Айдар Жакупов, генеральный директор ЧУ «NURIS»

Недавно Назарбаев Университет отметил свое десятилетие, и одним из важных достижений, в «копилке» Университета является создание инновационного кластера ЧУ
«Nazarbayev University Research and Innovation System» (NURIS). Уникальной частью инфраструктуры инновационного кластера NURIS стал Полигон возобновляемых источников
энергии (ВИЭ), О том, какой вклад вносит Полигон в проведение научных исследований и как способствует распространению знаний и развитию компетенций специалистов отрасли рассказал в интервью QazaqSolar Генеральный директор ЧУ «NURIS» Айдар Жакупов.

- Айдар Бексултанович, редакция журнала QazaqSolar присоединяется к поздравлениям в связи с десятилетием создания Назарбаев Университета и желает достичь высоких целей, которые поставил перед собой коллектив университета. Расскажите, пожалуйста, кратко об истории создания Полигона ВИЭ, появившегося на базе кампуса Назарбаев Университета.

- Большое спасибо за поздравления. Да, оглядываясь назад, хочется вспомнить создание ЧУ «Центр энергетических исследований» на заре основания Назарбаев Университета, который впоследствии был реорганизован в ЧУ «Nazarbayev University Research and Innovation System». При этом отмечу, что область ВИЭ была определена одним из приоритетных направлений развития вновь создаваемых научных лабораторий. Для исследовательской инфраструктуры ВИЭ, кроме экспериментальных стендов и лабораторных установок, было важно создать экспериментальные объекты реальных ветровых турбин, солнечных панелей и гелиосистем, работающих в реальных климатических и эксплуатационных условиях. В этой связи было принято решение о создании Полигона ВИЭ. В течение 2012-2016 годов за счет средств МОН РК были созданы экспериментальные установки гибридных ветросолнечных установок. За счет гранта компании TOTAL была спроектирована и построена солнечная станция «SunPowerOasis C-7». Смонтирована система гидроаккумулирования ВИЭ с механическим ветронасосом воды (грант Shevron). В 2017 году за счет гранта компании BG Kazakhstan (Shell) был спро­ектирован и построен прототип энергоэффективного дома Shell-Yurt, с автономными системами обеспече­ния тепловой и электрической энергии на основе ВИЭ (геотермальные тепловые насосы, гелиосистемы), также оснащенного системами приточно-вытяжной вентиля­ции с рекуперацией тепла. В течение 2018-2020 годов была модернизирована и усовершенствована система управления Shell-Yurt, и дорабатывается интеллектуаль­ная система Smart Grid Полигона ВИЭ. В 2020 году разра­ботан комплекс лабораторных работ по Полигону ВИЭ.

-    Действительно, Полигон ВИЭ NURIS является интересным местом для проведения исследований и разработок. Вместе с тем мы обратили внимание, что инфраструктура Полигона ВИЭ больше ориентирова­на на малые автономные системы ВИЭ для энергоо­беспечения зданий и сооружений. Чем обусловлено преимущественное развитие этого направления применения ВИЭ у вас?

Эффективная государственная политика в области «зеленой» экономики и поддержки ВИЭ привели к стре­мительному росту введенных в эксплуатацию объектов сетевых ВИЭ на основе ветровых и солнечных станций, интегрированных в электрические сети Казахстана. Конечно,-    это прежде всего область интересов между­народного и крупного казахстанского бизнеса. Однако увеличение количества введенных мощностей сетевых ВИЭ в Казахстане наряду с положительными глобаль­ными экологическими эффектами не привело к улучше­нию экологической обстановки в городах и населенных пунктах, особенно в северных областях Казахстана, где для отопления жилья традиционно используется уголь. Одним из путей уменьшения загрязнения окружающей среды в городах является переход на ВИЭ для авто­номного энергообеспечения зданий и сооружений. В законодательстве о поддержке ВИЭ присутствует норма нетто-потребителя, при реализации которой, когда при установке ВИЭ в доме можно интегрировать ВИЭ с элек­трической сетью и делать взаимозачет по отпускной цене. Но фактически мы имеем в стране сравнительно малый объем объектов ВИЭ в городах, являющихся нетто-потребителями.

Другим важным вопросом становятся проблемы энергообеспечения агропромышленного комплекса и сельских объектов. Часто бизнес, которому необходи­мо проектирование и строительство зернохранилищ, овощехранилищ, теплиц и др., элементарно не может получить технические условия для подключения к элек­трическим сетям из-за дефицита мощностей.

Сравнительно большие затраты при монтаже линий электропередач и значительные потери энергии в сетях для новых объектов также являются сдержи­вающим фактором для развития сельских территорий Казахстана.

В этой связи мы сделали акцент на создание демон­страционной площадки применения малых ВИЭ для авто­номного энергоснабжения зданий и сооружений. Так как гелиосистемы и тепловые насосы относятся к низкопо­тенциальным источникам тепла, то для автономного те­плоснабжения здания прежде всего необходимо было до­биться повышения энергоэффективности ограждающих конструкций для снижения тепловых потерь. Поэтому на Полигоне ВИЭ были реализованы комплексные решения в области повышения энергоэффективности зданий с применением ВИЭ для электро- и теплоснабжения.

- Айдар Бексултанович, опишите, пожалуйста, под­робнее действующую инфраструктуру Полигона ВИЭ. 

Инфраструктура Полигона ВИЭ представлена в виде комплекса энергетических систем и объектов ВИЭ, функционирующих за счет энергии солнца, ветра и низ­копотенциальной теплоты грунта. Рассмотрим каждую систему ВИЭ в отдельности:

ПЕРВОЕ - это сетевые солнечные установки электри­ческой мощностью 10, 15 и 25 кВт (on-grid).

Данные системы предназначены для электроснабже­ния зданий и объектов за счет прямого преобразования световой энергии Солнца в электрическую путем прямого интегрирования вырабатываемого электричества в трехфазную электрическую сеть основной системы электроснабжения. Суммарная электрическая мощность данного типа систем Полигона ВИЭ составляет 50 кВт и обеспечивает электроснабжение здания Технопарка до 25% электропотребления.

ВТОРОЕ - это гибридные ветросолнечные установки электрической мощностью 2, 5 и 10 кВт (off-grid).

Второй тип установок электроснабжения отно­сится к категории автономных гибридных за счет функции накопления сгенерированной электриче­ской энергии в аккумуляторах и одновременного включения в систему фотоэлектрических модулей и ветрогенераторов. Данные системы имеют воз­можность автоматического переключения системы электроснабжения на резервное.

ТРЕТЬЕ - это Shell Yurt - энергоэффективное здание-лаборатория с автономными источниками теплоснабжения.

Shell Yurt - это уникальный проект в области исследований энергоэффективности строительных конструкций зданий купольной формы в совокупно­сти с применяемым оборудованием микроклимата на основе ВИЭ. Данное оборудование представлено солнечными гелиоколлекторами, тепловым насосом, приточно-вытяжной установкой с режимами реку­перации тепла в холодную погоду и охлаждения - в жаркую. Shell Yurt является автономным по обеспе­чению собственных нужд тепловой и электрической энергией.

Солнечный тепловой коллектор                                                                                      Бак-аккумулятор

ЧЕТВЕРТОЕ - это цифровая система мониторинга и визуализации тепловых и электрических параметров здания Shell Yurt и гибридной ветросолнечной установки, а также метеоданных.

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

Как следствие, для проведения научно-исследова­тельских работ требуются численные данные энер­гетических параметров тепла и электричества как в режиме генерации, так и потребления, а также учет и измерение воздействия внешних погодных факто­ров, температуры, скорости ветра, уровня солнечной радиации. Причем перечисленные параметры должны быть увязаны между собой, так как изменение одного параметра, например температуры, приводит к измене­нию режима работы оборудования, например теплового насоса.

В связи с возникновением такой потребности встала задача по созданию единой цифровой инфор­мационно-измерительной системы мониторинга и визуализации тепловых, электрических, метео, и даже экономических данных.

Система способна выполнять следующие функции:

-    измерение тепловых и электрических параметров: расход и температура теплоносителя; напряжение и ток; потребляемая электрическая мощность и энергия;

программно-математическая обработка и рас­чет технико-экономических показателей: значение тепловой энергии от различных источников, стоимость тепловой и электрической энергии;

-    визуализация метеоданных: температура воз­духа, уровень солнечной радиации, скорость ветра, атмосферное давление, влажность;

-     архивация данных в СУБД;

-    отображение и визуализация данных параметров в виде мнемосхемы и графиков за периоды времени (минуты; часы; сутки; неделя; месяц; год).

-    В одном из своих интервью Нурлан Капенов, председатель Совета директоров ОЮЛ «Казахстан­ская ассоциация солнечной энергетики», которая является учредителем нашего журнала, указал на проблемы кадрового голода, который испытывает отрасль ВИЭ в связи с ее бурным развитием. Как можно использовать Полигон ВИЭ для развития компетенций, повышения квалификации и распро­странения знаний в области ВИЭ?

-    Действительно, бурное развитие сетевых ВИЭ и создание для реализации проектов большого коли­чества новых рабочих мест требует значительного совершенствования системы подготовки и перепод­готовки кадров для отрасли ВИЭ. Проблема нехватки квалифицированного персонала для разработки, проектирования, финансирования, строительства, эксплуатации и технического обслуживания проек­тов использования ВИЭ представляет собой одно из самых больших препятствий на пути более широкого распространения технологий использования ВИЭ. В данное время в РК специалистов по электроэнергетике готовят 31 вуз и 21 колледж, по теплоэнергетике - 26 вузов и 16 колледжей. Однако только Алматинский университет энергетики и связи имеет узкую специ­ализацию по ВИЭ и к этому времени подготовил 61 специалиста по ВИЭ. В ходе проведения независимой оценки казахстанских вузов совместно с МОН РК было выявлено, что 73% образовательных программ вузов не соответствуют ожиданиям работодателей. Также в рамках «Дорожной карты по организации системы повышения квалификации и совершенствования учеб­ного процесса в области ВИЭ» Проекта ПРООН/ГЭФ было проведено несколько семинаров для повышения квалификации и подготовки кадров в области ВИЭ. Вместе с тем для устойчивого развития применения ВИЭ необходимо существенно расширить деятель­ность по распространению знаний и практических навыков, повышению квалификации и переподготовке кадров по ВИЭ. Кроме этого, одним из препятствий в развитии ВИЭ в АПК и ЖКХ является низкая осведом­ленность о ВИЭ как среди должностных лиц, прини­мающих решение по развитию инфраструктурных проектов, так и фермеров, и работников ЖКХ.

Поэтому мы предлагаем использовать уникальную инфраструктуру Полигона ВИЭ путем создания Центра развития компетенций в области ВИЭ. Этот проект позволит, кроме повышения квалификации и пере­подготовки кадров, создать систему распространения знаний и практических навыков о преимуществе использований технологий ВИЭ в различных отраслях экономики, в особенности в сфере сельского хозяйства и ЖКХ. В настоящее время мы прорабатываем орга­низационные формы Центра развития компетенций в области ВИЭ на базе NURIS.

Предполагается, что целевой аудиторией про­екта могут быть инженеры, студенты колледжей и вузов, преподаватели вузов, представители сельско­хозяйственных предприятий (фермеры), работники строительных компаний и ЖКХ, представители НПО, государственные служащие.

Мы приглашаем заинтересованные организации и лиц к сотрудничеству для реализации этого нужного для отрасли ВИЭ проекта.