издательская группа
Восточно-Сибирская правда

Жизнь заставляет копить

Проблема хранения электроэнергии сейчас является одной из ключевых для всей мировой энергетики. Современные технологии способны обеспечить достаточный уровень генерации, однако отсутствие экономически эффективных технологий аккумулирования остаётся и ограничивает возможности трансформации сектора. Об основных мировых тенденциях и наиболее интересных российских разработках в системе хранения энергии рассказала руководитель дирекции научно-технической деятельности En+ Group Анна Коротченкова на выставке «Энергоэффективность. ЖКХ», которая проходила в Сибэкспоцентре в Иркутске с 23 по 26 мая.

En+ Group производит около 10% всей электроэнергии в России. Группе принадлежат такие крупные активы, как Красноярская ГЭС, Братская ГЭС, а также ТЭЦ «Иркутскэнерго», работающие на угле. В перспективе в компании делают ставку на использование возобновляемых источников – энергии солнца и ветра. Но это нестабильная генерация. Она зависит от метеоусловий. К тому же электрическую энергию, выработанную на солнечной генерации, надо накапливать. «Таким образом, развитие альтернативной энергетики, использование энергии солнца, ветра совершенно невозможно без накопителя», – говорит Анна Коротченкова.

Внимание на электрохимии

– Я сделала краткий обзор способов хранения энергии – инноваций, доступных на рынке, технологий, которые появятся в перспективе, и тех, что находятся в стадии разработки, чтобы развеять миф, что литий-ионные аккумуляторные батареи, используемые в смартфонах, гаджетах, электромобилях и так далее, сейчас незаменимы, – отметила Анна Коротченкова. – На текущий момент есть хорошие шансы для развития так называемых постлитиевых технологий, которые смогут занять свободные ниши на растущем рынке накопителей и, возможно, полностью вытеснить литий-ионную технологию.

Мировая энергетика пытается найти другие решения по хранению энергии, более простые с инженерной точки зрения. По прогнозам аналитического агентства Bloomberg New Energy Financе, которые были опубликованы в конце прошлого года, мировой рынок ESS (систем хранения энергии) с 2016-го по 2030 год вырастет в шесть раз и достигнет 305 ГВт-ч. «Это очень много, – считает Коротченкова. – Мы понимаем, что в авангарде по накоплению энергии идут такие страны, как США, Япония, Китай, Германия, Великобритания и Южная Корея, это сложившийся тренд. Другой вопрос, когда наша страна подключится и какие у нас есть показатели для системных накоплений».

Для сохранения энергии нужны накопители. Сегодня на рынке доминируют литий-ионные аккумуляторы. Они дороги, в том числе из-за высокой стоимости лития. Литий с каждым годом дорожает, его запасы ограничены.

– Понятно, что сейчас всё упирается в стоимость, литий – достаточно дорогой, – отметила Анна Валерьевна. – Если покупать литий-ионные аккумуляторы для того, чтобы делать бытовые накопительные станции, цена получается на уровне 500 долларов за киловатт-час. Естественно, нет никакого экономического эффекта. К тому же те требования, которые сейчас предъявляются к системам хранения энергии, предполагают, что стоимость за киловатт-час должна быть менее 200 долларов. Помимо этого аккумуляторы должны работать не менее 15 лет, иметь большой ресурс по циклам – более пяти тысяч циклов. К примеру, сейчас в обычном смартфоне 1000 циклов.

По словам Коротченковой, En+ Group решила делать накопители энергии из алюминия. У алюминия три свободных электрона, а у лития – один. Соответственно, энергоёмкость алюминия в три раза выше. Плюс алюминий дешевле, а его запасы в земной коре составляют 10%.

Известно, что компания «Русал», входящая в En+ Group, является одним из крупнейших производителей алюминия в мире. Алюминий-ионные аккумуляторы – недавнее изобретение. Компания занимается ими совместно с Уральским отделением Российской академии наук. Мелкосерийные образцы алюминий-ионного аккумулятора будут готовы ориентировочно через два года. В том числе они пройдут тестовые испытания на электромобилях «ГАЗа», говорит Коротченкова.

Ещё одной альтернативой, по мнению эксперта, может стать натрий-ионный аккумулятор. Исходные материалы для натрий-ионной ячейки на порядок дешевле по сравнению с ячейкой литий-ионной. Ресурсная база натриевого аккумулятора в 10 раз дешевле, чем литиевого, и это тоже технология будущего, если заменить в производстве дорогостоящие литиевые электроды на натриевые. В En+ подобный вариант также рассматривают.

Ставка на перовскит

En+ Group планирует к 2020 году выпустить солнечные батареи, способные производить дешёвую электроэнергию. На очереди – алюминий-ионные аккумуляторы для солнечных панелей (и других возобновляемых источников электроэнергии), а также электромобилей, удешевляющие хранение электроэнергии почти в 2,5 раза, сообщила Коротченкова.

«Во всём мире угольные электростанции закрываются. В будущем никто не захочет покупать энергию, которая производится неэкологичным способом», – говорит Анна Коротченкова. И хотя в ближайшей перспективе в En+ не рассматривают закрытие электростанций, группа c 2016 года инвестирует в разработку солнечных панелей на основе перовскита. Проект реализуется совместно с факультетом наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова.

Впервые минерал перовскит был обнаружен в середине девятнадцатого века на Урале и назван в честь графа Перовского, который был известным коллекционером минералов. В 2009 году выяснилось, что перовскиты, точнее, их аналоги с идентичной структурой кристаллической решётки, эффективно преобразуют солнечную энергию в электричество. Текущая эффективность лабораторного образца панели на основе перовскита составляет 22,7%. Кроме того, перовскитные панели дешевле кремниевых, а их производство менее токсично. Плюс перовскитные панели можно делать гибкими и покрывать ими поверхности любой кривизны и сложности, например, облицовывать здания, размещать панели на кровле. Их ещё никто не производит в промышленных масштабах, но активно разрабатывают в нескольких лабораториях в России, Швейцарии, Великобритании, Японии и Корее.

Самую низкую цену за электроэнергию, произведённую благодаря солнцу, до недавнего времени готова была предложить энергокомпания EDF (Франция). При использовании двусторонних кремниевых панелей в климатических условиях Саудовской Аравии стоимость производства электричества составила бы, по расчётам компании, менее двух центов за киловатт-час. Однако стоимость производства электричества с применением разрабатываемых En+ Group солнечных панелей при их установке в сопоставимых условиях составила бы, по словам Анны Коротченковой, ещё меньше – по предварительным расчётам, до 1 цента за киловатт-час.

Достал рога – зарядился

В России пока нет развитого рынка распределённой генерации. Не представляется возможным продать излишки произведённой электроэнергии напрямую потребителю, минуя рынок оптовой энергии. Поэтому солнечные панели En+ Group планируется продавать на зарубежных рынках. Тем более En+ Group уже подала заявку на получение патента в Европе и других странах. К примеру, в Европе сегодня даже электромобили могут продавать излишки энергии. Так, в Хельсинки появилась станция для зарядки электромобилей, которая может не только отдавать электроэнергию для зарядки аккумуляторов автомобилей, но и в пиковые часы потребления принимать энергию от аккумуляторов.

К слову, об электромобилях – этот «зелёный» транспорт сейчас активно развивается, мировой спрос на батареи для него растёт с сумасшедшей динамикой. По прогнозу того же Bloomberg New Energy Financе, к 2040 году рынок батарей для электромобилей достигнет 1700 гигаватт-час, это очень много. Но к батареям для электромобилей немного другие требования. По новым стандартам батарея должна иметь высокую плотность энергии, большую мощность, чтобы водители могли маневренно управлять автомобилем. Кроме того, немаловажной остаётся быстрая скорость зарядки.

 

Читайте также
Свежий номер
Фоторепортажи
Мнение
Проекты и партнеры
  все
Свежий номер