Солнце и ветер - экологически чистые источники энергии, так как не выделяют вредных выбросов в атмосферу. Поэтому их называют источниками зеленой энергетики.

Реализуя реформы в этом направлении, Узбекистан намерен к 2030 году довести мощность возобновляемых источников энергии (ВИЭ) до 27 гигаватт. При этом прогнозируется, что мощность солнечных и ветровых электростанций будет доведена до 21 гигаватта, а гидроэлектростанций - до шести. Дополнительно к ним будут возведены гибридные (солнце + ветер) электрические станции.

Возведение электростанций, использующих ВИЭ, - важный этап развития зеленой экономики, направленный на удовлетворение спроса населения страны на электрическую энергию. С этой целью привлекаются солидные пакеты инвестиций.

В Узбекистане почти круглый год светит солнце, поэтому наша республика обладает огромным потенциалом для использования солнечной энергии. А в пасмурные или дождливые дни можно использовать накопленную электро­энергию. Поэтому, безусловно, важно не только производство электроэнергии, но и ее хранение, что требует создания соответствующих систем. В глобальных масштабах этот процесс наращивает обороты. По прогнозу исследовательской компании Bloomberg NEF, мощность/емкость систем накопления энергии во всем мире вырастет до 358 гигаватт/1028 гигаватт-часов к концу 2030 года.

Возникает вопрос: нужны ли такие хранилища энергии Узбекистану? По прогнозу, к 2030-му потребление элект­роэнергии в разрезе республики составит 120,8 млрд киловатт-часов. При этом в течение года средняя мощность потреб­ляемой электроэнергии по республике будет равна 14 гигаваттам. Если учесть, что дневное потребление на 20 процентов больше, а технические потери элект­роэнергии в электросетях составляют около 10 процентов, то средняя мощность потребляемой электроэнергии будет равна примерно 19 гигаваттам. При этом выработанные ВИЭ 27 ГВт электричества превысят потребительский спрос. Для хранения излишней энергии и ее использования в пасмурные дни и ночью необходимо создать системы хранения энергии (СХЭ).

Быстрый рост ветровых и солнечных электростанций стал серьезным стимулом для масштабного развития систем хранения электроэнергии. Сегодня данный вопрос активно изучается и анализируется. На основе предварительных заключений планируется строительство электрохимических СХЭ на территории восьми регионов страны общей емкостью три тысячи мегаватт-часов. Данной емкости недостаточно для обеспечения баланса энергосистемы. Однако с совершенствованием системы построят дополнительные СХЭ, что будет способствовать увеличению емкости.

Как известно, большая доля производства электроэнергии приходится на тепловые и атомные электростанции. Одним из основных их недостатков является то, что в период изменения спроса на энергию они не могут быстро снижать и наращивать объемы производства электричества, что приводит к большим потерям. А ограничение мощности ВИЭ приведет к значительному повышению коммерческой цены продукции. В таких условиях выгоднее использование систем хранения энергии, которые повысят надежность энергоснабжения. Применение современных технологий способствует сглаживанию кривой ежедневной нагрузки, управлению потоками мощности, резервированию излишней мощности, регулированию напряжения и частоты, улучшению эффективности электросети.

Есть несколько видов систем хранения энергии. Одним из них являются суперконденсаторы (ионисторы), которые занимают промежуточное положение между традиционными конденсаторами и электрохимическими батареями. Их плотность энергии в несколько раз меньше, чем у электрохимических батарей, однако плотность мощности кратно выше (в 10-100 раз). Широко применяются в качестве замены батареек при отсутствии внешнего питания, обладают длительным сроком службы, выдерживают многократные перегрузки.

Системы хранения тепловой энергии бывают простыми, доступными и практичными. Так, они могут пригодиться, когда понадобится дополнительная энергия. В качестве теплоносителя используют камни, песок, горные породы, некоторые металлы или жидкость, которые помещаются в хорошо изолированные емкости. Излишняя солнечная, электрическая или тепловая энергия, исходящая в результате технологического процесса, передается теплоносителям. Подобная система может использоваться для обогрева зданий и теплиц.

Электрохимические батареи хранят энергию в виде химической и при необходимости отдают ее в виде электрической энергии по следующему принципу: при заряде аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую, запасенную в активных массах аккумуляторных электродов, а при разряде химическая энергия вновь трансформируется в потребляемую электрическую энергию.

Среди видов СХЭ есть и топливные элементы (водород). Принцип работы водородного топливного элемента довольно прост: водород высвобождает электроны, которые затем вступают в реакцию с кислородом для производства электроэнергии. Главное, не образуется вредных выбросов.

Гравитационные накопители энергии основаны на технологии, использующей силу земного притяжения. Они работают по известному принципу: при наличии избытка солнечной или ветровой энергии система накапливает ее, в данном случае поднимая груз на определенную высоту. А когда энергии не хватает, груз опускается, преобразуя потенциальную энергию в кинетическую, а затем в элект­рическую при помощи генератора.

По сведениям швейцарской компании Energy Vault, первый в мире коммерческий гравитационный аккумулятор подключен к энергосистеме в Китае. Мощность установки составляет 25 МВт. Энергия запасается в процессе подъема 24-тонных блоков спрессованной земли на высоту свыше 100 м.

Словом, в мире не останавливается работа в этом направлении. Наши ученые изучают способы хранения энергии, которые лучше всего подходят к условиям Узбекистана, проводят научные исследования по их внедрению. В частности, специалисты Агентства инновационного развития считают перспективными систему гравитационного хранения энергии, основанного на передвижении груженого железнодорожного состава вверх по наклонной железной дороге электровозом за счет излишков электроэнергии и производства электроэнергии при скатывании состава вниз. Исследования в этом направлении активно продолжаются. Специалисты сферы изучают все возможности, работают над выбором и внедрением соответствующих систем хранения энергии.

Шухрат Исаев.

Главный специалист Агентства инновационного развития.