Одна из главных проблем возобновляемых источников энергии, в частности, ветра и солнца, на которые человечество рассчитывает в первую очередь, в том, что они изменчивы. Солнечная энергия, например, недоступна ночью, менее доступна в облачные дни, а в солнечные, наоборот, возникает ее избыток.
С ветром ситуация не лучше. В 2021 году Европа испытала «ветровую засуху» — скорость ветра почти по всему континенту снизилась по сравнению с периодом 1991-2020 годов. Эффективность работы ветрогенераторов тоже снизилась. Крупнейшая датская энергетическая компания Ørsted сообщила, что ее потери из-за этого явления составили €380 млн. Межправительственная группа экспертов по изменению климата предсказывает, что в будущем снижение скорости ветра может стать более частым явлением.
Операторам систем передачи приходится иметь дело с огромными перепадами — им нужно корректировать нагрузку так, чтобы равномерно распределять энергию в течение всего дня. Например, когда солнечные панели в какой-то день вырабатывают больше энергии, чем нужно, операторы отключают часть из них — излишки энергии фактически выбрасываются.
Решить эту проблему можно, если придумать, как хранить излишки генерируемой энергии. Сейчас для этого нет хорошего способа: традиционно используемых литий-ионных аккумуляторов хватает ненадолго, а их емкость со временем снижается. С ними связана и еще одна проблема: для производства нужен кобальт, а 70% всего кобальта в мире добывают в Демократической Республике Конго. Это значит, что цепочка поставок очень неустойчивая — любое происшествие приведет к срыву производств по всему миру. К тому же само по себе производство кобальта требует много воды и энергии, а добывающие компании часто используют детский труд, так что назвать этот процесс ответственным и экологичным сложно.
Технологии, которые позволяют сделать альтернативные источники энергии более стабильными, уже существуют. Это, например, гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), которые используются для выравнивания суточного потребления электроэнергии. Когда нагрузки на сеть минимальные, избыток электроэнергии используется для перекачки воды в верхний резервуар, а в моменты пиковых нагрузок сбрасывается в нижний, генерируя электроэнергию, то есть по сути возвращая накопленные излишки.
Другая технология — хранение энергии с помощью сжатого воздуха. Принцип похож на ГАЭС: избыток энергии идет на подачу воздуха в резервуар, где тот хранится под давлением, а в моменты пиковых нагрузок выпускается и используется для вращения турбин, которые генерируют электричество. Есть также железо-воздушные аккумуляторы, батареи на расплавах солей.
Однако все эти технологии требуют масштабирования. Отрасль нуждается в значительно большем объеме инвестиций, чем есть сейчас, считает Ширли Менг, специалист по материаловедению и инженер в Университете Чикаго. «По сути мы пытаемся перепридумать всю систему электросетей», — констатирует она.
Подробнее на РБК:
https://trends.rbc.ru/trends/green/65f94aed9a79477c684bffc0?from=copy