Жидкий воздух — источник чистой энергии, который игнорировался почти 50 лет и который в 2026 году получит свою первую коммерческую установку в мире.

По мере того как мировое потребление возобновляемой электроэнергии стремительно растет, впервые превысив потребление угля, растет и потребность в хранении этой энергии в периоды отсутствия солнца и ветра. В то время как одни прибегают к крупномасштабным литиевым батареям, а другие — к гидроаккумулирующим электростанциям, небольшая, но быстро развивающаяся отрасль убеждена, что существует еще лучшее решение: батареи, использующие воздух. Недалеко от деревни Каррингтон на северо-западе Англии закладываются основы для первой в мире коммерческой установки по хранению энергии с помощью жидкого воздуха. Комплекс будет представлять собой набор промышленных машин и несколько больших резервуаров для хранения, заполненных сжатым воздухом, охлажденным до жидкого состояния, с использованием избыточной возобновляемой энергии для покрытия спроса. Накопленная энергия может быть впоследствии высвобождена, когда спрос превысит предложение. Если проект окажется успешным, другие последуют его примеру. Ее разработчики, компания Highview Power, уверены, что хранение энергии с помощью жидкого воздуха поможет странам заменить ископаемое топливо чистыми возобновляемыми источниками энергии, хотя на данный момент эта технология остается дорогостоящей. Однако по мере роста потребности в хранении чистой энергии они делают ставку на то, что чаша весов склонится в пользу жидкого воздуха. Переход на возобновляемые источники энергии имеет решающее значение для сокращения выбросов парниковых газов в мире и предотвращения самых серьезных последствий изменения климата. Однако это создает проблемы для электрических сетей. Электростанции, работающие на ископаемом топливе, таком как уголь и газ, могут включаться и выключаться практически по желанию, обеспечивая предсказуемое снабжение электроэнергией в соответствии со спросом. В отличие от них, возобновляемые источники энергии работают с перебоями. Это означает, что иногда они не генерируют достаточно электроэнергии, что создает риск отключений, а иногда ее избыток — например, в ветреные дни — может повредить сеть. Важной частью решения является хранение избыточной энергии для ее высвобождения в случае необходимости. Это помогает обеспечить надежное энергоснабжение и минимизировать риск повреждения сети. По мере роста использования возобновляемых источников энергии все большее значение приобретает развитие возможностей хранения энергии в масштабах сети, утверждает Шейлин Сетеген, инженер-химик из Массачусетского технологического института (MIT), которая изучает системы хранения энергии. На протяжении десятилетий основным способом хранения энергии было гидроаккумулирующее водохранилище. Излишки электроэнергии используются для перекачки воды вверх по склону, где она хранится за плотиной. Когда энергия необходима, вода протекает через турбины, генерируя электроэнергию. В 2021 году в мире было 160 гигаватт мощности гидроаккумулирующих электростанций. В последнее время, по мере роста спроса на хранение энергии, были построены крупномасштабные системы хранения энергии в аккумуляторных батареях. Этот процесс быстро развивается и ускоряется. По данным Международного энергетического агентства, объем сетевых аккумуляторных батарей увеличился с 1 ГВт в 2013 году до более 85 ГВт в 2023 году, причем только в 2023 году было добавлено более 40 ГВт. Хранение энергии с помощью жидкого воздуха, напротив, является относительно новой технологией. Основная идея существует с 1977 года, но до этого века ей уделялось мало внимания. Процесс состоит из трех этапов. Сначала из окружающей среды забирается воздух и очищается. Во-вторых, воздух многократно сжимается до достижения очень высокого давления. В-третьих, он охлаждается до жидкого состояния с помощью многоканального теплообменника: устройства с множеством каналов и трубок, по которым транспортируются вещества с разной температурой, что позволяет контролировать передачу тепла между ними. «Энергия, которую мы получаем из сети, питает этот процесс зарядки», — объясняет Сетеген. Когда сети требуется дополнительная энергия, используется сжиженный воздух. Он извлекается из хранилища и испаряется, возвращаясь в газообразное состояние. Затем он используется для приведения в действие турбин, генерирующих электроэнергию для сети. Затем воздух снова выпускается в атмосферу. Существуют некоторые изобретательные методы экономии энергии в ходе этого процесса. Например, газы под высоким давлением нагреваются, поэтому сжатие воздуха генерирует тепло. Это тепло можно использовать для восстановления жидкого состояния воздуха во второй части процесса. «Без этих циклов рекуперации тепла эффективность процесса составляет около 50 %, но при их внедрении мы можем превысить 60 % и приблизиться к 70 %», — утверждает Cetegen. Задача состоит в том, чтобы развернуть достаточное хранение энергии с помощью жидкого воздуха, чтобы значительно ускорить экологический переход. Новый завод в Манчестере — первая в мире инициатива коммерческого масштаба. Ее строит компания Highview Power, которая уже 20 лет занимается разработкой систем хранения энергии с помощью жидкого воздуха. Она следует по стопам пилотной установки в соседнем городе Пилсбери. Завод в Каррингтоне сможет хранить 300 мегаватт-часов электроэнергии, что достаточно для покрытия кратковременного отключения электроэнергии для 480 000 домов. Он будет введен в эксплуатацию в два этапа, как объясняет исполнительный директор Ричард Бутланд. В августе 2026 года планируется запуск турбины. Она не будет генерировать электроэнергию, но будет способствовать стабилизации электросети. По словам Батланда, в настоящее время операторы электросетей иногда прибегают к запуску газовых электростанций для стабилизации сети. «Это влечет за собой огромные затраты для системы», — утверждает он. Предлагая альтернативный метод стабилизации, «мы можем избежать этого». Ожидается, что система хранения энергии с помощью жидкого воздуха начнет функционировать в 2027 году. Highview намерена получать прибыль, продавая электроэнергию в сеть, когда она наиболее востребована. То есть, хотя хранение энергии является важной технологией, ее экономическая целесообразность сложна, утверждает Сетеген. В исследовании, опубликованном в марте, она и ее коллеги оценили жизнеспособность хранения энергии с помощью жидкого воздуха в 18 регионах США. Они сравнили восемь различных сценариев декарбонизации с разными уровнями внедрения возобновляемых источников энергии. Гидроаккумулирующие электростанции чрезвычайно эффективны и работают в течение десятилетий, но их эффективность зависит от местоположения, поскольку они требуют наличия источника водоснабжения. С другой стороны, аккумуляторные батареи обладают высокой эффективностью и могут быть установлены в любом месте, но их необходимо заменять примерно через 10 лет. Жидкий воздух имеет преимущество в том, что он может хранить энергию дольше, чем батареи, с минимальными потерями. По мере того, как страна начинает переход к зеленой энергии, ее электросеть необходимо перестроить, чтобы адаптироваться к изменениям. «Мы перестраиваем все сети по всему миру, основываясь на новом поколении», — утверждает Бутланд. И это вполне может означать использование большого количества жидкого воздуха для хранения энергии. Нажмите здесь, чтобы прочитать больше статей BBC News Mundo. Подпишитесь здесь на нашу новую рассылку, чтобы каждую пятницу получать подборку лучших материалов недели. Вы также можете следить за нами на YouTube, Instagram, TikTok, X, Facebook и на нашем канале WhatsApp. И не забывайте, что вы можете получать уведомления в нашем приложении. Загрузите последнюю версию и включите их.