Перспективы на будущее: альтернативные технологии хранения энергии

23.10.2025

По мере растущего внедрения возобновляемых источников энергии в энергосистему, накопители становятся важным звеном энергосистемы. Они могут служить резервным источником питания, использоваться для компенсации перебоев в работе возобновляемых источников энергии, обеспечивать вспомогательные сетевые услуги и потенциально способствовать диверсификации инвестиций в инфраструктуру передачи и распределения энергии. Литий-ионная технология является наиболее широко применяемой технологией для хранения энергии. Эта технология доказала свою эффективность, как в крупномасштабных сетях, так и в домашних аккумуляторах. Несмотря на то, что литий-ионная технология заняла большую долю рынка, коммунальные предприятия и независимые производители электроэнергии (НПЭ) изучают альтернативные технологии хранения. Несмотря на то, что стоимость литий-ионных аккумуляторов снижается с каждым днём, они имеют определённые ограничения. Проблемы безопасности и использование кобальта в аккумуляторах стимулируют развитие альтернативных технологий хранения. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы со временем деградируют, что может повлиять на их производительность.

Учитывая спрос на альтернативные технологии хранения энергетического запаса, многие участники рынка разрабатывают новые технологии, способные составить конкуренцию литий-ионным аккумуляторам. Криогенные и гравитационные накопители энергии, а также проточные аккумуляторы привлекли внимание рынка благодаря успешному внедрению проектов на их основе. Значительные инвестиции, привлечённые этими технологиями, наглядно демонстрируют их потенциал потеснить литий-ионные аккумуляторы с лидирующих позиций на рынке. Снижение затрат, безопасность, повышение эффективности и масштабируемость станут решающими факторами успеха.

Технология криогенного хранения энергии использует низкотемпературные жидкости, такие как жидкий воздух или жидкий азот, в качестве накопителей энергии. Эта технология может быть применена в крупномасштабных и долгосрочных приложениях. Криогенная система хранения энергии может быть построена с низкими затратами и иметь срок службы более 30 лет. Она может быть установлена где угодно и обеспечивает нулевой уровень выбросов. КПД системы составляет 60–70%. Важным фактором внедрения этой технологии является потребность в долговременном сохранении, так как она обладает очень высокой экономией за счёт масштабирования и весьма рентабельно для систем хранения большего размера. Она обеспечивает самую низкую стоимость хранения среди конкурентов при использовании для больших мощностей более 25 МВт (например, для Центров Обработки Данных) и длительного хранения (более 4 часов).

Увеличение размера системы требует увеличения количества резервуаров, которые изготовлены из стали и требуют меньших затрат. Кроме того, цепочка поставок для производства системы хорошо отлажена. Технология не использует редкие материалы, а также исключает вероятность утечек и тепловых переходов. Поскольку эта методика обеспечивает экономию за счёт масштабирования при большей ёмкости хранения, она не подходит для мелкомасштабных применений. Кроме того, размер системы сравнительно больше, чем у литий-ионных аккумуляторов, что накладывает ограничения на развёртывание криогенных систем. Ожидается, что эта технология займёт значительную долю рынка в сфере крупномасштабных систем.

Концепция гравитационного хранения основана на идее использования избыточной электроэнергии для подъёма груза, что позволяет рекуперировать энергию при необходимости, позволяя грузу снова опуститься. Эта технология использует тот же принцип, что и гидроаккумулирующие системы, но не требует определённого рельефа местности и более экономична. Гравитационное хранение энергии требует низких первоначальных и эксплуатационных затрат. Технология требует минимального и сравнительно дешёвого сырья и может служить дольше. К её преимуществам также относятся очень быстрое время отклика и, следовательно, возможность использования для краткосрочных и среднесрочных вспомогательных услуг. Эффективность системы достигает 80–90%.

Разработчики утверждают, что система примерно на 50% дешевле технологии хранения на основе литий-ионных аккумуляторов. Использование более дешёвого бетона в качестве сырья делает её значительно дешевле по сравнению с дорогостоящими аккумуляторами. Наряду с низкой стоимостью, ключевыми преимуществами методов гравитационного хранения являются высокая эффективность и очень короткие сроки нарастания заряда. Как и при криогенном способе хранения энергии, гравитационное также наиболее подходит для крупномасштабных и долгосрочных приложений, требуя больше места для размещения. Основная угроза — это потенциальное появление новых недорогих технологий или быстрое снижение стоимости конкурирующих инноваций в течение длительного срока службы. Для сохранения позиций на рынке и привлечения инвестиций технология должна доказать свою экономическую эффективность при будущих внедрениях.

Проточные аккумуляторы сравнительно давно используются, но снова набирают популярность на фоне проблем безопасности, связанных с литий-ионными аккумуляторами. Ключевыми факторами развития являются безопасность эксплуатации, длительный срок службы без ухудшения характеристик и разделение потоков и мощности. Несмотря на свои преимущества перед литий-ионными аккумуляторами, на данном этапе такое оборудование пока неконкурентоспособно по стоимости и масштабу развёртывания. Электролиты (например, ванадиевые), используемые в проточных аккумуляторах, дороги и значительно увеличивают стоимость системы. Чтобы решить проблему высоких первоначальных затрат, многие производители проточных аккумуляторов начали предлагать программы аренды/выкупа ванадия.

Альтернативные технологии, способные занять значительную долю рынка, ещё не достигли уровня полной коммерциализации. Криогенные технологии уже начали внедряться и, как ожидается, вскоре достигнут уровня полной коммерческой эксплуатации на промышленных предприятиях с большим потреблением. Гравитационное хранение энергии находится на ранней стадии демонстрационных испытаний и потребует времени для признания эффективного использования. Для третьей альтернативы потребуется больше времени для вывода технологии на уровень сопоставимой стоимости со всеми существующими аналогами.