Калифорнийский стартап Enervault первым в мировой практике сумел добиться стабильной работы перспективных железо-хромовых потоковых аккумуляторов и уверен, что именно они станут той самой точкой опоры, с помощью которой удастся перевернуть мир сегодняшней энергетики.
Ветровая и солнечная энергетика продолжают развиваться ошеломляющими темпами: в 2013 году мировая выработка ветряков превысила половину годового потребления электроэнергии России. Фотоэлементы, стоимость которых за последние пять лет упала в несколько раз, по-прежнему удваивают свою общемировую установленную мощность раз в два года, и уже сегодня каждый девятнадцатый киловатт-час в Германии вырабатывается именно ими. Однако все эти хорошие новости имеют и оборотную, не столь приятную сторону: прерывистость выработки этих источников выше, чем у традиционной энергетики, а значит, им нужны колоссальные накопительные мощности.
Власти штата Калифорния уже осознали необходимость массового развертывания именно накопительных мощностей и первыми в мире законодательно (Assembly Bill 2514) вменили генерирующим компаниям довести их объем до 1 325 ГВт к 2020 году, не разрешая в противном случае строить новые солнечные и ветровые станции. И это лишь первый сигнал: нет сомнений, что аналогичные законы вынуждены будут принять и другие страны мира. Например, Германия, где возобновляемые источники энергии сегодня дают 23% вырабатываемого электричества, к 2050 году планирует в несколько раз увеличить эту цифру. Другими словами, в безветренную ночь ее снабжение почти целиком будет приходиться на какие-то накопители.
Калифорнийский стартап как раз работает над решением этой проблемы. Уже несколько месяцев проходит испытания его опытно-промышленная мегаваттная потоковая железо-хромовая батарея (проект "Терлок"). Запасая дневную выработку расположенной рядом с накопителем гелиоэлектростанции мощностью в 150 кВт, система выдает ее в сеть в вечерние и ночные часы, когда солнце не светит. Несмотря на то что емкость батареи на единицу объема уступает литий-ионным, она настолько дешевле любых современных видов аккумуляторов, что использовать ее все равно довольно выгодно. Батарея хранит энергию в виде водных растворов, в которых содержится значительное количество железа и небольшое хрома, иными словами, используются очень простые и дешевые компоненты, не являвшиеся, в отличие от лития, сколько-нибудь дефицитными.
Несмотря на все кажущиеся очевидными преимущества, компания стала первой, использующей накопители такого типа. Все дело в том, что ранее попытки эксплуатации подобной схемы быстро заканчивались деградацией батареи, случавшейся из-за нежелательных химических реакций с водой, сопровождавшихся выделением водорода и связыванием железа и хрома, выпадавших при этом в осадок. Enervault удалось найти способ обойти проблему с помощью простого сепаратора, разделяющего водные растворы до и после окисления содержащихся в них металлов. В итоге "живучесть" новинки стала довольно высокой: за несколько месяцев испытаний в рамках проекта "Терлок" не удалось зарегистрировать сколько-нибудь значимой деградации аккумулятора, выдающего 250 кВт мощности на протяжении четырех часов. Как утверждают представители компании, впервые в мире проблема незначительной живучести потоковых Fe-Cr батарей, наконец, преодолена. Особо отмечается, что мощности, способные работать десятилетия подряд, в любой момент можно легко нарастить простым увеличением объема баков с водным электролитом.
Но и новая технология не идеальна: в частности, ее КПД лишь 70%, а остальные 30% поступающей в накопитель энергии рассеивается в виде тепла. Однако создатели проекта уверены, что эта проблема не столь существенна. Главным видом накопителей в современной мировой энергетике являются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), закачивающие воду на высоту и затем сливающие ее вниз, что позволяет вырабатывать электричество за счет вращения гидротурбины. КПД таких систем практически такой же, как у железо-хромовой потоковой батареи, и это вовсе не мешает ГАЭС, отмечают в Enervault.
Более того, так же как и ГАЭС, новая технология является самым дешевым на сегодня способом хранения мегаватт-часов энергии: по мере роста размеров батареи площадь ее стенок растет много медленнее, чем объем, и чем крупнее такая батарея, тем ниже стоимость хранения. В то же время потоковый аккумулятор универсален: баки с жидкостью можно разместить везде, а вот ГАЭС требуют наличия в одном месте большого перепада высот (высоких холмов и пр.) и большого же количества пресной воды. Поэтому в равнинных и засушливых районах строить их экономически нецелесообразно, что делает рынок для потоковых накопителей крайне обширным географически.
Несмотря на то что потоковые батареи сейчас разрабатываются целым рядом компаний, именно Enervault, начавшая разработки в 2008 году, ближе всего к коммерциализации — их ближайшие конкуренты (Гарвардский университет и стартап Sun Catalytix) на этом направлении пока еще не создали даже небольших опытно-промышленных установок. Список инвесторов стартапа в этом смысле вполне показателен: кроме $ 5 млн от американского министерства энергетики еще $ 25 млн предоставили такие известнейшие инвесторы в области новых технологий, как 3M, Mitsui Global Investment, TEL Venture Capital ("дочка" Tokyo Electron) и Total Energy Ventures (отделение французского нефтегазового мэйджора Total SA).
Вопрос "Зачем нефтегазовой компании технология для возобновляемой энергетики?" на самом деле имеет простой ответ: накопление энергии нужно не только "зеленым" видам генерации. Известно, что АЭС производит одинаковое количество энергии и в час пик, и в полночь, когда потребление энергии минимально. Накапливать мегаватт-часы в моменты простоя и отдавать их при полной нагрузке нужно целому ряду стран, включая и в основном "атомную" Францию, и Россию.
Подробнее: http://i.rbc.ru/anons/item/startap_enervault_nashel_novyj_sposob_stabilnogo
