Как накопить энергию

Центр стратегических разработок представил экспертно-аналитический доклад «Рынок систем накопления электроэнергии в России: потенциал развития». Системы накопления энергии (СНЭ) получили стимул для развития в связи с активным распространением солнечной и ветроэнергетики, а также электромобилей. За последние 10 лет объем мирового рынка СНЭ увеличился почти в три раза. Агентство Navigant Research прогнозирует к 2025 г. рост глобального рынка систем накопления энергии до 80 млрд долларов США (2,5 млрд долларов по итогам 2017 г.).

Зачем нужны такие высокотехнологичные системы? Эффективные СНЭ позволят сгладить неравномерность выработки электроэнергии на солнечных и ветростанциях, а удешевление производства батарей для электромобилей приведет к быстрому переходу на этот вид транспорта и вытеснению с рынка машин с двигателем внутреннего сгорания на бензине и дизеле. Технологический прогресс ведет к значительному удешевлению производства таких систем, что позволит сделать возобновляемую энергетику еще более эффективной, а электромобили доступными широкому кругу потребителей. Развитие СНЭ является ключом к энергетической трансформации мира, о которой столько говорят в последнее время. Это та самая потенциальная угроза на ближайшие десятилетия российской экономике, зависящей от экспорта нефти и газа.

По данным авторов доклада установленная мощность стационарных СНЭ (без учета гидроаккумулирующих станций в гидроэнергетики) достигла в мире к середине 2017 г. 5 ГВт. «Физические принципы, используемые в СНЭ, известны очень давно, а «литиевая» технологическая революция в аккумуляторах малой мощности и емкости для носимых устройств стартовала более четверти века назад, СНЭ с относительно большими мощностями (более 10 кВт) и емкостями (более 10 кВт∙ч) получили широкое распространение и начали массово менять энергетику менее 5 лет назад», — отмечает ЦСР.

Авторы российского доклада отмечают планы и успехи развитых стран в этой области. В американском штате Калифорния планируется к 2020 г. ввести 1 325 МВт накопительной мощности. В 2016 г. британская компания National Grid закупила 201 МВт систем накопления энергии для регулирования частоты. Китай относит накопление энергии к одной из 8 ключевых сфер развития энергетики, до 2021 г. планируется ввести 46 ГВт СНЭ.

Стоимость литий-ионных аккумуляторов для электроэнергетики и электромобилей быстро снижается: с 2010 по 2016 гг. стоимость таких аккумуляторов упала почти в 4 раза — с 1 тыс. до 273 долларов США за кВт∙ч — и продолжает снижаться в среднем до 20% в год. Ожидается, что к 2030 г. цена на литий-ионные ячейки составит 74 долларов США за кВт∙ч.

ЦСР считает, что российский сегмент рынка систем накопления энергии к 2025 г. может составить до 8,6 млрд долларов США в год, а развитие технологий и производственных мощностей должны быть ориентированы как на внутренний рынок, так и на экспорт. Выделены три перспективных направления: так называемый интернет энергии, предполагающий использование систем накопления электроэнергии в распределенной энергетике; «новая генеральная схема» — использование СНЭ в централизованной энергетике; и водородная энергетика — аккумулирование электроэнергии в водородном цикле.

Согласно оценкам ЦСР, в России действует более 15 предприятий, выпускающих различного рода электрохимические накопители энергии и суперконденсаторы. Практически все они ориентированы исключительно на военный заказ, а производство осуществляется в основном по устаревшим технологиям. За последние два года в России появились новые производственные мощности: «Энер Зет» (литий-ионные аккумуляторные батареи), «ИнЭнерджи» работает в сфере водородной энергетики и топливных элементов. Запущено в строй производство суперконденсаторов «ТЭЭМП». «Лиотех» выпускает литий-ионные аккумуляторы, его производственные мощности составляют 1 ГВт∙ч аккумуляторных ячеек в год.

Одно из предполагаемых направлений — применение систем накопления энергии на базе водородного цикла для экспортных поставок энергоносителей в Японию и другие страны Азиатско-Тихоокеанского региона. По данным Navigant Research, мировой рынок водорода энергетического назначения (водородного топлива) для использования в автомобилях с топливными элементами, для собственной генерации на базе топливных элементов в домохозяйствах и коммерческой недвижимости, а также в централизованной генерации на базе сочетания топливных элементов и газовых турбин или только водородных газовых турбин оценивается на уровне 49,8 млрд долларов США к 2030 г. Мировой спрос в этот период предполагается в 14–15 млн т в год. Цены в Соединенных Штатах и Японии прогнозируются в 3,3–3,5 долларов за кг. Так, стратегическая программа Министерства экономики, промышленности и торговли Японии оценивает спрос на энергетический водород на уровне 2,2 млн т в год в электроэнергетике и домохозяйствах и 0,8 млн т в год на заправочных станциях для автомобилей с топливными элементами. При этом рассматриваются три технологических варианта транспортировки водорода: в сжиженном виде в криогенных баках; в виде органического гидрида; в виде неорганического гидрида — сжиженного аммиака.

Возможности России по производству водорода методом электролиза воды, по оценке ЦСР, составляют 5-6 млн т в год. «Гидроинжиниринг Сибирь» и Институт арктических технологий МФТИ разработали пилотный кейс создания предприятия по производству и транспортировке водорода на экспорт в виде органического гидрида производительностью 36 тыс. т в год стоимостью в 9,55 млрд рублей. Предполагается, что оно будет использовать электроэнергию, вырабатываемую на Усть-Среднеканской ГЭС, и расположится в пригороде Магадана.

***

Рынок накопителей электроэнергии в энергетике, по мнению экспертов, является одним из самых перспективных рынков высоких технологий в мире, демонстрирующим экспоненциальные темпы роста. McKinsey Global Institute включил этот тип технологий в число 12 наиболее значимых для развития мировой экономики. По прогнозу Bloomberg New Energy Finance, в период 2016–2030 гг. объем инвестиций в системы накопления электроэнергии превысит 100 млрд долларов США.

Мария Кутузова