Огромные аккумуляторные склады могут стать хранилищами энергии будущего

Один из крупнейших в мире проектов по хранению энергии будет построен на берегу Темзы в Эссексе после того, как правительство Великобритании недавно предоставило разрешение. Когда он будет завершен в 2024 году, батарея в конечном итоге будет хранить 1,3 гигаватт-часа электроэнергии – этого достаточно, чтобы обеспечить питание более 300 домов в течение года. Это может означать начало эскалации гонки за все более крупными системами хранения электроэнергии.

Такие хранилища будут нужны все больше и больше из-за быстрого роста солнечной и ветровой энергии, которая может быть возобновляемой, но вырабатывает электроэнергию только с перерывами. Если ее можно хранить, энергия, производимая солнечными или ветряными электростанциями, может впоследствии использоваться ночью или когда ветер не дует.

Фото: https://www.ixbt.com/

В настоящее время около трех четвертей накопленной энергии в Великобритании находится в форме гидроэлектростанции с накачкой: вода в резервуаре перекачивается в гору в то время, когда электроэнергия дешевая и спрос низкий, а затем высвобождается, когда спрос резко возрастает, генерируя электричество, поскольку вода течет вниз через турбины. Они могут обеспечить огромное количество энергии в течение от шести до 10 часов. Крупнейшая в Великобритании гидроаккумулирующая электростанция, построенная в заброшенном карьере в национальном парке Сноудония в Уэльсе, станет ключевым элементом перезагрузки национальной сети в случае полного отключения электроэнергии по всей стране, так называемого «черного старта».

Однако использование гидроаккумуляторов ограничено географическим положением, так как количество заброшенных карьеров и склонов холмов, подходящих для строительства и эксплуатации резервуаров, ограничено. Напротив, батареи можно устанавливать везде, где это необходимо.

Батарея телефона – но намного, намного больше

В настоящее время в крупномасштабных проектах по производству аккумуляторов почти исключительно используются литий-ионные технологии. По сути, это означает более крупные версии батарей, которые вы найдете в своем мобильном телефоне или ноутбуке.

Обычно в этих системах используются «мешочные» элементы, литий-ионный элемент в вакуумной упаковке в пластифицированном алюминиевом листе, похожий на вакуумные пакеты для кофе. Затем они собираются в «модули», обычно в металлический корпус размером с большой настольный компьютер, а затем большое количество этих модулей хранится на стеллажах. Это немного похоже на крупнооптовый склад или систему контейнерных перевозок.

Фото: https://les-smartgrids.fr/

При внедрении подобных новых технологий мы должны учитывать выбросы, возникающие в течение всего жизненного цикла их производства и использования. В этом отношении у аккумуляторов все хорошо: недавнее исследование изучило общее влияние на глобальное потепление восьми различных способов хранения электроэнергии, в том числе в виде водорода, сжатого воздуха или в различных типах батарей, и обнаружило, что повторно используемые батареи электромобилей оказали наименьшее влияние литий-ионным.

Если крупномасштабные литий-ионные батареи должны быть экологичными, их также необходимо будет эффективно переработать. Стартерные аккумуляторы в бензиновых автомобилях – хороший пример того, чего можно достичь: около 99% свинца, содержащегося в этих «отработанных» аккумуляторах, можно повторно использовать для изготовления новых аккумуляторов.

Естественно, у литий-ионных технологий есть конкуренты. Существуют натриево-серные батареи, которые накапливают энергию в расплаве соли, сохраняемой при высоких температурах (около 300 ℃), или батареи на основе металлического ванадия, которые обеспечивают длительный жизненный цикл и низкую воспламеняемость.

Также разрабатывается технология подключения транспортных средств к электросети, которая объединяет множество электромобилей и позволяет двунаправленной зарядке использовать их как одну огромную батарею. В настоящее время в Лондоне проходит испытание Bus2Grid. Поскольку батареи принадлежат тому, кто владеет транспортным средством, и поэтому они «бесплатны» для электросети, это потенциально обеспечивает наиболее низкую стоимость хранения. Однако ему еще предстоит развиваться в больших масштабах, и для перехода на электромобили потребуется гораздо больше людей.

Фото: https://mbhn.ru/

Хранение такого большого количества энергии может быть необходимо для регулирования электросети, но оно сопряжено с определенными рисками. Серии из пожаров среди литий-ионных и серно-натриевых батарей требуют учитывать опасность этой технологии и потребность в дальнейших мерах по повышению безопасности. Но необходимость перехода к чистой, устойчивой энергетической системе выиграет от регулирования, которое могут обеспечить такие крупные хранилища энергии. Осторожность и улучшенная конструкция безопасности имеют первостепенное значение, но, безусловно, самый большой риск – это отсутствие риска вообще.