Аккумуляторные батареи набирают обороты

По сравнению с многогранными сложностями энергетических рынков коммерциализация накопителей энергии за последние несколько лет прошла гладко и ярко. Накопители энергии поднялись из безвестности и получили единодушную поддержку.

Ожидается, что коммерциализация накопителей энергии не только подстегнет развитие возобновляемой энергетики в регионе, но и будет способствовать изменениям в таких секторах энергетики, как нефтяная и газовая промышленность. Это не только изменит форму существующего рынка, но и заложит основу для новых рынков, способных к практически неограниченному росту.

Накопление энергии — это новый тренд. Оно не только сделает энергетическую революцию реальной возможностью, но и глубоко изменит методы производства и образ жизни человечества, — говорит Андреа Мансольдо, главный консультант отдела планирования энергетических систем DNV GL — Energy.

Все большее число операторов рынка начинают признавать коммерческую ценность хранения энергии, и все большее число технологий хранения энергии находят применение на традиционных и новых электростанциях.

Недавнее объявление о том, что в Южной Австралии будет установлена самая большая в мире литий-ионная батарея, вселяет редкий оптимизм в сторонников внедрения аккумуляторных батарей в коммунальном хозяйстве по всему миру.

Ожидается, что этот подвиг изменит и ускорит развитие надежной возобновляемой энергетики не только в Австралии, но и во всем мире, где этот вид энергии, хотя и очень желанный, все еще не может гарантировать бесперебойное электроснабжение, когда это необходимо.

В то время как регион Персидского залива стремительно наращивает внедрение возобновляемых источников энергии, в основном за счет солнечных электростанций коммунального масштаба, основная проблема заключается в том, как обеспечить устойчивое производство электроэнергии после захода солнца. Именно здесь сторонники аккумуляторных батарей убеждены, что эта технология может помочь решить проблему.

Однако некоторые коммунальные службы в регионе по-прежнему скептически относятся к аккумуляторным батареям для солнечных электростанций, утверждая, что технология все еще дорога, и пройдет еще много времени, прежде чем она достигнет сетевого паритета.

Хранилища, особенно аккумуляторные, еще не доказали свою эффективность. Нам нужно время, чтобы проверить ее эффективность как с точки зрения стоимости, так и с точки зрения применения. Тем не менее, мы продолжаем направлять ресурсы на исследования и разработки в области этой технологии, — говорит Саид Мохаммед Аль Тайер, генеральный директор и глава Dubai Electricity and Water Authority (DEWA).

Тепловое хранение с помощью технологии концентрированной солнечной энергии (CSP), похоже, является наиболее предпочтительной формой хранения в коммунальном масштабе на данный момент, и ряд региональных коммунальных предприятий планирует наращивать свои мощности CSP.

Дубай планирует ввести в эксплуатацию свой первый проект CSP в четвертом квартале 2020 года общей мощностью 700 МВт, что позволит ему генерировать солнечную энергию даже после захода солнца. В конечном итоге эмират будет генерировать 1000 МВт на базе солнечного парка Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума.

В отличие от фотовольтаики, которая генерирует заряд непосредственно из солнечной энергии, тепловые станции используют зеркала для концентрации тепла на воде, превращая его в пар, который приводит в движение турбину. Тепло можно хранить в расплавленной соли, чтобы использовать его в дальнейшем.

Я ожидаю, что в течение 18 месяцев концентрированная солнечная энергия сравняется с газовыми установками комбинированного цикла, если не станет более конкурентоспособной, — говорит Падди Падманатха, генеральный директор ACWA Power International.

Основное внимание уделялось фотоэлектрическим батареям и аккумуляторам, но существует предел того, как долго они могут держать заряд. Мы доказываем, что CSP может работать всю ночь.

Так как установка может сохранять тепло, она может продолжать работать и после наступления темноты. В некоторых случаях солнечная энергия может нагреть расплавленную соль до 490 градусов по Цельсию (914 градусов по Фаренгейту), что позволяет операторам предсказывать время подачи электроэнергии.

Но в целом технологии хранения энергии завоевали внимание и одобрение как ключ к балансировке традиционных генераторов, интеграции в энергосистему возобновляемых источников энергии, поддержке распределенных энергоресурсов, электромобилей и развития энергетического интернета.

Стремительное развитие электромобилей обусловлено ускоренным ростом основных производителей литий-ионных аккумуляторов. Отрасль становится все более рациональной и дифференцированной.

После расцвета разнообразных технологий хранения энергии литий-ионные и свинцово-углеродные батареи могут стать основой индустрии хранения энергии в ближайшие несколько лет.

В то же время проточные батареи, накопители энергии на сжатом воздухе (CAES) и водородные накопители начинают расширять свои масштабы. Те, кто пришел раньше всех, первыми узнают о тенденциях. В 2016 году в рынок накопителей энергии вливался все больший объем капитала, а лидеры в производстве батарей для EV получили поддержку со стороны рынков капитала.

Наиболее развитой технологией хранения энергии является насосная гидроэнергетика, которая обычно используется для длительных периодов заряда и разряда. Насосная гидроэнергетика составляет подавляющее большинство (99 %) используемых накопителей и является экономически и технически проверенной во всем мире.

В Дубае уже изучается возможность строительства нового хранилища гидроэнергии с насосами мощностью 400 МВт/2 500 МВт/ч. Это произошло после того, как компания DEWA заключила с подразделением EDF контракт на оказание консультационных услуг по проекту строительства насосной гидроэлектростанции мощностью 250 МВт на плотине Хатта в горах Хаджар в Объединенных Арабских Эмиратах, который был заключен DEWA.

Для плотины Хатта высоко в горах будет построено одно водохранилище Вода будет закачиваться из Персидского залива с помощью турбин, работающих на солнечной энергии. Когда потребность в энергии возрастает, а затраты на производство высоки, турбины, управляемые скоростью падения воды из верхнего водохранилища, будут использоваться для выработки электроэнергии, что позволит мгновенно реагировать на спрос на энергию.

Примерами других развивающихся технологий хранения энергии являются адиабатическое хранение энергии в сжатом воздухе, маховики, энергия в газе и суперконденсаторы. Электроэнергия также может храниться в тепловой форме, например, с помощью котлов, тепловых насосов, льда или охлажденной воды.

Тепловые накопители могут быть интегрированы с комбинированным производством тепла и электроэнергии и использоваться для максимального использования ресурсов ветра.

Варианты хранения тепловой энергии часто дешевле, чем другие формы хранения, хотя обратное преобразование тепловой энергии в электрическую сложнее. Как правило, электрическая энергия, преобразованная в тепловую, используется в другое время в качестве тепловой энергии, либо для обогрева помещений, либо для охлаждения, либо в промышленных процессах.

Снижение стоимости аккумуляторов происходило одновременно с резким падением стоимости возобновляемых источников энергии. Другой одновременной тенденцией, имеющей отношение к обеим технологиям, является быстрый прогресс в технологиях инверторов, разделительных трансформаторов и систем сбора, необходимых для подключения нескольких систем постоянного тока к сетям, работающим на переменном токе.

Неудивительно, что мы видим, как эти технологии объединяются в системы, позволяющие коммунальным службам управлять непостоянством, присущим ветровым и солнечным генераторам, которые могут поставлять электроэнергию только тогда, когда дует ветер или светит солнце, — говорит Андреас Беккер, руководитель отдела энергосистем и накопителей энергии компании AEG Power Solutions.

Избыток энергии, вырабатываемый в эти периоды, может быть использован для зарядки аккумуляторов, которые затем могут поставлять электроэнергию, когда энергии от переменных источников недостаточно.

Несмотря на то, что рост потребления энергии заметен в основном в области аккумуляторных систем хранения энергии, необходимо преодолеть несколько барьеров, прежде чем технология хранения энергии будет полностью интегрирована в качестве основного варианта в энергетическом секторе. К ним относятся вопросы производительности и безопасности, нормативные барьеры и признание со стороны коммунальных служб.