На этой неделе мои мысли заняты аккумуляторами. И для этого есть веские причины. Во-первых, Международное энергетическое агентство (МЭА) выпустило специальный доклад, в котором подчеркивается критическая роль накопителей энергии в будущих энергетических системах. Агентство называет батареи «мастер-ключом», способным раскрыть потенциал других технологий для сокращения выбросов. Во-вторых, мы наблюдаем первые реальные подтверждения этого статуса Калифорнии, где технологии хранения помогают возобновляемым источникам энергии играть более значимую роль в энергосистеме. Давайте углубимся в данные по аккумуляторам.

1) Накопление энергии в электроэнергетическом секторе стало самой быстрорастущей коммерческой энергетической технологией в мире в 2023 году.

Объемы внедрения удвоились по сравнению с предыдущим годом, достигнув почти 42 гигаватт. Эта цифра включает как проекты на уровне коммунальных предприятий, так и установки «за лицевым счетом» — то есть в домах или на предприятиях, которые не взаимодействуют напрямую с основной сетью.

Более половины прироста в 2023 году пришлось на Китай, который является лидером на рынке систем накопления энергии уже второй год. Рост там опережает среднемировые темпы, а количество установок утроилось по сравнению с 2022 годом.

Одной из движущих сил такого быстрого роста в Китае, согласно докладу МЭА, являются региональные политики, требующие от застройщиков новых солнечных и ветровых проектов обязательного сопряжения их с определенным уровнем систем хранения энергии.

Прерывистые возобновляемые источники, такие как ветер и солнце, быстро развиваются по всему миру и уже вносят вклад в очищение сетей. Однако требования к хранению подчеркивают следующий шаг: установка батарей необходима для полной реализации потенциала возобновляемой энергетики, особенно в те периоды, когда солнце не светит и ветер не дует.

2) Аккумуляторы начинают демонстрировать свою ключевую роль в энергосистеме.

При малых объемах ВИЭ наличие систем хранения не так критично, поскольку суточные колебания мало влияют на общую картину энергоснабжения. Но по мере увеличения доли ВИЭ проблемы, связанные с их прерывистым характером, становятся очевидными.

Мы уже видим это на примере Калифорнии. В солнечные дни возобновляемые источники способны покрыть почти весь суточный спрос. Проблема в том, насколько кардинально картина меняется всего через восемь часов после полудня, когда солнце садится.

В середине дня избыток солнечной энергии настолько велик, что гигаватты фактически выбрасываются, а цены на электроэнергию могут становиться отрицательными. Затем, после захода солнца, генерация ВИЭ резко падает, и для удовлетворения спроса приходится быстро наращивать мощности традиционных источников, например, газовых электростанций.

Однако системы хранения энергии начинают эффективно сглаживать эти ежедневные колебания. 16 апреля впервые в истории батареи стали доминирующим источником энергии в энергосистеме Калифорнии в определенный момент раннего вечера, как раз когда выработка солнечной энергии снизилась. (Обратите внимание на всплеск на самом темном графике выше — он происходит сразу после 18:00).

В последующие недели батареи достигали статуса №1 еще несколько раз. Это убедительное доказательство того, что уже установленные 10 гигаватт систем хранения начинают играть значимую роль в балансировке энергосистемы.

3) Нам нужно построить гораздо больше систем хранения. Хорошая новость: батареи дешевеют.

Хотя первые результаты показывают важность аккумуляторов, для полноценного перехода на чистую энергетику нам потребуется в семь раз больше мощностей хранения. Это необходимо, чтобы достичь цели нулевых выбросов парниковых газов к середине века.

Позитивным моментом является то, что технология становится все более экономичной. Стоимость аккумуляторов резко упала — на 90% с 2010 года — и, по прогнозам, это еще не предел. Согласно отчету МЭА, к концу текущего десятилетия стоимость батарей может снизиться еще на 40%. Такое удешевление сделает солнечные проекты с системами хранения более выгодными для строительства, чем новые угольные станции в Индии и Китае, и более дешевыми, чем новые газовые станции в США.

Аккумуляторы не станут «серебряной пулей», способной полностью «очистить» всю энергосистему. Критически важными элементами останутся низкоуглеродные источники с более стабильной доступностью, такие как геотермальная энергия, или те, которые могут быстро наращивать и снижать выработку, например, гидроэнергетика. Тем не менее, я с интересом буду следить за тем, какой вклад в общую картину внесут именно аккумуляторные системы.

---

Продолжить чтение в The Spark

Связанное чтение

Некоторые компании ищут альтернативы литию для стационарного хранения энергии. Изучите перспективы натриевых аккумуляторов в этом материале годичной давности.

Литий-серная технология может открыть путь к более дешевым и эффективным аккумуляторам для электромобилей, позволяющим проезжать большие расстояния на одном заряде. Ранее я рассказывал об одной компании, которая пытается воплотить эту идею в жизнь.

Еще кое-что

Тепловые аккумуляторы сейчас в центре внимания. Недавно читатели выбрали эту технологию как 11-ю Прорывную Технологию 2024 года.

В честь этого мы анонсируем онлайн-мероприятие для подписчиков через пару недель. Мы подробно рассмотрим, почему тепловые аккумуляторы так интересны и почему это настоящий прорыв для данной технологии. Будет познавательно, так что подписывайтесь, если еще не с нами, и регистрируйтесь здесь, чтобы присоединиться 16 мая в полдень по восточному времени.

Вы сможете задать свой вопрос при регистрации — пожалуйста, воспользуйтесь этой возможностью, чтобы я знал, что вас интересует! Увидимся там!

Следим за климатом

Новые правила, обязывающие электростанции США резко сократить выбросы, могут фактически положить конец угольной энергетике в стране. Вот пять ключевых моментов об этих постановлениях. (New York Times)

Ветропарки занимают меньше земли, чем можно было бы ожидать. Турбины занимают лишь небольшую часть отведенной под них территории, а совместное использование участков с фермами или другими объектами помогает снизить воздействие на окружающую среду. (Washington Post)

Четвертый реактор на АЭС Вогтл (Грузия) официально начал коммерческую эксплуатацию на этой неделе. Новый реактор будет обеспечивать электроэнергией до 500 000 домов и предприятий. (Axios)

На заводе впервые в США будет налажено полномасштабное производство натрий-ионных аккумуляторов. Эта технология может стать более дешевой альтернативой стандартным литий-ионным решениям, избегая проблем с сырьевыми ограничениями. (Bloomberg)

→ Я писал о потенциале натриевых батарей в прошлом году. (MIT Technology Review)

Tesla, по всей видимости, уволила значительную часть команды, занимающейся зарядной инфраструктурой. Это произошло на фоне того, как стандарт зарядного порта компании был принят большинством крупных автопроизводителей. (The Verge)

Веганский сыр претендовал на престижную продовольственную премию, а затем все пошло наперекосяк. (Washington Post)

→ Чтобы узнать, как Climax Foods создает свой растительный сыр с помощью ИИ, ознакомьтесь с этим материалом из нашего последнего выпуска журнала. (MIT Technology Review)

Возможно, когда-нибудь добыча полезных ископаемых будет вестись с помощью… морских водорослей? Ранние исследования изучают использование водорослей для улавливания и концентрирования ценных металлов. (Hakai)

Океаны планеты содержат огромное количество энергии. Ее освоение — отрасль на ранней стадии, но некоторые сторонники утверждают, что для этого есть роль у технологий волновой и приливной энергетики. (Undark)