Kryogénne systémy na uloženie energie v roku 2025: Transformácia odolnosti elektrickej siete a odblokovanie nových hodnôt. Preskúmajte, ako pokročilé kryogénne technológie formujú novú éru uloženia energie.

• Výkonný súhrn a kľúčové zistenia
• Veľkosť trhu, miera rastu a prognózy na roky 2025–2029
• Prehľad technológie: Princípy kryogénneho uloženia energie
• Hlavní hráči a priemyslové iniciatívy (napr. Highview Power, Sumitomo Electric)
• Prípadové štúdie nasadenia a globálny projektový pipeline
• Trendy nákladov, efektívnosť a výkonnostné benchmarky
• Politická, regulačná a integračná krajina elektrickej siete
• Konkurenčné postavenie voči iným technológiam dlhodobého uloženia
• Inovačný pipeline: R&D, patenty a riešenia novej generácie
• Budúci pohľad: Príležitosti, výzvy a strategické odporúčania
• Zdroje a odkazy

Výkonný súhrn a kľúčové zistenia

Kryogénne systémy na uloženie energie (CESS) sa objavujú ako kľúčová technológia v globálnom prechode na energetické systémy s nízkymi emisiami uhlíka, ponúkajúce veľkokapacitné, dlhodobé uloženie energie zliatím vzduchu alebo iných plynov pri extrémne nízkych teplotách. K roku 2025 sektor zažíva urýchlenú komercializáciu, poháňanú potrebou vyvážiť prerušovanú obnoviteľnú výrobu a zvýšiť odolnosť elektrickej siete.

Kľúčové projekty a nasadenia vo Veľkej Británii a Číne nastavujú benchmarky pre odvetvie. Highview Power, britský priekopník, uviedol do prevádzky prvý komerčný závod na uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES) na svete neďaleko Manchestru s kapacitou 50 MW/250 MWh. Spoločnosť pokročila v ďalších projektoch, vrátane zariadenia s kapacitou 300 MWh v Carringtone, a oznámila plány na multi-GWh inštalácie v nasledujúcich rokoch. Technológia Highview Power je pozorne sledovaná ako vzor pre uloženie energie na úrovni siete, pričom spoločnosť spolupracuje s utilitami a prevádzkovateľmi sietí na integrácii LAES do národných energetických stratégií.

V Číne, China Energy Investment Corporation (China Energy) spustila projekt demonštrácie kryogénneho uloženia energie s kapacitou 100 MW/400 MWh v provincii Jiangsu, ktorý patrí medzi najväčšie na svete. Tento projekt je súčasťou širšieho úsilia Číny o nasadenie riešení dlhodobého uloženia na podporu ambicióznych cieľov obnoviteľnej energie a modernizácie elektrickej siete.

Príťažlivosť tejto technológie spočíva v jej škálovateľnosti, použití hojných materiálov a schopnosti poskytovať nielen uloženie energie, ale aj doplnkové služby pre sieť, ako je regulácia frekvencie a rezerva. Na rozdiel od systémov na báze batérií, CESS nezávisí od kritických minerálov, čo je čoraz dôležitejšie vzhľadom na obavy o dodávateľské reťazce a ciele udržateľnosti.

Priemyselné organizácie ako Energy Storage Association a Medzinárodná agentúra pre energiu identifikovali kryogénne uloženie ako kľúčový faktor pre dosiahnutie cieľov nulových emisií, najmä s rastúcou penetráciou obnoviteľných zdrojov. V nasledujúcich rokoch sa očakáva rýchle rozšírenie komerčných nasadení, s niekoľkými projektmi s kapacitou niekoľko stoviek MWh v plánovacích alebo výstavbových fázach po celej Európe, Ázii a Severnej Amerike.

Kľúčové zistenia naznačujú, že do roku 2025 a ďalej sa kryogénne uloženie energie prechádza z demonštrácie na komerčnú životaschopnosť, pričom sa očakáva pokles nákladov, keď sa výroba rozšíri a dodávateľské reťazce vyzrejú. Sektor je pripravený na významný rast, podporovaný politickými stimulmi, mandátmi na dekarbonizáciu sietí a naliehavou potrebou spoľahlivých, dlhodobých riešení na uloženie energie.

Veľkosť trhu, miera rastu a prognózy na roky 2025–2029

Kryogénne systémy na uloženie energie (CES), ktoré ukladajú energiu zliatím plynov, ako je vzduch alebo dusík pri extrémne nízkych teplotách, získavajú na sile ako veľkokapacitné, dlhodobé riešenie na uloženie energie. K roku 2025 globálny trh CES zostáva vo fáze raného komercializovania, ale je pripravený na významný rast poháňaný rastúcou integráciou obnoviteľnej energie, potrebami flexibility siete a cieľmi dekarbonizácie.

Veľkosť trhu pre kryogénne uloženie energie sa odhaduje na nízke stovky megawattov globálne do roku 2025, pričom celková inštalovaná kapacita sa blíži 500 MWh. Spojené kráľovstvo je významným raným adopčným trhom, s niekoľkými demonštračnými a komerčnými projektmi, vrátane zariadenia Carrington s kapacitou 250 MWh, ktoré vyvinula spoločnosť Highview Power, popredný poskytovateľ technológie CES. Highview Power tiež oznámila plány na ďalšie projekty v Španielsku a Spojených štátoch, pričom sa snaží nasadiť viaceré gigawatt-hodiny kapacity na konci 2020-tych rokov.

Rastové miery pre sektor sa očakávajú, že sa výrazne zrýchlia od roku 2025, pričom sa predpokladajú zložené ročné rastové miery (CAGR) v rozmedzí 30–40% do roku 2029. Tento rozvoj je podporovaný rastúcou politickou podporou pre dlhodobé uloženie energie na hlavných trhoch, ako sú Spojené kráľovstvo, USA a časti Európy. Napríklad britská vláda poskytla financovanie pre demonštračné projekty CES prostredníctvom svojho Ministerstva pre podnikanie, energiu a priemyselnú stratégiu, uznávajúc potenciál technológie na podporu stability siete a integrácie obnoviteľných zdrojov.

Niekoľko ďalších spoločností vstupuje na trh CES, vrátane Siemens Energy, ktorá skúma kryogénne a súvisiace tepelné riešenia na uloženie, a Air Products, globálny dodávateľ priemyselných plynov s odbornými znalosťami v kryogénnych procesoch. Tieto firmy sa očakáva, že zohrávajú úlohu pri rozširovaní nasadení CES, využívajúc svoje inžinierske schopnosti a globálny dosah.

Pohľad na rok 2029 naznačuje, že globálna inštalovaná kapacita CES by mohla prekročiť 2–3 GWh, pričom komerčné nasadenia sa rozšíria nad rámec pilotných projektov na inštalácie na úrovni utilít. Schopnosť technológie poskytovať 8–12 hodín alebo viac času na uloženie ju pozicionuje ako silného konkurenta v segmente dlhodobého uloženia, dopĺňajúc lithium-iónové batérie a čerpanú vodu. Keď náklady klesnú a skúsenosti s projektmi sa zvýšia, očakáva sa, že CES získa rastúci podiel na trhu so skladovaním energie, najmä v oblastiach s vysokou penetráciou obnoviteľných zdrojov a potrebami flexibility siete.

Prehľad technológie: Princípy kryogénneho uloženia energie

Kryogénne systémy na uloženie energie (CESS) sa objavujú ako sľubné riešenie pre veľkokapacitné, dlhodobé uloženie energie, najmä keď sa siete integrujú s vyššími podielmi prerušovanej obnoviteľnej energie. Základný princíp CESS spočíva v použití nadbytočnej elektriny na zliatie atmosférických plynov—najčastejšie vzduchu—pri kryogénnych teplotách (pod -150 °C). Tento kvapalný vzduch je uložený v izolovaných nádržiach pri nízkom tlaku. Keď sa zvýši dopyt po elektrine, uložený kvapalný vzduch sa odparí a expanduje cez turbínu, generujúc elektrinu, keď sa vracia do svojho plynového stavu. Tento proces je termodynamický a spolieha sa na významný rozdiel v energetickej hustote medzi kvapalným a plynným vzduchom.

Technológia je v zásade založená na troch fázach: nabíjaní (zliatie), skladovaní a vybíjaní (obnova energie). Počas nabíjania elektrická energia poháňa priemyselné chladenie, ktoré ochladzuje a stláča vzduch, až kým sa nezlije. Kvapalný vzduch je potom uložený vo vákuovo izolovaných nádobách, ktoré môžu udržiavať kryogénny stav dlhé obdobia s minimálnym odparovaním. Keď je potrebná energia, kvapalný vzduch sa čerpá na vysoký tlak, odparuje sa pomocou okolitého alebo odpadového tepla a expanduje cez turbíny na generovanie elektriny. Účinnosť súčasných systémov sa zvyčajne pohybuje od 50% do 60%, pričom prebieha výskum zameraný na zlepšenie integráciou s odpadovým teplom alebo chladom.

K roku 2025 je najpokročilejšie komerčné nasadenie CESS vedené spoločnosťou Highview Power, britskou firmou, ktorá je známa ako priekopník veľkokapacitných závodov na uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES). Technológia Highview Power je modulárna a škálovateľná, pričom jednotlivé závody sú navrhnuté pre kapacity 50 MW/250 MWh a vyššie, čo ich robí vhodnými pre aplikácie na úrovni siete. Ich vlajkový projekt v Carringtone, neďaleko Manchestru, je jedným z najväčších prevádzkovaných zariadení LAES na svete, poskytujúc nielen uloženie energie, ale aj služby pre sieť, ako je regulácia frekvencie a rezerva.

Ďalšími významnými účastníkmi v odvetví sú Siemens Energy, ktorá skúma integráciu kryogénneho uloženia s priemyselnými procesmi, a Air Products, globálny líder v priemyselných plynoch a kryogénnych technológiách, ktorý dodáva kľúčové komponenty a odborné znalosti pre systémy zliatia a uloženia. Tieto spoločnosti spolupracujú s utilitami a prevádzkovateľmi sietí na preukázaní životaschopnosti CESS v rozsahu.

Pohľad do budúcnosti pre kryogénne uloženie energie je pozitívny, pričom v nasledujúcich rokoch bolo oznámených niekoľko nových projektov na uvedenie do prevádzky v Európe, Severnej Amerike a Ázii. Schopnosť technológie poskytovať dlhodobé uloženie (od niekoľkých hodín po dni), jej použitie hojných a netoxických materiálov a jej kompatibilita s existujúcou priemyselnou infraštruktúrou ju pozicionuje ako kľúčový faktor pre dekarbonizované, odolné energetické systémy. Očakáva sa, že pokračujúce pokroky v integrácii procesov a efektívnosti ďalej posilnia konkurencieschopnosť CESS v meniacom sa energetickom prostredí.

Hlavní hráči a priemyslové iniciatívy (napr. Highview Power, Sumitomo Electric)

Kryogénne systémy na uloženie energie (CES), ktoré ukladajú energiu zliatím vzduchu alebo iných plynov pri extrémne nízkych teplotách, získavajú na sile ako veľkokapacitné, dlhodobé riešenie na uloženie energie. K roku 2025 niekoľko hlavných hráčov pokročilo v komerčnom nasadení a rozšírení projektov, so zameraním na stabilitu siete, integráciu obnoviteľných zdrojov a dekarbonizáciu.

Vedúcou spoločnosťou v tomto sektore je Highview Power so sídlom v Spojenom kráľovstve. Highview Power je priekopníkom vo vývoji a komercializácii technológie Liquid Air Energy Storage (LAES). V roku 2024 spoločnosť začala výstavbu svojho zariadenia CRYOBattery™ s kapacitou 50 MW/250 MWh v Carringtone, neďaleko Manchestru, ktoré sa má stať jedným z najväčších prevádzkovaných kryogénnych zariadení na uloženie energie na svete. Highview Power oznámila plány na rozšírenie na projekty s kapacitou gigawatt-hodín (GWh) vo Veľkej Británii a medzinárodne, zameriavajúc sa na trhy v USA, Španielsku a Austrálii. Technológia spoločnosti je navrhnutá na dlhodobé uloženie (od niekoľkých hodín po dni), čo ju robí vhodnou na vyváženie prerušovanej obnoviteľnej výroby a poskytovanie služieb pre sieť.

V Japonsku Sumitomo Electric Industries, Ltd. aktívne vyvíja kryogénne riešenia na uloženie energie, využívajúc svoje odborné znalosti v pokročilých materiáloch a energetických systémoch. Sumitomo Electric spolupracuje s utilitami a výskumnými inštitúciami na preukázaní integrácie CES s obnoviteľnými zdrojmi energie, pričom sa snaží riešiť problémy s spoľahlivosťou siete a prechodom na energiu. Iniciatívy spoločnosti sú súčasťou širšej stratégie Japonska na dosiahnutie uhlíkovej neutrality do roku 2050, pričom sa očakáva rozšírenie pilotných projektov v nasledujúcich rokoch.

Ďalšími významnými účastníkmi v odvetví sú Siemens Energy, ktorá skúma kryogénne uloženie ako súčasť svojho portfólia technológií na uloženie energie na úrovni siete. Siemens Energy je zapojená do partnerstiev a štúdií uskutočniteľnosti na posúdenie komerčnej životaschopnosti CES v Európe a Severnej Amerike, zameriavajúc sa na aplikácie ako je zníženie špičkového dopytu, regulácia frekvencie a záložná energia.

Priemyslové iniciatívy sú tiež podporované organizáciami ako Energy Networks Association vo Veľkej Británii, ktorá spolupracuje so zainteresovanými stranami na uľahčení integrácie technológií dlhodobého uloženia, vrátane kryogénnych systémov, do národnej energetickej infraštruktúry. Tieto úsilie sú doplnené vládnym financovaním a regulačnou podporou, najmä v oblastiach s ambicióznymi cieľmi obnoviteľnej energie.

Pohľad do budúcnosti pre kryogénne systémy na uloženie energie v roku 2025 a neskôr je sľubný, pričom hlavní hráči urýchľujú komercializáciu, rozširujú projektové pipeline a vytvárajú strategické partnerstvá. Ako rastie dopyt po dlhodobom uloženie, očakáva sa, že CES zohrá kľúčovú úlohu pri umožňovaní spoľahlivých, nízkouhlíkových energetických systémov po celom svete.

Prípadové štúdie nasadenia a globálny projektový pipeline

Kryogénne systémy na uloženie energie (CES), ktoré ukladajú energiu zliatím vzduchu alebo iných plynov pri extrémne nízkych teplotách, získavajú na sile ako veľkokapacitné, dlhodobé riešenie na uloženie energie. K roku 2025 niekoľko významných nasadení a rastúci globálny projektový pipeline podčiarkujú prechod technológie z demonštrácie na komerčnú aplikáciu.

Prelomový projekt v sektore je závod CRYOBattery™ s kapacitou 250 MWh v Carringtone, neďaleko Manchestru, UK, vyvinutý spoločnosťou Highview Power. Uvedený do prevádzky v roku 2024, toto zariadenie je v súčasnosti najväčším prevádzkovaným zariadením na uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES) na svete, poskytujúc služby vyváženia siete, rezervy a frekvenčnej odozvy pre Národnú sieť UK. Úspech projektu podnietil ďalší záujem o CES, pričom Highview Power oznámila plány na ďalšie lokality vo Veľkej Británii, vrátane pipeline projektov s kapacitou 2,5 GWh, ktoré sú vo vývoji, zameriavajúc sa na aplikácie na úrovni siete a priemyslu.

V Spojených štátoch sa Highview Power spojila s Tennessee Valley Authority (TVA) na preskúmanie nasadenia technológie CES v juhovýchodných USA, pričom sa snaží podporiť ciele TVA v oblasti dekarbonizácie a spoľahlivosti siete. Spolupráca, oznámená v roku 2023, by mala priniesť pilotné projekty a potenciálne väčšie komerčné inštalácie do roku 2026.

Inde, Siemens Energy posúva svoje vlastné iniciatívy v oblasti kryogénneho uloženia, využívajúc svoje odborné znalosti v oblasti manipulácie s priemyselnými plynmi a energetických systémov. Spoločnosť je zapojená do výskumných konsorcií a pilotných projektov v Nemecku a EÚ, zameriavajúc sa na integráciu CES s obnoviteľnou energiou a výrobou vodíka.

V Číne, štátne podniky ako State Power Investment Corporation (SPIC) aktívne hodnotia CES pre skladovanie na úrovni siete, pričom pilotné projekty sú v priebehu realizácie v oblastiach s vysokou penetráciou obnoviteľných zdrojov. Tieto iniciatívy sú podporované národnými politikami, ktoré propagujú inováciu v oblasti uloženia energie a modernizáciu sietí.

Pohľad do budúcnosti naznačuje, že globálny projektový pipeline CES sa očakáva, že sa rýchlo rozšíri do roku 2025 a neskôr, poháňaný potrebou dlhodobého uloženia na doplnenie variabilných obnoviteľných zdrojov. Priemyselní analytici predpokladajú, že nasadenia CES sa posunú nad rámec pilotnej fázy, pričom sa vyvíjajú projekty s kapacitou niekoľko stoviek MWh a GWh v Európe, Severnej Amerike a Ázii. Rást sektora je ďalej podporovaný vládnym financovaním, regulačnými stimulmi a rastúcou účasťou hlavných utilít a priemyselných hráčov.

Trendy nákladov, efektívnosť a výkonnostné benchmarky

Kryogénne systémy na uloženie energie (CESS), najmä uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES), získavajú na sile ako veľkokapacitné, dlhodobé riešenie na uloženie energie. K roku 2025 je sektor charakterizovaný prebiehajúcimi poklesmi nákladov, postupnými zlepšeniami efektívnosti a vznikom komerčne významných benchmarkov.

Kapitalizované náklady na kryogénne uloženie energie boli historicky vyššie ako náklady na lithium-iónové batérie, ale nedávne projekty naznačujú klesajúci trend. Napríklad, Highview Power, popredný vývojár a prevádzkovateľ zariadení LAES, uvádza, že jej najnovšie komerčné projekty cielené na kapitálové náklady v rozmedzí $500–$800 za kWh pre veľkokapacitné inštalácie. To je významné zníženie v porovnaní s predchádzajúcimi pilotnými projektmi, ktoré často presahovali $1,000 za kWh. Zlepšenia nákladov sú pripisované modulárnym návrhom závodov, hospodárnosti z rozsahu a pokrokom v technológiách integrácie tepla a zliatia vzduchu.

Efektívnosť zostáva kľúčovou výzvou pre CESS. Účinnosť pre komerčné systémy LAES sa zvyčajne pohybuje od 50% do 60%, v závislosti na integrácii odpadového tepla a chladného zotavenia. Najnovšie zariadenia Highview Power, ako projekt Carrington vo Veľkej Británii, sú navrhnuté tak, aby dosahovali efektívnosti na hornej hranici tohto rozsahu využitím priemyselných odpadových teplôt a pokročilého tepelného manažmentu. Hoci je to nižšie ako 80–90% účinnosť cyklu lithium-iónových batérií, schopnosť CESS poskytovať multi-hodinové až multi-dňové uloženie na úrovni siete je významnou výhodou pre integráciu obnoviteľných zdrojov a stabilitu siete.

Výkonnostné benchmarky sa vytvárajú, keď sa na trh dostáva viac komerčne významných projektov. Napríklad, zariadenie Carrington LAES je navrhnuté pre kapacitu 50 MW/250 MWh, s predpokladanou prevádzkovou životnosťou presahujúcou 30 rokov a minimálnym zhoršením výkonu v priebehu času. Táto dlhá životnosť aktív a použitie hojných, netoxických materiálov (predovšetkým vzduchu a ocele) prispievajú k priaznivému profilu nákladov na životný cyklus a udržateľnosti.

Pohľad do budúcnosti naznačuje, že priemyselní hráči ako Highview Power a Siemens Energy sa očakáva, že ďalej znížia náklady prostredníctvom väčších nasadení a optimalizácie technológie. Sektor tiež zaznamenáva záujem od utilít a prevádzkovateľov sietí, ktorí hľadajú alternatívy k chemickým batériám pre dlhodobé uloženie. Ako sa viac projektov dostáva do komerčnej prevádzky, reálne výkonnostné údaje budú upresňovať očakávania nákladov a efektívnosti, podporujúc širšie prijatie kryogénnych systémov na uloženie energie.

Politická, regulačná a integračná krajina elektrickej siete

Kryogénne systémy na uloženie energie (CESS), najmä tie založené na uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES), získavajú čoraz väčšiu pozornosť v globálnom energetickom prechode kvôli ich potenciálu pre veľkokapacitné, dlhodobé uloženie energie. K roku 2025 sa politická a regulačná krajina vyvíja, aby uľahčila a urýchlila nasadenie takýchto technológií, so zameraním na integráciu do siete, účastníctvo na trhu a ciele dekarbonizácie.

V Európskej únii je politický rámec formovaný balíkom Európskej komisie Fit for 55 a balíkom Clean Energy for All Europeans, ktoré zdôrazňujú potrebu flexibilných, nízkouhlíkových riešení na uloženie energie. Kryogénne uloženie je uznávané ako sľubná technológia na poskytovanie služieb pre sieť, ako je regulácia frekvencie, rezerva a časové posúvanie obnoviteľnej energie. Inovačný fond EÚ a programy Horizon Europe poskytli financovanie pre demonštračné projekty a niekoľko členských štátov aktualizuje svoje kódy sietí, aby uľahčili účastníctvo technológií, ktoré nie sú na báze batérií.

Spojené kráľovstvo je na čele nasadenia CESS, s podporujúcimi politikami od Ministerstva pre energetickú bezpečnosť a nulové emisie. Vláda Spojeného kráľovstva prispôsobuje schémy Contracts for Difference (CfD) a Kapacitný trh, aby zahrnuli dlhodobé uloženie, čím umožňujú projektom ako sú tie vyvinuté spoločnosťou Highview Power—poprednou spoločnosťou v oblasti kryogénneho uloženia—zabezpečiť príjmové toky. Projekt Highview Power v Carringtone neďaleko Manchestru, ktorý sa očakáva, že bude prevádzkovaný v roku 2025, je vlajkovým príkladom, navrhnutým na poskytnutie 50 MW/250 MWh uloženia a služieb pre sieť. Národná sieť ESO v Spojenom kráľovstve tiež pracuje na integrácii takýchto aktív do vyváženia a pomocných služieb.

V Spojených štátoch spustilo Ministerstvo energetiky (DOE) iniciatívy v rámci Long Duration Storage Shot, ktoré sa snažia znížiť náklady na uloženie na úrovni siete o 90% do roku 2030. Kryogénne uloženie je oprávnené na federálne financovanie a podporu demonštrácie, a Federálna energetická regulačná komisia (FERC) preskúmava pravidlá trhu, aby zabezpečila spravodlivý prístup pre všetky technológie na uloženie. Štáty ako Kalifornia a New York aktualizujú svoje pravidlá o dostatočnosti zdrojov a prepojení, aby zohľadnili dlhodobé uloženie, vrátane CESS.

Integrácia do siete zostáva technickou a regulačnou výzvou, keďže kryogénne systémy majú jedinečné prevádzkové charakteristiky v porovnaní s batériami. Prebiehajú úsilie o štandardizáciu požiadaviek na prepojenie a pravidiel účastníctva na trhu, pričom priemyselné organizácie ako Americká asociácia na uloženie energie a ENTSO-E (Európska sieť prevádzkovateľov prenosových systémov pre elektrinu) poskytujú usmernenia a obhajobu.

Pohľad do budúcnosti naznačuje, že v nasledujúcich rokoch sa očakáva ďalšie zlepšovanie politík, s rastúcim uznávaním úlohy kryogénneho uloženia pri podpore integrácie obnoviteľných zdrojov, spoľahlivosti siete a dekarbonizácie. Ako sa regulačné rámce vyvíjajú a ako sa viac demonštračných projektov preukáže hodnotu technológie, CESS je pripravené stať sa kľúčovou súčasťou globálneho trhu so skladovaním energie.

Konkurenčné postavenie voči iným technológiam dlhodobého uloženia

Kryogénne systémy na uloženie energie (CESS), známe aj ako uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES), získavajú na sile ako konkurenčné riešenie v oblasti dlhodobého uloženia energie (LDES), najmä keď prevádzkovatelia sietí a utility hľadajú škálovateľné, flexibilné a nízkouhlíkové možnosti na vyváženie rastúcich podielov variabilnej obnoviteľnej energie. K roku 2025 je CESS umiestnené vedľa iných technológií LDES ako sú čerpané vodné systémy (PHS), prúdové batérie a uloženie stlačeného vzduchu (CAES), pričom každá z nich má svoje výhody a obmedzenia.

Kľúčovým faktorom pre kryogénne systémy je ich schopnosť poskytovať multi-hodinové až multi-dňové uloženie na úrovni siete bez geografických obmedzení PHS alebo CAES. Na rozdiel od PHS, ktoré vyžaduje špecifické topografické vlastnosti, a CAES, ktoré závisí od vhodných podzemných jaskýň, CESS môže byť umiestnené flexibilne blízko centier dopytu alebo miest obnoviteľnej výroby. Táto flexibilita je exemplifikovaná projektmi spoločnosti Highview Power, popredného vývojára v sektore, ktorá uviedla do prevádzky a vyvíja niekoľko veľkokapacitných zariadení LAES vo Veľkej Británii a medzinárodne. Ich projekt CRYOBattery™ s kapacitou 50 MW/250 MWh v Carringtone, UK, patrí medzi najväčšie zariadenia LDES, ktoré nie sú hydroelektrické, a preukazuje komerčnú životaschopnosť a škálovateľnosť.

Pokiaľ ide o efektívnosť, CESS dosahuje zvyčajne účinnosť cyklu 50–60%, čo je nižšie ako lithium-iónové batérie (80–90%), ale porovnateľné alebo lepšie ako CAES, najmä keď je optimalizovaná integrácia odpadového tepla a chladu. Technológia je tiež charakterizovaná dlhými životnosťami aktív (20–40 rokov), nehorľavými materiálmi a absenciou závislostí na kritických mineráloch, čo kontrastuje s obavami o dodávateľský reťazec a bezpečnosť spojené s lithium-iónovými a niektorými chemikáliami prúdových batérií. Okrem toho, CESS môže poskytovať rad služieb pre sieť, vrátane regulácie frekvencie, rezervy a schopnosti čierneho štartu, čím zvyšuje svoju hodnotu.

Nákladová konkurencieschopnosť je centrálnym zameraním pre vývojárov CESS. Kapitalizované náklady sú v súčasnosti vyššie ako u zrelých PHS, ale očakáva sa ich pokles, keď sa výroba rozšíri a dodávateľské reťazce vyzrejú. Highview Power a ďalší hráči v odvetví sa zameriavajú na dosiahnutie nákladov na uloženie (LCOS), ktoré by mohli konkurovať alebo podliezať lithium-iónovým batériám pre časy dlhšie ako 8–10 hodín do konca 2020-tych rokov. Modulárnosť a flexibilita umiestnenia CESS sa očakáva, že podnieti prijatie na trhoch s obmedzeným potenciálom PHS a vysokou penetráciou obnoviteľných zdrojov.

Pohľad do budúcnosti naznačuje, že konkurenčné postavenie kryogénneho uloženia energie bude závisieť od pokračujúcich poklesov nákladov, úspešných veľkoplošných nasadení a podporujúcich politických rámcov. Ako sa urýchli dekarbonizácia sietí, CESS je pripravené zohrávať významnú úlohu v globálnej zmesi LDES, najmä tam, kde geografické a bezpečnostné obmedzenia limitujú iné technológie.

Inovačný pipeline: R&D, patenty a riešenia novej generácie

Kryogénne systémy na uloženie energie (CES), najmä tie založené na uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES), získavajú na sile ako sľubné riešenie pre veľkokapacitné, dlhodobé uloženie energie. K roku 2025 je inovačný pipeline v tomto sektore charakterizovaný významnými investíciami do R&D, patentovými aktivitami a vznikom riešení novej generácie zameraných na zlepšenie efektívnosti, škálovateľnosti a integrácie s obnoviteľnými zdrojmi energie.

Vedúci hráč v oblasti, Highview Power, je na čele komercializácie technológie LAES. Patentované procesy spoločnosti sa zameriavajú na zliatie vzduchu pri nízkych teplotách, jeho uloženie v izolovaných nádržiach a následné zregasifikovanie na pohon turbín a generovanie elektriny, keď je to potrebné. R&D snahy spoločnosti Highview Power sú v súčasnosti zamerané na zlepšenie účinnosti cyklu, zníženie kapitálových nákladov a integráciu CES so službami siete a recykláciou priemyselného odpadového tepla. Ich zariadenie CRYOBattery™ s kapacitou 50 MW/250 MWh vo Veľkej Británii, ktoré je v prevádzke od roku 2023, slúži ako testovacie zariadenie pre zlepšenia systémov novej generácie a digitálnu kontrolu.

Patentová aktivita v oblasti kryogénneho uloženia je silná, pričom podania pokrývajú pokročilé tepelné výmenníky, nové izolačné materiály a hybridizáciu s inými technológiami na uloženie. Siemens Energy a Air Products and Chemicals, Inc. sú známe svojimi portfóliami duševného vlastníctva v oblasti kryogénneho inžinierstva procesov a manipulácie s priemyselnými plynmi, ktoré sa prispôsobujú aplikáciám na uloženie energie na úrovni siete. Tieto spoločnosti využívajú desaťročia odborných znalostí v kryogenike na vývoj modulárnych, škálovateľných jednotiek na uloženie a optimalizáciu termodynamických cyklov.

Inovačný pipeline zahŕňa aj spolupráce v oblasti R&D. Napríklad, National Grid vo Veľkej Británii spolupracuje s poskytovateľmi technológií na posúdenie potenciálu integrácie CES do siete, pričom sa zameriava na rýchlu odozvu a doplnkové služby. Medzitým iniciatívy Ministerstva energetiky USA financujú výskum pokročilých materiálov pre kryogénne nádrže a použitie CES v mikrogridoch a odľahlých lokalitách.

Pohľad do budúcnosti naznačuje, že sektor by mal v nasledujúcich rokoch vidieť nasadenie väčších, efektívnejších zariadení CES, s pilotnými projektmi v Európe, Severnej Amerike a Ázii. Zameranie bude na zvyšovanie doby uloženia (8–12 hodín a viac), zlepšovanie flexibility systémov a znižovanie emisií počas životného cyklu. Ako rastie penetrácia obnoviteľných zdrojov, CES je umiestnené na to, aby zohrávalo kľúčovú úlohu v vyvážení siete a dekarbonizačných stratégiách, pričom prebiehajúce R&D a patentové aktivity zabezpečia stály prísun technologických pokrokov.

Budúci pohľad: Príležitosti, výzvy a strategické odporúčania

Kryogénne systémy na uloženie energie (CES), najmä tie založené na uloženie energie z kvapalného vzduchu (LAES), sú pripravené na významný rozvoj v roku 2025 a nasledujúcich rokoch, poháňané globálnym úsilím o flexibilitu siete a dekarbonizáciu. Ako sa zvyšuje penetrácia obnoviteľnej energie, potreba veľkokapacitných, dlhodobých riešení na uloženie energie sa stáva naliehavejšou, pričom CES je sľubnou technológiou vďaka svojej škálovateľnosti, flexibilite umiestnenia a využívaniu hojných materiálov.

Kľúčoví hráči v odvetví pokročili v komerčnom nasadení. Highview Power, britský priekopník, vedie sektor so svojou technológiou LAES. V roku 2024 Highview Power začala výstavbu zariadenia LAES s kapacitou 300 MWh v Carringtone, UK, ktoré sa očakáva, že bude v prevádzke do roku 2026. Tento projekt má byť jedným z najväčších zariadení na dlhodobé uloženie energie na svete, preukazujúc škálovateľnosť a komerčnú životaschopnosť CESS. Spoločnosť tiež oznámila plány na ďalšie projekty v Európe a Severnej Amerike, pričom sa snaží dodať kapacitu na úrovni gigawattov do konca 2020-tych rokov.

Ďalšími významnými spoločnosťami sú Siemens Energy, ktorá skúma integráciu kryogénneho uloženia s priemyselnými procesmi, a Air Products, globálny líder v priemyselných plynoch, ktorý skúma synergie medzi kryogénnym uložením a infraštruktúrou vodíka. Tieto spolupráce zdôrazňujú potenciál CESS na podporu vyváženia siete a prepojenia sektorov, najmä keď sa trhy s vodíkom a obnoviteľnou energiou rozširujú.

Príležitosti pre CESS v blízkej budúcnosti zahŕňajú poskytovanie služieb pre sieť, ako sú regulácia frekvencie, zníženie špičkového dopytu a záložná energia, najmä v oblastiach s vysokou penetráciou obnoviteľných zdrojov. Modulárnosť a flexibilita umiestnenia systémov CESS umožňujú nasadenie blízko mestských centier alebo miest obnoviteľnej výroby, čím sa znižujú obmedzenia prenosu. Okrem toho, použitie netoxického, ľahko dostupného vzduchu ako pracovnej kvapaliny rieši environmentálne a bezpečnostné obavy spojené s niektorými chemikáliami batérií.

Avšak výzvy zostávajú. Systémy CESS aktuálne čelí vyšším kapitálovým nákladom a nižším účinnostiam cyklu (typicky 50–70%) v porovnaní s lithium-iónovými batériami. Prebiehajúce R&D sa zameriavajú na zlepšenie efektívnosti, zníženie nákladov a optimalizáciu integrácie s inými energetickými vektormi, ako sú odpadové teplo a vodík. Politická podpora, trhové mechanizmy pre dlhodobé uloženie a jasné príjmové toky budú kľúčové pre urýchlenie komerčného prijatia.

Strategické odporúčania pre zainteresované strany zahŕňajú podporu verejno-súkromných partnerstiev na zníženie rizika raných projektov, podporu demonštračných závodov a rozvoj regulačných rámcov, ktoré uznávajú jedinečnú hodnotu dlhodobého uloženia. Ako technológia dozrieva, očakáva sa, že CESS zohrá kľúčovú úlohu pri umožňovaní spoľahlivých, nízkouhlíkových energetických systémov do konca 2020-tych rokov a neskôr.

Zdroje a odkazy

• Energy Storage Association
• Medzinárodná agentúra pre energiu
• Siemens Energy
• Sumitomo Electric Industries, Ltd.
• Európska komisia
• ENTSO-E
• National Grid