В настоящее время «прямое накопление энергии» уже привлекает внимание многих инвесторов, «системы накопления тепловой энергии» демонстрируют уверенный рост. Согласно докладу Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) к 2030 году мощность систем хранения энергии увеличится втрое, а развитие новых технологий будет еще больше стимулировать рынок.
Соавторы отчета Франсиско Бошелл и Лилиана Гомес представили результаты своего доклада о перспективах инноваций, в котором основное внимание было уделено эволюции систем хранения тепловой энергии. В начале презентации компания Boshell подчеркнула, что, несмотря на последние тенденции, объем установленных аккумуляторов тепла почти в шесть раз превышают глобальные возможности непосредственного хранения энергии.
До 2030 года ожидается быстрый рост накопителей тепловой энергии.
По мнению Boshell: «Быстрый рост связан с системами централизованного теплоснабжения, где аккумулированная тепловая энергия может сохранять энергию в течение более длительного периода. На декабрь 2019 года было установлено 230 ГВт-ч тепловой энергии, включая солнечные накопители на крышах».
К 2030 году мощность вырастет до 800 ГВт-ч, что более чем в три раза превысит текущую установленную мощность. Но для этого потребуются инвестиции в размере 15-30 миллиардов долларов.
Большинство установленных аккумуляторов тепловой энергии представляют собой аккумуляторы расплавленной соли. Из 93 действующих в мире концентрированных солнечных электростанций 47% используют системы хранения расплавленной соли. Чтобы соответствовать энергетическому сценарию, согласованному с Парижским соглашением IRENA, существующие 21 ГВт-ч глобальных хранилищ расплавленной соли должны быть увеличены до 491 ГВт-ч к 2030 году.
Крупнейшие хранилища концентрированной тепловой солнечной энергии находятся в Испании. В стране имеется почти 7 ГВт-ч хранилищ энергии в виде расплавленной соли, в то время как в США и Южной Африке около 4 ГВт-ч хранилищ. В совокупности на эти страны приходится почти 80% всех хранилищ энергии в виде расплавленной соли.
В ходе вебинара Гомес спросили, в каких областях рынка, по ее мнению, будет происходить распространение аккумуляторов тепла. Она сказала: «Я лично думаю, что это окажет более сильное влияние на определенные промышленные сектора, чем на определенные географические области. Мы стали свидетелями борьбы за проникновение возобновляемых источников энергии в некоторые области промышленности, где есть большой потенциал для хранения энергии».
Батареи на расплавленной соли могут выйти за рамки концентрированной солнечной энергии.
Об инновациях в области расплавленной соли говорится: «Следующее поколение может увеличить диапазон рабочих температур и производительность, что существенно повысит эффективность преобразования концентрированных солнечных электростанций».
Расплавленные соли являются дорогостоящими и могут вызывать коррозию. Помимо этого, системы с расплавом солей также нуждаются в резервных запасах энергии, чтобы минимизировать риск замерзания соли. В связи с этим авторы отчета рекомендуют использовать различные типы теплоаккумуляторов в ветряных проектах.
Например, для проекта Siemens Gamesa (Мюнхен, Германия) используются аккумуляторы тепловой энергии. Демонстрационный проект сохраняет энергию за счет нагрева подземных пород примерно до 750 ° C.
В отчете цитируются выводы компании Siemens Gamesa: «Теоретически эффективность этого подхода в обоих направлениях может достигать около 50% благодаря эффективности паровой турбины.
«Однако общая стоимость потенциально очень мала из-за использования дешевых, хорошо масштабируемых материалов для хранения энергии и интеграции с существующей инфраструктурой, такой как паровые турбины и генераторы тепловых электростанций, которые больше не работают».
Накопление тепловой энергии может объединить спрос на тепло и электроэнергию.
Докладчики неоднократно обращали внимание, что способность аккумулирования тепловой энергии может смягчить скачки энергопотребления. Поскольку некоторые методы хранения позволяют хранить энергию в течение длительного времени, возможно, даже сезонное хранение энергии.
В отчете это называется «разрозненным мышлением». Эффективное хранение тепловой энергии позволит обеспечить экономичное «соединение секторов» энергетики, транспорта и отопления. В соответствии с этим, в отчете говорится, что политики не рассматривают хранение энергии как часть «общесистемного подхода».
Трудно соблюдать единый подход в отношении аккумулирования тепловой энергии, но более широкая политика ЕС охватывает все страны. В Великобритании создан исследовательский фонд по хранению жидкого воздуха. В Индии для транспортировки продуктов питания используется непрерывная холодовая цепь. Китай стимулирует применение систем хранения энергии для всех отраслей возобновляемой энергетики.
Британский проект по производству жидкого воздуха получил государственное финансирование в размере 2,6 млн. долларов (1,9 млн. фунтов стерлингов) на разработку исследовательской установки мощностью 5 МВт. Построенная совместно с японской компанией Sumitomo Heavy Industries, установка преобразует воздух в жидкость. Когда энергосистеме требуется энергия, накопленное тепло от компрессоров нагревает воздух до более высокой температуры, чем первоначально сохраненная. Декомпрессированный воздух затем может приводить в движение турбины в течение пяти часов.
В ноябре 2020 года началось преобразование демонстрационного объекта в промышленную установку мощностью 50 МВт. Компания Sumitomo при содействии государства планирует построить 20 хранилищ мощностью 100 МВт.