«Солнечный бум» последнего десятилетия слабо ощущается в РФ, но хорошо заметен в США, Европе и Китае, где строят гигантские солнечные фермы на тысячи гектаров. На потребительском рынке тоже ажиотаж, ведь в солнечных широтах можно полностью обеспечивать дом электроэнергией, если покрыть крышу солнечными панелями. И даже на зарядку автомобиля хватит, если крыша большая.

Самый важный вопрос — как хранить энергию, накопленную в солнечное время, чтобы выдавать её зимой, когда солнца мало.

Обычные литий-ионные аккумуляторы — слишком дорогое решение, хотя цены на них упали в десять раз с 2010 года. Но всё равно есть варианты дешевле и эффективнее, включая солевой расплав, сжатый воздух, гравитацию и лёд.

Несмотря на быстрый прогресс в развёртывании солнечных фотоэлектрических систем по всему миру, возникли несколько проблем, требующих инновационных решений. Актуальной проблемой стала перегрузка сети, поскольку инфраструктура не успевает за ростом числа солнечных установок. Требуется модернизация сети и внедрение гибридных систем возобновляемой энергетики, в том числе с новыми технологиями длительного хранения энергии.

Есть много способов длительного хранения энергии: от химических и тепловых аккумуляторов до маховиков и сжатого воздуха.

Тепловые аккумуляторы

Накопители тепловой энергии (теплоаккумулирующие системы) — очень эффективный подход, потому что при фазовом переходе высвобождение энергии более стабильно, чем в химических батареях:

Также можно выбрать из широкого спектра материалов: камни, соль, вода и др. Для хранения энергии эти материалы нужно либо нагревать, либо охлаждать. Здесь выбор в основном зависит от того, как мы хотим использовать эту энергию в будущем.

Солевой расплав

Солевой расплав (термическая соль) — это жидкая смесь неорганических солей (например, нитратов натрия и калия), которая используется для эффективной передачи и масштабного накопления тепловой энергии.

Например, в стартапе Malta (был в составе Alphabet) разработали такую систему: две цистерны с солью и две — с недорогим антифризом. Сначала с помощью теплового насоса нагревают соль, запасая в ней тепло. Когда нужна энергия, соль соединяют с холодным антифризом: тёплый и холодный воздух сталкиваются, образуя поток ветра, который вращает турбину.

Хранение энергии в виде льда

Автор YouTube-канала @HyperspacePirate своими руками собрал установку с аккумулятором энергии в водяном льду. Такой накопитель лучше всего подходит для воздушного кондиционирования, систем охлаждения, холодильников.

На самом деле кондиционер — это один из самых распространённых приборов в домашней энергосети, а для него лёд хорошо подходит.

Солнечная энергия от фотоэлектрических панелей заряжает аккумулятор до полного заряда. Затем микроконтроллер запускает реле на инверторе переменного тока, который запускает компрессор охлаждения в резервуаре с водой. Это приводит к фазовому переходу воды из жидкого состояния в лёд. Впоследствии таяние льда позволит извлечь тепловую энергию из окружающего воздуха и тем самым обеспечить охлаждение.

После заправки основного компрессорного контура N-бутаном R600 автор испытал систему с небольшим солнечным фотоэлектрическим массивом, который замораживает ведро воды. Благодаря изоляции лёд сохраняется в течение нескольких дней, давая достаточно времени для отдельного контура с гликолем, который выталкивает холодный воздух в окружающую среду.

Лёд как носитель для хранения энергии предпочтительнее солевого расплава, ещё и потому, что здесь разница с окружающей средой гораздо меньше. Соответственно, меньше затраты на поддержание температуры, то есть на хранение этого носителя тепловой энергии:

«Зелёный» водород

Это довольно стандартный и хорошо известный способ хранения энергии, когда запускается электролиз воды с разделением на водород и кислород.

Вода присутствует абсолютно везде, даже на Марсе, так что такую систему можно запускать в любых условиях. Нужны только баллоны для хранения сжатого водорода под давлением, что немного опасно и затрудняет строительство установки своими руками.

Для последующего освобождения энергии водород сжигают (окисляют) в кислородсодержащей среде (воздухе), в результате чего снова образуется вода.

Электролиз подходит, в том числе, для очистки морской воды от соли.

Проточные аккумуляторы

Проточные аккумуляторы (редокс-батареи) — это промышленные накопители энергии, где электричество запасается в жидких электролитах, циркулирующих через электрохимический блок.

Сжатый воздух

Хранение энергии на сжатом воздухе (CAES, Compressed-Air Energy Storage) — это технология крупномасштабного аккумулирования, при которой избыточная электроэнергия используется для сжатия воздуха. В часы пикового спроса воздух высвобождается, нагревается и вращает турбины для выработки электричества.

В 1978 году в Хунторфе (Германия), была введена в эксплуатацию первая в мире коммерческая установка CAES на 290 МВт.

Маховики

Маховичный накопитель энергии (Flywheel energy storage, FES) — накопитель механической энергии, в котором энергия накапливается и сохраняется в виде кинетической энергии вращающегося маховика.

Накопитель на основе супермаховика обладает одним из самых высоких удельных мощностных показателей среди существующих накопителей энергии.

Гравитационное хранилище

В 2023 году группа исследователей из разных стран опубликовала научную статью с описанием, как использовать заброшенные шахты в качестве гравитационного хранилища энергии. Суть метода показана на схеме:

По расчётам учёных, шахта глубиной 1 км с использованием 40 млн тонн песка способна произвести 200 МВт⋅ч, а после этого может работать как аккумулятор.

Сравнение стоимости

В научной статье 2025 года сравнивается экономическая эффективность разных методов хранения энергии по показателю LCOE (levelized cost of electricity), то есть усреднённой стоимости итогового электричества:

Источники информации для этой таблицы — отчёт Battery Energy Storage Systems Report от Министерства энергетики США, база Energy Storage Cost and Performance Database и презентация Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA). Цены для всех указаны за 1 кВт·ч на 2025 год, только суперконденсаторы — прогноз на 2030 год.

Как видим, среди всех способов длительного хранения энергии сильно выделяется гравитационное хранилище, которое значительно дешевле всех остальных: всего лишь $0,12−0,25 за 1 кВт·ч генерации. Возможно, в этом расчёте учтена «бесплатная» энергия, которую мы получаем на этапе ввода в эксплуатацию аккумулятора, когда погружаем грузы на дно шахты.

Будущее энергетики

Солнечная энергетика — это уже не какой-то малозначительный источник «альтернативной энергии», к которому раньше относились немного снисходительно. В докладе IRENA говорится, что это «основа мировой энергетической системы». Может это преувеличение, а может и взгляд в будущее.

Коммерческие солнечные модули регулярно показывают КПД выше 22%, а модели высшего класса — 24–25% при оптимальных условиях. В то же время затраты значительно снизились — с 2020 года цены на инверторы упали на 40%, а на системы отслеживания — на 35%. Усовершенствованные практики эксплуатации и использование алгоритмов предиктивного обслуживания дополнительно снизили текущие затраты на 15–20%.

В регионах Солнечного пояса (Ближний Восток, Индия, Чили) минимальный LCOE — от $0,018 до $0,03 за кВт·ч благодаря исключительно высоким уровням инсоляции, превышающим 2200 кВт·ч/м² в год. В регионах с умеренным климатом (Северная Европа, Северо-Запад США и Япония) LCOE обычно в диапазоне от $0,04 до $0,08 за кВт·ч из-за более низкой инсоляции (900–1300 кВт·ч/м² в год). Себестоимость солнечной энергии упала до такого уровня, что сейчас это самый выгодный источник энергии не только на южных широтах, но даже в Великобритании.

Теоретически, доля угля, нефти и газа в мировой энергетике должна сокращаться. Но по факту их потребление в абсолютных цифрах растёт и ставит новые рекорды с каждым годом. Парадокс:

Тем не менее, во многих странах действуют программы по постепенному отказу от ископаемого топлива, что даёт результат:

К 2025 году гибридные солнечно-аккумуляторные установки стали стандартом в новых проектах, обеспечивая стабильную мощность, регулирование частоты и повышенную устойчивость сети. Но кроме литий-ионных технологий, постепенно внедряются и новые технологии хранения. Исследователи, инженеры и производители должны совместно работать, чтобы превратить лабораторные открытия в масштабируемые, коммерчески жизнеспособные решения.

© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»