Материалы будущего для хранения энергии

Альтернативная энергия — это энергия, получаемая из природных источников, которые пополняются со скоростью, превышающей скорость ее потребления. Среди возобновляемых источников — солнце, ветер, приливы и отливы, гидроэнергия, геотермальная энергия, биомассы, приливы и отливы. Несколько стартапов из разных стран выдвигают свои идеи, в которых используются повседневные материалы.

Соль

Норвежская компания Kyoto Group разработала технологию Heatcube. Она представляет собой вертикальные резервуары, заполненные солью. Они нагреваются от электричества, а затем удерживают тепло.

Главный технолог компании Бьярке Бухбьерг подчеркивает: «При всем ажиотаже вокруг аккумуляторных технологий для электромобилей люди забыли об огромном спросе на тепло для промышленности, которое не может быть получено от электрических батарей. Это большая проблема, и мы не можем позволить себе игнорировать ее».

Соль также планирует использовать молодая компания Malta из США. В ней заявляли, что система призвана дополнить, а не конкурировать с другими технологиями хранения энергии.

В отличие от относительно редких компонентов электрических батарей, соль широко распространена и легко добывается. Она способна аккумулировать тепло с минимальным разложением и практически отсутствующими токсичными побочными продуктами. Предполагается, что солевые резервуары можно будет перезаряжать тысячи раз в течение 40 лет.

Доктор Роберт Барторп из Шеффилдского университета констатирует: «Расплавленная соль станет важной частью энергетического баланса. Это фантастическая технология, обеспечивающая высокие температуры в промышленных масштабах».

Кирпичи и гель

Представители американской компании Rondo утверждают, что их тепловая батарея из огнеупорных кирпичей может хранить энергию в два раза дешевле, чем водородные и химические накопители. Их разработка собирает возобновляемое электричество и превращает его в тепло с помощью отдельных панелей, похожих на те, что используются в тостерах. В Rondo заявляют, что кирпичи могут нагреваться до 1,5 тыс. ºC и способны хранить энергию в течение нескольких дней.

Компания Sunamp из Великобритании получила государственное финансирование в размере $11,7 млн на испытания своей системы Plentigrade в ста домах страны. Технология основана на аккумулировании тепла и холода в особенном материале, который похож на гель, что используется в карманных грелках для рук. По заявлениям представителей компании, Plentigrade в четыре раза эффективнее сохраняет тепло в резервуарах с водой по сравнению с другими методами.

Воздух, бетон, сталь

Еще один способ — охлажденный сжиженный воздух. Именно с ним работает британская Highview Power. Их технология может в течение пяти часов сохранять энергию.

Другая британская компания — Cheesecake Energy использует электродвигатель для работы воздушного компрессора, который создает сжатый воздух и тепло. Затем батарею можно разрядить, запустить процесс в обратном направлении и получить электричество.

Среди производителей тепловых батарей c альтернативными материалами — норвежская компания EnergyNest, которая нагревает особый бетон, и немецкая Lumenion, которая накапливает энергию в стальных модулях при температуре до 650 ºC.

Польза от накопления тепла

Консалтинговая компания McKinsey в отчете за 2022 год отметила преимущества технологии долговременного хранения энергии и ее потенциальный вклад в снижение выбросов. Согласно расчетам, цена производства тепла из водорода составляет $65–100 за МВт·ч, газа с улавливанием и хранением углерода — $45–55, а теплового накопителя — уже $15–25.

Существуют потенциальные коммерческие риски, обусловленные относительной новизной отрасли и различной степенью зрелости технологий. В докладе содержится призыв инвестировать в демонстрационные установки для повышения осведомленности.