Самые большие на свете батарейки. Как запасти действительно много энергии
Альтернативная энергетика требует новых решений в хранении энергии, да и обычная бы от них не отказалась. В какой аккумулятор можно закачать сотни мегаватт?
У альтернативной энергетики много преимуществ – относительная экологичность, условная бесплатность источников, стимулирование развития технологий. Однако есть у нее и врожденные слабые места, не преодолев которые нельзя рассчитывать на замещение энергетики традиционной. И одно из самых заметных – неравномерность генерации.
Тепловая электростанция выдает энергию ровно, прогнозируемо и управляемо. Зима или лето, ночь или день – знай кидай себе уголь в топку. Нужно побольше – кидай интенсивнее, спрос снизился – кидай реже. Ну да, дымит. Но работает же! Это, конечно, серьезное упрощение, но в общем и целом дела обстоят именно так – стабильная генерация ТЭС позволяет им балансировать электросети в том числе и для других источников. Когда солнце не освещает фотопанели, когда ветер не дует на ветряки, когда штилевое море не качает поплавки приливных станций, только старая добрая тепловая генерация позволяет людям дождаться дня/лета/ветра.
При этом когда с солнцем, ветром и волнами все хорошо – проблема обратная, альтернативная энергетика генерит много и дешево, но все это пропадает впустую, потому что пики генерации никак не хотят совпадать с пиками потребления. Просто как назло – солнце светит днем, а свет дома нужен ночью. И, разумеется, возникает логичный вопрос – а что, если лишнюю энергию запасти на пике генерации, а потратить – на пике потребления?
Это было бы идеально, но вот беда – запасать сколько-нибудь приличные объемы энергии очень сложно. Настенная батарейка PowerWall от Илона Маска пыталась решить эту проблему в масштабах одного домохозяйства – с большими или меньшим успехом, тут мнения экспертов расходятся. Но, к сожалению, это решение очень плохо масштабируется. Когда речь идет не о киловаттах, а о мегаваттах, найти подходящую батарейку не выходит.
Но это не значит, что люди ничего не придумали!
Бытовая химия
Аккумуляторы, с которыми мы сталкиваемся в быту, в подавляющем большинстве запасают энергию химически. Это вторичный химический источник тока многоразового действия. При заряде происходит одна реакция, при разряде – обратная. Это удобно, но много так не запасешь. Скажем, одни из наиболее емких бытовых аккумуляторов, на кобальте лития, имеют удельную плотность энергии 150–190 Втч/кг. Чтобы запасти дневную выработку довольно средненькой ТЭЦ (200 МВт) понадобится целая гора лития.
Рабочие эксперименты с химическим накоплением больших объемов проводились. Компания Tesla миллиардера Илона Маска установила в штате Южная Австралия системы сверхъемких аккумуляторов Powerpack на 100 МВтч, в начале 2016 года в Японии компания Митсубиси запустила в строй аккумуляторную станцию на 50 МВт/300 МВтч и так далее. Однако это осталось единичными решениями для узкого круга задач. В основном химическое накопление энергии для таких объемов не используется.
Химические аккумуляторные накопители твердого типа либо используются для балансировки сети, либо предназначены для работы в удаленных районах с небольшим числом потребителей.