Системы накопления энергии - необходимый элемент энергосистем с «высоким содержанием» объектов генерации на возобновляемых источниках, к которой активно стремится мировое энергетическое сообщество. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), при всех их положительных качествах, в своей производительности непостоянны (солнечные станции генерируют электроэнергию лишь в светлое время суток и только в солнечные дни, ветрогенераторы также зависимы от погодных условий), и поэтому недостаточно надежны, чтобы стать основным энергогенерирующим активом стабильной энергосистемы. Эксперты прогнозируют, что именно развитая система аккумулирования обеспечит создание в будущем «зеленой», «умной» энергосистемы - как глобальной, так и локальной. Например, норвежская компания Statoil, вместе с морским ветропарком, построит сразу же и батареи, которые будут накапливать сгенерированную энергию.
Основной технологией, которая используется для хранения энергии, на сегодня являются литий-ионные аккумуляторы. За последние 20 лет их стоимость стремительно упала (на 90%), а масштабы использования настолько же стремительно взлетели. Ожидается, что в среднесрочной перспективе (так как запасы лития, доступного для добычи на планете, весьма ограничены) стоимость литий-ионных аккумуляторов будет продолжать снижаться, а их энергоемкость возрастать (с 2000 года емкость батарей из расчета на каждые $100 их общей стоимости уже выросла в 11 раз). На дальнейшее снижение цены технологий аккумуляции будет влиять наращивание масштабов производства. Например, строительство Гигафабрики по производству аккумуляторов для электромобилей Tesla Motors позволит снизить их цену до $100/кВт мощности уже к 2020 году.
Электромобили, как ожидается, вообще будут играть значительную роль в развитии систем аккумулирования. Помимо того, что их распространение активизирует работу автопроизводителей над повышением энергоемкости аккумуляторов, они сами смогут стать частью системы хранения энергии. Например, батареи таких электрокаров как Nissan Leaf и BMW i3 можно использовать для накапливания энергии, которую потом можно продавать в электросеть по более выгодным тарифам (в периоды пикового потребления, например). Более того для хранения энергии используют и уже отслужившие аккумуляторные батарей электромобилей. Например, стадион ФК «Аякс» в Амстердаме имеет систему аккумулирования энергии, которая состоит из отслуживших батарей электрокаров и работает в связке с установленными на стадионе солнечными панелями, а в Германии из отслуживших батарей электрокаров Smart построено целое хранилище энергии, также ориентированное на «зеленую» энергию.
Одной из основных функций эффективных систем хранения энергии является регулирование нагрузки сети. И в будущем, с тенденцией к децентрализации энергоснабжения, в распределении этой нагрузки будут активно задействованы набирающие популярность бытовые аккумуляторы. Например, в Швеции уже запущена госпрограмма компенсации 60% стоимости покупки бытовой батареи. В целом страна намерена ежегодно вкладывать 58 млн долл. в развитие систем аккумулирования энергии.
За долю в сравнительно новом рынке бытовых аккумуляторов борются такие автопроизводители как Tesla Motors, Mercedes, Nissan (в сотрудничестве с компанией Eaton). По данным аналитиков, прибыль, которую Tesla получит от бытовых аккумуляторов значительно превысит прибыль от основной деятельности - производства электрокаров (тем более, что компания недавно представила комплексную систему: солнечную крышу + аккумуляторные батареи Powerwall второго поколения).
В те же время таких «точечных» усилий по аккумулированию будет недостаточно для обеспечения высокой надежности энергосистемы. Ожидается, что все большее внимание, в особенности при проектировании новых объектов ВИЭ, будет уделяться созданию крупных хранилищ энергии. Например, в окрестностях Лос-Анджелеса планируется строительство сразу двух крупных хранилищ энергии: одно для ветровой (сможет хранить 100 МВт-ч на протяжении 4 часов), второе - для солнечной (мощностью 20 МВт, конкурс на строительство выиграла Tesla Motors) энергии.
В Южной Корее еще с конца января 2016 года функционируют две системы хранения электроэнергии (емкостью в 9 МВт-ч и 6 МВт-ч). В Нидерландах уже интегрировано в национальную электросеть хранилище энергоемкостью 20 МВт-ч (позволяет снабжать энергией), в Германии в 2016 - 2017 гг. планируется подключение шести систем хранения энергии общей мощностью 90 МВт. А в Британии осенью 2016 провели тендер на 86 млн долл. для строительства восьми объектов хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов, которые в будущем будут объединены в единую систему общей мощностью 211 МВт.
Объединение таких хранилищ энергии во взаимоинтегрированные системы (с возможностью регулирования объемов взаимной передачи энергии, частоты и нагрузки в электросетях) станет основной задачей поддержания стабильной работы энергосетей в будущем. В целом рынок систем хранения энергии уже сегодня оценивается в 100 млрд долл, и согласно прогнозам экспертов, к 2040 году его объем увеличится до 250 млрд долл. Общая мощность хранилищ энергии достигнет 25 ГВт уже к 2030 году.
Помимо разнообразия использования литий-ионных аккумуляторов для хранения энергии, идет разработка более «альтернативных» методов. Таким, например, является план General Electric хранить солнечную энергию с помощью углекислого газа, а также разработки жидких солевых аккумуляторов (с долговечностью в 10 раз большей, чем у литий-ионных), и хранилищ энергии на сжатом воздухе (выдерживают до 10 тыс. циклов перезарядки). Не менее важными в развитии технологий аккумулирования будут и более привычные гидроаккумулирующие электростанции, мощности которых эффективно комбинируют с «зелеными» источниками генерации для обеспечения более надежных энергопоставок.
Эксперты уже в ближайшем будущем ожидают массовый переход на комбинированное энергообеспечение - когда потребители будут пользоваться различными аккумулирующими системами, электроснабжением от электромобилей и солнечных установок, и переключатся между ними в зависимости от условий и потребностей.
Анна Литвинюк
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
