких непостоянных
источников, как солнце и ветер. Именно
поэтому специалисты исследуют под-
земные водородные резервы. Другим
перспективным решением являются
перезаряжаемые аккумуляторы электро-
мо билей. Пилотный проект планируется
запус тить в Дании в 2011 г. К 2050 году Европа сможет удовлет-
ворять 15 – 20 % своих потребностей в
электроэнер гии посредством электри-
чества, полученного с помощью энергии
солнца и ветра в Северной Африке и на
Ближнем Востоке. Именно такую задачу
ставят перед собой авторы проекта Desertec Industrial Initiative, в число
которых вхо дит и компания «Сименс».
Эксперты уже распо ла гают технологиями,
необходимыми для достижения постав-
ленных целей. Среди них солнечные
тепловые электростанции в Испании и
Калифорнии, а также системы передачи
электроэнергии постоянным током высо-
кого напряжения, способные передавать
электри чест во на большие расстояния с
мини мальны ми потерями. По словам
профессора Ганса Мюллера-Штайнхагена
(Hans Muller-Steinhagen) из центра аэро-
космическихисследованийГермании, уже
через 15 лет электричество, произведен -
ное на солнечных тепловых электро -
станциях, станет вполне конкуренто спо -
собным товаром на мировых рынках. «Сименс» ведет строительство
крупнейшей в мире морской ветровой
электростанции в 30 километрах от
побережья Дании. Это весьма ам би -
циозный проект с точки зрения
технологий и материально-технического
обеспечения. Вес отдельных компонен-
тов достигает десят ков тонн, а соб-
ранные вместе они должны безупречно
функционировать в сложных условиях
Северного моря.
КОНТАКТЫ:
Морские ветровые турбины:
Jesper Moeller, Сектор энергетики
jml@siemens.com
Soeren Kringelholt Nielsen, Сектор энергетики
skr@siemens.com
Nils Gneiße, Центр обучения по вопросам энергии ветра nils.gneisse@siemens.com
HVDCT:
Jurgen Sawatzki, Сектор энергетики
juergen.sawatzki@siemens.com
Prof. Dietmar Retzmann, Сектор
энергетики
dietmar.retzmann@siemens.com
Susanne Vowinkel, Сектор
энергетики
susanne.vowinkel@siemens.com
Модули преобразователя:
Dr. Hartmut Huang, Сектор
энергетики
hartmut.huang@siemens.com
Хранение электроэнергии:
Dr. Manfred Waidhas, CT
manfred.waidhas@siemens.com
Erik Wolf, Сектор энергетики
erik.wolf@siemens.com
Интеграция зданий в интеллекту-
альнуюэлектросеть/ проект Mas-
dar:
Tom Ruyten, Siemens One
tom.ruyten@siemens.com
Умные электросчетчики:
Alexander Schenk, Сектор
энергетики
alexander.schenk@siemens.com
Dr. Andreas Heine, Сектор
энергетики
andreas.heine@siemens.com
Philip Skipper, Сектор энергетики
philip.skipper@siemens.com
Виртуальные электростанции:
Dr. Thomas Werner, Сектор
энергетики
thomas.werner@siemens.com
Электромобили:
Prof. Gernot Spiegelberg, CT
gernot.spiegelberg@siemens.com
Sven Holthusen, Сектор энергетики
sven.holthusen@siemens.com
ССЫЛКИ:
Агентство по сбору информации в
области энергетики в США:
www.eia.doe.gov
Инициатива по созданию“интел-
лектуальных сетей” в ЕС:
www.smartgrids.eu
Энергосети Дании Energinet.dk:
www.energinet.dk
Администрация проекта Desertec:
www.desertec.org
40 Инвестиции, которые окупаются Многие города не могут позволить
себе инвестировать средства в
устаревшую и неэффективную
инфраструктуру. Тем не менее,
современные системы транспорта и
снабжения не только улучшают
качество жизни, но и позволяют
экономить. 43 Новая жизнь старых заводов
Модернизация могла бы значитель -
но увеличить эффективность сотен
электростанций по всему миру,
работающих на ископаемом топли -
ве. «Сименс» знает, как решить эту
задачу.
45 Екатеринбург: снижение потреб-
ления энергии
Исследование эффективности ис-
пользования энергии в городе
Екатеринбург показало, что усовер-
шенствованная теплоизоляция и
новые структуры производства
энергии могли бы способствовать
значительному сокращению по-
требления энергетических ресур-
сов в России. Технология компании
«Сименс» может помочь добиться
существенной экономии энергии. 46 КПДвысокого накала
Кризис заставил сталеваров столк-
нуться с серьезными испытаниями.
«Сименс» VAI предлагает иннова-
ционные решения, которые позво-
ляют сократить расходы, отвечают
экологическим стандартам и позво-
ляют модернизировать производ-
ство.
Коротко о
главном
2025
Город Шибам, крупнейший центр торговли
всего арабского мира, однажды оказался на
грани разрушения.•Жители покидали его,
глиняные дома разрушались, а
инфраструктура угасала. Но долгосрочная
программа по модернизации вернула городу
процветание и увеличила численность
населения. В 2025 г. город Шибам станет
одним из самых развитых городов арабского
мира, о чем архитектор-градостроитель
Бассам Хадж Али с гордостью рассказывает
своему старому знакомому Франсуа Рунне. 38 Картины будущего | Весна 2010
Модернизация инфраструктуры
| Сценарий 2025
Картины Будущего | Весна 2010 39
Йемен, 2025.
Процветающий
торговый город Шибам
однажды оказался под угрозой превращения в город-
призрак. Архитектор-градостроитель Бассам Хадж Али
показывает своему старому другу, что древний город
снова стал привлекательным и пригодным для жизни
благодаря высокотехнологичным инфраструк тур ным
решениям. В
от он — Манхэттен пустыни!» Стоит немного
проехать вниз по крутым коричнево-красным
скалам — и перед вами открывается потряса ю -
щий вид на глиняные дома Шибама. Французский
архитектор Франсуа Рунне ошеломлен этой красо -
той. «Действительно чудесно, не правда ли?» —
спрашивает его друг по колледжу, архитектор-
градостроитель Бассам Хадж Али, останавливая
свою лошадь рядом с Рунне. «Пять сотен зданий
Живая пустыня
«
| Тенденции
Н
ью-Йорк, 18 июля 2007 г. Столб пыли и дыма поднимается над улицами Ман-
хэттена. Пожарные машины, автомобили скорой
помощи и полиции мчатся к месту
происшествия на Лексингтон-авеню возле
Центрального вокзала Нью-Йорка. Но это не
атака террористов, как опасались сначала.
Оказывается, взорвался 83-летний паропровод
высокого давления, и в результате на улице
образовалась 20-метровая дыра. Жители Нью-
Йорка внезапно столкнулись с серьезной
проблемой. Система паропроводов Нью-Йорка не только
одна из крупнейших в мире, но и одна из
старейших: ей больше 100 лет. Эта первая в мире
муниципальная система отопления простирается
на 170 километров по всему городу и с помощью
пара обеспечивает тепло и кондиционирование
воздуха в крупных зданиях. Нью-Йорк также
вмещает в себя невероятно сложную сеть под -
земных линий электропередач, газопроводов,
метротоннелей и канализационных труб — все
они очень близко соседствуют друг с другом.
Потому неудивительно, что здесь часто случа ют -
ся аварии и поломки. Бывали даже случаи, когда
крышки люков оказывались под напряжением. Нью-Йорк не одинок в своем несчастье.
Например, в Лондоне действует система водо -
проводов, которая каждый день теряет 30 %
своего содержимого. Летом 2006 г. многие
жители британской столицы целыми днями не
имели возможности принять душ, так как вода,
протекавшая из поврежденных труб, уходила в сухую землю под городом. Для нормального функционирования боль -
шого города ему жизненно необходимы инфра -
структуры, связанные с транспортом, уличным
движением, производством, телекоммуника -
циями, электричеством, водой или отходами.
Требующие ремонта дороги, информационные
сети и электросети недостаточной мощности,
поврежденные канализационные трубы или ус -
та ревшие системы железнодорожного транс пор -
та и метро могут парализовать экономику цело -
го города. В этом состоит проблема очень
многих мегаполисов. Опрос мэров США, ини -
цииро ванный «Сименс» в 2009 г. («Изучение
жизнеспособности инфраструктуры в больших
городах»), выявил, что 42 % респон ден тов
считают основной проблемой устаревшую 40 Картины Будущего | Весна 2010
из глины, некоторые до 30 метров в высоту. И представь себе, самый старый дом был
построен, еще когда Колумб отправлялся на
Запад искать морской путь в Индию. — Тут он
вздыхает: — Всего несколько лет назад это
волшебное место было почти разрушено». «Да, я читал об этом, — отвечает Франсуа. — Когда-то
город был центром арабской торговли, но с появ -
ле нием новых средств передвижения потерял
былую привлекательность. Люди уехали, дома и инфраструктура стали приходить в упадок. Вот
такой порочный круг». «Все началось с приходом нового тысячеле -
тия», — поясняет его друг. — В наш город вместе с несколькими представителями правительства
пришла международная строительная компания.
Они построили школы, выкопали колодцы, чтобы
оживить оазисы в окрестностях, и таким образом
помогли местным земледельцам собрать боль -
шой урожай. Они же научили местных мастеров
восстанавливать глиняные дома не только
традиционными методами, но в сочета нии с
современными технологиями, эффектив ность
которых компенсировала дополнительные
затраты. Благодаря приобретенным ноу-хау,
работа наших ремесленников стала пользоваться
спросом по всей стране. Годы шли, город
возвращал себе былое процветание и наконец
смог принять на себя ответственность за реали -
зацию проекта. Я хотел участвовать в нем с тех
самых пор». Франсуа, щурясь от яркого солнца, улыбается
другу. «Судя по всему, тебе это удалось», —
говорит он. Бассам улыбается в ответ. «Ты знаешь,
что меня нельзя назвать скромным. Сегодня
Шибам — один из самых современных городов в арабском мире», — говорит он. Франсуа
удивлен но смотрит на него. «Современных? Я вижу только старинные глиняные дома», —
отвечает он.
Бассам смеется и достает из напоясной сумки
устройство, напоминающее фонарь. «Важно то,
что остается за кадром», — говорит он, нажимая
на кнопку. Устройство выпускает облачко пара,
которое начинает медленно оседать на землю
перед друзьями. Через некоторое время в облаке
начинают появляться изображения. «Вот это да, этот пико-проектор создает свой
собственный экран из пара», — восхищается
Франсуа. Бассам снова нажимает на кнопку.
Теперь в облаке пара появляются глубокий
колодец и трубопровод. Кажется, будто
трубопровод проходит прямо под городом. «Этот проект по модернизации был одним из
первых. Он был связан с реконструкцией системы
водо снабжения и канализации, — говорит
Бассам. — Были вырыты новые колодцы,
построены системы водоснабжения и очистки
воды, снабженные полностью автоматизи-
рованными технологиями контроля — на первой
стадии только виртуально. Так с помощью
компьютера мы могли связать в одно целое
бесчисленное количество компонентов сети,
чтобы все идеально работало еще до того, как
будет проложен первый участок трубопровода. В
результате мы смогли обеспечить жителям города
доступ к чистой питьевой воде в максимально
короткие сроки». Франсуа одобрительно кивает. Бассам нажи -
мает на другую кнопку. Система водоснабжения
исчезает, а на ее месте, как по волшебству,
появляется один из глиняных домов с монитором
и датчиками вокруг него. «Что это?» — инте ре -
суется Франсуа. «Это наша специальная разра -
ботка, — отвечает Бассам. – Глина, из которой
сделаны дома, находится под угрозой разрушения
из-за дождей, которые здесь редки, но очень
обильны. Поэтому мы встроили в стены домов
радиодатчики. Датчики постоянно фиксируют
состояние материала, из которого сделан каждый
дом, автоматически анализируют полученную
информацию и отображают свои показания в доступной форме на маленьком мониторе,
встроенном в стену. Если материал становится
пористым и рыхлым, система подает сигнал
тревоги и автоматически связывается с нашим
конструкторским бюро». «А что вы делаете, когда приходит время
менять датчики?» — спрашивает Франсуа. «В этом
нет ничего сложного, — отвечает Бассам. —
В плане снабжения энергией эти датчики само -
достаточны. Они вырабатывают электричество из
солнечного тепла, нагревающего стены дома,
благодаря микроконверторам, поэтому им не
нужно менять батарейки. Так что мы меняем эти
замечательные устройства только во время
регулярного ремонта стен. Между прочим, мы
используем эти датчики и для того, чтобы контро -
лировать состояние насосных систем и двигателей
наших систем водоснабжения. Но в этой
местности они получают энергию от вибраций». «Я действительно впечатлен, — говорит Франсуа.
Внезапно он замечает что-то блестящее вдали, на
плоскогорье. — Это зеркала?» «Это наша солнечная
тепловая электростанция, с ее помо щью мы полу -
чаем электричество без выбросов CO
2
. Мы также
продаем часть электричества в другие города
региона», — объясняет Бассам. «Но я не вижу ни од -
ной линии электропередач», — замечает Франсуа. Его друг снова жмет на кнопку, и облако-экран
показывает подземные кабели, тянущиеся от
домов Шибама к бесчисленным параболическим
зеркалам электростанции. «Как я уже тебе гово -
рил, — объясняет Бассам, широко улыбаясь, —
большая часть действия остается за кадром. Это
справедливо даже для уличного освещения. Мы
установили на городских площадях уличные
фонари с энергосберегающими светодиодными
лампами, но в узких переулках между домами мы
встроили в наружные стены тонкие, как бумага,
органические светодиоды, или OLED, которые не
видны в дневное время». «Это все объясняет! — восклицает Франсуа. –
В колледже ты был способным учеником. Но
когда дело доходило до практики, ты соображал
уже не так быстро. Ты и сейчас такой?» «Я тебе
покажу», — ворчит Бассам, пряча пико-проектор
обратно в сумку и пришпоривая коня. «Кто
первый в городе, тот и победил!»
Себастьян Вебель (Sebastian Webel)
Модернизация инфраструктуры
| Сценарий 2025
Картины Будущего | Весна 2010 41
Инвестиции, которые
окупаются
Большинству растущих городов грозит проблема устаревшей инфраструктуры. В условиях стесненных бюджетов системы транспорта и энергоснабжения не получают
достаточного количества инвестиций для поддержки нормального функционирования. Такой подход представляется не самым разумным, так как усовершенствованная
инфраструктура не только улучшает качество городской жизни, но и экономит средства. и изношенную инфраструктуру, ее содержание и ремонт. Отвечая на вопросы немецкого журнала «Der
Spiegel» после взрыва паропровода в 2007 г.,
мэр Нью-Йорка Майкл Блумберг заметил:
«Устаревшая инфраструктура всегда таит в себе
опасность, вот почему мы должны по-прежнему
инвестировать в модернизацию». Проблема
состоит в том, что многие города откладывают
меры по модернизации из-за экономического
кризиса. И это неудивительно, учитывая, какие
огромные средства тре буются для этого. Еще в
1998 г. в заключении аудиторов говорилось, что
модер низация инфраструктуры Нью-Йорка
обойдется как минимум в 90 миллиардов
долларов. Ситуация также неутешительна в отношении
выбросов парниковых газов. На большие города,
ответственные за 80 % выбро сов парниковых
газов во всем мире, также прихо дится 75 %
потребляемой электро энергии. «Снижение
выбросов СО
2
в городе — сложнейшая задача, —
говорит мэр Майами Мануэль Альберто Диас. —
Она сложна потому, что объемы газов должны
быть снижены очень быстро, при этом снижение
должно быть максимально продолжительным».
Тем не менее, предлагаемые решения рассматри -
ваются многими градостроителями как дорого -
стоящие. Почему забота об окружающей среде
выгодна?Окружающая среда и экономика не
должны взаимоисключать друг друга. Напротив,
эффективное использование энергии оку пается
обычно довольно быстро. Многие проекты,
реализуемые по всему миру компанией
«Сименс» в рамках «экологического портфо-
лио», отчетливо демонстрируют, как города
могут снизить коли чество выхлопных газов и
расходов на электро энергию, одновременно
возвращая связанные с этим инвестиции. Например, в Стамбуле, в проливе Босфор,
«Сименс» оборудует паромы, перевозящие еже -
днев но около 250 000 человек, современными
системами дизель-электрических двигателей,
которые потребляют гораздо меньше топлива,
чем агрегаты, использовавшиеся ранее. «Си-
менс» также на пять процентов повысила
Взрывы паропроводов и запутанная сеть линий
электропитания в Нью-Йорке; протечки в лондонской
системе водоснабжения — даже в промышленно
развитых странах большие города страдают от устаревшей инфраструктуры.
эффективность электростанции ком би ни ро -
ванного цикла в порту Амбарли за счет
оптимизации конструкции, что обеспечило
дополнительную мощность в объеме примерно
65 мегаватт. Кроме того, с 2008 г. «Сименс»
управляет одним из своих наиболее эффек тив -
ных производственных предприятий близ
Стамбула. Завод по производству коммутацион -
ных устройств может похвастать 30-процентным
увеличением объема выпуска продукции по
срав нению со своим предшественником — и в то же время потребляет на 25 % меньше
энергии и на 50 % меньше воды (см. стр. 53).
Во многих крупных городах мира компания
«Сименс» оборудовала системы светофоров по
новейшей светодиодной (LED) технологии,
которая позволяет потреблять на 80– 90 %
меньше электричества, чем традиционные
светофоры, и, кроме того, работать как
минимум в десять раз дольше. Инвестиции
окупаются, а большой город, вмещающий в себя
примерно 700 перекрестков, может сэкономить
на энергии 531,2 миллиона евро каждый год,
просто меняя лампы. «В наше время урезанных
42 Картины Будущего | Весна 2010
Снижение уровня CO
2
. Исследование инфра -
струк туры Лондона, проведенное компанией
«McKinsey», и научная работа, посвященная
будущему Мюнхена без СО
2
, представленная
Вуппертальским институтом по изучению кли -
мата, окружающей среды и энергии (Wuppertal
Institute for Climate, Environment, and Energy),
наглядно показывают, какими могут быть
стабильные долгосрочные инвести ции.
Компания «Сименс» участвовала в обоих иссле-
дованиях. Так, например, в Лондоне можно
использовать доступные на настоящий момент
технологии, чтобы снизить потребление
энергии, воды, а также отходы и вредные
выбросы, на 40 % к 2025 г. Более того, это не
окажет негативного влияния на привычный
образ жизни горожан. Требуемые в течение 20
лет инвестиции составили бы менее 1 % от
объема ежегод ного производства Лондона. В свою очередь, Мюнхен мог бы снизить
объемы выбросов СО
2
на 80– 90 % к 2058 г. Здесь
акцент сделан на средствах по увеличению
эффективности энергопотребле ния. Список
возможных мер включает в себя применение
систем тепловой изоляции и реге нерации тепла в
зданиях; эксплуатацию энергосберегающих
электрических устройств и осветительных
систем; более широкое исполь зование авто-
бусов, поездов и электромобилей; строительство
теплоэлектро стан ций и предприятий комбини-
рованного цикла, использующих возо б нов -
ляемые источники энергии, а также переда чу
электроэнергии на большие расстояния при
минимальных выбросах СО
2
. Около 5413 миллиардов евро также жела тель -
но инвестировать в модернизацию сущест вую -
щих и строительство новых зданий в соот ветствии
со стандартами энергоэффективных домов. Такие
инвестиции, однако, будут компен си рованы за
счет ежегодной экономии энергии в объеме от
1,6 до 2,6 миллиарда евро к 2058 г., что
соответствует экономии в раз мере примерно 2 000 евро на человека. В итоге сэкономленные
за 50 лет средства составят более 30 миллиардов
евро — эта цифра должна убедить даже скепти -
ков в том, что, если речь идет об энергии и модер -
ни зации инфра структуры, экономика и окружаю -
щая среда вполне могут идти рука об руку. Себастьян Вебель (Sebastian Webel)
Модернизация инфраструктуры
| Тенденции
Инвестиции в инфраструктуру составляют примерно 54 700 миллиардов евро от общего объема затрат на комплекс мер по стимулированию экономики во всем мире.
бюджетов светодиодные светофоры являются
прекрасной иллюстрацией того, как можно
совмещать достижение экологических и эконо -
мических целей», — говорит д-р Кристоф Рот
(Christoph Roth), директор подразделения
Siemens Traffic Solutions по производству
сигнальной аппара туры. Особенно много
энергии потребляют аэро порты. На самом деле,
энергия, используемая ими, может питать
десятки тысяч домохозяйств. Например, в
2007 г.расходы электроэнергии международ-
ного аэро порта Денвера составили примерно
216 мил лионов киловатт-часов. Встревоженное
этими цифрами руководство аэропорта
попросило «Сименс» выявить возможности
экономии энер гии на предприятии. Благодаря
многочислен ным предложениям «Сименс» по
модернизации, объем расходов на электро-
энергию удастся снизить на 10 % (см. стр. 48). Следующий пример наглядно показывает,
какие виды экономии могут быть предложены
современными инфраструктурными решениями.
лет. «Наш пакет услуг, вклю чаю щий
консультации, установку и финансовые услуги,
позволяет клиентам обойтись без пер вич ных
инвестиций, — отмечает Андреас Ширенбек (An-
dreas Schierenbeck), Генеральный директор
подразделе ния Siemens Building Automation,
ответственный за внедрение этой программы в
разных регионах мира. – В течение определенно-
го времени клиенты просто оплачивают услуги в
рассроч ку за счет достигаемой экономии
электро энергии».
Правительственный пакет мер по стимуляции
после экономического кризиса также будет
способствовать расширению инфра структуры.
По данным исследования немецкого банка «Dek-
aBank», в период с начала 2008 г. до лета 2009 г.
правительства по всему миру утвердили
финансовые вливания на общую сум му
примерно 542 триллиона евро. Это сос тав ля ет
4,7 % мирового ВВП. Несмотря на то что большая
часть этих средств идет на сниже ние налоговой
ставки, примерно 54 700 мил лиардов евро
Эффективные решения в виде светодиодных
светофоров, дизель-электрических установок на паромах в Босфоре (в центре) и модернизация
аэропорта Денвера значительно снижают
эксплуатационные расходы. Соотношение потребляемой страной энергии и ее валового внутреннего продукта является
критерием оценки того, насколько эффективно
страна использует энергию. Этот показатель
составляет 3,7 для Германии, 6,7 – для США и
17,1 – для Китая. Доведение энергоэф-
фективности в США и Китае до уровня Германии
могло бы снизить потребление энергии во всем
мире на 21 % без снижения объемов
производства в экономике. То же самое можно
сказать и о выб ро сах вредных веществ:
уменьшение объема выбросов газов в этих
странах до уровня Германии могло бы привести к
25-процентному снижению выброса парниковых
газов в мире.
Такие компании, как «Сименс», предлагают
продуманные схемы финансирования, которые
позволяют достичь значительной экономии энер -
гии, не обременяя дополнительными расхо да ми
и без того урезанные бюджеты городов.
Например, в случае со светодиодными светофо -
рами средства от сэкономленной энергии могут
пойти на оплату связанных с инвес тициями
расходов. «Сименс» реализует такие энергоэф-
фективные комплексные решения уже бо лее 20
направлено на усовершенство вание инфра-
структуры. В самом деле, только правительство
США направило 54 253 миллиар да евро на
проекты по развитию инфра струк туры.
Такие серьезные инвестиции призваны
обеспечить импульс для экономического
подъема, поэтому «Сименс» стремится принять
участие в соот ветствующих проектах. «Мы
надеемся получить контракты по всему миру на
сумму 15 мил лиар дов евро, 40 % из них будут
непо средственно связаны с «зеленым» порт-
фолио. Это примерно 546 миллиардов евро, —
говорит Барбара Кукс (Barbara Kux), член
правления «Сименс», ответственная за
управление цепочками поста вок. — Большие
возможности для «Сименс» лежат в США и Китае,
хотя мы также ожидаем заключения контрактов
стоимостью 254 миллиона евро в Германии в
период до 2012 г. Мы рассчитываем, что доля
конт рактов, связанных с защитой окружающей
сре ды, достигнет примерно 50 %, а это высокий
показатель, учитывая тот факт, что Германия уже
считается мировым лидером по эффективному
энергопотреблению». Новая жизнь старых заводов
Во всем мире сотни электростанций, работающих на ископаемом топливе, могли бы
увеличить свой КПД на 10 и даже 15 процентов за счет модернизации. Такие
усовершенствования помогли бы снизить выбросы СО
2
и внести существенный
вклад в дело защиты окружающей среды. Самымбольшимпотенциаломдля этого
располагают Северная Америка, а также некоторые районыЕвропы и Азии.
Средний возраст паровых турбин в индустриально
развитых странах составляет примерно 30 лет.
Замена, модернизация и новые системы управления
могут значительно повысить КПД.
П
о мнению доктора Оливера Гедена (Oliver
Geden), эксперта по климатической политике
ЕС из Немецкого института международной
политики и безопас ности (German Institute for Inter-
national and Security Affairs) в Берлине,
эффективная защита кли мата начинается в тот
момент, когда «многие потре би тели начинают
действовать рационально с точки зрения окру жаю -
щей среды, даже не задумываясь при этом над
своими действиями». Для этого, по словам Гедена,
нужны колоссальные структурные измене ния в спо со бах производства и потребле ния электро -
энергии, такие как более интенсив ное использо -
вание возобновляемой энергии и бо лее эф -
фективная работа традиционных электро станций. В отношении строительства новых электро-
станций уже имеются значительные успехи.
С 1992 г.по настоящее время эффективность
новейших западных угольных электростанций
выросла с 42 до 47 %. Это огромное достижение
с точки зрения защиты окружающей среды.
Например, для 700-мегаваттного энергети-
ческого агрегата увеличение эффективности на
5 % означает снижение выбросов СО
2
примерно
на 500 000 метрических тонн в год. Это особенно
важно для Китая, где, по данным Междуна -
родного энергетического агентства, каждый
месяц запускается одна новая электростанция
на угле с КПД более 44 %. Однако у существующих электростанций
имеет ся огромный неиспользованный потен ци ал
как с коммерческой, так и с экологической точ ки
зрения. Средний КПД европейских электро -
станций на угле составляет всего 37–38 %. На 10
станций приходится только одна, превышающая
рубеж в 40 %. Это неудивительно, учитывая, что
средний возраст паровых турби н по Европе
составляет почти 29 лет. Газовые турбины имеют
обычно более позднюю сборку, их средний
возраст немногим меньше 12 лет. Тем не менее,
по оценкам Немецкой ассоциации энергетики и
водоснабжения (BDEW), примерно четверть
немецких электростанций нуждаются в модер-
низации в самом ближайшем будущем. По словам Ральфа Хендрикса (Ralf Hendricks) из
Сектора энергетики «Сименс», рост использования
альтернативных источ ников энергии также
ускоряет темпы модерни зации. «Энергетическим
компаниям Европы придется переводить
множество старых электро станций комбиниро-
ванного цикла с базовой нагрузки на предельную»,
— говорит Хендрикс, отвечающий за контроль
цикла службы электростанций и, соответственно,
за их модернизацию. Причина таких перемен заключаетсяв том, что
Европа увеличивает использование наземных и
морс ких ветряных электростанций. В период
сильных ветров эти ветропарки вырабатывают
огромное количество электроэнергии, и это
означает, что традиционные электростанции
могут снизить произво дительность. Но когда
погода безветренная, они должны иметь
возможность быстро достичь пиковой нагрузки,
чтобы сбалансировать коле ба ния электро-
энергии. Способность быстро реаги ровать не
только обеспечивает энергети ческой компании
высокие цены на рынке электро энергии, но также
позволяет снизить выбросы СО
2
, так как
модернизированная электро станция быстрее
входит в рабочий режим.
Компания «Сименс» специализируется на
модер низации паровых турбин. Прежде всего, эта
работа подразумевает замену ротора и внутрен -
не го корпуса. Последние технологии в произ -
водст ве лопаток турбин, а также увеличенное
сечение потока повышают КПД турбины. Кроме
того, использование новых уплотняющих
прокладок в турбинах высокого и среднего
давления сни жа ет потери через зазо ры, что также
повышает эффективность. Эти ме ры увеличи-
вают продол жи тельность эксплуа та ции турбины,
позволяя ей служить еще 15–20 лет. «Сименс»,
как правило, также обновляет системы
управления турбиной или электростанцией в
целом. По словам д-ра Норберта Хенкеля, (Nor-
bert Henkel) отвечающего в «Сименс» за
модернизацию электростанций, рабо тающих на
ископаемом и атомном топливе, всесторон няя
модернизация системы паровых турбин на
электростанции средней мощности стоит от 20 до
60 миллионов евро. «За счет мо дерниза ции
турбины мы можем выжать из на шей
электростанции дополни-тельные 30–40 мега ватт.
Картины Будущего | Весна 2010 43
В результате первичные капитальные затра ты
будут амортизированы в течение всего несколь -
ких лет», — объясняет он. Например, энергетическая компания Energie
Baden-Wurttemberg (EnBW) инвестировала в мо дер -
низацию своей теплоэлектростанции в Альбахе
близ Штутгарта около 30 мил лио нов евро — это
позволит продлить срок ее службы еще на 30 лет.
Компания «Сименс» обновила системы управ-
ления на станции и модернизировала паровую
турбину, заменив ло патки и уплотнители, что
способствовало повы ше нию эффек тив ности и ме-
гаватт. За счет модернизации при полной наг руз ке
при мер но в 4000 часов эксплуатации в год
электростанция снизи ла выбросы CO
2
на 50 000
метрических тонн в год. Теперь она отно сится к
числу «зеленых» предприятий EnBW и при необхо -
ди мости может увеличить количест во часов
работы.
Североамериканские электростанции еще
стар ше европейских: средний возраст паровых
тур бин в США и Канаде составляет 34 года,
газовых — 17 лет. Компания «Сименс» участвует в нескольких крупных проектах по модерниза ции
в этой области. Некоторые из таких проектов
вклю чают не только модернизацию турбин: сей-
час Компания выполняет заказы по обновлению
всей системы управления на нескольких станциях,
включая станцию на угле в Карниз-Пойнт, штат
Нью-Джерси, электростан цию комбинированного
цикла в Реддинге, штат Калифорния, объекты
комбинированного цикла в Сиракузах и Бивер-
Фолз, штат Нью-Йорк. Все они будут оборудованы
системой управле ния SPPA-T3000, работающей на
базе Web. Функ ции управ ле ния электро-станцией
и турбиной совмещаются в этой системе за счет
единой и очень легкой в использовании платфор -
мы. Нап ример, владельцам станции в Карнейс-
Пойнт, по ми мо повышенной надежности и
сниженных затрат на обслуживание, это обес пе -
чит большую гибкость в процессе подстройки
работы конкретного блока электростанции под
существующий спрос. Повышение производительности на 100
мегаватт.
В отличие от электростанций на ископаемом топ -
ли ве, многие из которых были введены в эксп луа -
тацию в течение нескольких последних десяти -
летий, первые атомные электро стан ции по всему
миру были созданы в период с 1970-х до 1980-х гг.
«Соответственно, все традиционные компоненты
этих станций, включая турбины, потребуют модер -
низации в примерно одно и то же время», —
поясняет Хенкель. Если большинство атомных
электростанций в Германии были почти полнос -
тью модернизированы в тече ние послед-них
10–15 лет, многие предприятия во Франции, США
и Японии по-прежнему нуждаются в модерни -
зации. В 2008 г. компания «Сименс» получила Ази-
атскую премию в области энергетики за
модернизацию атомной электро станции в
японском городе Сендаи. Благодаря модерни-
зации системы управления и трех тур бин
44 Картины Будущего | Весна 2010
В Европе более 500 электростанций работают
на паровых турбинах старше 50 лет, которые нуждаются в модернизации, в Индии — меньше 50. Новые системы управления и усовершенствованные паровые турбины «Сименс»
увеличивают производительность теплоэлектростанции EnBW в немецком городе
Альтбах на 11 МВт и снижают выбросы СО
2
на 50 000 метрических тонн в год. производительность электростанции вырос ла на
40,5 мегаватт, достигнув 942 мегаватт. В
настоящее время, заключив контракт с
компанией Florida Power and Light (FPL), «Сименс»
осуществляет капитальный ремонт генератора и
обновляет одну турбину вы со кого давления и две
турбины низкого давления на атомной станции в
Сент-Люси, во Флориде. Это увеличит производи -
тельность каждого из двух реакторов на 100 мега-
ватт. Кроме того, «Сименс» устанавливает новые
турбины высокого давления и модерни зирует
генератор на атомной электро станции Turkey Point,
также принадлежащей FPL, что поз во лит
увеличить производительность при мер но на 100
мегаватт. Завершение обоих проектов заплани-
ровано на 2012 год. За исключением Франции, где львиная доля
электроэнергии производится на атомных
электростанциях, в энергетической промышлен-
ности Европы по-прежнему много предприятий,
работающих на угле. Это особенно заметно в от-
ношении стран Центральной Европы, включая
Польшу, где 90 % спроса на электроэнергию
удовлетворяется за счет угля. Вместе с тем электростанции в этих странах
малоэффективны. В Европе работает более 500
электростанций на паровых турбинах старше 25
лет, нуждающихся в срочной модерни зации. Эта
цифра включает все устаре вающие предприятия
в Центральной Европе — по коли честву таких
предприятий ей нет равных во всем мире.
Например, в Индии, куда индуст риа лизация
пришла значительно позже, не насчиты вается и 50 станций такого же возраста. С другой сторо -
ны, в Китае по-прежнему много электро станций,
работающих на угле, чей уровень КПД колеблется
между 26 и 30 %. Чтобы покрыть быстро растущий
спрос на электроэнер гию со стороны про -
мышленности и домохо зяйств, Китай в настоя щее
время строит мно жество новых электро станций,
60 % из которых явля ют ся ультрасовременными
предпри я тия ми. По дан ным МЭА, Китай может
карди нально снизить затраты на строительство
Модернизация инфраструктуры
| Модернизация электростанций
таких станций, где уста навливаются особенно
жаро проч ные паро вые турбины, если будет
строить много станций одно временно и, таким
образом, сможет восполь зоваться эффектом
стандарти за ции. В Китае, где нерентабельные
электростанции чаще закры вают, чем
модернизируют, с 1997 г. из эксп лу а тации было
выведено 50 гигаватт энергети ческих мощ -
ностей, использующих ископаемое топливо, —
этот процесс должен быть завершен в 2010 г.
Оправдывающая себя эффективность.
Вернемся в Европу, где западные энергети -
ческие компании быстро модернизируют свои
предприятия. В этом секторе защита климата по-
прежнему является в значительной степени
общим делом. Несмотря на все свое внимание к автомобильной промышленности, обновление
электростанций ЕС скорее готов передать в
ведение коммерческих компаний, чем подчи-
нить этот процесс регулирующим нормам. С
другой стороны, эксперт по вопросам защиты
климата Геден предсказывает значитель ные из-
менения на рынке электростанций начи ная с
2013 г., когда сертификаты, полученные за
снижение выбросов СО
2
, появятся в продаже. Таким образом, энергетические компании бу -
дут вынуждены оплачивать объем своих выбро сов
СО
2
, приобретая сертификаты на выбросы.
Впрочем, для многих стран Центральной и Вос точ -
ной Европы сделано исключение: им установ лен
срок для исполнения предписания до 2020 г. К
тому времени работа самых эффективных
электро станций также обеспечит отрасль необхо -
ди мыми контрольными показателями. Электро -
станциям, отвечающим этому стандарту, будут
бесплатно предоставлены разрешения на выбро -
сы. Торговля квотами и сертификатами на выбро -
сы гаранти ру ет, что нерентабельность старых
электростанций будет только расти. И как только
будет выведено из эксплуатации последнее неэф -
фективное пред при ятие, каждый потре битель
электри чества ста нет немного менее обремени те -
лен для окружаю щей среды — даже не догады -
ваясь об этом
Катрин Николаус (Katrin Nikolaus ) Картины будущего| Весна 2010 45
Снижение потребления энергии
Исследование эффективности использования энергии в Екатеринбурге показало,
что улучшение теплоизоляции и появление новых структур производства энергии может способствовать сокращению первичного энергопотребления в России. Достичь желаемой экономии помогут технологии «Сименс».
мии энергии. Только установка устройств, регу-
лирующих подачу тепла, может помочь добиться
экономии в 3,8 ТВт-ч, — в противовес типичному
российскому обычаю просто включать или от-
ключать отопление и регулировать температуру в
обогреваемых комнатах, открывая окна. Инве-
стиции в этой области окупились бы всего за не-
сколько месяцев. Другим важным рычагом яв-
ляется модернизация муниципальных структур
теплофикации. По мнению Александра Гущина,
регионального директора по продажам в Секто-
ре энергетики «Сименс», «во многих российских
городах большая часть воды для отопления и
горячего водоснабжения подается из газовой ко-
тельной, расположенной прямо в центре города.
Электричество же часто вырабатывается на
конденсационных электростанциях, расположен-
ных в удалении от города. Однако, построив
комбинированные теплоэлектроцентрали в пре-
делах города, можно было бы повысить эффек-
тивность производства электроэнергии и горя-
чей воды».
Крупные электростанции в самом центре го-
рода, который и так страдает от загрязнения?
Именно такой подход был применен в Москве
для решения проблемы с новым московским
международным деловым центром «Москва-
Сити», структура которого похожа на современ-
ные деловые районы Canary Wharf (Лондон) и La
Defense (Париж). Потребности делового центра в
электричестве и горячей воде превышали воз-
можности сети общего пользования. Поэтому
местные власти при поддержки инвесторов по-
строили электростанцию в непосредственной
близости от «Москва-Сити», недалеко от жилых
районов. Это стало возможным благодаря тому,
что современные электростанции комбиниро-
ванного цикла работают с относительно низким
уровнем выбросов. Электростанция, работаю-
щая на природном газе, оснащена двумя газовы-
ми турбинами «Siemens SGT-800». Гущин полага-
ет, что теплоэлектроцентрали комбинированного
цикла могут использоваться и во многих других
городах: «При последовательном использовании
газовых и паровых турбин, аналогичных исполь-
зуемым в «Москва-Сити», коэффициент полезно-
го действия может достигать почти 90 %».
Коэффициент полезного действия автоном-
ных котельных также может достигать 90 %, но
производство электричества исключительно за
пределами города в настоящее время намного
менее эффективно. Фактически уровни КПД ста-
рых паротурбинных установок, которые все еще
повсеместно используются в стране, не превы-
шают 35 %. По словам Гущина, при замене город-
ских котельных комбинированными теплоэлек-
тростанциями для производства такого же
количества горячей воды и электричества требу-
ется на 30 - 40 % меньше газа. Основные причи-
ны такой разницы — использование вторичного
тепла и тот факт, что производство электричества
на современных электростанциях комбиниро-
ванного цикла намного более эффективно, чем
на обычных электростанциях.
Согласно исследованию, применение подоб-
ной структуры в Екатеринбурге позволит сэконо-
мить 5,7 ТВт-ч электроэнергии. Модернизация
структуры производства энергии и устранение
всех утечек в теплосетях в масштабе всей страны
сделают реальными цели, поставленные Россией
в области энергосбережения. Только со сказоч-
ными облаками в воздухе придется распрощаться...
Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschnidt)
|Екатеринбург
И
з металлических труб центрального отоп-
ления толщиной в несколько метров
извергаются клубы пара. Пар напоминает
гигантские комки хлопка в ледяном воздухе, но
эта сказочная зимняя картина свидетельствует о
настоящем расточительстве, поскольку каждое
белоснежное облако означает утечку, за счет
которой теряется огромное количество горячей
воды. Системы централизованного теплоснабже-
ния используются во всех крупных городах
России. Некоторым компонентам этих систем
более 50 лет, и потери, вызванные подобными
утечками, усугубляются неэффективным
производством тепловой энергии. Российское
правительство объявило войну такому расточи-
тельству: к 2020 г. планируется сократить энерго-
потребление в стране на 40 % по сравнению с ба-
зовым 2007 г. Недавнее исследование, посвя-
щенное возможностям энергосбережения в Ека-
теринбурге, демонстрирует реальные способы
достижения этой цели.
«Сименс», Siemens Management Consulting и
BASF при поддержке городских и областных вла-
стей Екатеринбурга проанализировали текущее
потребление энергии в городе и определили
стоимость и возможности экономии энергии,
связанные с конкретными мерами, включая уста-
новку термостатов для отопительных агрегатов,
использование теплоизолирующих материалов и
энергосберегающих систем освещения. Анализ
показал, что даже только при реализации мер с
самым оптимальным соотношением издержек и
прибыли и инвестициях в 3,6 миллиардов евро,
экономия может составить 44 %.
Исследование продемонстрировало также,
что модернизация систем теплоснабжения зда-
ний и теплоизоляции позволит добиться ис-
ключительных показателей в отношении эконо-
КПД высокого накала
Экономический кризис заставил сталеваров столкнуться с серьезными
испытаниями. Несмотря на то что производители не могут позволить себе
строительство новых дорогостоящих заводов, они по-прежнему должны
совершенствовать производ ственный процесс, чтобы снизить издержки и
объемы вредных выбросов. Компания «Сименс VAI» предлагает инновационные
решения для модернизации, которые позволяют сократить расходы и
обеспечить защиту окружающей среды.
Эффективные решения «Сименс» — например, для доменных
(на большой фотографии) и дуговых печей для переплавки
лома (справа) — могут кардинально снизить эксплуатационные
расходы и вредные выбросы. 20 % от всей энергии, потребляе мой в отрасли, а
также 30 % промыш лен ных выбросов CO
2
.
Только потребление энергии составляет треть
всех эксплуатационных расходов сталелитей -
ного предприятия. Это дает возможность исполь -
зо вать энергосберегающие технологии для
борь бы как с экономическим, так и с экологи -
ческим кризисом. «Защита окружающей среды и снижение затрат не исклю чают друг друга», —
говорит Олаус Ритамаки (Olaus Ritamaki),
Генеральный директор «Сименс VAI» в Оулу,
Финляндия. «Напротив, энергосберегающие
технологии снижают эксплуатационные расхо-
ды и степень вредного воздействия на
окружающую среду».
С пылу, с жару. Среди основных источников
выбросов дымовых газов на металлургических
комбинатах — коксовые печи и агломе ра цион -
ные установки. В то время как новейшие произ -
водства, внедрив разработанные «Сименс»
техно ло гии Corex и Finex, обходятся без
коксования и агломерации, многие метал-
лургические заво ды по-прежнему используют
традиционные ме то ды с применением
доменных печей, когда первичный чугун
получается из железной руды с помощью кокса
и агломерата.
Для получения кокса уголь нагревается в кок -
совой печи до 1000 градусов по Цельсию при
отсутствии воздуха. После этого разогретый кокс
нужно быстро охладить. Для традиционного
мокрого тушения используется вода. При этом
образуются огромные клубы белого пара. Вы -
бро сы пыли и отработанной воды наносят ущерб
окружающей среде, а выделяемая энергия ухо -
дит в атмосферу. Всего этого можно избежать,
если взять на вооружение метод сухого тушения
кокса, предложенный компа нией «Сименс VAI».
Он позволяет вырабатывать пар из тепла, исхо -
дя щего от разогретого кокса; этот пар, в свою
очередь, можно использовать для других нужд:
например, для отопления или производства
электроэнергии. Типовая установка «Сименс»
для сухого тушения кокса, рассчитанная на один
миллион тонн кокса в год, состоит из трех камер
охлаждения — две работают в полную мощ -
ность, одна используется как «горячий резерв».
Э
кономический кризис особенно сильно
ударил по сталелитейному сектору. После
нескольких очень удачных лет, причиной
которых был значительный рост на разви-
вающихся рынках, спрос на сталелитейную
продукцию резко снизился. К примеру, осенью
2008 г.немецкая сталелитейная промышлен-
ность столкнулась с сильнейшим со времен
окончания Второй мировой войны сокращением
числа заказов. По данным Федерального
статисти ческого ведомства Германии, произ-
водство термически необработанной стали в
Германии только в первой половине 2009 г.
снизилось на 43,5 % от уровня, зафиксирован -
ного в пер вой половине 2008 г.По данным
Международной ассоциации сталепроизводи те -
лей, в США за тот же период производство
сократилось более чем на 51 %.
К тому же энергоемкой промышленности
приходится иметь дело со все более ужесто чаю -
щимися нормами природоохранного зако но -
дательства. По данным Международного энерге -
ти ческого агентства (МЭА), на железоруд ные
комбинаты и сталелитейные заводы прихо дится
Модернизация инфраструктуры
| Сталелитейные заводы
46 Картины будущего | Весна 2010
Картины будущего | Весна 2010 47
Тепло от коксовой печи может питать паровую
турбину, энергии которой хватит на 30 000
домохозяйств.
Последняя загружена всего на 10 % от своей
охлаждающей мощности, но всегда готова к
использованию, если возникнут проблемы.
Таким образом, тушение возможно в любое
время, включая возможные периоды техни -
ческого обслуживания.
При помощи метода сухого тушения разогре -
тый кокс охлаждается до 18 градусов по Цельсию,
даже если в камеры охлаждения его загружают
разогретым до 1000 градусов. Цирку ли рующий
газ поступает на дно камеры охлаждения и погло -
ща ет тепло. Газ, температура которого теперь дос -
ти гает 800 градусов по Цельсию, вместе с
воздухом направляется в водя ной котел-
утилизатор отрабо тан ных газов. Таким образом,
на тонну кокса можно получить более 500 кило-
граммов пара высо кой температуры и под
высоким давлением. Подключение паровой
турбины дает от 15 до 17 мегаватт энергетической
мощности. Этот показатель эквива лентен энергии,
получае мой от пяти больших ветровых турбин, и
может удовлетворить нужды примерно 30 000
домо хозяйств, каждое из которых состоит из 4
человек. Более того, поскольку кокс в этом случае
оказывается суше, чем кокс при мокром тушении,
то в даль нейшем в доменной печи потребляется
меньше восстановителей.
помощью особой технологии выборочные
отработанные газы, образующиеся в процессе
агломерации, могут быть подвержены
рециркуляции. В агломера цион ной машине руда
спекается на ленте, похожей на колосниковую
решетку. В этом случае получается мелкая и
пылевидная руда для доменной печи. Руда
раскаляется на агломерационной ленте, и дутьевые камеры высасывают отработанные
газы снизу. «Руда спекается сверху вниз, как табак
сталелитейном предприятии, чтобы снизить по -
треб ление энергии, издержки и выбросы отходов.
Эта система принимает в рас чет весь производ-
ственный процесс — от сырья до готовой
продукции. Модульная органи зация сис те мы
позволяет адаптировать ее под конкретные
нужды клиента и даже интегрировать с сущест -
вующими средствами автоматизации на очень
старых предприятиях. «При идеальном сценарии
все, что вам нужно, — это установить и настроить
Модернизация не только значительно снижа -
ет эксплуатационные расходы, что, в свою
очередь, ведет к быстрой амортизации. Кроме
того, безопасный для окружающей среды
процесс сухого тушения кокса уменьшает
выбросы пыли и газа практически до нуля. При
традиционном мокром тушении в атмосферу
поступает около 500 граммов пыли на каждую
тон ну кокса, а зачастую — гораздо больше.
Многие системы «Сименс VAI» для сухого
тушения кокса демонстрируют бесперебойную
работу уже в те че ние нескольких лет (например,
с 2000 г.на заводе ArcelorMittal в Кракове,
Польша). В данный момент «Сименс принимает участие в проекте компании «SAIL», крупнейшего
произво дителя стали в Индии, строящего
комплекс, открытие которого запланировано на
2011 г.
Агломерационные установки — другая сфера,
где «Сименс VAI» также предлагает иннова-
ционные решения, позволяющие снизить
издержки и обес пе чить более высокий уровень
защиты окру жающей среды. Например, с
агломерационной лентой, отку да выдувается об -
ратно на ленту — при мак си мально однородных
давлении и темпера туре. Эта система снижает
выбросы CO
2
почти на 10 %. Общий объем
отработанных газов, — а сюда входят диоксид
серы, различные окиси азота и пыль — снижается
на 40 %. Все это в сово куп ности уменьшает
потребность в топ ли ве, а следо ва тельно, и
расходы. На каждую тон ну агломерата требуется
максимум на 10 % меньше кокса и примерно на
20 % меньше вос пла ме няющих газов. Таким
образом, инвестиции в технологии сухого
гашения кокса обычно списываются менее чем
за два года. На сегодняшний день эта технология исполь -
зу ет ся в трех местах: завод австрийского стале -
производителя Voestalpine (в работе с 2005 г.);
агломерационная установка компании «Dragon
Steel» в Тайване и две агломерационные
установки южнокорейского стального гиганта
«Posco».
Компания «Сименс VAI» также разработала
систему энергетического менеджмента, наце лен -
ную на оптимальное использование энергии на
в трубке», — говорит Андре Фулженсио, руково -
дитель производства агломерационных машин на
заводе «Сименс VAI» в Линце, Австрия.
Чтобы обеспечить возмо ж ность рециркуляции
для части газа, его нужно сначала напра вить в
камеру. Здесь он смешивается с отрабо тан ными
газами из охладителя агломерата, чтобы гаранти -
ровать содержание кислорода в объе ме как ми -
ни мум 16 %, доста точ ном для горения. После
этого смесь отработан ных газов подается в рециркуляционный шкаф, раз мещенный над
программное обеспечение», — говорит Франц
Хартль, ответственный за тех нический маркетинг
решений по автоматизации «Сименс VAI» в
Линце.
Системная экономия. Так как на металлурги -
ческих заводах задействовано огромное коли -
чество процессов, зачастую также необходимо
внедрить дополнительные системы измерений,
например, для определения уровня содержи мо -
го в емкостях. Тогда основные показатели
потребления и распределения энергии могут
фикси роваться каждые несколько секунд. Благо -
даря модулю прогнозирования и оптимизации
исполь зо вания энергии, разработанному в
«Сименс», объем энергии,необходимый для
выполнения задачи, может быть определен уже
на уровне планирования производства, что поз -
волит вла дель цам покупать топливо по привле -
кательным ценам. «Производители стали,
использующие функцию прогноза, прекрасно
вооруже ны во время переговоров о цене со
своими поставщи ками энергии», — говорит
Хартль.
Высокая степень прозрачности анализа рабо -
ты фабрики, предложенного «Сименс»,
позволяет владельцам прогнозировать и
предупреждать дорого обходящиеся пики
нагрузки за счет ее перераспределения —
другими словами, за счет снижения потребления
энергии. Этого можно достичь при отключении
энергоемкого обору до вания, когда оно не в
работе, — например, доменных печей. Такие
убытки как выгорание избыточных газов,
обычно заменяемых дорогостоящей энергией,
мини ми зированы. В большинстве случаев
экономия доходит до 3 % от общего объема
энергии, что соответствует огромной сумме в
денежном эквиваленте и значительному объему
выбросов. При условии экономии энергии в
объеме всего 1 % и при ежегодном производстве
5 миллионов тонн стали, выбросы СО
2
могут
быть снижены пример но на 100 000 тонн в год.
Таким образом, инвес тиции в энергосбере-
гающие решения компании «Сименс» могут
окупиться очень быстро. На самом деле, в
зависимости от завода, его уровня
автоматизации и ежегодной производи -
тельности, они могут окупиться в течение всего
нескольких месяцев.
Штефани Лакершмид (Stephani Lackerschmid)
Прочь от углекислого газа
Повышение цен на энергию, новые экологические нормыи строгое законода-
тельство вынуждают аэропорты постоянно снижать потребление энергии.
Решения «Сименс» открывают способы экономии энергии, которые становятся
доступными, если рассматривать комплексную инфраструктуру аэропорта как
единое целое. Во многих аэропортах США «Сименс» уже осуществляет
управление энергопотреблением.
«Сименс» предлагает решения для экономии энергии в аэропорту
Денвера (внизу). Благодаря технологиям «Сименс» аэропорт
Штутгарта (справа) уже снизил свои затраты за электроэнергию
примерно на 40 %. 2009 г. специалисты «Building Technologies» пред-
ставили вниманию заказчиков исследование,
направленное на снижение совокупных
потребностей аэропорта в природном газе на
10 % и уменьшение потребления питания на
12 %. Они исследовали терминал, залы ожида-
ния, а также офисные и технические здания.
Помимо вопросов эко но мии энергии также
было принято во внимание влияние
предложенных мер на окружающую среду,
эксплуатационные возможности и удобст во для
пассажиров. Было сделано 26 предложений: самое эф -
фек тив ное предлагало меры, касающиеся
отопления, охлаждения, вентиляции и системы
транспортировки багажа, — ведь именно на них
в общей сложности приходилось 80 % всей
потребляемой энергии. «Естественно, аэро-
порты стремятся сэкономить, и это касается не
только расходов, но также энерго пот реб ления и
выбросов углекислого газа. Кроме того,
оптимизация должна быть простой и не требо -
вать лишних инвестиций», – говорит Уве Карль
(Uwe Karl), руководитель отдела Airport Solutions
в BT. Есть также и более дорогие меры, такие как
использование альтернативных энерго генери-
рующих систем. Они значительно бы снизили
выбросы СО
2
, но при этом окупались бы слиш-
ком долго, что неприемлемо. Чтобы помочь
владельцам аэропорта принять решение, в ис -
следо вании приводится стоимость каждого
конкретного мероприятия, а также связанные с
ним снижение энергопотребления и период
амортизации. Хороший пример того, как достичь серьез -
ных результатов при относительно низкой стои -
мости, демонстрируют системы, управляющие
вентиляцией работающего терминала. Установ -
ка этих систем, включающих датчики уровня СО
2
и устройства по контролю вентиляции на основе
Д
енверский международный аэропорт — это
поистине грандиозное сооруже ние. Крыша
пассажирского терминала украшена 34 остро -
конечными башенками из полупрозрачного теф -
лона, напоминающими уменьшенную копию
лежащих неподалеку Скалистых гор. Этот аэро -
порт является одним из самых загруженных в
мире — в 2008 г. пассажиропоток составил 51 миллион человек. По этому параметру он
находится на 11-м месте в мире, а по количеству
рейсов — на 5-м. Сложная инфраструктура
вынуждает аэропорт потреблять огромное коли -
чество энергии. В 2007 г. ему потребовалось 216
миллионов киловатт-часов или более четырех
киловатт-часов на пассажира. В начале 2008 г. управляющая компания
аэропорта обратилась к подразделению
«Siemens Building Technologies» (BT) c просьбой
разработать комплекс мер, которые позволили
бы снизить энерго потребление. В середине
Модернизация инфраструктуры
| Аэропорты 48 Картины будущего | Весна 2010
Картины будущего | Весна 2010 49
Энергосберегающие лампы помогают денверскому
международному аэропорту сэкономить более 11 миллионов киловатт в год микропроцессоров, обошлась бы в 215 000 дол -
ларов, но при этом привела бы к ежегодной
экономии расходов на энергию в объеме
425 000 долларов. Таким образом, эти инвести -
ции окупились бы всего через шесть месяцев.
Другой относительно простой способ экономии
энергии состоит в установке энергосбере гаю -
щих ламп и светодиодных систем освещения.
Свет в пассажирском терминале международ но -
го аэропорта Денвера включен 18 часов в день,
7 дней в неделю; свет на крытых стоянках,
взлетно-посадочных полосах и площадках для
стоянки самолетов включен еще дольше.
Исполь зование энергоэффективных систем ос -
ве ще ния снизило бы потребление электро -
энергии более чем на 11 миллионов квт/ч в год.
Учитывая особенности энергосистемы США, это
соответствовало бы примерно 10 000 тонн СО
2
. Другая мера предполагает подачу тепла и горя чей воды с применением органических
веществ, что могло бы удовлетворить все
потребности в обогреве летом и служить допол -
нительным источником энергии зимой. Расходы
на установку такой системы составят прибли -
зительно 3,5 миллиона долларов, в то время как
экономия составит почти 500 000 долларов жили, что количество пассажиров растет в среднем на 3,5-5,8 % в год.
ИТ-решения для систем, потребляющих
мно го энергии. «Работы по обеспечению эко -
номии энергии осуществляются в трех нап -
равлениях», — говорит Карль. Во-пер вых, нужно
выяснить, какие устройства можно исключить
или модернизировать, так как старые агрегаты
зачастую потребляют слишком много энергии. В любом аэропорту целесообразно использовать
энергосберегающие лампы, которые работали
системами, регулярно отслежи вая и сравнивая
энергопотребление во времени. «Многие аэро -
порты имеют независимые систе мы с распре -
деленными функциями, что, однако, усложняет
проведение качественного анализа», —
объясняет Карль. Здесь в основе также лежит
внедрение интеллектуальных систем управле ния,
которые позволят исключить проблему постоян -
ного энергопотребления.
Инвестиции, которые работают. Всесторон -
ний анализ структуры энергопотребления
в год. Соответствующее снижение выбросов СО
2
составит примерно 7 000 тонн в год. Внимательно проанализировав предложения,
уп рав ляющая компания международного аэро -
пор та Денвера решит, какие меры применить и
когда. Дело в том, что аэропорты нуждаются в мерах по увеличению энергоэффективности,
так как сложная инфраструктура вынуждает их
потреблять огромное количество энергии. В конечном счете, тысячи аэропортов по всему
миру используются миллиардами пассажиров и
сотрудников каждый год. Кроме того, иссле до -
вания, проведенные Международным советом
по работе аэропортов (Airports Council Interna-
tional ACI), Международной Ассоциацией
Воздушного Транспорта (International Air Trans-
port Association IATA) и Международной
Организацией Гражданской Авиации (Interna-
tional Civil Aviation Organization ICAO), обнару -
Во-вторых, нужно рассмотреть использова -
ние возобновляемых источников энергии, таких
как ветер, органические вещества/газы, геотер -
мальные источники и тепловыделяющие эле -
мен ты. «Здесь принятие решений должно зави -
сеть от конкретных обстоятельств», — говорит
Карль. Например, денверский аэропорт зани -
мает почти 140 квадратных километров площа -
ди, несомненно являясь одним из крупней ших
в США. Поэтому имеет смысл рассматривать
исполь зо вание энергии ветра или биомассы.
Исследование «Сименс» также предполагает
использование таких технологий. В-третьих, мы должны сосредоточить внима -
ние на производстве электроэнергии, транс пор -
тировке и хранении багажа и грузов, ИТ-систе мах,
а также строительных технологиях. Наша цель —
с помощью интеллектуальных ИТ-ре ше ний,
синхро ни зированных с рабочими процессами
аэропорта, управлять различными энергоемкими
вание. Причем добиться этого нужно при
минимальных затратах», — говорит Карль.
Поэтому оператор аэропорта искал компанию,
которая обладала бы соответствующим опытом,
а контракт подразумевал бы оплату расходов за
счет сэкономленной энергии. При такой форме
финансирования подрядчик по договору гаран -
ти рует экономию средств, решает, какие меры
предпринять, и оплачивает их. В свою очередь,
средства, сэкономленные на энергопотребле -
нии, поступают к подрядчику — до тех пор, пока
его расходы на финансирование, планирование
и управление не будут полностью оплачены. При такой структуре контракта клиенту не
нужно тратить ни копейки собственных денег,
однако он начинает получать выгоду от
экономии, как только инвестиции окупятся.
Владелец аэропорта в Детройте изучил мно -
жество предприятий, предлагающих услуги по
энергетике. По итогам тендера в финал вышли две
бы в соответствии с внешними условиями
освещения и требованиями эксплуатации. «Во
многих случаях для всех ламп имеется всего
один выключатель, — говорит Карль. — Но если
вы оптимизируете работу систем освещения
в соответствии с условиями внешнего освеще -
ния и назначением различных помещений, вы
можете значительно снизить расходы». аэропорта дает специалистам основу для
разработки и внедрения мер по экономии энер -
гии. Подобный подход был применен в аэропор -
ту Детройта, где компания «Сименс» управляет
энергопотреблением с 2001 г. «Здесь наша
задача состоит в повышении удобства и безо -
пасности существующих систем и снижении
расходов на энергию и техническое обслужи -
компании. Компания «Сименс» предложила
самую низ кую цену, гарантировала максималь -
ную эконо мию энергии и получила контракт.
«Наши системы в чем-то похожи на пазл. Чтобы
они фун кци о ни ровали как единое целое, каждая
деталь должна зависеть от других, — говорит Лен
Кранстон (Len Cranston), управляющий блоком
машинного обо рудования в аэропорту Детройта.
— «Сименс» должна была выполнять функцию
генерального подрядчика, самостоя тель но при ни -
мать решения по необходимой оптимизации и
затем обеспе чивать весь объем услуг в течение
определенного срока и в рамках бюджета».
Специалисты BT определили, что самыми
боль шими потребителями энергии в аэропорту
были системы центрального отопления и охлаж -
дения с компрессорами весом 2000 тонн,
воз раст которых составлял 30 лет. Они были за -
ме не ны на охладители с вращаемым паровой
BT также активно работает в аэропорту
Штутгарта, где отвечает за управление электро -
энергией на основе значений, получаемых бла -
го даря счетным импульсам примерно 500 водо -
меров и 400 датчиков температуры. Заданные
величины, как и настройки автоматического
регулятора и границы поля, также фиксируются
и обрабатываются системой управления энерго -
потреблением аэропорта. Помимо ежемесяч -
ных, ежеквартальных и ежегодных отчетов клю -
чевую роль в оценке эффективности систем
также играют ежечасно получаемые показатели.
Программа, анализирующая данные по энерго -
пот реблению, сравнивает текущие величины с числовой моделью, заложенной в технико-
экономическое обоснование проекта здания.
Так можно сэкономить до 40 % электро энергии.
Эти примеры показывают, как разумная
модер низация и оптимизация помогают доби -
Аэропорт без выбросов СО
2
возможен, если рассматривать его инфраструктуру как единое целое.
тур би ной центробежным компрессором, кото -
рые потребляют меньше энергии и более удобны
в обслуживании. Бойлер был модерни зирован,
чтобы он мог поддерживать постоянно высокую
температуру. Были также заменены на со сы,
трубы и датчики расхода газа. Контро ли рующая
аппаратура была полностью замене на: она была
настолько старой, что для нее уже нельзя было
подобрать запчасти. Теперь «мозгом» всего
комплекса является новая ком пью теризиро -
ванная контролирующая система. Кроме того,
были модернизированы системы осве щения и было внедрено множество менее масштабных
изменений. Стоимость всего проекта по энерго -
сбережению составила 15 мил лионов долларов.
В результате, расходы на электроэнергию сни -
жаются на 23 % каждый год, что означает
внушительную экономию в размере 2 миллио -
нов долларов. С 2003 г. «Сименс» также работает над
проектом по снижению энергозатрат в аэро -
порту Сиэтла. Помимо модернизации систем
освещения проект предусматривает обновление
30-летних систем отопления, вентиляции и
конди ционирования. В целом потребление энер-
гии в аэропорту Сиэтла было снижено на 4 %, а
потребление природного газа — на 8 %. Как раскрыть возможности экономии. В качестве управляющего энергопотреблением
подразделение «Siemens Building Technologies»
также активно работает в Германии, оказывая
аналогичные услуги аэропорту Мюнстера/
Оснабрюка с 2001 г. Здесь экономия была
достигнута не за счет масштабных инвестиций, а посредством систематической оптимизации.
Например, постоянно совершенствовалась
рабо та когенерационной установки, что стало
ответом на растущие цены на электричество и природный газ. Множество ненужных ламп
было полностью отключено; лампы накаливания
были заменены на светодиодные, а коммута -
торы осветительных сетей были оптимизиро -
ваны с точки зрения времени работы и яркости. ться серьезной экономии энергии. В то же время
более приятный температурный режим, осве -
щение и улучшенное качество воздуха делают
времяпрепровождение в аэропортах бо лее
комфортным для пассажиров и сотрудников. В новых зданиях можно на 40 % снизить
объем энергии, требуемый для отопле ния и
кондиционирования воздуха, только за счет
архитектурных нюансов, а также новых
технологий изоляции и вентилирования. Выбросы СО
2
могут быть снижены на 70 и более процентов. В этой связи для выработки
требуемой энергии необходимо использовать
альтернативные ветряные, солнечные и гидро -
электрические источники, а также геотермаль -
ную энергию, энергию органики и биогаза и комбинированные источники тепловой и
электри ческой энергии. Кроме того, надо
заменить оборудование новыми устройствами,
использующими меньше энергии. «Если рассматривать аэропорт и всю его
инфраструктуру как единое целое, можно
достичь очень многого», — говорит Карль. В этом смысле выбор «Сименс» был неслучаен.
Располагая самыми разными подразделениями,
Компания может выступить в роли поставщика
всех услуг и решений, необходимых аэропорту.
Это значительно приближает перспективу созда -
ния «зеленого» аэропорта, т. е. аэропорта без
выб росов СО
2
, что является одной из целей
Международного совета по работе аэропортов
(Airports Council International), в состав которой
входит 567 членов, рабо тающих в более чем
1650 аэропортах в 176 стра нах мира. «Если бы этого требовала политика и общест -
вен ность, то СО
2
-нейтральные аэропорты рабо -
та ли бы уже сегодня. Если мы воспользуемся
всеми доступными нам возможностями, то
аэропорты с нулевыми выбросами СО
2
могли бы
вскоре стать реальностью!» — говорит Карль.
Гитта Ролинг (Gitta Rohling)
50 Картины будущего | Весна 2010
Модернизация инфраструктуры
| Аэропорты | Радиодатчики
М
еханические наручные часы десятилетиями
демонстрируют нам, как надо экономить
энергию. Окружающая нас среда — это
множество источников энергии, которые можно
использовать для запуска оборудования. В слу -
чае с часами сложный механизм использует
движения тела хозяина, чтобы сжимать пружину.
Часы работают вообще без батареи, если их
достаточно часто заводят.
Похожая идея лежит в основе радиодатчиков
с собственным источником питания, использо -
вание которых в промышленности в настоящее
время набирает обороты. Они измеряют все что
угодно, транслируют данные по радио в конт -
роль ный центр, а энергию получают напрямую
из окружающей среды: от света, вибраций,
перепадов температур и воздушных потоков. Это
называется «добычей энергии»: специаль ные
преобразователи собирают энергию из ок ру -
жаю щей среды, вырабатывают электричество и
накапливают его в конденсаторе, пока его не
будет достаточно для питания датчика.
Датчики с собственным источником энергии
имеют множество преимуществ. Их легко
установить, потому что у них нет проводов, кото-
рые обычно нужны для передачи сигнала и
снабжения энергией. А поскольку нет необхо-
димости менять батареи, при работе они
практически не нуждаются в техническом
Картины будущего | Весна 2010 51
Подключиться к энергии вокруг Свет, разница температур, вибрации. В окружающем нас мире так много источников
энергии. Новое поколение радиодатчиков сможет получать энергию от всех этих
источников. Они не нуждаются в батареях и проводах и позволяют оборудовать
промышленные предприятия электроникой для передачи данных с самостоятельным
источником питания.
обслуживании и ниче го не «требуют» от
окружающей среды.
Это экономит деньги, что особенно важно в сложных областях промышленности.
«Использова ние проводных датчиков стоит
дорого, особенно если нужно связать большое
количество устройств, как на больших
предприятиях, например сталелитейных или
бумажных заводах, — говорит доктор Лайф
Вибкинг (Leif Wiebking), специалист по датчикам
в Департаменте корпоративных технологий (CT)
«Сименс». Установка каждого отдельного датчика зачас -
тую требует более часа; для сравнения, радио -
датчик можно установить за пять-десять минут».
Во многих случаях использование радиодатчи -
ков помогает избежать прокладки сотен метров
проводов, которые в промышленной среде мо -
гут быть повреждены, что приведет к дополни -
тельным расходам.
Тенденция перехода на беспроводную пере -
дачу данных с годами будет становится все от-
четливей. Исследователи рынка компании «ON
World» ожи дают, что индустрия радиодатчиков
будет расти в год в среднем примерно на 77 %, и
прогнозируют, что к 2011 г. объем рынка
радиодатчиков во всем мире составит 3 мил -
лиар да долларов. По мнению специалистов «ON
World», привлекательными сферами примене-
ния радиодатчиков будут промышленная и
строи тель ная автоматизация и контроль. «Так
как радиодатчики имеют больше всего смысла
тогда, когда нет ни батарей, ни шнуров питания,
то сами по себе устройства с самостоятельным
источником питания «откусят» большой кусок от
этого пирога», — предсказывает Вибкинг.
Электропроводка стоила бы очень дорого,
если ее использовать для модернизации сущест -
вующих систем, характеризующихся ограничен -
ной доступностью. Вот почему при модерни -
зации таких систем предпочтительны датчики.
Во многом благодаря такому развитию событий
«Сименс» стала первой компанией, разрабо тав -
шей беспроводные радиодатчики с самостоя -
тель ным источником питания, достаточно
прочные для промышленного использования.
Датчики позволяют контролировать и более
эффективно использовать старые системы. При
этом стоимость переоборудования не столь
высока, чтобы свести на нет все преимущества.
Эти системы также могут найти применение в
других промышленных областях. «Радиодатчики
с самостоятельным источником питания особен -
но привлекательны там, где что-то двигается или
вращается, например промышленные роботы в автомобильной отрасли, — объясняет про -
фессор Леонард Райндль (Leonhard Reindl) из
Института микропроцессорных технологий (Institute for Microsystem Technology) в унивеситете
Фрайбурга. — Прокладка электрических прово -
дов в таких системах очень дорога и требует
много времени на установку, а для вращатель -
ных движений требуются дорогостоящие
скользящие контакты». Другая интересная сфе -
ра возможного применения — экстремальные
условия окружающей среды, например высокое
напряжение или наблюдение за взрыво опас ны -
ми областями.
Еще одна сфера, буквально созданная для
применения радиодатчиков, — это системы
мониторинга оборудования. «Зачастую необхо -
ди мо наблюдать за степенью износа машин, —
говорит Вибкинг. — Поврежденные детали не
редкость для электродвигателей. Но если ло -
мается двигатель, останавливается производст -
во. Если ломается система привода прокатного
стана на сталелитейном заводе или вал в бума -
годелательной машине, размеры убытков могут
доходить до 100 000 евро в час». Состояние деталей можно постоянно отсле -
живать с помощью датчика, что позволит вовре -
мя распознать износ и заменить деталь, пока
машина не будет эксплуатироваться по какой-то
другой причине. Это можно сделать, прикрепив
к двигателю электронный прибор размером со
спичечный коробок. Прибор анализирует спектр
вибраций двигателя раз в минуту и транслирует
Радиодатчики особенно удобны в труднодоступных
системах. Самые передовые из этих устройств
получают энергию от света, перепадов температур,
потоков воздуха (справа) и вибраций (слева).
Модернизация инфраструктуры
| Радиодатчики должен быть как можно уже, — говорит Пёттер.
— Как видите, идеальных решений для каждого
случая нет — оптимальный преобразователь для
каждой задачи должен всегда быть сконструиро-
ван по-новому».
Снижение энергопотребления. Решающее
условие функционирования энергоэффектив -
ных радиодатчиков — это миниатюризация их
электроники, позволяющая уменьшить размер
прибора и сократить потребление им электро -
энергии. Однако количество энергии, необхо -
димое для проведения измерений и передачи
результатов, разнится от случая к случаю. Например, измерение температуры требует
нескольких десятков микроватт. Другой важный
фактор — это энергопотребление датчиков во
время бездействия, так как на период ожидания
приходится большая часть потребностей датчика
в электроэнергии. Так, в течение дня добавляет -
ся еще несколько микроватт, требуемых на то,
чтобы «ничего не делать». И их количество
нужно свести к минимуму.
измерений и передачи сигнала, требуется
гораздо больше времени». Впрочем, это можно
компенсировать, если резонансная частота
преобразователя будет в пределах определен -
ной амплитуды, чтобы он мог следовать
колебаниям в окружающей среде.
А это никоим образом не способствует
истощению природных источников энергии.
Например, свет — очень привлекательный
источник энергии, так как он доступен нам
почти все время.
Перепады температур — другой важный
источ ник энергии. Например, напряжение
между двумя точками электрического провод ни -
ка создается, если на этих точках разная темпе -
ратура. За счет этого явления, известного как
эффект Зеебека, возникает напряжение,
пропорциональное разнице темпе ра тур между
двумя точками. Термоэлектри чес кие генераторы
данные по радио в контрольный пункт. Если
машина работает неровно, контрольный пункт
подает сигнал тревоги, и специалист может
проверить или заменить деталь. Такие системы
имеют и другое важное преимущество:
радиодатчик питается энергией от вибраций
машины. Пьезоэлектрический конвертер непре -
рывно генерирует электроэнергию из вибраций
и накапливает ее в конденсаторе в периоды
между проведением измерений.
Энергия всюду. Радиодатчики также помогают
обеспечить эффективное использование
систем. «На этапе разработки процессов очень
важно эксплуатировать сложные системы
максимально приближенно к их оптимальному
уровню, — объясняет Райндль. — Чем ближе к
предельным уровням работают системы, тем
выше отдача и тем меньше простой. Например,
52 Картины будущего | Весна 2010
Радиодатчики осуществляют наблюдение на
производственных предприятиях, предупреждают о поломках и предотвращают дорогостоящие простои
постоянное измерение крутящего момента
фрезерных станков и бурильных машин
позволяет оптимизировать эксплуатационные
параметры, что способствует продлению срока
службы, большей производительности и луч -
шему качеству поверхности». Получаемая от
датчиков информация представляет собой цен -
ный вклад в этот процесс при минимуме затрат.
Работа компании «EnOcean», выделившейся в самостоятельную единицу из престижной
исследовательской лаборатории «Сименс AG»
в 2001 г., свидетельствует о большой целе со -
образности радиодатчиков. Компания «EnOcean»
специализируется на производстве радиодатчи -
ков без батареек и поставляет на потреби -
тельский рынок такие продукты, как переклю -
чатели света, которые вырабатывают достаточно
энергии, чтобы послать радиосигнал к беспро -
водному источнику света. Энергия генерируется
в ответ на давление, прилагаемое для вклю -
чения или выключения света. Так как провода
не нужны переключателям ни для энерго снаб -
жения, ни для передачи сигнала, эти устройства
можно просто приклеивать или привинчивать к стенам.
Электронные схемы в переключателях рабо -
тают на механической энергии. Для генериро -
вания кратковременных импульсов напряжения
от движения переключателя в электродинами -
ческом преобразователе используются магнит и спираль. В других системах используются
пьезоэлектрические преобразователи — особые
кристаллы, преобразующие механическое
давление в электричество.
Оба процесса подходят для использования
энергии вибраций. «Наибольшая отдача полу -
чается при постоянной частоте вибраций, то есть
когда пьезоэлектрический преобразователь в дат чике резонирует с вибрациями окружаю -
щей среды. Тогда датчик получает больше всего
энергии, — говорит Райндль. — Когда же частота
колебаний переменная, эффективность значи -
тельно хуже. В этом случае для аккумулиро -
вания энергии, требуемой для проведения
(ТЭГ) основаны на принципе, кото рый десятиле -
тиями использовался при поле тах в космос.
Автомобильная промышлен ность также возла -
гает надежды на использо вание тепла выхлоп -
ных газов машин с помощью ТЭГ.
Какой источник энергии лучше в конкретной
ситуации, зависит от применения и условий
окружающей среды. «Как вариант всегда есть
солнечные батареи, — говорит Харальд Пёттер
(Harald Potter) из Института по изучению
вопросов Безопаcности и Микроинтеграции им.
Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Reliability
and Microintegration IZM) в Берлине. — Однако
они требуют много света, а соответствующие
преобразователи должны быть чистыми». У термоэлектрических генераторов не возни -
кает никаких проблем с тенью, грязью и пылью,
но им нужен значительный перепад температур,
иначе их эффективность будет крайне мала. С другой стороны, получение энергии от виб -
раций очень сильно зависит от спектра колеба -
ний. «Так как в идеале преобразователи должны
находиться в резонансе с вибрациями, их спектр
Среди компонентов датчика больше всего
энер гии потребляет микропроцессор, хотя рабо та -
ет он менее 20 миллисекунд за один раз. Он пот -
реб ляет несколько десятков милливатт. Таким об -
ра зом, радиопротоколы должны быть как мож но
более краткими. Это сложно, так как по ми мо ин -
фор мации с датчика нужно переда вать значитель -
ный объем данных, касающихся управ ле ния
сетью. В своей продукции компания «Сименс»
использует стандарт ZigBee или IEEE 802.15.4, но
также и собственные, запатентован ные, невероят -
но энергоэффективные техно логии.
Эта технология готова для широкого при ме -
не ния. «Наши разработчики уже доказали техни -
ческую пригодность большого числа различных
типов датчиков с самостоятельным источником
питания, — говорит Вибкинг. — Теперь мы
изучаем выборочное применение образцов.
Следующим шагом будут тестовые установки на
сталелитейных и бумажных предприятиях».
Кристиан Бук (Christian Buck)
Мировой рынок радиодатчиков 0
2007
2008
2009
2010
2011
Миллиарды долларов
1
2
3
Структурный мониторинг
Мониторинг окружающей среды
Безопасность
Выбросы
Состояние оборудования
Источник: ON• World Inc.
Картины будущего | Весна 2010 53
Преображение мегаполиса
Стамбул часто называют мостом между Востоком и Западом, так как
большинство инноваций в Турции впервые пояляются на свет здесь. Этот город —
своего рода путеводная звезда для динамично развивающейся страны. Решения «Сименс» по модернизации инфраструктур энергетики, транспорта и
здравоохранения помогают Турции уверенно двигаться в будущее.
Технологии «Сименс» позволяют паромам, бороздя-
щим воды Босфора, потреблять меньше топлива,
обеспечивают безопасность при проведении гонок
«Формулы-1». наверное, было бы лучше, если бы хаоса было
чуть поменьше», — говорит Дженни. «Сименс»
также стремится вводить новейшие стандарты в инфраструктуре и повышать привлекатель -
ность жизни в таких городах, как Стамбул. Все
начинается с утренней «межконтинентальной»
паромной переправы. Десятилетиями паромы Босфора являлись
одним из важнейших элементов транспорт ной
системы Стамбула, равно как и туристичес кой
достопримечательностью — помимо собора Св.
Софии, бесчисленных дворцов и восточных
базаров. Но многие паромы уже обнаруживают
свой почтенный возраст. Их винты приводятся в движение тяжелыми дизельными двигате ля -
ми, зачастую работающими при пиковой нагруз -
ке. «Низкая производительность этой устарев -
шей технологии вредит окружающей среде и самим двигателям, — объясняет Эмре Горен
(Emre Goren), специалист по продажам подраз -
де ления Siemens Drive Technologies. — Тради -
Г
олубое платье Гёкче развивается на ветру.
Каждое утро она плывет на пароме через
Босфор с азиатского берега, где она живет, на
европейский, где у нее есть студия и где она
ходит в колледж. Молодой художнице, чьи рабо -
ты уже дважды демонстрировались на художест -
венных выставках в Турции, спонсируемых «Си-
менс», нравится утренняя переправа. «Каждый
раз я сознаю, что путешествую с одного
континента на другой», — говорит она.
Дженни также каждое утро немного путе -
шествует, но в другую сторону: с европейского
берега, где живет, на азиатский, где работает. В следующие месяцы она будет заниматься
организацией отдела по работе с персоналом
одной швейцарской компании, а затем снова
вернется в Берлин. Гёкче Ер и Дженни Байлам — две женщины,
которые любят Стамбул, работают здесь и чувст -
вуют себя как дома среди чарующего хаоса
мегаполиса и его 13 миллионов жителей. «Хотя,
54 Картины будущего | Весна 2010
Модернизация инфраструктуры
| Стамбул
Новое предприятие «Сименс» по производству коммута ционных устройств потребляет на 25 % меньше энергии и на 50 % меньше воды, чем его
предшественник.
цион ные технологии производства не дают воз -
мож ности корректировать скорость устройства,
поэтому двигатели изнашиваются быстрее. А это
значит, что они чаще требуют обслуживания».
Вот почему для последнего поколения паромов
Босфора компания «IDO», владеющая парком,
выб рала приводные дизель-электрические
системы «Сименс». Эти системы преобразуют энергию четырех
дизельных двигателей в электрическую, подача
которой затем четко подстраивается под нужды
каждого винта. Поэтому отдельные дизельные
дви гатели могут быть отключены, например когда
корабль стоит на якоре. Остальные двига тели
продолжают работать на максимуме. В итоге это
дает меньшее количество копоти, более
эф фективный расход топлива и эконо мию. А
благо даря сниженному уровню вибра ций
двигателя путешествие более комфортно для
пассажиров. Когда «Сименс» привезла нам
первые дизель-электрические двигатели для па ро -
мов, некото рые наши капитаны были настрое ны
скептически, — говорит Неджет Огуз (Nejdet
Oguz), главный инженер Kadikoy, одного из но вых
паромов на Босфоре. — Но довольно скоро
скептицизм со шел на нет. Теперь мы можем уп -
рав лять парома ми более уверенно и экономить на
дизельном топливе. Кроме того, они меньше
нуждаются в техническом обслуживании, — а это
электрическую распределительную аппаратуру,
оптоволоконные кабели для передачи данных,
телефонные системы, на международную связь
которых рассчитывает более 600 журна листов во
время гонок «Гран-при». Самые важные элементы
каждой гонки: сигнальные системы, ос на щенные
светодиодными стартовыми огнями, сис темы
хронометража и следящие за треком ви део сис те -
мы, — также предоставлены компанией «Сименс».
Левент Пекюн (Levent Pekun), технический
директор трассы, работает в центре управления,
квалифицированных рабочих, делают город
идеальным местом.
Предприятие производит более 5 000 распре -
делительных щитов в год — это на 30 % больше
по сравнению с последним годом, когда был
открыт за вод. Примечательно, что все это было
сделано без увеличения числа рабочих, но
благодаря повышению эффектив ности и
методам рационального производства. Сырье,
например листовая медь, поставляется в начале
процесса производства и за раз проходит через
значит, что мы можем уйти домой к нашим
близким пораньше».
Паромы Босфора — хотя их скорость состав -
ляет всего около 25 километров в час —
являются одним из самых быстрых средств
передвижения по Стамбулу. Каждый день на них
плавает около 250 000 человек; каждое судно
вмещает около 1800 человек. Кажущиеся
бесконечными проб ки на основных магистралях
города превращают даже короткие поездки в
несколько километров в путешествия
продолжительностью в один час. В частности,
два моста через Босфор постоянно
перегружены.
Высокотехнологичная гоночная трасса. Для
тех, кто хочет посмотреть на счастливчиков,
которые могут позволить себе ехать быстро, есть
Otodrom, гоночная трасса «Формулы-1» на вос токе
от города. Решения, представленные «Сименс» для
этой трассы, запущенной в 2005 году, включают
для определения причин повреждений в даль -
нейшем. «Эти решения «Сименс» уже много раз
помогали нам», — говорит он.
Зеленая фабрика. Недалеко от трассы
«Формулы-1», в Гебзе, находится новое пред -
приятие «Сименс» по производству коммута -
ционных устройств, некоторые из которых
используются в парке Otodrom. Это предприятие,
официально открытое в апреле 2009 года,
поставляет продукцию клиентам по всему миру.
«Это одна из самых современных фабрик в Турции, а также одно из наиболее
современных предприятий «Сименс» во всем
мире», — говорит менеджер подразделе ни я «Си-
менс» Energy Power Distribution Керим Оал (Kerim
Oal), ответственный за фабрику и рабо таю щий
на производстве распределительной аппара-
туры в Турции с 1961 г. Удачное географическое
расположение Стамбула между Европой и
Азией, равно как и большое коли чество
которые выключают свет, если в течение
длительного периода не фиксируют никакого
движения рядом. Отработанная вода очищается
на одной из очистительных установок фабрики и обычно используется для орошения буйно
разрос шихся садов во внутренних дворах
предприятия.
Современная больница. В то время как
промышленные предприятия располагаются на
окраинах Стамбула, туристы со всего мира
спешат по узким переулкам городского центра.
Но не все туристы, посещающие крупнейший
город в Турции, приезжают сюда за достопри-
мечательностями. Некоторым нужно доступное
медицинское обслуживание. Больница Acibadem
Maslak прив ле кает все большее число
иностранцев, ищущих качественный уход по не
столь высокой цене, как в других странах
Европы и США. Посетитель, входящий в
больницу, расположенную неподалеку от
держа в руках джойстик. Во время гонок Чарли
Уайтинг (Charlie Whiting), директор «Формулы-1»,
сидит рядом с Пекюном перед 30 мониторами,
обеспечивающими обзор всей трассы. Пекюн
выбирает одну из камер, приближает изобра же -
ние и двигает его сначала влево, потом вправо. «В случае аварии возможность быстро увидеть
картину происходящего может спасти жизни», —
говорит он, нажимая на кнопку, чтобы показать
видео с места аварии на старте гонок в 2008 г. Все
записи гонок хранятся на серверах и доступ ны
большой, ярко освещенный производственный
цех, вместо того чтобы перевозиться на другие
производственные площадки после каждой
отдельно взятой операции.
Эффективность предприятия сильно повлия -
ла на потребности в электроэнергии. «Мы ис -
поль зуем на 25 % меньше энергии и на 50 %
меньше воды, чем раньше», — говорит Оал и отмечает, что архитектура пред прия тия поз -
воляет использовать естественный свет.
Настольные лампы оборудованы датчи ками,
городского парка на севере Стамбула, может
легко перепутать ее с роскошным отелем. В
холле висит композиция из белых тканых
парусов, а в ресторане на веранде с видом на
Стамбул подают блюда турецкой кухни и других
народов мира. Атмосфера скорее напоминает
какой-то загород ный клуб, нежели больницу.
В этот день в ресторане особенно много
гостей. У популярного турецкого певца Гюльбена
Ергена (Gulben Ergen) родились близнецы, и поклонники хотят быть с ним рядом в эту
радостную минуту. Певец выбрал Acibadem
Maslak не только из-за свежих орхидей в палатах.
Эта больница располагает самым современным
оборудованием во всей Турции. Она первой работает с «Сименс» с 1990 г. И мы чувствовали
себя в надежных руках, когда наша больница
активно расширялась. Ведь только действи-
тельно сильный партнер смог бы обеспечить
практически сто про центную доступность
установленного обору до вания». Компания «Си-
менс» смогла также предложить технологии,
которые обнаруживают неисправ ности еще до
того, как они произойдут. Например, если уровень гелия, который
охлаждает магниты в магнитно-резонансных
томографах (MR), падает почти до критического
уровня, в техническом центре «Сименс» (Uptime
Support Center) в Картале, на другом берегу
Босфора, зажигается сигнальная лампочка.
Чтобы это понять, достаточно посмотреть на
транс портные артерии Стамбула. Помимо 1,6 мил -
лиардов долларов, уже ушедших на текущие
строительные проекты, город хочет инвестировать
еще 4,9 миллиарда в проекты по запуску трамваев
и метро между 2007–2017 гг. Но градостроители
не особенно надеются на какое бы то ни было
улучшение в вопросе транспортной загружен-
ности в течение этого периода. Так происходит
потому, что улучшение транспортной инфра-
структуры, как ожидается, буде нивели ровано
ростом населения. В настоящий момент
немногим более половины работающего населе -
ния Стамбула пользуется общественным транс -
пор том, чтобы добраться до работы. Это означает,
что примерно половина ездит на машинах.
Однако большой наплыв людей, в основ ном
молодых мужчин и женщин, в мегаполис в
проливе Босфор делает Стамбул путеводной
звездой Турции. Применяемые здесь инновации
рано или поздно завоюют все страну. Например,
диагностическое оборудование «Сименс», впер -
вые появившееся в больнице Maslak Acibadem, в один прекрасный день несомненно будет ис -
поль зоваться во многих других районах Турции.
Компании «Сименс» также удалось улучшить
функцио нирование делового района Стамбула,
где прогрессивные строительные технологии
обеспечивают бесперебойную подачу энергии.
Наглядный пример — здание Tekfen Tower, где
работает несколько международных банков.
Сбой в энергоснабжении такого места, где
каждую секунду торгуются акции на миллионы
долларов, был бы катастрофой. Вот почему
здесь работает «Сименс». В случае
возникновения серьезных колебаний в сети,
которые, к не счастью, все еще случаются то тут,
то там по всему Стамбулу, не зависящие от сети
генера торы и батареи обеспечат здание
необходимой энергией. Работа системы отсле-
В больнице Acibadem Maslak, перешедшей на работу с цифровым оборудованием, действует принцип: «нет бумаги — нет боли». в Турции была полностью оборудована цифро -
вой аппаратурой. Например, диагнозы и предпи -
сания могут записываться на сенсорных мони -
торах рядом с койками пациентов. А кабинет с лекарствами открывается, только если мед -
сестра прикладывает к определенному устрой -
ству палец и вводит PIN-код. В других больницах
пациенты вынуждены сами ходить в аптеку с рецептами, напечатанными на бумаге. «У нас
есть правило: нет бумаги — нет боли», — гово -
рит рентгенолог Ченгиз Бавбек (Cengiz Bavbek).
Более того, директор больницы Ознур Йеген
Чобан (Oznur Yegen Coban) настояла на приобре-
тении новейшего диагностического оборудова-
ния для отделений кар ди о логии и рентгено-
графии, а также ультра звуковой системы для
гинекологического отделения. «Мы хотели
получить все самое лучшее, — говорит она. —
Компания «Acibadem», владеющая больницей,
Инженер по обслуживанию Эгемен Озал (Egemen Ozal) из компании «Сименс» следит за
данными на мониторе, который отображает
состояние томографического оборудования,
установленного по всей Турции. «Вместо того
чтобы ждать, пока нам позвонит клиент, что
обычно случается, только когда какая-то часть
оборудования перестает работать вообще, мы
отправляем на место специалиста, чтобы избе-
жать простоя в дальнейшем», — объясняет он. Миллиарды для местного транспорта. С демо -
гра фической точки зрения Турция — молодая
страна: около четверти ее населения младше 14 лет. Более того, население быстро растет, и ожидается, что к концу 2009 года оно достиг -
нет 72 миллионов. Тысячи молодых людей со
всей страны едут в Стамбул учиться в универси -
тетах или искать работу. Картины будущего | Весна 2010 55
Тоннель с видом на безопасность
Обычно нужно время, чтобы привыкнуть к новому. В день открытия тоннеля Nefise Akcelik
в северной Турции расположенные там камеры наблюдения запечатлели кое-что
действительно занятное. Перед въездом в тоннель, где датчики автоматически
определяют, что транспортные средства слишком велики для въезда и посылают
соответствующие электронные сигналы тревоги о превышении размеров, водитель
просто вылез из своей машины, которая была заполнена заварочными пакетиками для
чая так, что они были выше кабины водителя, и сдул свои шины настолько, чтобы можно
было въехать в тоннель.
Тем временем местные жители стали привыкать к высокотехнологичному тоннелю
длиной в 3,8 километра, который является самым длинным в стране и четвертым в ряду
из пяти тоннелей общей длинной в 15 километров, связывающих черноморские города
Самсун и Орду. До этого два города соединя лись обдуваемой ветрами береговой дорогой,
знаменитой своими авариями. Проект тоннеля Nefise Akcelik подразумевал
использование многочисленных инновационных технологий, многие из которых
впервые были реализованы в Турции. Например, датчики фиксируют основные
показатели, включая уровень СО
2
, видимость и скорость ветра с целью обеспечить
вентиляцию на требуемом уровне. Этот пока затель зависит от меняющихся условий
окружающей среды внутри тоннеля, но поддерживается на постоянном уровне в объеме
трех метров в секунду в случае пожара. Если пожара избежать не удается, важно, чтобы
пламя и дым распространялись по направлению движения, а не против него. Это снижает
угрозу встречи пассажиров транспортных средств с огнем и позволяет им выйти из ма -
живается с по мощью цифровых устройств, а это
значит, что требуется меньше людей, чем
планировалось изначально. Вместо команды из
восьми человек для постоянного мониторинга
электроэнерге тической инфраструктуры тре-
буется всего два сотрудника.
Растущий спрос на энергию. Когда все рабо -
тает гладко, большая часть энергии в Стамбуле
поступает с расположенной рядом станции в
Амбарли, где энергию вырабатывают газовые и
паровые турбины. В 2006 г. компании «Сименс»
удалось увеличить производительные мощности
двух газовых турбин электростанции почти на
5% за счет оптимизации конструк ции, поэтому
теперь станция может генериро вать 1,362 мега-
ватт. Помимо общего срока службы газовых
турбин были увеличены интер валы технического
обслуживания. Все вместе это позволило
снизить эксплуатационные расхо ды. На электро-
станциях такого размера даже небольшие
улучшения дают ощутимый эффект. Впрочем, по словам Деврима Аслана (Devrim
Aslan), директора по маркетингу и продажам на
предприятии в Секторе энергетики «Сименс», к
2020 г. потребности Турции в энергии могут
удвоиться. Это значит, что потребуется больше
производ ственных мощностей, — этот факт
убедил несколь ких крупных потребителей стать
энерго неза ви симыми. Среди них стамбульский аэропорт имени
Ататюрка. Компания «Сименс» не только поста-
вила аэропорту распределительную аппаратуру,
необходимую для строительства, расширения и
модерни за ции, но также обеспечила внедрение
цифровой инфра структуры для интеграции
некоторых энергетических систем. Адил Аккая
(Adil Akkaya), координатор по электрическим и
электронным системам в TAV Construction, рабо-
тающий в филиале компа нии-оператора
аэропорта TAV Airports Holding, поясняет: «Эта
система позволяет нам генери ровать соб-
ственную электроэнергию, используя газовые
электростанции. Мы потреб ляем около 95 мил-
лионов кВт-ч в год, поэтому производство собст -
вен ной энергии дает нам значительные финансо -
вые преимущества. Если на маленькой
электро станции возникают техни ческие пробле -
мы, спе циалисты, следящие за сос тоянием систе -
мы, могут переключаться обратно на сеть.
Незави симо от того, какой источник исполь-
зуется, энергия производится и передается
благодаря технологиям «Сименс».
Для Дженни и Гёкче эти инновации остаются
за кадром, хотя обе они пользуются их
преимуществами. Они наслаждаются жизнью в Стамбуле и ищут новые возможности, которые
предоставляет этот мегаполис. Для Дженни,
специалиста по работе с персоналом, Стамбул —
новый этап ее карьеры, в то время как для
художницы Гёкче это государство, где оформи -
лось и созрело ее творчество. И хотя они никогда
не встречаются на пути через Босфор, их
объединяет одно — любовь к Стамбулу.
Андреас Кляйншмидт (Andreas Kleinschmidt)
Больница Acibadem Maslak в Стамбуле оснащена самыми
современными технологиями — и не только ради получения
цифровых изображений. Например, доступ к лекарствам
осуществляется только по отпечаткам пальцев.
шин и уйти через жаропрочные двери по коридорам, ведущим в другой тоннель, или от
ближай шего входа в тоннель в другую сторону от пожара. Водители, удаляющиеся от огня
на обычной скорости, имеют все шансы добраться до безопасной территории. Системы
запрограммированы на автоматическое незамедлительное реагирование в случае чрезвы-
чайной ситуации. Например, если происходит пожар, все въезды в тоннель закрываются,
назначаются объезд ные пути, и в оба тоннеля обеспечивается подача энергии из двух
независимых источников с генера торными установками. Тогда нетронутый пожаром
тоннель может использоваться как эвакуационный путь.
Помимо наблюдения за самим тоннелем, камеры, оснащенные «интеллектуальным
программным обеспечением» по обработке изображений, отслеживают ситуацию на
подходящих к тоннелю дорогах. Камеры автоматически обнаруживают машины,
двигающиеся в неверном направлении, пешеходов и другие объекты на дорожной
поверхности. Затем система автоматически оповещает соответствую щий персонал. Но и
это еще не все. В целях экономии времени анализ изображений используется для
активации специальных программных процессов, как, например, ограничение
скоростного режима в зоне дороги, где был обнаружен какой-то объект.
«Во многих отношениях тоннель управляет сам собой, — объясняет Энис Амасиали (Enis
Amasyali), руководитель проекта в подразделении Siemens Industry Solutions, отвечающем
за работу тоннеля. — И оно того стоит! В то время как в случае потенциально опасного
происшествия, например пожара, люди оказы ваются в затруднительном положении
именно потому, что они должны незамедлительно предпринять нужные шаги, чтобы
предотвратить серьезные последствия». Благодаря высокой безопасности тоннеля
компания «Сименс» получила последующие заказы на строительство других тоннелей в
Турции.
56 Картины будущего | Весна 2010
Модернизация инфраструктуры
| Стамбул
Картины будущего | Весна 2010 57
Как по воздуху
Комфорт, эффективность и гибкость — вот сильные стороны «Airval», нового
пассажирского беспилотного транспорта для аэропортов от компании «Сименс». От этой транспортной системы, которая появится на рынке в конце 2010 г.,
выиграют и пассажиры, и работники аэропорта.
Начиная с 2010 года, поезд «Airval» (фото внизу) будет задавать новые
стандарты эффективности и комфорта в аэропортах. Предшественник «Airval» –
модель CDGVAL (справа) – уже связывает три терминала в Париже (внизу). леко друг от друга. Предварительно позна-
комиться с системой мож но в аэропорту имени
Шарля де Голля в Париже, где с апреля 2007 г.
работает предшест венник «Airval», поезд «CDG-
VAL». Разработанный на основе модели Val 208,
этот поезд проходит все три терминала
аэропорта всего за восемь минут. «Поездка на
автобусе обычно занимала более 20 минут», —
отмечает Зубер. В ходе опроса пассажиры хвалили поезд ком -
пании «Сименс» за сэкономленное время и
отме чали его надежность и короткие интервалы в движении. CDGVAL ходит каждые четыре мину -
ты круглосуточно. Только за первый год переход
от автобусов на электрический пассажирский
транспорт позволил снизить выбросы СО
2
при -
мер но на 2 000 тонн.
Ожидается, что «Airval», усовершенство-
ванная модель «VAL 208», сможет предложить
крупным аэропортам еще больше преимуществ,
начиная с конца 2010 года. «Обычно сложно
предугадать пассажиропоток аэропорта», —
говорит Марк Зубер. Поэтому поезд «Airval»
сочетает высокую гибкость и универсальность.
Пропускная способ ность транспортного сред-
ства может быть легко увеличена с 1000 до
30 000 пассажиров в час по каждому направ-
лению. На очень загруженный маршрут могут
быть направлены дополнитель ные вагоны из
депо. При этом вагоны автоматически присое-
диняются к поезду в тече ние нескольких секунд.
Один поезд «Airval» может состоять от одного до
шести вагонов. Поезда также могут менять
направление движения в любое время. По
словам Зубера, это облегчает круглосуточную
работу, что очень важно для аэропортов:
«Технический осмотр может прово диться ночью
на одном из путей двухколейной дороги без от-
рыва от работы», — добавляет он.
Благодаря использованию последней версии
системы управления поездами Trainguard MT CBTC
от компании «Сименс» поезд «Airval» может
ходить с интервалом всего в одну минуту. «Когда
один поезд отъезжает от станции, другой идет
прак тически сразу за ним», — говорит Зубер. С
точки зрения безопасности такие короткие интер -
валы возможны благодаря тому, что поезд
находится в постоянном контакте с контроль ны -
С
еребристый 11-метровый прототип почти
беззвучно катится по испытательному пути
вблизи Страсбурга во Франции. «Airval», новый
пассажирский транспорт для аэропортов от
компании «Сименс», развивает максимальную
скорость до 80 километров в час. «И все же вы
не слышите, как подходит поезд», — говорит
Марк Зубер (Marc Zuber), директор по марке -
тингу подразделения STS Turnkey Systems на
пред-приятии Siemens Industry Mobility в Париже.
Даже на поворотах ничего не скрипит и не
грохочет. Передвижение на этом элегантном
поезде настолько плавноe, что пассажирам
кажется, будто они уже летят по воздуху. Иллю-
зию дополняют доходящие до пола окна, за ко-
торыми проно сятся живописные пейзажи. Еще
более впечатляющий вид на испытательный путь
открывается через панорамное окно в передней
части поезда — пассажиры могут наслаждаться
просмотром и там, так как «Airval» полностью
автоматизирован. В нем нет машиниста.
По словам Марка Зубера, больше всего от
этих автоматических поездов выиграют большие
аэропорты с термина ла ми, расположенными да-
Сочетание самовосстанавливающейся энергии
торможения и ультраконденсаторов позволяет снизить энергопотребление на 40 %.
ми точками, расположенными вдоль пути. Такая
связь обеспечивается за счет систе мы широко-
полосного радио доступа. Эта система обеспе-
чивает полную безопасность за счет точ ного
отслеживания местонахождения поездов на
маршруте. Вагоны также контролируются с помощью
видео камер высокого разрешения, изображе ния
транслируются по радио в контрольный центр. К
тому же радиосвязь обеспечивает доступ к бес-
проводной сети и пасса жиры могут восполь-
зоваться Интернетом. Помимо гибкости, другим важным фактором,
который учитывался при разработке «Cityval»,
пассажирского транспорта для аэропортов, пред -
назначенного для метрополитенов в мега-
полисах, который также будет представлен в
конце 2010 г., стал комфорт пассажиров. «Если
вы хотите, чтобы люди вышли из машин, вам
нужно предложить им привлекательную
альтернативу», — говорит менеджер проекта
Филипп Карпентье (Philippe Carpentier). «Всем
неудобно ездить в жарком, шумном, пере-
полненном метро. Наши поезда оборудованы
кондиционерами и большими мониторами,
поворотах по сравнению с поездами со
стальными колесами», — говорит Карпентье.
Каждое колесо приводится в движение и
тормозится с помощью электродвигателя.
Механические тормоза используются только на
стоянках или в чрезвычайных ситуациях.
Эта транспортная система также отличается
большой энергоэффективностью. Когда поезд
останавливается, его электродвигатели перек лю -
чаются в режим генераторов, чтобы преобра -
зовать кинетическую энергию поезда в электри -
случаях требовались нестандартные решения.
Например, фран цузс кой компании Lohr Industrie
из Страсбурга было поручено строительство
вагонов в соответст вии с техни ческими
требованиями «Сименс». «Lohr специа ли -
зируется на производстве авто возов, что дало
нам возможность использовать некоторые
новые технологии», — говорит Зубер. Например,
шины «Airval» — это стандартные шины для
большегрузов. Шасси и пассажирская кабина на данный
подключенными к дина мической информа-
ционной системе. Кроме того, они обладают
привлекательным дизайном». Большие окна
предназначены для того, чтобы помочь
пассажирам почувствовать свою связь с городом
во время езды по поверхности.
Резиновые шины. Пожалуй, основной козырь
системы — хорошо продуманное использование
удивительно простой технологии. Достаточно
взглянуть на испытательный путь в окрестностях
Страсбурга, чтобы понять, почему поезд едет так
тихо. «Airval» оборудован резиновыми шинами,
которые катятся по бетонному пути с двумя
широкими и гладкими полосами. В центре пути
находится направляющий рельс, связь которого
с «Airval» обеспечивается благодаря двум
роликам в форме буквы «V». Непосредственно
рядом с рельсом проходит шина электро-
питания. Ролики автоматически двигаются по
рельсу и направляют оси вагона в нужную
сторону как тяговое сцепное устройство.
«Резиновые шины позволяют поездам быстрее
ускоряться, преодолевать более крутые уклоны
и обеспечивают более плотное сцепление на
Компания «Сименс» использовала эту систему
управления в Турине, Италия, где беспилотные
метропоезда «Val 208», предшественники модели
«Airval», использовались начиная с Олимпийских
игр 2006 г. Таким образом, использование
энергии торможения позволяет вернуть 30 % от
потребляемой энергии. «Airval» и «Cityval» также обеспечивают
дополни тельную экономию электроэнергии
благодаря ультраконденсаторам. Это двух-
слойные конденса то ры, которые обладают
крайне высокой плот нос тью энергии и могут
заряжаться и разря жаться в течение нескольких
секунд. Они позволяют поезду накапливать
энергию тормо жения и ис поль зовать ее для
собственного ус коре ния. «Мы уверены, что это
даст нам возможность снизить энерго-
потребление на до пол нительные 10 %», —
говорит Зубер.
Родственник автовоза. Во время разработки
Марк Зубер и его коллеги также позаботились о
том, чтобы обеспечить конкурентоспособность
поезда «Airval» с точки зрения затрат на матери -
ально-техническое обеспечение. В некоторых
позаимствована у трамвая на резиновых шинах
производства «Lohr Industrie». Бетонная направля -
ющая для системы поезда «Airval» также гораздо
проще, чем в традиционном метро. Фактически,
по словам инженеров «Airval», через несколько
лет можно будет обойтись без шины
электропитания. Будущие системы аккумулиро -
вания энергии смогут накапливать достаточное
ее количество, чтобы обеспечить движение «Air-
val» от одной стан ции к другой, где поезд будет
заряжаться, как если бы он был на заправочной
станции.
В данный момент на испытательных путях
в Страсбурге проверяется прочность прототипа
«Airval», где он должен проехать в общей слож -
ности 30 000 километров к середине 2010 г. Ос-
новнымпредметом испытаний является согласо-
ванная работа между поездом и автома тической
системой контроля — и, конечно, комфорт
будущих пассажиров, которым каждая поездка
должна казаться полетом по воздуху. Уте Кесе (Ute Kehse)
ческую. Так энергия направляется об рат но в сеть
и может быть использована для ускорения
поезда. «В беспилотной системе этот процесс
легко оптимизируется, так как торможение и
ускорение координируются систе мой
управления», — говорит Карпентье. В
традиционных системах узнать, когда машинист
затор мозит, невозможно.
момент производятся отдельно. «Это позволяет
нам более гибко реагировать на нужды наших
клиентов», — говорит Зубер. К примеру, владелец
аэропорта может выбрать, сколько сидячих мест
должно быть в вагоне, или должна ли конфи -
гурация поезда позволять пассажирам передви -
гаться между вагонами. А единственная в своем
роде система рулевого управления поездом была
Модернизация инфраструктуры
| Транзит в аэропорт
58 Картины будущего | Весна 2010
| Анонс Осень 2010
Анонс
Молекулярная полиция
Их нельзя увидеть невооруженным глазом и это делает их еще опаснее. Они — это вредные микроорганизмы, которые угрожают нашей безо пасно -
сти в больничных палатах, в напитках и пище, в атмосфере и воде. Они ви-
тают в воздухе, выдыхаемом пациентами. Они могут быть предвестниками
болезней,а их частицы указывают на присутствие взрывчатых веществ. Как же
бороться с ними? Диапазон наших средств варьируется от электронных
датчиков, определяющих наличие вредных веществ в питьевой воде, пище и
отработанных газах электро стан ций, до систем, способных идентифицировать
присутствие устойчивых к антибиотикам бактерий, а также выявлять рак и
другие заболевания.
Сотрудничество в
области инноваций:
глобализация научных
исследований и
разработок
Неотъемлемой частью научно-исследовательской
работы «Сименс» является сотрудничество с ведущими
университетами и научными институтами. Компания,
которая идет в ногу со временем, объединяет разные
культуры и исследовательские подходы, не может
работать в изоляции. Наш основной принцип сотрудни-
чества - это принцип «Открытых инноваций». Именно
поэтому каждый год «Сименс» инициирует более тысячи
новых контактов и совместных проектов с ведущими
универ ситетами, научными институтами и
промышленными партне рами по всему миру. Такая
глобальная сеть сотрудничест ва позволяет «Сименс»
всегда быть в курсе последних результатов
фундаментальных исследований в самых различных
областях науки, а нашим партнерам – пользоваться
преимуществами сотрудни чества с промышленностьюи
наблюдать за практическим воплощением своих
исследований.
«Зеленые» города будущего
На большие города приходится 75 % общего потребления энергии и 80 %
выбросов парниковых газов. В связи с клима тическими изменениями
ученые, представители компаний и городских администраций обсуждают
новые концепции устойчивого развития городов. К ним относятся новые
транспортные решения, инновационные системы аккумулиро вания тепла и
холода, а также футуристические идеи, такие как вертикальное озеленение и
покрытия, перерабатывающие углекислый газ. Новаторские проекты разра-
батываются по всему миру — в Азии, Северной и Южной Америке и Европе.
«Зеленый» рейтинг городов Европы — исследо вание, проведенное
компанией «Сименс», — позволил выявить, какие евро пейские города
больше других продвинулись в отношении поддержки охраны окружающей
среды.
59 Картины будущего | Весна 2010
www.siemens.com/pof
© 2010 Siemens AG. Все права защищены.
Акционерное общество «Сименс»
Издатель: Siemens AG
Департамент корпоративных коммуникаций (CC) и Департамент корпоративных технологий (CT)
Виттельсбахерплатц 2 80333 Мюнхен, Германия
Представители издателя: Д-р Ульрих Эберль (Dr. Ulrich Eberl) (CC), Артур Ф. Пис (Arthur F. Pease) (CT)
ulrich.eberl@siemens.com (Тел. +49 89 636 33246)
arthur.pease@siemens.com (Тел. +49 89 636 48824)
Редакция:
д-р Ульрих Эберль (Dr. Ulrich Eberl) (ue) (главный редактор) Артур Ф. Пис (Arthur F. Pease) (afp) (исполнительный редактор английского издания)
Флориан Мартини (Florian Martini) (fm) (ответственный редактор)
Себастьян Вебель (Sebastian Webel) (sw)
Редакторыиздания на русскомязыке:
Александра Шульц, Инга Петряевская
Другие авторы номера:
д-р Норберт Ашенбреннер (Dr. Norbert Aschenbrenner) (na), Нина Бастиан
(Nina Bastian), д-р Хубертус Брейер (Dr. Hubertus Breuer), Кристиан Бак
(Christian Buck), Харальд Хассенмюллер (Harald Hassenmüller), Андреа
Хоферихтер (Andrea Hoferichter), Уте Кезе (Ute Kehse), д-р Андреас
Кляйншмидт (Dr. Andreas Kleinschmidt) (ak), Штефани Лакершмид
(Stephanie Lackerschmid), Катрин Николаус (Katrin Nikolaus), Бернд
Мюллер (Bernd Müller), Гитта Ролинг (Gitta Rohling), д-р Кристин Рют (Dr.
Christine Rüth), Тим Шрёдер (Tim Schroder), Рольф Стербак (Rolf Sterbak),д-
р Сильвия Траге (Dr. Sylvia Trage), Николя Волляйб (Nikola Wohllaib)
Фоторедакторы: Джудит Эгельхоф (Judith Egelhof), Айрин Керн
(Irene Kern), Юрген Винжек (J
ürgen Winzeck), Publicis Publishing,
Munich
Фотографии: Курт Бауэр (Kurt Bauer), Катарина Хессе (Katharina Hesse), Бернд Мюллер (Bernd M
üller), Волкер Штегер (Volker Steger), Юрген Винжек (J
ürgen Winzeck)
Интернет (www.siemens.com/pof): Волькмар Димпфль (Volkmar Dimpfl)
Историч. информация:д-р Франк Виттендорфер (Dr. Frank Wittendorfer),
архивы Siemens Corporate
Информационный банк адресов:Сьюзен Зюс (Susan Süß), Publicis
Erlangen
Графический дизайн /•Офсетная печать: Ригоберт Ратшке (Rigobert Ratschke), Büro Seufferle, Stuttgart
Иллюстрации:Наташа Рёмер (Natascha Römer), Weinstadt
Графика:Йохен Халлер (Jochen Haller), Büro Seufferle, Stuttgart
Картины будущего,MAGNETOM Espree, AXIOM Artis, Cappa C-Nav и другие
названия являются зарегистрированными товарными знаками Siemens
AG или аффилированных компаний. Другие названия продуктов или
компаний в данной публикации могут быть зарегистрированными
товарными знаками соответствующих компаний. Не все из описанных в данном издании медицинских препаратов доступны в США. Некоторые из них могут быть экспериментальными или находиться на стадии
разработки. Для их использования требуется разрешение или проверка
Управления по контролю качества пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США, и их будущая доступность в США не
может быть гарантирована.
Содержание статей данной публикации может не совпадать с мнением
издателя. Данный журнал содержит прогнозные заявления, точность
которых не может быть гарантирована Siemens ни при каких
обстоятельствах.
Хотите оставить отзыв о нашем журнале и узнать
больше о компании «Сименс»?
Мы стремимся сделать «Картины будущего» как можно интереснее для наших читателей. Нам очень интересно узнать Ваше мнение о
журнале. Ваши отзывы, комментарии, предложения присылайте, пожалуйста,
на электронный адрес: aleksandra.shults@siemens.com
В теме письма укажите, пожалуйста, «Картины будущего, Весна 2010»
Дополнительная информация о Компании и последних
инновациях
www.siemens.ru (сайт компании «Сименс» в России, на русском языке)
www.siemens.com/innovation (сайт об исследованиях и разработках «Сименс», на английском языке) www.siemens.com/innovationnews (еженедельная подборка новостей, на английском языке)
Автор
atner
atner950   документов Отправить письмо
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2 072
Размер файла
2 499 Кб
Теги
june, pictures, the, 2010_ru, future
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа