Как известно, электроэнергия – для уменьшения тепловых потерь – передается на большие расстояния с помощью высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП). Для получения же необходимого потребителям низкого напряжения используются понижающие трансформаторы, причем степень понижения напряжения определяется отношением числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Всего в российских энергосетях задействовано порядка полумиллиона понизительных трансформаторных подстанций. При этом к подстанциям с каждым годом подключается все больше потребителей, из-за чего напряжение в сети становится нестабильным. Чтобы скомпенсировать колебания напряжения, необходимо переключаться с одной вторичной обмотки на другую, с отличающимся числом витков. В настоящее время наиболее перспективным признано использование в качестве электронных переключателей тиристоров – полупроводниковых устройств, использующих свойства p-nперехода.

В 2011 г. государственное финансирование на разработку и создание трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения и мощности получил проект, представленный электроэнергетиками из Нижнего Новгорода – сотрудниками кафедры электроэнергетики и электроснабжения Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е.Алексеева (НГТУ). Проект НГТУ стал победителем конкурса, проводившегося в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы». На проведение соответствующих НИР и ОКР электроэнергетики из нижегородского Политеха получат финансирование в объеме 170 миллионов рублей.

Проект, представленный НГТУ, естественным образом продолжает исследования в области распределенной энергетики, которые кафедра электроэнергетики и электроснабжения НГТУ проводит достаточно давно. Победивший в конкурсе проект соответствует общему направлению исследований кафедры в области интеллектуальных энергетических систем, известных в англоязычном мире как smartgrids(«умные сети»).

Первыми такие системы стали изучать американцы, разработавшие и построившие распределенные энергетические сети, в которых стало возможным подключение любого дополнительного источника энергии: солнечной батареи, топливного элемента, ветряного электрогенератора Исследования в области smartgridsпоявились в США после произошедших там крупных аварий в электроэнергетике. Связанный с этими авариями «разбор полетов» привел американцев к выводу, что при развитии энергосетей необходимо отказываться от диспетчеризации и переходить к широкому использованию систем, которые способны принимать решения самостоятельно. Именно так развиваются, к примеру, телекоммуникационные системы.Заведующий кафедрой электроэнергетики и электроснабжения НГТУ доктор технических наук, профессор А.Б.Лоскутов: «Наш проект ориентирован на разработку и создание понижающего силового трансформатора 10/0,4 кВ с автоматической регулировкой напряжения без отключения от энергосети. Успешное выполнение проекта станет важным вкладом в строительство российского варианта smartgrids– отечественной Интеллектуальной электрической сети».

Реализация проекта НГТУ повысит качество электрической энергии, что означает не только стабильность напряжения, но также и более надежную топологию энергетической сети. Так, в настоящее время напряжение в сети регулируется трансформаторами, в которых переключения между обмотками осуществляется электромеханическим способом. Учитывая же, что в некоторых случаях такое переключение должно длиться не более одной секунды, мы получим «на выходе» быстрый износ контактов. Проблему может решить отказ от электромеханических переключателей и переход к твердотельным, использующим свойства полупроводникового перехода. Надежность таких переключателей существенно выше. Однако, и управлять ими существенно сложнее. Именно поэтому соисполнителем нижегородского проекта стала информационная компания «Теком».

Интеллектуальная собственность сотрудников кафедры на ставшие основой проекта исследования защищена патентом, полученным на разработанный ими «трансформаторно-тиристорной регулятор напряжения и мощности…». В ближайшем будущем профессор А.Б. Лоскутов ожидает выхода в свет еще одного патента. Учитывая это обстоятельство, отправка в научные журналы статей по тематике проекта временно прекращена.

На реализацию проекта отведено не так уж много времени – 800 дней. И, если работоспособность создаваемого в Нижнем Новгороде устройства будет доказана, начнется следующий этап: внедрение экспериментального образца. Если и этот этап завершится успешно, на заводе Уралтяжмаш будет запущено опытное производство трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения и мощности. Впрочем, несмотря на достоинства победившего проекта, его реализация энергетикам быстрой выгоды не принесет. Научный руководитель проекта профессор А.Б.Лоскутов подчеркивает: «Мы сейчас получим результат, который будет плохо поддаваться экономическим подсчетам. Устройство, по стоимости на порядок превышающее существующие, не сможет – если говорить о сроках его окупаемости – быть конкурентным. Бизнес вроде бы заинтересован, но внедрение подобных энергосберегающих технологий требует от бизнесмена средств, соизмеримых со стоимостью тех технологий, которые используются на данный момент. И конкретный бизнесмен задается естественным вопросом: ну поменяю я технологии, а когда у меня все это окупится? Во всех странах пришли к выводу о необходимости преференций в отношении инновационных проектов такого рода… у нас же 261 ФЗ по этому поводу молчит. В результате бизнес ориентируется только на такие проекты, которые окупятся максимум через 3,5 года. А в нашем случае речь идет о 10 годах. Главное преимущество нашего проекта – окно новых возможностей, которые он открывает».