Гуманитарная наука история и требующая глубоких технических знаний энергетика совместимы. Это доказала команда Deus Volt, которой выпало первой выступать в лиге «Электро­энергетика» на региональном этапе Международного инженерного чемпионата «Case-In», который проходил в технопарке Иркутского национального исследовательского технического университета. «Что означает ваше название?» – сразу поинтересовался директор Института энергетики ИрНИТУ Вадим Федчишин. Ответ уместился в три слова: «Своеобразная игра слов». Клич на латыни «Этого хочет Бог», которым приветствовали провозглашение папой Урбаном II первого крестового похода, чуть-чуть изменили в соответствии с отраслевой тематикой. И пусть за оригинальность названия дополнительные баллы не давали, жюри её явно отметило.

Забайкалье как источник вдохновения

На оценку влияли, например, качество презентации и её краткость – уложиться нужно было ровно в шесть минут. Но ключевым параметром для оценки, само собой, было то, как решён кейс – экономическая задача из реальной практики, которую предложили рассмотреть студентам. Организаторы фестиваля решили не менять географию – речь, как и год назад, шла про Газимуро-Заводской район Забайкальского края. Только теперь нужно было решить, как обеспечить электроснабжение не посёлка, где планируют создать предприятие по глубокой переработке древесины, а Быстринского горно-обогатительного комбината – объекта, который ГМК «Норильский никель» строит при одноимённом полиметаллическом месторождении.

Его разведанные запасы содержат более 2 млн тонн меди, 236,3 тонны золота, 1,06 млн тонн серебра и почти 67,6 млн тонн железа. Быстринский ГОК, который планируется запустить в нынешнем году, на полной мощности будет ежегодно перерабатывать 10 млн тонн руды, выдавая 2,14 млн тонн железа, 65,8 тыс. тонн меди и 6,86 тонны золота в концентрате. Это потребует значительных затрат электричества, инфраструктуру для передачи которого строит ПАО «ФСК ЕЭС» при софинансировании горно-металлургической компании.

Задача, которую поставили организаторы инженерного чемпионата, выглядит так: для скорейшего запуска предприятия необходимо удовлетворить спрос в 49,8 МВт, разработать схему его внутреннего электроснабжения после подключения к Единой энергетической системе России и рассчитать сроки и стоимость строительства линий и подстанций при нагрузке 200 МВт, которая возникнет при выходе на проектную мощность. Варианты её решения представили семь команд, из которых нужно было выбрать три лучшие. Призом для тех, кто займёт первое место, была путёвка на финал чемпионата, который состоится в конце мая в Москве. Иркутяне, кстати, уже дважды возвращались из столицы с победой: в прошлом году они стали лучшими в лиге «Геологоразведка», в позапрошлом – в «Электроэнергетике».

Мобильное солнце

Решения, которые команды представили 2 марта, во многом были схожи. Так, одна их часть предложила на первом этапе использовать дизельные электростанции. Энергия, которую они вырабатывают, стоит дорого, зато их легко установить, что обеспечит скорейший запуск Быстринского ГОКа и его работу до того момента, когда будут готовы линии электропередачи со стороны Единой энергосистемы России. По такому пути пошла, например, команда Brain Storm. С одной оговоркой: её участники посчитали целесо­образным использовать комбинированные электростанции, объединяющие солнечные панели и дизельные генераторы. «Мы начинаем использовать солнечные электростанции ещё на этапе постройки, – объясняют они. – Используем их как основные источники, а дизельные электростанции будут в резерве. Строительство [последних] не такое дорогое, но большие издержки – буквально половина стоимости – идут на топливо. Но с учётом того, что мы запускаемся раньше и до присоединения к Единой энергосистеме России выходим на рынки и получаем прибыль с производства, миллиардные затраты начинают раньше окупаться».

Расходы на реализацию такого проекта оценивают в 14,7 млрд рублей. На эти средства, по задумке команды, можно построить солнечные электростанции суммарной мощностью 150 МВт и дизельные энергоисточники на 128 МВт. Этого хватит на нужды Быстринского ГОКа не только на первом этапе его работы, но и в дальнейшем, когда его производственные мощности выйдут на проектную нагрузку. К этому времени надобность в дизельных электростанциях отпадёт – заработают электрические сети, а солнечные панели можно будет демонтировать и установить возле главной понизительной подстанции, которая станет основным центром питания предприятия. Собственная генерация позволит снизить издержки на электроэнергию на сумму до 1,5 млрд рублей в год.

Инвестиции в сети гораздо скромнее – 861,4 млн рублей. Срок их строительства – 20 месяцев. За это время будут возведены подстанция глубокого ввода и две двухцепные линии 110 кВ. ЛЭП более низких классов напряжения обеспечат передачу электричества непосредственно к оборудованию комбината. Сети могут быть готовы к апрелю 2018 года. Предприятие в это время уже давно будет работать на проектной мощности – выход на неё станет возможным благодаря солнечным и дизельным электростанциям. Финансировать их строительство, равно как и создание сетевой инфраструктуры, предполагается за счёт частно-государственного партнёрства: часть расходов могут понести федеральный и краевой бюджеты, остальное – собственник. Дополнительные средства можно привлечь за счёт IPO Быстринского ГОКа.

ЛЭП уже есть

Другие команды, в частности, «Паруса», обратили внимание на то, что по условиям кейса по территории комбината уже проходит воздушная линия 110 кВ, подключённая к подстанции в семи километрах от него. Так что их предложения по электрификации строились по большей части на развитии сетевой инфраструктуры. Хотя только им они не ограничивались. Например, на первом этапе освоения Быстринского месторождения в 2016–2018 годах команда «Огонь» решила использовать объекты «зелёной» энергетики, в том числе солнечные электростанции с резервом в виде мини-ТЭЦ. Энергию ветра не рассматривали в принципе – для её использования при выработке электричества преобладающая скорость в Газимуро-Заводском районе Забайкальского края сравнительно невелика. Поэтому пришлось прибегнуть к более дорогому «солнечному» решению, цена которого за 50 МВт установленной мощности получилась в районе 40 млн долларов (немногим более 2,36 млрд рублей по действующему курсу Банка России).

Сетевая инфраструктура, создание которой обойдётся дешевле, по их замыслу, должна состоять из главной понизительной подстанции и двух подстанций глубокого ввода и предназначена для питания отдельных объектов предприятия. Передача энергии – за счёт воздушных линий электропередачи на деревянных опорах, которые в случае производственной необходимости можно легко демонтировать и перенести. Из тех же соображений передвижными предлагают сделать и трансформаторные подстанции, питающие горнодобывающую технику.

В качестве силового оборудования рассматривается распространённая на рынке продукция в основном российского производства. В числе предполагаемых источников финансирования – федеральные целевые программы и прибыль от размещения ценных бумаг предприятия на бирже.

С уважением к природе

По первому пункту с «Огнём» согласились в команде Energy. Но при этом они единственные из участников регионального этапа чемпионата рассмотрели возможность привлечь деньги китайских инвесторов, которые, по сообщениям российских СМИ, готовы вложить их в проект освоения Быстринского месторождения. Была в их решении кейса и другая изюминка – использование ветряных насосов для перекачки воды из карьеров. К нему, сообщил капитан команды Тимур Тюрин, пришли, «установив, что среднегодовая скорость ветра в районе горно-обогатительного комбината составляет 3,5 метра в секунду». Мысль о том, чтобы снизить расход электроэнергии, породила также идею разместить в вахтовом посёлке на 1170 человек биогазовую станцию, работающую за счёт органических отходов и канализационных стоков. «Серые» сточные воды, в свою очередь, предлагается очищать на установках с фильтрами обратного осмоса и использовать в хозяйственных нуждах. «Все перечисленные технологии направлены на рациональное и экономичное использование природных ресурсов, – пояснил Тюрин. – В конечном итоге это будет влиять на себестоимость продуктов ГОКа».

Выбранная схема электроснабжения основана на более традиционных решениях. Внешняя её часть состоит из подстанции 220/110/10 кВ, подключённой к линии 220 кВ, которую в настоящее время ФСК ЕЭС строит от Харанорской ГРЭС. Режимное питание объектов предприятия обеспечат линии 10 кВ, идущие от расположенной на его же территории подстанции 110/10 кВ. «Схема отличается простотой и надёжностью, – констатировал Даниил Лыткин, ещё один участник команды. – При использовании высоковольтных линий в качестве связей между пунктами трансформации – это около трёх километров – потерями можно пренебречь». В непосредственной близости от карьеров предполагается разместить транс-форматорные пункты, понижающие напряжение приходящего тока до 6 кВ, на которых работает оборудование. Их необходимо сделать мобильными.

«Наши победили»

Помимо технической простоты предложенная командой схема отличается и дешевизной – затраты на обу­стройство сетевой инфраструктуры оцениваются в 55,51 млн рублей. Презентация, в ходе которой прозвучали эти цифры, была, наверное, самой короткой за весь региональный этап чемпионата – пять минут и десять секунд. Чуть больше ушло на вопросы экспертов, коих было немного. Вкупе с другими качествами решения это принес­ло Energy первое место и путёвку на финал Международного инженерного чемпионата «Case-In». Команда Brain Storm заняла второе место, тройку лидеров замкнул «Огонь». «Наши победили, – заключил Федчишин. – Очень сложно было судить, потому что прак­тически все участники – это студенты, магистранты и аспиранты Института энергетики. Очень приятно, что эта команда заняла первое место и поедет в Москву».