Акумулювання енергії у промислових масштабах

Акумулювання енергії у промислових масштабах
Зникають перешкоди в розвитку енергетики, базованої на відновлювальних джерелах. Способи отримання електричної енергії швидко змінюються – як через декарбонізацію енергетичного сектору, так і через зменшення вартості вітрової та сонячної енергетики – пише Ендрю Томпсон у журналі Scientific American.

Згідно з даними Energy Information Administration, за останнє десятиліття у Сполучених Штатах кількість електричної енергії, що походить з відновлювальних джерел – передусім від вітрових та сонячних інсталяцій – подвоїлась. За прогнозами ЕІА, від січня 2019 року упродовж двох наступних років вітер, сонце та інші відновлювальні джерела, крім водних, будуть становити основу того сегменту електроенергетичної галузі, який розвиватиметься найшвидше.

Непостійність тих джерел все ж означає, що електростанції, які їх використовують, повинні мати можливість накопичення запасу енергії на той час, коли сонце не світить, а вітри віють слабо. Звідси виникає величезне зацікавлення техніками акумулювання енергії, зокрема у літієво-іонних акумуляторах, які врешті-решт починають відігравати щораз важливішу роль в енергетичній мережі.

Упродовж десятиліть гідроакумулювальні електростанції, що використовують розташовані на різних висотах резервуари води, залишалися в США найчастіше використовуваними складами електричної енергії. Там, де є надмір енергії, воду напомповують до верхнього резервуару; коли є потреба в енергії, вода спадає у нижній резервуар, пропливаючи по дорозі через турбіну. Згідно з даними Департаменту енергії, 95% енергії, яка зберігається в США в промислових масштабах, походить із гідроакумулювальних електростанцій. Однак збільшується і частка літієво-іонних акумуляторів – разом із ростом їхньої ефективності й надійності та одночасним зменшенням вартості виробництва. З них походить понад 80% енергії, яка накопичується в акумуляторах, що, за даними ЕІА, означає ріст упродовж декади від усього кількох мегават до 866 у лютому 2019 року.

Аналіз, проведений Bloomberg New Energy Finance в березні 2019 року, показав, що вартість електричної енергії з таких акумуляторів упала від 2012 року на 76%. Відтак вони становлять конкуренцію для електростанцій, які працюють на звичайному земному газі і вмикаються в мережу тоді, коли це потрібно. Хоч зараз акумулятори використовують для швидкого, короткочасного коригування рівня потужності, заклади у деяких штатах, наприклад у Флориді чи в Каліфорнії, планують додатково використовувати літієво-іонні акумулятори, які можуть працювати від двох до чотирьох годин. Дослідницька фірма з питань енергії Wood Mackenzie прогнозує подвоєння ринку акумулювання енергії у 2018-2019 роках і потроєння у 2019-2020.

На думку експертів, літієво-іонні батареї стануть домінуючою технологією за наступні 5-10 років, а при постійному вдосконаленні будуть накопичувати запас енергії на чотири-вісім годин, тобто достатньо тривалий час, щоб отриману упродовж дня енергію можна було використати під час максимального вечірнього запотребування.

Однак якщо відновлювальні джерела енергії і технології акумулювання не будуть здатні до задоволення потреб і необхідно буде створювати можливості для накопичення енергії на довший період, доведеться шукати інші засоби. Потенційні рішення охоплюють інші розвинуті технічні способи, такі як проточні акумулятори, які помпують рідкі електроліти, чи водневі паливні ланки, а також простіші розв’язання, як-от згадані вже гідроакумулювальні станції і подібне до них гравітаційне складування. Реалізація останнього є порівняно простою і потребує невеликих площ – концепція полягає у використанні запасної електричної енергії для підняття важкого блоку, який пізніше можна опустити, наповнюючи турбіну, що генерує струм. Хоч кілька фірм працюють над прототипами і вже залучили інвесторів, ідея ще не поширилась.

Також триває робота над іншими рішеннями, які стали б конкурентними щодо літієво-іонних акумуляторів з огляду на ефективність, надійність і вартість. Згідно з даними ЕІА, до кінця 2017 року в США було запущено в дію лише три великі системи проточних акумуляторів, а застосування в промислових масштабах систем водневих ланок поки що перебуває у фазі експериментів. Уряд Сполучених Штатів фінансує деякі розробки у цій галузі, зокрема за посередництвом Advance Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), але значна частина інвестицій у цю сферу – і загалом у складування енергії – міститься у Китаї та Південній Кореї, де набрала темпу і дослідницька робота.

Немає певності, чи вартість акумулювання енергії буде і надалі зменшуватись і якою мірою це відбуватиметься. Однак зобов’язання урядів, зокрема на локальному рівні та рівні штатів у США, що стосуються виробництва електричної енергії без емісії двоокису вугілля, є мотивацією для розвитку цієї сфери.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *


З ЦИМ МАТЕРІАЛОМ ЧИТАЮТЬ


ДНК як носій даних Безпечніші ядерні реактори