Нові технології накопичення зеленої енергії

Використання відновлюваних джерел енергії, таких як сонце та вітер, набирає популярності у всьому світі. Однак, коли ці джерела не активні, постає питання, як зберігати енергію для подальшого використання. Технології зберігання енергії стають важливим елементом у досягненні енергетичної незалежності, однак створення доступних і ефективних рішень для довготривалого зберігання енергії залишається однією з основних задач для вчених.

Однією з головних проблем є так звані «темні затишшя» — періоди, коли відновлювані джерела енергії виробляють менше енергії, ніж потрібно. У таких випадках країни, зокрема Німеччина та США, змушені покладатися на традиційні джерела енергії, такі як газові, нафтові та вугільні електростанції. У Німеччині, наприклад, на початку 2023 року протягом тижня виробництво енергії з відновлюваних джерел впало до менш ніж 30% від загальної кількості виробленої енергії.

Тому розробка технологій для ефективного зберігання енергії на довгий термін стала однією з ключових задач для вчених у всьому світі. Традиційні батареї, зокрема літій-іонні, здатні ефективно зберігати енергію тільки на короткий термін. Вони використовуються для балансування коливань в енергетичних мережах протягом дня, однак вони не здатні підтримувати тривале зберігання енергії впродовж кількох діб чи тижнів.

Одним з можливих рішень є нові типи батарей, які розробляються для довготривалого зберігання енергії. Останнім часом активно працюють над натрієвими батареями, які мають замінити літій-іонні. Натрій є більш доступним та дешевшим елементом для добування. Іншою перспективною технологією є редокс-акумулятори, в яких енергія зберігається в рідких розчинах, що дозволяє масштабувати потужності за рахунок збільшення обсягів електролітів, що значно дешевше, ніж збільшення обсягів літієвих батарей.

Однак всі ці технології мають свої проблеми. Наприклад, редокс-акумулятори і залізно-повітряні батареї мають більші втрати енергії, оскільки можуть віддавати лише до 60% енергії, що була в них збережена. Проте більший розмір таких батарей може допомогти подолати цю проблему, оскільки їх можна використовувати в періоди, коли енергія з відновлюваних джерел коштує дорожче, і невеликі втрати не будуть так критичні.

Також активно розробляються механічні системи зберігання енергії, такі як маховики та стиснуте повітря. Маховики зберігають енергію в обертових дисках, які можуть зберігати енергію протягом тривалого часу, а при необхідності віддавати її через генератор. Система з стисненим повітрям складається з великих резервуарів, де стиснене повітря зберігається під високим тиском і може бути використано для виробництва енергії через турбіни.

Ще одним перспективним напрямом є зберігання енергії у вигляді тепла або газу. Це включає використання надлишкової енергії для нагрівання води або інших матеріалів, які можуть зберігати тепло. Ця технологія дозволяє зберігати енергію на декілька днів, хоча вона ще знаходиться на стадії розвитку. Також цікавим є використання водню як довготривалого енергоносія. Водень може бути використаний для зберігання енергії, коли надлишок енергії з відновлюваних джерел перетворюється на водень, який потім може бути використаний для генерації електрики.

Однак, для того, щоб ці технології стали доступними для широкого використання, важливо знизити їхню вартість. Більшість таких рішень потребує значних інвестицій у виробництво і технології. Вчені та інженери зараз активно працюють над зменшенням витрат, щоб зробити ці технології доступними для масового використання.

З точки зору економіки, важливо враховувати, що зберігання енергії вимагає значних інвестицій, що можуть суттєво вплинути на витрати на відновлювану енергію. Прогнози показують, що вартість літій-іонних батарей може знизитись, однак це не стосується технологій для довготривалого зберігання енергії. Тому важливо створити економічно доцільні рішення для довготривалого зберігання, щоб не залежати від вуглеводневих джерел енергії.