Крупномасштабное хранение энергии – самая быстрорастущая энергетическая технология

Хранение энергии для электрических сетей готовится к крупному прорыву. По оценке Международного энергетического агентства (IEA), сетевое накопление энергии в настоящее время является самой быстрорастущей из всех энергетических технологий. В 2025 году по всему миру будет добавлено около 80 ГВт новых энергохранилищ для электросетей, что в восемь раз больше, чем в 2021 году.

Рост сетевого накопления энергии обусловлен четырьмя мощными факторами. Первый – это стремительное увеличение использования солнечной и ветровой энергии, которые по своей природе нестабильны. Ранее это не играло большой роли, когда их доля в энергосистеме была невелика, но сейчас в некоторых странах они составляют половину или более от всей установленной мощности, создавая сложности для операторов сети в пасмурные и безветренные дни. Крупные аккумуляторные системы, подключенные к сети, позволяют накапливать энергию в периоды её избытка и использовать в моменты нехватки. IEA прогнозирует, что в 2025 году комбинация солнечной генерации и аккумуляторного хранения будет дешевле, чем угольная генерация в Китае и новые газовые электростанции в США.

Второй фактор, способствующий развитию накопителей энергии, – это перепроизводство аккумуляторов в Китае, что привело к резкому снижению цен на литий-ионные батареи, используемые в ноутбуках, смартфонах и в последнее время в электромобилях (EV). С 1991 года их стоимость упала на 97%, и в 2025 году цены на батареи для сетевого хранения сравняются с исторически более низкими ценами на батареи для электромобилей. Поскольку рост продаж EV замедлился, а избыток литий-ионных батарей увеличился, азиатские производители аккумуляторов вынуждены искать новых покупателей. Впервые рынок аккумуляторов для электросетей в Китае превзошел рынок потребительской электроники и продолжит расти благодаря новым нормативным требованиям, предписывающим использовать энергохранилища вместе с солнечными и ветряными электростанциями.

Третьим драйвером роста хранения энергии стало резкое увеличение энергопотребления, вызванное развитием искусственного интеллекта. По оценке банка Goldman Sachs, мировое энергопотребление дата-центров вырастет с 240 ТВт/ч в 2020 году до 600 ТВт/ч – в 2025 году. Однако крупнейшие технологические компании взяли на себя обязательства по достижению углеродной нейтральности, что исключает использование угольных и газовых электростанций. Им необходимы огромные объемы возобновляемой энергии, а также накопители, обеспечивающие круглосуточное электроснабжение.

Четвёртый и самый интригующий фактор – стремительное развитие альтернативных технологий хранения энергии, выходящих за рамки традиционных литий-ионных аккумуляторов. Перспективным вариантом являются натрий-ионные батареи, которые дешевле и менее воспламеняемы. Это особенно привлекательно для операторов дата-центров, так как позволяет снизить стоимость страхования за счёт отказа от лития. Исследовательская компания BloombergNEF прогнозирует, что китайская фирма HiNa начнёт массовое производство натриевых батарей для хранения энергии уже в 2025 году. Американский стартап Form Energy привлек $1,2 млрд инвестиций для разработки дешёвых аккумуляторов на основе железо-воздушной технологии. Первые установки появятся в 2025 году в Калифорнии и Миннесоте.

Другие системы хранения энергии используют гравитацию. Швейцарская компания Energy Vault разработала гибридную систему, сочетающую гидроаккумулирующую технологию с литий-ионными батареями. В 2025 году её протестируют в шахте глубиной 500 метров на Сардинии. Кроме того, компания заключила соглашение с архитектурным бюро SOM, которое построило Бурдж-Халифу в Дубае, о внедрении гравитационных накопителей энергии в небоскрёбы будущего для снижения их углеродного следа.

Традиционные гидроаккумулирующие электростанции, перекачивающие воду между резервуарами на разной высоте, по-прежнему составляют основную часть мировых накопителей энергии. Индийская компания Greenko, крупный разработчик возобновляемой энергетики, модернизировала эту гравитационную технологию и нашла способ экономичного масштабирования. В 2025 году она введёт в эксплуатацию системы хранения на 50 ГВт/ч, а в последующие годы планирует удвоить этот показатель.

Другой перспективный подход – хранение энергии сжатым газом. Итальянская компания Energy Dome использует углекислый газ, сжатый в характерных белых куполах. Когда требуется электроэнергия, газ расширяется и проходит через турбину. Один из таких объектов уже работает в Италии, а в 2025 году компания начнёт строительство аналогичной установки в США. Канадская фирма Hydrostor разрабатывает систему, где рабочим телом выступает воздух. В 2025 году она приступит к строительству крупного объекта в Австралии, а затем ещё более мощного – в Калифорнии.

В целом, революция в хранении энергии уже идёт полным ходом. Литий-ионные аккумуляторы пока остаются доминирующей технологией, но за ними следуют многочисленные альтернативы, обещающие сделать энергетику более чистой и надёжной в будущем.