Корпорации Siemens, RWE, General Electric, а также спонсируемый Биллом Гейтсом стартап Energy Cache создают новый рынок хранения энергии. Идея в том, чтобы вместо традиционных батарей использовать воду, вагоны или другие грузы, подъем которых будет аккумулировать энергию, а спуск — высвобождать ее.
«Электричество — единственный товар массового потребления, который в мире не складируют в запасы. Если хранилища для энергии станут дешевыми и емкими, это даст огромный экономический эффект»,— описывает проблему глава складского подразделения компании General Electric Прескотт Логан.
Всех имеющихся сегодня на планете аккумуляторных батарей не хватит, чтобы сохранить энергию даже для 15-минутного обеспечения мировых потребностей. При этом традиционные накопители электричества весьма дороги в изготовлении и эксплуатации.
В эффективных хранилищах нуждается $260-миллиардная (столько инвестиций в нее было вложено в 2011 г.) индустрия возобновляемой энергии, поскольку солнечные и ветровые электростанции, в отличие от угольных и атомных, производят электричество не равномерно, а волнами, цикличность которых зависит от погодных условий. Эта проблема особенно актуальна для Германии, взявшей курс на полное избавление от ядерных реакторов.
Чтобы сберечь избыточное электричество, компании пытаются закачивать воздух в солевые шахты и закатывать на вершину холма пустые вагоны, обучаясь с минимальными потерями возвращать энергию, выпуская воздух и спуская вагоны. Стартап, финансируемый Биллом Гейтсом, проводит аналогичные эксперименты с горнолыжными подъемниками.
По данным консалтинговой фирмы Pike Research, в нынешнем году инвестиции в подобные технологии складирования энергии составят $2,6 млрд., в 2015 г. они достигнут $9,2 млрд. а к 2021 г. возрастут до $25 млрд. в год.
Идея подъема воды в целях сбережения энергии возникла более 100 лет назад, и соответствующие технологии доказали свою эффективность по сравнению с батарейными способами хранения. По данным Института исследования электроэнергии (EPRI), в мире методами закачки воды сохраняется свыше 127 тыс. МВт, или 99% всей сберегаемой энергии.
Однако эти технологии имеют много минусов. Они требуют наличия возвышенности определенной высоты с достаточно емким резервуаром. Из-за протестов экологов получение разрешений на эксплуатацию таких возвышенностей может оказаться долгим, дорогостоящим и непростым делом. К тому же регулировать стабильное напряжение в сети электропередач путем закачек и спусков воды очень сложно, поскольку потоки воды нельзя быстро остановить и обратить вспять.
Технология закачки воздуха в подземные резервуары появилась гораздо позднее, в 1970-х гг. В настоящее время лишь два предприятия в Германии применяют этот метод для хранения энергии. Американская корпорация RWE обещает усовершенствовать данную технологию к 2016 г., однако мало кто верит в ее успех. К крупным подземным хранилищам нелегко приспособить электрогенерирующие турбины, к тому же они не отличаются надежностью.
Новый метод недавно предложил стартап Energy Cache, который финансирует миллиардер Билл Гейтс. Вместо воды или воздуха компания учится использовать гравий, перемещая его вверх-вниз на нескольких подъемниках, подобных горнолыжным. По утверждению президента Energy Cache Аарона Файка, его системы окажутся на 40% дешевле тех, что работают с водой.
Над схожим проектом работает американская компания Advanced Rail. Через девять месяцев она обещает представить экономически выгодное хранилище для 300 МВт энергии. В ее системе стоимостью $50 млн. вверх-вниз будут перемещаться вагоны по железнодорожным рельсам.
Более экзотическую идею разрабатывает компания Bright Energy Storage Technologies (BEST). Она учится хранить энергию, размещая гигантские полимерные мешки со сжатым воздухом на дне океана под толщей воды. Один конец похожего на огурец мешка крепится к шлангу для закачки воздуха на поверхности, а из другого этот воздух может быстро подаваться на турбины, как только возникнет потребность в энергии. Массы воды позволят сохранять стабильное давление независимо от количества выпущенного из мешка воздуха. Такие хранилища, по замыслу проектировщиков, должны обеспечить существенную экономию, так как они не требуют затрат на оборудование подземных или водных резервуаров и не нуждаются в постоянном применении сложного механического оборудования — водные массы возьмут на себя большую часть работы.
