Вчені Массачусетського технологічного інституту (MIT) опублікували в науковому журналі Joule роботу під назвою «Вимоги до систем накопичення енергії й витрати на розвиток відновлюваної енергії для декарбонізації енергосистеми» (Storage requirements and costs of shaping renewable energy toward grid decarbonization).

Про це пишуть ЕлектроВєсті.

Автори склали та розрахували модель енергосистем, в яких 100% електроенергії виробляють сонячна і вітрова енергетика, для чотирьох штатів США — Аризони, Айови, Массачусетсу і Техасу. Їх завданням було з’ясувати, якою повинна бути вартість систем накопичення енергії (СНЕ), щоб така система в цілому виконувала всі вимоги по надійності енергопостачання та була конкурентоспроможною за вартістю. Часовий горизонт дослідження — 20 років. Такий термін дозволяє врахувати всілякі сценарії розвитку попиту і профілів вироблення вітрової та сонячної генерації.

Автори прийшли до висновку, що вартість технологій зберігання енергії для виконання зазначених умов не повинна перевищувати 20 доларів США за кіловат-годину місткості СНЕ. Це відповідає майже 90% зниження нинішніх витрат на матеріали та виробництво накопичувачів.

Вимога такої низької вартості накопичувачів в умовах моделі пояснюється тим, що рідкісні, але іноді істотні за обсягами дефіцити вироблення сонячних і вітрових електростанцій повинні покриватися відповідними потужностями сховищ енергії. Попросту кажучи, має бути багато всього (і накопичувачів і сонячних і вітрових електростанцій), а значить, для досягнення конкурентоспроможності системи в цілому, СНЕ повинні бути настільки дешевими.

Однак якщо 5% споживання електроенергії покривається за допомогою інших технологій, ситуація змінюється кардинальним чином. Тут вже накопичувачі енергії вартістю приблизно 150 доларів США дозволяють в повній мірі виконати умову конкурентоспроможності. Така вартість виглядає цілком досяжною.

Цей момент дуже важливий, оскільки система зі 100% часткою вітрової та сонячної енергетики — це штучний, модельний варіант, який у великих економіках навряд чи коли-небудь буде реалізований. А ось система з великою часткою сонця і вітру — це цілком реальний сценарій майбутнього розвитку, і автори показують, що така система може функціонувати економічно ефективно при досить високій вартості систем зберігання енергії.

Автори не ставили перед собою завдання детально описати, як саме будуть забезпечуватися решта 5%. Може йтися про «додаткової генерації» або управління попитом. Дослідники також приходять до очевидного висновку, що розширення мережі для міжрегіональних перетоків допоможе пом’якшити коливання вироблення відновлюваної енергії.

В іншій відомій моделі енергетичної системи, створеної Марком Джейкобсоном і його колегами передбачається, що 100% глобального споживання енергії забезпечується виключно за допомогою «води, вітру і сонця». Система так і називається: WWS (water, wind, solar). Автори не розглядають опцію гідроенергетики, це не входило в їх завдання.

В ході дослідження також було зроблено спробу визначити найбільш підходящі технології зберігання енергії, які могли б відповідати вирахуваному вартісному критерію (20 доларів США за кіловат-годину). Автори не приходять до однозначного висновку. Відзначається, що ГАЕС і системи на стиснутому повітрі (CAES) мають низьку вартість місткості, але можливості їх впровадження обмежені географією, а щільність енергії значно нижча, ніж в електрохімічних системах. Електрохімічні накопичувачі, з іншого боку, мають набагато більш високу вартість місткості, яка посилюється деградацією з плином часу і необхідністю заміни пристроїв. Потенціал зниження вартості СНЕ високий, однак залишається неясним, чи досяжна в майбутньому задана вартісна мета.