Доставянето на чиста енергия е по-лесно от съхранението й

Намаляването на емисиите зависи от узряването на технологиите за съхранение на енергия

Звучи просто: вдигате тежки блокове с кран, след това улавяте енергията, получена при падането им. Това не е експеримент, разработен за десетгодишни деца, а концепция на Energy Vault, която получи 110 млн. долара от големия японски технологичен инвеститор SoftBank. Идеята си има конкуренти. Клъстер от милиардери, сред които Бил Гейтс, Джак Ма, Рей Далио и Масайоши Сон от SofBank, подкрепя други схеми за улавяне на енергия. Фирма от инкубатора Alphabet - компанията майка на Google, иска да складира електричество в разтопен пясък. Тези планове загатват за една от най-трудните задачи в енергийния бизнес. Производството на чиста енергия вече е сравнително просто. Съхранението й обаче е доста по-сложно.

Миналата година 7% от електричеството в света е произведено от слънце и вятър. До 2040 г. този дял може да нарасне над пет пъти според Международната енергийна агенция. Проблемът е, че когато вятърът утихне, турбините не работят. Облаците пък имат навика да закриват слънцето. Това означава, че слънцето и вятърът сами по себе си не могат да заменят централите на въглища и газ.

Енергия за черни дни

Едно от възможните решения е енергията да се съхранява в батерии, които позволяват да се събира чисто електричество, когато слънцето и вятърът произвеждат повече, отколкото е необходимо, и то да се използва по-късно, когато има нужда от него. През 2018 г. са инсталирани около 3.5 гигавата системи за съхранение, което е около два пъти повече, отколкото през 2017 г., според компанията за енергийни данни BloombergNEF. По нейни оценки общите инвестиции в такива системи тази година може да достигнат 5.3 млрд. долара.

Увеличаването на инвестициите би довело до значителното им разширяване (виж графиката). Съществуващите в момента системи за съхранение обаче покриват само около 1% от произвежданата възобновяема енергия, изчислява банката Morgan Stanley.

Най-разпространеният метод за съхранение засега е да се изпомпва вода в разположен нависоко резервоар в моменти на изобилие и да се изпуска, когато има нужда от електричество. Този вид водна енергия обаче не може да осигури много повече допълнителен капацитет за съхранение. Изграждането на нови резервоари изисква необичайна топография и може да доведе до екологичен хаос.

Батериите предлагат алтернатива и разполагаемостта би трябвало да се подобри с по-масовото навлизане на електрическите автомобили. „Цялата верига за производство и доставка на литиево-йонни батерии за електрически превозни средства се разраства, така че смятаме да се възползваме от това“, казва Андрес Глуски от американската енергийна компания AES. В резултат на това, че повишеното търсене доведе до увеличаване на производството, разходите за батерии намаляха с 85% между 2010 и 2018 г. по данни на BloombergNEF. Това прави батериите достатъчно евтини не само за развитие на електрическите автомобили за масово потребление, но и за използване в енергийни системи.

Все по-голямо приложение

С разпространение тона електрическите коли батериите им биха могли да служат за мобилни съоръжения за съхранение, които при нужда да подават електричество обратно в мрежата, когато автомобилите са паркирани и включени.

Батериите правят много неща. Компанията Sunrun например продава слънчеви панели за дома заедно с батерии, което е особено привлекателно предложение за собствениците на жилища в Калифорния, които отчаяно търсят алтернатива заради спиранията на тока при пожари. В по-голямата мрежа батериите могат да работят като буфери, които да регулират минутните промени в електроподаването. Други възможни употреби включват прехвърляне на елек т р о подаването от деня, когато слънчевите панели

произвеждат електричество в излишък, към вечерта, когато потреблението се повишава.

Навлизането на системите за съхранение създава проблеми на старомодните производители на електричество, които разчитат на газ или въглища. NextEra Energy Resources, която изгражда инсталации за чиста енергия, все по-често оборудва големите слънчеви паркове с батерии. AES, която има решения за съхранение на енергия с батерии в 21 държави, оперира проект в Хавай, който комбинира слънчеви панели със съоръжение за съхранение, което обслужва пиковото потребление. Групата за изследвания в областта на чистата енергия Rocky Mountain Institute предупреждава, че проектите със слънчеви панели и батерии, съчетани с мерки като поумни уреди за контролиране на потреблението, може да превърнат газовите електроцентрали в трудно възвращаеми активи. Въпреки това батерийната индустрия е изправена пред някои пречки, които спъват по-пълното й приложение. Като начало, ако батерията прегрее, може да се запали и да произведе взривоопасни газове. През април пожар и експлозия в Аризона повредиха инсталацията за съхранение на енергия на Fluence - смесено предприятие на AES и германската Siemens. С развитието на индустрията мерките за сигурност ще станат по-строги.

В същото време индустрията ще трябва да се справи с редица други правила и регулации. Някои щати в САЩ като Ню Йорк и Ню Джърси възлагат изграждането на системи за съхранение, за да намалят емисиите. Във Великобритания батериите се смятат за „активи за производство“, което води до допълнителни такси и разходи за инвеститорите в съоръжения за съхранение, казва Майкъл Фолсъм от юридическата кантора Watson Farley & Williams.

Дори ако регулациите се изгладят, литиево-йонните батерии в даден момент ще достигнат лимита си. Breakthrough Energy Ventures (BEV) е фонд, подкрепян от Гейтс, Ма, Далио и други милиардери, за инвестиции в трансформационни технологии. Цената на литиевойонните батерии бързо намалява, но за да се съхранява електроенергия в продължение на дни, да не говорим за седмици, „литиево-йонните батерии никога няма да станат достатъчно евтини“, казва Ерик Тун, ръководител на научния отдел в BEV.

Алтернативите

Сред алтернативите са проточните батерии, които използват електролити в резервоари с химични разтвори, както и механични средства като падащите блокове на Energy Vault. Водород също може да се произвежда с чиста енергия и след това да се превръща отново в електричество в газовите електроцентрали или горивните клетки. Втечнените газове пък може да осигурят решение в бъдеще. За разлика от слънчевите панели, различните батерии вероятно ще имат различни приложения в мрежата. „Батериите са като хората - всяка по някакъв начин си има слабо място“, казва Матео Джарамило, който ръководеше разработката на решенията за съхранение в Tesla.

Сега Джарамило ръководи Form Energy - компания, която разработва електромеханична алтернатива на литиево-йонните батерии. Джарамило отказва да прогнозира кога работата му ще достигне пазарна фаза. Но целта е ясна. „Ако можете да разработите дългосрочно решение за съхранение, това ще направи излишни въглищата и природния газ“, казва той.