Один из ведущих разработчиков альтернатив литиевым аккумуляторам для энергосетей получил от Министерства энергетики США условное обязательство о предоставлении кредита на сумму почти 400 миллионов долларов. Эта новость крайне важна для всех, кто следит за развитием систем хранения энергии.
Компания Eos Energy производит цинк-галогенидные батареи. Фирма рассчитывает, что они смогут заменить доминирующие литий-ионные решения для накопления возобновляемой энергии по существенно более низкой цене. Это первый случай, когда Офис программ кредитования (LPO) Министерства энергетики США принял решение о «условном обязательстве» в пользу производителя батарей, специализирующихся на альтернативах литию.
Ранее ведомство уже финансировало проекты, связанные с литий-ионным производством, переработкой аккумуляторов и другими климатическими технологиями, например, геотермальную энергетику. Среди предыдущих получателей поддержки — проекты, связанные с производством литий-ионных компонентов, сборкой аккумуляторов и проекты по переработке аккумуляторов, а также геотермальная энергетика.
Сегодня литий-ионные аккумуляторы остаются стандартом для хранения энергии — от ноутбуков до электромобилей. Цена на такие элементы питания за последнее десятилетие стремительно падала. Однако по мере роста доли нестабильных источников — солнечных панелей и ветряных турбин — возникает острая потребность в еще более доступных решениях для поддержания стабильности энергосистемы. По оценкам, только для энергосети США к 2050 году потребуется от 225 до 460 гигаватт мощностей долгосрочного хранения энергии благодаря программе по увеличению продолжительности хранения.
Новые технологии, такие как цинковые батареи Eos, способны хранить электроэнергию часами или даже сутками при низкой стоимости. Это критически важно для создания надежного электроснабжения и сокращения выбросов от производства энергии по всему миру.
В батареях Eos катод состоит не из традиционной смеси лития и других металлов, а в первую очередь из цинка, который является четвертым по объему добываемым металлом в мире.
Цинковые батареи не новая концепция — патент на цинк-бромные проточные аккумуляторы был зарегистрирован исследователями Exxon еще в 1970-х годах. Однако Eos за последнее десятилетие значительно усовершенствовала эту технологию.
Фрэнсис Ричи, вице-президент по исследованиям и разработкам в Eos, отмечает, что цинк-галогенидные батареи имеют ряд потенциальных преимуществ перед литий-ионными. «Это принципиально иной подход к проектированию батареи, совершенно новый взгляд», — заявляет Ричи.
Аккумуляторы Eos используют электролит на водной основе вместо органических растворителей. Это делает их более стабильными, исключая риск возгорания. Кроме того, компания заявляет о более длительном сроке службы: около 20 лет по сравнению с 10–15 годами у литий-ионных аналогов, а также о снижении требований к мерам безопасности, например, к активному контролю температуры.
Однако у цинковых и других альтернативных батарей есть технические препятствия, которые необходимо преодолеть для массового внедрения в сеть, комментирует Кара Родби, технический директор Volta Energy Technologies, венчурного фонда, специализирующегося на хранении энергии. Основной недостаток цинковых батарей — относительно низкий КПД, что означает большие потери энергии при циклах заряда-разряда по сравнению с литий-ионными. Также цинк-галогенидные элементы могут страдать от нежелательных химических реакций, сокращающих их срок службы, если их не контролировать должным образом.
Родби считает, что эти технические проблемы решаемы. Самый большой вызов для Eos и других разработчиков — это масштабирование производства и снижение себестоимости. «Именно это является сложной задачей здесь, — подчеркивает она. — По определению, у вас низкостоимостный продукт и низкостоимостный рынок».
Батареи для сетевого хранения должны дешеветь очень быстро, и основной путь к этому — массовое производство.
На данный момент Eos управляет полуавтоматизированным заводом в Пенсильвании, способным выпускать около 540 мегаватт-часов продукции в год (что эквивалентно энергопотреблению примерно 7 000 средних американских электромобилей, если бы это были литий-ионные аккумуляторы), хотя предприятие пока работает не на полную мощность.
Финансовый директор Eos, Натан Кроекер, назвал кредит от Министерства энергетики США «большой новостью». Компания два года занималась получением этого финансирования. Эти средства предоставят компании «жизненно необходимый капитал» для наращивания производственных мощностей.
Кредит DOE поддержит установку до четырех дополнительных, полностью автоматизированных линий на существующем заводе. В совокупности эти четыре линии должны будут производить до восьми гигаватт-часов батарей ежегодно к 2026 году — этого хватит для обеспечения суточных потребностей до 130 000 домохозяйств.
Заем от Министерства энергетики является лишь условным обязательством. Кроекер подтверждает, что Eos необходимо выполнить ряд условий, включая достижение определенных технических, коммерческих и финансовых контрольных показателей, прежде чем средства будут выделены полностью.
Многие альтернативные химические составы аккумуляторов сталкивались с трудностями при переходе от лабораторных образцов и небольших производственных партий к крупномасштабному коммерческому выпуску. За последнее десятилетие стартапы, предлагавшие разные альтернативные технологии, терпели неудачу из-за проблем с привлечением финансирования и поиском покупателей.
Кроекер признает, что вывод на рынок альтернативных накопителей сложен. Однако он считает, что сейчас наступил идеальный момент для новых химических составов. Стремительное развитие возобновляемой энергетики порождает куда более высокий спрос на масштабное хранение, чем десять лет назад. Кроме того, появились новые стимулы, такие как налоговые льготы в рамках Закона об инфляции и снижении (Inflation Reduction Act), которые улучшают экономическую привлекательность новых батарей.
«Я думаю, у нас есть шанс, который выпадает раз в поколение, чтобы оказать преобразующее влияние на наш энергетический переход», — заключает Кроекер.
