Влиятельный американский журнал Scientific American в сотрудничестве с Всемирным экономическим форумом (ВЭФ) ежегодно представляют научные разработки, которые, по их мнению, являются прорывными, но вскоре станут вполне обычными. Одной из таких разработок является аккумулирование возобновляемой энергии в промышленных масштабах с помощью литий-ионных батарей.
На канале ДЗЭН мы писали о возобновляемой энергетике (список статей смотри в приложении). Наибольшее распространение получили технологии, использующие энергию ветра и солнца. В США по данным Управления по информации в области энергетики (EIA) за прошедшие десять лет количество электроэнергии, вырабатываемой за счет возобновляемых источников выросли вдвое, главным образом, за счет ветровых и солнечных установок. Основным недостатком этих установок (наряду с высокой стоимостью) является их зависимость от природных условий (ветра и солнца).
Одной из особенностей электроэнергетики является невозможность производства электроэнергии впрок, т.е. сколько энергии производится столько должно быть потреблено. Между тем потребление имеет пики-максимумы потребления, а производство солнечной и ветровой энергии зависит от времени суток, капризов погоды и т.д. Чтобы скоординировать выработку и потребление необходимы накопители электроэнергии.
В США для этой цели используются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). У нас в России известна Загорская ГАЭС. Принцип действия этих станций прост. Имеются два бассейна: верхний и нижний. Когда электроэнергия не нужна, вода из нижнего бассейна закачивается в верхний. Когда нужно вырабатывать дополнительное количество энергии, станция работает как ГЭС. По данным Министерства энергетики, в настоящее время в США на долю ГАЭС приходится 95% энергии аккумулируемой в промышленных масштабах.
ГАЭС имеют свои недостатки. Большие потери электроэнергии, обусловленные КПД гидроагрегатов. Высокая стоимость ГАЭС. Сложность гидротурбин, работающих попеременно в прямом и реверсном режимах, т.е. на выработку электроэнергии и на закачивание воды. Недостатки присущие всем ГЭС. Преимущество состоит в простом, технологичном и быстром покрытии максимумов потребления.
США богатая страна, установленные мощности в электроэнергетике значительно превышают установленные мощности России. В США для покрытия пиков потребления используют электростанции, работающие на природном газе. Однако в последнее десятилетие стали широко применять литий-ионные аккумуляторы, на них приходится 80% электроэнергии, запасаемой в промышленных масштабах. Если 10 лет назад мощности этих батарей составляли несколько мегаватт, то на февраль 2019г. выросли до 866 МВт, а стоимость запасаемой электроэнергии упала на 76%, и вскоре сможет составить конкуренцию резервным электростанциям на природном газе.
Нужно ли России повторять успех американцев? Нужно! Очень нужно! Но не в энергетике, а в тех областях, где сегодня используются аккумуляторы. В подводном флоте, на транспорте, в быту и т.д. В энергетике нужно идти советским путем, восстанавливать единую энергосистему, разрушенную Чубайсом. За одно только разрушение единой энергосистемы СССР Чубайса нужно посадить на кол. Преимущества единой энергосистемы очевидны: высокая эффективность, меньшая стоимость и высокий КПД.
Почему же США так ратуют за литий-ионные аккумуляторы, причем не на транспорте, а в энергетике? Это чистая экологичная технология? Безусловно. Если напечатать зеленые фантики и на них купить готовый продукт для аккумуляторов, то экологично. А кто и как его добывает, это не наше дело.
Так как же обстоит дело с запасами и первичной переработкой лития. Смотрите слайды, заимствованные в интернете в открытом доступе
Как видно из приведенного слайда Геологическая служба США даже не рассматривает свою страну как потенциальный источник добычи лития. Предполагается, что это «будут делать негры». Ну в данном случае аргентинцы, боливийцы, чилийцы и др.
Обладатели основных мировых запасов лития и его добыча разными странами приведены выше.
По другим данным в настоящее время Чили и Аргентина являются основными производителями лития - 46% и 26% мировых объемов соответственно, на долю же австралийских и китайских предприятий приходится по 6% от мирового уровня добычи лития.
(Я не рассматриваю в этой статье проблемы добычи и переработки сырья, выработки продукции, сбора и утилизации аккумуляторов и их вторичной переработки).
Как видим по данным Bloomberg в США литий в промышленно значимых масштабах даже не производится. Значит его будут закупать в других странах, Т.е. наше предположение правильно. Американцы будут беречь свою природу и гробить природу других стран. Нужно ли нам идти у них на поводу?
Безусловно использование обладающих большой емкостью литий-ионных аккумуляторов в городском транспорте, в быту и т.п. очень актуально. А вот перспективность использования их для аккумулирования электроэнергии в промышленных масштабах не столь очевидно. Здесь нужно учитывать финансовые и экологические факторы. В нашей стране достаточно газа. Можно скопировать американские газовые электростанции быстрого запуска (хотя я не представляю, как они устроены), но если они станут не актуальны в США, то их оборудование можно будет скупить по дешёвки. Словом, что «русскому хорошо, то немцу смерть».
Копировать зарубежные новинки нужно с умом. Не стану рассматривать конспирологические варианты предлагаемой прорывной технологии. Однако их тоже нужно учитывать. Мы уже были свидетелями якобы успешной разработки в США так называемой стратегической оборонной инициативы (СОИ), пробирки с иракским бактериологическим оружием и др. фейками.
Приложение. «Приливные станции» (28.11.19); «Использование энергии ветра» (22.12.19); «Гелиоэнергетика» (26.12.19); «Геотермальные станции» (31.12.19).