В то время как ближневосточный кризис создает глобальную энергетическую проблему, государства — и в частности те из них, которые потребляют больше всего энергии — изучают альтернативные решения, чтобы обеспечить себе адекватное энергоснабжение, способное удовлетворить постоянно растущие потребности, вызванные развитием искусственного интеллекта (и в целом работой центров обработки данных), при этом сохраняя конкурентоспособные цены. Стратегии могут быть разными, но, на наш взгляд, доминируют две:
- 1. сокращение зависимости от углеводородов, которое можно реализовать различными способами: расширение атомной энергетики или использования альтернативных источников энергии;
- 2. изменение цепочек поставок углеводородов, вплоть до возврата к углю.
Европа заявляет о намерении сделать ставку на «зеленые» технологии (с большим вопросом о том, является ли атомная энергетика таковой), подразумевая под этим в основном возобновляемые источники энергии. Однако хорошо известно, что этот способ производства энергии не поддается планированию и, следовательно, помимо зависимости от погодных условий для его производства (необходимо наличие солнца или ветра, благоприятных орографических и гидрологических условий и т. д.), он должен опираться на системы накопления для управления несоответствиями между производством и спросом.
Новинки в этой области приходят из Швейцарии в виде трех различных решений для хранения энергии.
С одной стороны, мы видим предложение от Energy Vault, возникшее в кантоне Тичино. Идея удивительно проста: использовать гравитацию в качестве средства накопления энергии. Система использует огромные бетонные блоки, которые поднимаются краном, когда электроэнергии много и она дешевая. Таким образом, электрическая энергия преобразуется в потенциальную гравитационную энергию. Когда сети требуется энергия, блоки контролируемо опускаются, а двигатели, приводящие их в движение, работают как генераторы, возвращая электроэнергию.
Заявленным источником вдохновения являются гидроаккумулирующие электростанции, которые уже более века являются наиболее распространенной формой накопления энергии. Разница заключается в том, что вместо воды используются твердые массы. По словам разработчиков, это позволяет устанавливать систему даже в районах, где нет гор, озер или больших запасов воды, с использованием относительно недорогих материалов и с меньшим воздействием на окружающую среду по сравнению с электрохимическими батареями. Регион Сардиния проявляет интерес к этому решению для установки систем в бывших шахтах Сулчиса.
Справедливости ради следует также отметить, что проект Energy Vault, прототип которого был установлен в Кастионе-Арбедо, нашел еще более простое воплощение с использованием воды вместо твердого материала. Но суть решения не меняется, поскольку используется сила тяжести воды через специальные резервуары (называемых «каплями», поскольку имеют форму капли, каждая из которых похожа на перевернутый воздушный шар).
Это решение на самом деле отличается от проточной батареи, которая также тестировалась в Швейцарии в Фино в кантоне Вале. Речь идет о насосно-турбинной электростанции под названием Nant de Drance, выкопанной в Швейцарских Альпах. Здесь принцип по-прежнему основан на гравитации, но применяется к воде в классическом варианте ее использования на гидроэлектростанции. В периоды избыточного производства энергии вода перекачивается из нижнего резервуара в верхний; когда спрос растет, вода спускается и проходит через турбины, производящие электроэнергию. Сооружение, стоившее около двух миллиардов евро и построенное за четырнадцать лет, способно хранить объемы, значительно превышающие объемы любой гравитационной станции, основанной на бетонных блоках, но требует крупной инфраструктуры, такой как верхний и нижний резервуары, обслуживаемые мощными насосными станциями: поэтому его нельзя установить где угодно.
Особенностью Nant de Drance является гигантский масштаб станции. Станция расположена примерно на 600 метров ниже уровня горы и имеет шесть насосно-турбинных агрегатов мощностью 150 МВт каждый, что дает общую мощность 900 МВт, сопоставимую с мощностью атомной электростанции среднего размера.
Чтобы понять грандиозность этого сооружения, обратим внимание и на его накопительную способность: около 20 миллионов кВт·ч, что эквивалентно емкости примерно 400 000 аккумуляторов электромобилей. Разумеется, это не означает, что внутри горы действительно находятся 400 000 аккумуляторов; это просто сравнение, позволяющее наглядно представить объем энергии, который можно накопить.
Если рассмотреть эти два проекта вместе, становится очевидным один интересный момент: речь идет не о конкурирующих технологиях, а о решениях, реализуемых в разных масштабах. Nant de Drance представляет собой «гигантскую» версию гравитационного накопителя, которая, однако, возможна только в горных районах с особыми географическими особенностями. Energy Vault, и здесь мы говорим об исходном проекте с кранами и бетонными блоками, напротив, стремится сделать этот же принцип применимым повсеместно, жертвуя абсолютной мощностью, но выигрывая в гибкости установки.
Обе системы основаны на одном и том же понимании: настоящая проблема энергетического перехода заключается не столько в производстве возобновляемой энергии, сколько в обеспечении ее доступности тогда, когда она нужна. Фотоэлектрические системы производят энергию в основном в середине дня; ветровая энергия зависит от погодных условий. Без систем накопления все большая доля произведенной энергии рискует быть потраченной впустую или дестабилизировать электросеть.
Таким образом, основное различие заключается в подходе. Альпийская проточная батарея делает ставку на максимальную емкость и высокую надежность проверенной технологии. Energy Vault, напротив, пытается создать своего рода «гидроэлектростанцию без воды», используя относительно простые промышленные компоненты и сложное программное обеспечение для управления перемещением тысяч тонн материала.
В совокупности эти два проекта демонстрируют, как Швейцария пробует различные пути решения того, что многие считают главным препятствием на пути к декарбонизации: превращение возобновляемых источников энергии из переменных в действительно программируемые. Задача больше не состоит только в том, чтобы генерировать чистую электроэнергию, но и в том, чтобы хранить ее эффективно, экономично и устойчиво до того момента, когда она понадобится.
И здесь на сцену выходит третий швейцарский проект, который объединяет лучшее и смягчает худшее из двух предыдущих решений. Мы всегда говорим о проточных батареях, но здесь меняется жидкость: это уже не вода, а две электролитические жидкости, содержащиеся в отдельных резервуарах, которые работают как электроды литиевой батареи. Эти жидкости содержат химические соединения, которые могут окисляться и восстанавливаться: их называют редокс-проточными батареями (reduce + oxidise).
Самая оригинальная особенность заключается в том, что батарея разделена на две отдельные части:
- 1. Резервуары, в которых энергия хранится в химической форме.
- 2. Электрохимический блок, где происходят реакции, преобразующие электрическую энергию в химическую во время зарядки и обратный процесс во время разрядки.
На практике принцип работы больше напоминает работу электростанции, чем традиционной батареи. Два насоса непрерывно циркулируют электролиты через ячейку, отделенную мембраной. При зарядке системы электричество изменяет химическое состояние веществ, растворенных в жидкостях; при разрядке реакции меняются на противоположные и генерируют электрический ток.
Одной из основных характеристик является то, что мощность и энергия независимы друг от друга, поскольку мощность зависит от размера электрохимического стека, а энергетическая емкость — от количества электролита в резервуарах. Это означает, что для хранения большего количества энергии не нужно создавать совершенно новую батарею: достаточно увеличить объем резервуаров. Это свойство значительно отличается от литиевых батарей, в которых энергия и мощность растут одновременно.
Наиболее распространенной технологией на сегодняшний день является ванадиевая проточная батарея. В этом случае оба электролита содержат ванадий в разных степенях окисления. Использование одного и того же элемента с обеих сторон снижает риск загрязнения через мембрану.
Основные преимущества:
- • очень длительный срок службы (десятки тысяч циклов);
- • высокая безопасность, риск возгорания значительно ниже, чем у литиевых батарей;
- • простота масштабирования емкости;
- • хорошая совместимость с требованиями электросетей и систем возобновляемой энергетики.
Недостатки же заключаются в следующем:
- • низкая энергетическая плотность (занимают гораздо больше места, чем литиевые батареи);
- • наличие насосов, трубопроводов и резервуаров, что увеличивает сложность;
- • по-прежнему высокие начальные затраты;
- • значительный вес.
Чтобы понять, где они находятся по сравнению с другими системами накопления энергии, можно провести интуитивное сравнение:
- • литиевая батарея: идеально подходит для электромобилей и мобильных устройств;
- • редокс-поточная батарея: идеально подходит для накопления энергии электросети, солнечного или ветрового парка;
- • гидроаккумулирующая электростанция (такая как Nant de Drance): идеально подходит, когда можно использовать горы и большие водоемы.
В некотором смысле редокс-поточная батарея представляет собой нечто среднее между обычной батареей и гидроаккумулирующей электростанцией: как батарея она накапливает энергию химическим путем, но, как электростанция, располагает внешними резервуарами, которые можно расширять для увеличения емкости хранения.
Эта технология скоро станет реальностью в Лауфенбурге, в кантоне Арговия. Это небольшое поселение выбрано не случайно; на протяжении десятилетий оно занимает центральное положение в европейских электросетевых соединениях благодаря наличию так называемой «Звезды Лауфенбурга», одного из исторических узлов, через который развивалась синхронизация высоковольтных сетей континента. Строительство здесь гигантской инфраструктуры для накопления энергии означает размещение ее в одном из важнейших пунктов управления европейскими энергетическими потоками. Гигантская полость, выкопанная в швейцарском подземном пространстве, глубиной около 27 метров и длиной более двухсот метров, способна разместить новую установку для накопления энергии: проект нацелен на строительство того, что после завершения может стать самой большой редокс-поточной батареей, когда-либо созданной в мире.
Сооружение, разработанное компанией FlexBase в Технологическом центре Лауфенбург, должно достичь мощности более 2,1 ГВт·ч и мощности подачи более 1,2 ГВт, что сопоставимо с производством крупной атомной электростанции. Согласно информации, распространенной FlexBase, работы начались весной 2025 года и проходят поэтапно. В январе 2026 года Swissgrid одобрила первый этап подключения к сети мощностью 800 МВт, что является важным шагом для обеспечения взаимодействия объекта с национальной энергосистемой. Масштабы проекта трудно представить. Общая площадь кампуса превышает 40 000 квадратных метров, при этом значительная часть энергетической инфраструктуры будет расположена под землей. Этот выбор обусловлен не только городско-планировочными требованиями: поточные аккумуляторы требуют больших резервуаров, насосных систем, преобразовательного оборудования и обширных технических площадей. Заглубление части установки позволяет оптимизировать имеющееся пространство и лучше интегрировать сооружения в ландшафт.
Значение проекта выходит за рамки простого технологического рекорда. Лауфенбург представляет собой конкретный пример того, как накопление энергии в гигаваттном масштабе становится незаменимым элементом для поддержки роста возобновляемых источников энергии, центров обработки данных и электрификации потребления. Повторим: задача заключается не только в производстве чистой энергии, но и в обеспечении ее своевременной доставки.
- Отказ от ответственности
- Настоящий пост отражает личное мнение сотрудников Custodia Wealth Management, которые его подготовили. Он не является инвестиционными советами или рекомендациями, не представляет собой индивидуальную консультацию и не должен рассматриваться как приглашение к совершению сделок с финансовыми инструментами.
