Резерв на будущее
Как развиваются технологии хранения энергии
Только произвести энергию недостаточно, ее запасы еще нужно где-то хранить. Ученые стремятся создать все более совершенные аккумуляторы и за последние годы придумали немало интересных разработок. «РБК Тренды» ознакомились с некоторыми из них.
Рынок сохранения энергии активно растет и продолжит развиваться в ближайшие годы. Это подтверждают данные экономического агентства BloombergNEF (BNEF): мировой рынок накопления энергии вырос почти втрое в 2023 году, а к 2030 году будет расти ежегодными темпами в 21%.
Без эффективных решений для хранения энергии невозможно представить развитие технологий, на которые сегодня возлагаются большие надежды, — от электромобилей до систем искусственного интеллекта и космических исследований.
Последние 30 лет весь мир пользуется литий-ионными аккумуляторами. И хотя они по-прежнему остаются лидерами рынка, у этой технологии достаточно минусов, которые вынуждают ученых искать альтернативу: высокая пожароопасность, чувствительность к температурам, довольно высокая скорость саморазряда (потеря 3–5% заряда в месяц).
Главная задача ученых сейчас — создавать аккумуляторы, которые смогут хранить больше энергии, работать дольше, будут более дешевыми в производстве и, как следствие, более доступными. Еще один важный запрос общества, с оглядкой на который ведутся все научные разработки, — это запрос на зеленую и возобновляемую энергию.
Громкие эксперименты в отрасли
Альтернативные батареи и никакого лития
Последние годы отмечены резким ростом интереса к альтернативным типам батарей на рынке хранения энергии, что делает их перспективными кандидатами на роль ключевых решений для устойчивой энергетики. Среди наиболее обсуждаемых технологий — натриево-ионные (Sodiumion), калий-натриевые (K-Na/S) и твердотельные батареи, каждая из которых обещает преодолеть проблемы традиционных литий-ионных систем по производительности и экологичности.
Натриево-ионные батареи — одна из наиболее перспективных альтернатив литий-ионным аккумуляторам. Благодаря замене дорогостоящего лития на более доступный и дешевый натрий эти батареи могут значительно сократить производственные затраты, сохраняя высокую эффективность.
В последние годы исследования существенно продвинулись в вопросах повышения долговечности и стабильности таких батарей. Важным достижением стало использование новых материалов для анода и катода.
Анод и катод — это два электрода, между которыми происходит обмен ионами натрия во время зарядки и разрядки. Анодные материалы накапливают заряженные частицы (ионы натрия) во время зарядки, а катодные материалы высвобождают их, обеспечивая движение тока.
Разработка новых анодных и катодных материалов позволяет повысить плотность энергии, то есть количество энергии, которое батарея может удерживать при своем весе или объеме, а также продлить срок службы натриево-ионных батарей, делая их более привлекательными для массового применения.
Даже компании, ранее производившие преимущественно литий-ионные батареи, начинают осваивать технологию натриево-ионных аккумуляторов. Одна из таких компаний — Northvolt. Первое поколение натриево-ионных элементов Northvolt предназначено в первую очередь для хранения энергии, а последующие поколения, обеспечивающие более высокую плотность энергии, открывают возможности для создания экономически эффективных решений в области электромобилей.