Долговременное хранение энергии – необходимое условие для энергетического перехода

Американская компания ESS Inc. – производитель проточных цельнолитых аккумуляторов с длительным сроком службы для коммерческих и коммунальных целей – в партнерстве с Форумом граждан за ответственные энергетические решения (CRES) и Энергетической ассоциацией Соединенных Штатов (USEA) опубликовали документ под названием «Долговременное хранение энергии – ключ к максимальному использованию безуглеродной электроэнергии». В документе на основе анализа данных о несоответствии спроса на электроэнергию, выработанную из возобновляемых источников энергии (ВИЭ), и возможностью поставок ее потребителям, полученных от ряда системных операторов США, отмечается потребность в системах накопления энергии c долговременным временем хранения (Long-Duration Energy Storage, LDES) для создания эффективной низкоуглеродной энергетической системы, т.к. позволит избежать вынужденных сокращений поставок электроэнергии, выработанной из ВИЭ.

Последствия вынужденного сокращения выработки электроэнергии ВИЭ-генерацией

В 2021 г. на долю солнечной генерации приходилось 17% общего объема производства электроэнергии в Калифорнии, а на долю ветровой – 8%. По данным системного оператора штата Калифорния CAISO в 2021 г. вынужденный недоотпуск электроэнергии составил примерно 1400 ГВт*ч для солнечной генерации и почти 80 ГВт*ч для ветровой, а в общей сложности вынужденный недоотпуск электроэнергии со стороны ВИЭ-генерации составил чуть более 1500 ГВт*ч, что достаточно для обеспечения электроэнергией почти 220 000 домохозяйств в Калифорнии в течение года. В первой половине 2022 г. недоотпуск электроэнергии потребителям штата составил почти 2000 ГВт*ч для солнечной генерации и почти 90 ГВт*ч для ветровой.

В августе 2022 г. в операционной зоне CAISO объем выбросов CO2 на 1 ГВт*ч выработанной электроэнергии составил примерно 233 млн тонн. Таким образом, если бы все 1500 ГВт*ч недоотпущенной потребителям в 2021 г. электроэнергии, которую могла бы выработать ВИЭ-генерация, были бы сохранены для последующего использования, можно было бы избежать выбросов углекислого газа в объеме более 350 000 тонн CO2, что эквивалентно годовым выбросам CO2 более чем 76 000 легковых автомобилей.

Типы LDES

Согласно опубликованному документу, существует целый ряд технологических вариантов для расширения возможностей длительного хранения энергии. К основным LDES, используемым для управления режимами работы энергосистемы, относятся гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), на долю которых в настоящее время приходится 95% накопителей энергии коммунального масштаба в США.

Литий-ионные аккумуляторные батареи, которые исторически доминировали среди новых систем накопления энергии, в настоящее время не могут обеспечить экономически выгодную продолжительность хранения энергии, превышающую четыре часа. Дополнительной проблемой для данного типа накопителей энергии является их зависимость от цепочки поставок, в которой доминируют иностранные государства. Поддержка технологий хранения энергии следующего поколения будет иметь решающее значение для полного использования потенциала ВИЭ-генерации.

Также в документе отмечаются значительные перспективы для увеличения продолжительности хранения энергии, которые обеспечивают новые технологии. Так, технологии преобразования энергии в газ, например водород, могут обеспечить хранение энергии в течение недель или даже месяцев. Различные альтернативы LDES, не требующие использования дорогостоящих полезных ископаемых, которые не всегда доступны в США, имеют дополнительное преимущество в отношении повышения энергетической безопасности страны.

Рекомендации по политическим решениям

В конечном счете тип LDES, наиболее подходящий для конкретного региона, будет зависеть от таких факторов, как доля возобновляемых энергоресурсов в региональном энергобалансе или обслуживаемая электрическая нагрузка.

Регионы, в которых ожидается значительный рост строительства автономных накопителей энергии, вероятно, будут включать городские районы с высоким спросом на электроэнергию и, вероятно, более высокими доходами, но не подходящими для строительства ВИЭ-генерации.

В документе приводятся рекомендации, включая политические меры и целенаправленное участие в работе энергорынка, которые могли бы снизить неопределенность для инвесторов и разработчиков проектов строительства LDES:

• Четкое и ясное нормативное определение LDES как класса активов, отличного от традиционных технологий кратковременного хранения энергии. Это поможет обеспечить определенность для инвесторов и разработчиков проектов строительства LDES, поскольку прояснит, какие регулирующие структуры и программы стимулирования применяются к технологиям LDES.
• Меры по стимулированию инвестиций в технологии LDES и снижению стоимости экологически чистой энергии для потребителей. Увеличение финансовой поддержки новых технологий будет способствовать развертыванию проектов строительства LDES и полному использованию их потенциала для содействия сокращению выбросов CO2 в энергетическом секторе.

Информационно-аналитический ресурс SEi