Какую роль будут играть аккумуляторы в электричестве будущего?
Какую роль будут играть аккумуляторы в электричестве будущего?
Эра ископаемого топлива скоро закончится. Для осуществления энергетического перехода необходимы возобновляемые источники энергии. Однако они не всегда доступны в нужный момент. В интервью эксперты в области технологий хранения энергии профессор Мартин Винтер из Университета Мюнстера и Дирк-Уве Зауэр из Университета RWTH Aachen объясняют, каким будет будущее энергоснабжения и какой вклад могут внести аккумуляторы.
ntv: Какой вклад могут внести аккумуляторы в энергетический переход и каковы самые большие проблемы?
Мартин Винтер: Необходимо четко понимать, что наша энергосистема уже много лет нуждается в обновлении. Мы слишком мало инвестировали в нее. Если сейчас мы действительно увеличим электронную мобильность за счет электромобилей, тепловых насосов и всех электронных бытовых приборов, то могут возникнуть узкие места, особенно на местном уровне. Необходимо расширять электросеть, делать ее более интеллектуальной и одновременно создавать зарядную инфраструктуру. Поэтому нам нужна интеллектуальная сеть, которой можно управлять в лучшем случае в режиме реального времени.
Дирк-Уве Зауэр: Системы хранения данных – это такой же элемент инфраструктуры, как и электрические сети. Потребность в накопителях зависит от многих факторов. В любом случае использование систем хранения данных – это, с одной стороны, повышение экономической эффективности энергоснабжения, а с другой – обеспечение надежности энергоснабжения. То есть речь идет не о «как можно больше», а о необходимом количестве для экономичной работы.
Какие аккумуляторы предлагаются?
Зима: На данный момент непревзойденной является литий-ионная технология. Основное преимущество этой батареи – ее эффективность. Она имеет очень высокую степень эффективности. Батарея высвобождает более 90% накопленной энергии. Кроме того, она масштабируется от малых до больших размеров. Масштаб варьируется от небольшого аккумулятора для мобильного телефона или наручных часов до огромной аккумуляторной электростанции.
Какие существуют альтернативы?
Зима: Горячие кандидаты – литий-металлическая технология и натрий-ионные батареи. Литий-металлические батареи – это старая технология, которая раньше была недостаточно безопасной. Сейчас считается, что она может быть управляемой – в виде твердотельной батареи. При этом происходит замена жидкого электролита. Преимуществом является высокая плотность энергии, то есть такие батареи имеют большую емкость при тех же размерах и массе. В то же время из Китая активно продвигается натриево-ионный аккумулятор. Преимущество заключается в том, что натрий более доступен, чем литий. Также отмечается преимущество в стоимости. Так что с технологиями хранения данных у нас действительно не все так плохо.
Как быстро можно создавать аккумуляторные системы?
Зауэр: Достаточно быстро. Мы технологически готовы. У нас нет проблем с созданием необходимых хранилищ, да и место не является проблемой. Возьмем, к примеру, крупнейшую в Германии насосно-аккумулирующую электростанцию в Гольдистале: если бы мы спустили воду из Оберзее и заполнили объем озера литий-ионными аккумуляторами, то их емкость легко могла бы в 300 раз превысить ту, которая сейчас реализуется с помощью воды. Кроме того, использование систем хранения данных позволяет смягчить узкие места в локальных сетях или пиковые нагрузки, например, на предприятиях.
А литиевые месторождения?
Зима: Существуют крупные месторождения лития, в том числе и в Германии. Вопрос в том, хотим ли мы их использовать. Добыча лития в Рейнском грабене или в Рудных горах даст нам достаточно лития на ближайшие 50 лет.
Больше нет улицы с односторонним движением от поставщика к потребителю: Как мы будем направлять электроэнергию в будущем?
Зима: Наша энергетическая система требует децентрализованного использования. В лучшем случае мы должны потреблять или хранить электроэнергию там, где она вырабатывается. Так, мы не только подключаем свой автомобиль к сети для зарядки, но и разряжаем аккумулятор. Зарядная станция – это мой контакт с поставщиком электроэнергии через систему управления аккумуляторами. Они могут получать от меня электроэнергию ночью, а утром гарантировать, что я зарядил свой аккумулятор настолько, что смогу добраться до работы. Конечно, это требует более тщательного планирования. Но это действительно помогает аккумулятору служить дольше. Вы заботитесь о батарее, заряжая и разряжая ее контролируемым образом, и таким образом можете продлить срок ее службы. Возможно, в будущем у нас появятся крупные объекты, временно хранящие возобновляемую энергию. Я думаю о своего рода заправочных станциях, где автомобили собирают электроэнергию, которая там временно хранится.
Зауэр: Уже сегодня электромобили в Германии имеют в два раза большую емкость аккумуляторов, чем мы построили насосных электростанций за сто с лишним лет. Растущая цифровизация энергосистемы будет создавать здесь все новые и новые возможности. Интеллектуальное управление зарядкой электромобилей, рекуперация энергии от автомобилей и управление системами отопления с помощью одних только теплоаккумуляторов позволит создать огромные мощности, способные решить проблемы в течение суток. При этом использование этих гибких возможностей гораздо экономичнее, чем строительство новых хранилищ.
Почему автомобильные аккумуляторы могут играть такую важную роль?
Зауэр: При использовании аккумулятора от электромобиля инвестиционные затраты уже сделаны, и при разумном использовании автомобильные аккумуляторы стареют не намного больше, чем без такого использования. Поэтому на начальном этапе необходимо покрывать только эксплуатационные расходы.
Какую роль должно сыграть государство в энергетическом переходе?
Винтер: Нам необходимо адаптировать свободу рынка электроэнергии. В частности, сети, а значит и их стабильность, должны постоянно контролироваться. Я вижу в этом задачу государства. Не стоит рассматривать электроснабжение и электромобильность исключительно с экономической точки зрения. Конечно, очень удобно продолжать сжигать ископаемое топливо, если мы можем просто получать газ по всему миру. Но мы должны что-то менять. Политики должны шаг за шагом вести за собой людей, формулировать осязаемые цели и всегда думать о том, что осуществимо. Лучше сказать людям, что возможно завтра, чем рисовать им утопический сценарий в далеком будущем.
Зауэр: Во второй половине января 2023 года у нас был почти идеальный темный штиль. Если мы утроим долю ветровой и солнечной энергии, этого все равно будет недостаточно для покрытия спроса на электроэнергию в этот период. Для этого потребуются долгосрочные хранилища. А долгосрочные хранилища нужны в полном объеме, пожалуй, только раз в год. Поэтому возможностей для рефинансирования инвестиционных затрат очень мало.
Оливер Шеель беседовал с Мартином Винтером и Дирком-Уве Зауэром
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
