В ближайшие восемь-девять лет мощность систем хранения электроэнергии в развивающихся странах резко вырастет — с нынешних 2 ГВт до 80 ГВт с лишним. Такой прогноз приводится в докладе Всемирного банка, озаглавленном «Тенденции и возможности запасания электроэнергии на развивающихся рынках».
Как следует из доклада, ежегодный прирост емкости систем хранения электроэнергии на протяжении десятилетия будет составлять более 40%.
Исследование проведено в рамках программы содействия управлению энергетическим сектором, курируемой Всемирным банком. Авторы доклада предсказывают, что самыми крупными рынками хранения электроэнергии станут Китай и Индия.
По сведениям исследователей, в 2016 году в мире были установлены солнечные батареи и ветрогенераторы общей мощностью 78 ГВт, а в предстоящие пять добавятся еще 300 ГВт.
«Запасаемая энергия сыграет ключевую роль в удовлетворении спроса на низкоуглеродное электричество в развивающихся странах, — говорится в докладе. — По прогнозу Международного энергетического агентства, к 2020 году таким странам придется удвоить выработку электроэнергии, а к 2035 году на их долю будет приходиться 80% общемирового роста выработки и потребления электричества».
Стоимость развертывания систем возобновляемой энергии падает, но, чтобы продолжилась интеграция домашних солнечных батарей и солнечных ферм в региональные электросети, потребуется сохранять энергию с помощью аккумуляторных батарей и других систем, позволяющих обеспечить бесперебойное снабжение электричеством.
В числе таких устройств: механические системы наподобие маховиков, пневмоаккумуляторов и гидроаккумуляторных станций; электрохимические — литий-ионные и проточные батареи; термальные системы, основанные на изменении фазового состояния вещества. Последние требуют специальных материалов, например, может использоваться расплавленная соль, запасающая тепло солнечной фермы для последующей передачи в парогенераторы.
Глава Tesla Илон Маск недавно объявил, что в его компании начато массовое производство литий-ионных батарей для предприятий и домашнего использования. Полезная площадь первой «гигафабрики» Tesla, возведенной в окрестностях Рино (Невада), составляет 176,5 тыс. кв. м, и Маск планирует строить в разных странах новые заводы.
По его словам, главная цель — устранить зависимость от ископаемых видов топлива при производстве электроэнергии. Чтобы такое стало возможным, понадобится, полагает Маск, два миллиарда новых батарейных систем Tesla, рассчитанных на коммерческих заказчиков.
Литий-ионные батареи сейчас преобладают на рынке, но получают применение и другие аккумуляторные технологии. Проточные и литий-ионные батареи хорошо годятся для запасания энергии из непостоянных источников наподобие солнечных панелей и ветряных турбин, поскольку такие аккумуляторы могут долгое время находиться в отключенном состоянии, не теряя заряда. Масштаб систем на основе проточных батарей, однако, наращивать проще — для увеличения энергоемкости нужно лишь больше жидкости, а оборудование остается тем же самым, объясняет Дин Фрэнкел, научный сотрудник Lux Research.
Проточные батареи называются так, поскольку в них используются жидкие химикаты — электролиты, разделенные мембраной. В результате реакции между двумя химикатами высвобождаются электроны — генерируется ток.
Потребности в хранении энергии растут
На сегодня около 1,2 млрд человек в развивающихся странах вынуждены обходиться без электричества. По оценкам авторов доклада, традиционные централизованные энергосети невыгодно использовать для организации поставки электроэнергии в необслуживаемые сейчас районы.
Внедрению распределенных сетей и систем хранения энергии способствует еще и старение электроэнергетической инфраструктуры во многих развивающихся странах. По прогнозам, чтобы обеспечить повсеместный доступ к современным источникам электроэнергии, к 2030 году нужно будет вложить 45 млрд долл., причем значительную часть этой суммы надо потратить на системы хранения электричества. Соответствующие решения не только обеспечат возможность рациональнее использовать ресурсы, но и смогут сохранять энергоснабжение в условиях стихийных бедствий, говорится в описании инициативы ООН «Устойчивая энергетика для всех».
В Азиатско-Тихоокеанском регионе, где проживает значительное число не обеспеченных электроэнергией людей, используются два основных вида электросетей, каждый со своими характеристиками и возможностями запасания энергии. В развитых странах, таких как Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Австралия, применяются сети на основе современных высоконадежных технологий. В развивающихся странах, где поставки электричества ограниченны или ненадежны, наибольшее применение со временем получат распределенные системы запасания энергии и микросети, уверены авторы доклада Всемирного банка.
Микросети могут применяться для обслуживания поселков городского типа и небольших городов, а также торговых и промышленных комплексов. При этом они могут соединяться с магистральными энергосетями.
«По мере роста городского населения увеличивается потребность в новой электроэнергетической инфраструктуре, такая ситуация потенциально способствует формированию рынка хранения энергии, но сельские и изолированные поселения создают спрос на иной набор технологий того же назначения, — говорится в отчете. — Одними из первых системы запасания электричества начали внедрять изолированные сообщества, полагающиеся на собственные энергосистемы, основой которых раньше были как правило дизельные генераторы».