2025. aasta kriogeensete energia salvestussüsteemid: Elektrivõrgu vastupidavuse ja taastuvate allikate integreerimise muutmine järgmise põlvkonna vedelgaasi tehnoloogiatega. Uurige, kuidas kriogeensed salvestussüsteemid kiirendavad globaalse energia ülemineku.

Tegevjuhi kokkuvõte ja peamised leiud
Turumõõtmed, kasvu määr ja 2025–2030 aasta prognoosid
Põhitehnoloogiad: vedel õhk, kriogeensed tankid ja süsteemi integreerimine
Juhtivad ettevõtted ja tööstuse algatused (nt highviewpower.com, sumitomoelectric.com)
Kuluanalüüs ja tasakaalustatud salvestuskulu (LCOS)
Rakenduse juhtumiuuringud ja pilootprojektid
Poliitika, regulatiivsed ja elektrivõrgu integreerimise tegurid
Konkurentsikeskkond: kriogeensed süsteemid vs. akud ja muud salvestuslahendused
Innovatsioonipipeline: R&D, patendid ja järgmise põlvkonna materjalid
Tulevikuprognoos: võimalused, väljakutsed ja strateegilised soovitused
Allikad ja viidatud kirjandus

Tegevjuhi kokkuvõte ja peamised leiud

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, tuntud ka kui kriogeensed energia salvestus (CES), on ilmumas lubava lahenduse kujul suurte mahtude ja pikaajalise energia salvestamiseks, eriti kui elektrivõrgud üle kogu maailma integreerivad suuremaid osakaalu katkendlikke taastuvaid energiaallikaid. Need süsteemid salvestavad energiat õhu või teiste gaaside vedeldamise teel väga madalatel temperatuuridel ja vabastavad seejärel energia vedeliku taasgaasistumise kaudu, et ajada turbiine ja toota elektrit. Aastaks 2025 on sektor üleminekul pilootprojektidelt varajasele kaubanduslikule rakendusele, kus mitmed peamised tegijad ja demonstreerimisjaamad kujundavad turu väljavaateid.

Sektori märgiline sündmus oli maailma suurima vedela õhuga energia salvestus (LAES) tehase käivitamine Carringtonis, Suurbritannias, mille kolis Highview Power. See 50 MW/250 MWh rajatis, mis on tegev alates 2023. aastast, teenib kaubanduslikul tasemel tõendina ja on köitnud tähelepanu teenusepakkujalt ja võrguhalduritelt, kes otsivad alternatiive liitiumioonakudele pikaajalise salvestuse jaoks. Highview Power edendab ka plaane täiendavate projektide jaoks Ühendkuningriigis ja Hispaanias, arendades mitugi gigavatt-tunni skaala süsteemi ning on kuulutanud välja partnerlusi suurte energiaettevõtetega, et kiirendada rakendamist.

Ameerika Ühendriikides on Highview Power kuulutanud välja kavatsuse rajada 300 MWh LAES rajatis Vermontis, millele on toeks osariigi ja föderaalsed rahastamisvõimalused, käivitamise tähtaeg on seatud 2026. aastaks. Samal ajal uurivad Siemens Energy ja Air Products kriogeense salvestuse integreerimist tööstusliku gaasi ja vesiniku infrastruktuuriga, kasutades ära oma teadmisi kriogeensete ja suuremahuliste protsesside inseneritehnikas.

Olulised leiud 2025. aastaks ja lühiajalise prognoosi osas hõlmavad järgmist:

Kaubanduslikul tasemel kriogeense energia salvestus on nüüd tehniliselt tõestatud, Carringtoni tehas demonstreerib ringkäigu efektiivsust 50–60% ja mitme tunni kuni mitme päeva salvestusperioode.
Kuluefektiivsuse konkurentsivõime paraneb, oodatav kapitali maksumus LAES süsteemide jaoks langeb 2027. aastaks alla 500 dollari/kWh, muutes need atraktiivseks võrgu mastaabis rakendustes, kus kestus ja paindlikkus on kriitilise tähtsusega.
Suured teenusepakkujad ja võrguhaldurid Euroopas ja Põhja-Ameerikas hindavad aktiivselt CES’i osana oma süsinikdioksiidi heite vähendamise ja võrgu vastupidavuse strateegiatest, käimas on mitmed hankemenetlused.
Poliitika tugi, sealhulgas võimsusturu reformid ja pikemaajalise salvestuse stiimulid, kiirendavad projektide torude arendust, eriti Ühendkuningriigis, EL-is ja valitud Ameerika Ühendriikide osariikides.
Ettevõtete, nagu Highview Power, Siemens Energy ja Air Products, käimasolev teadus- ja arendustegevus keskendub efektiivsuse parandamisele, kulude vähendamisele ja CES’i integreerimisele taastuvate ja tööstuslike protsessidega.

Kokkuvõttes on kriogeensete energia salvestussüsteemide kasvu oodata 2020ndate aasta teises pooles, kus varajased kaubanduslikud rakendused seavad aluse laiemale vastuvõtule osana globaalsest energia üleminekust.

Turumõõtmed, kasvu määr ja 2025–2030 aasta prognoosid

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, tuntud ka kui kriogeennenergia salvestus (CES) või vedela õhu energia salvestus (LAES), on ilmumas lubava lahendusena suurte mahtude ja pikaajalise energia salvestamiseks. Need süsteemid salvestavad energiat õhu või teiste gaaside vedeldamise teel väga madalatel temperatuuridel ja vabastavad seejärel salvestatud energia vedeliku taasgaasistumise kaudu turbiinide ajamiseks. Aastaks 2025 jääb globaalne kriogeense energia salvestamise turg varajase kaubandusliku arengu faasi, kuid on oodata märkimisväärset kasvu järgmise viie aasta jooksul, mille tingivad taastuvenergia integreerimise, võrgu paindlikkuse vajaduste ja dekarboniseerimise eesmärkide kasv.

Kriogeense energia salvestamise kasutuselevõtt on võrreldes teiste salvestustehnoloogiatega endiselt suhteliselt väike, kuna töös on vaid mõned kaubanduslikus skaala projektid. Erilist tähelepanu väärib Highview Power, Ühendkuningriigis asuv ettevõte, mis on tunnustatud globaalse liidrina selles sektoris. Highview Power avas maailmas esimese võrgu tasemel LAES tehase Burys, Ühendkuningriigis, mille võimsus on 5 MW/15 MWh, ja arendab praegu palju suuremaid, sealhulgas 50 MW/250 MWh rajatist Carringtonis, lähedal Manchesterile, mille tööle rakendamine on kavandatud 2025. aastaks. Ettevõte on kuulutanud välja ka täiendavaid projekte Ameerika Ühendriikides ja Hispaanias, mis näitab rahvusvahelist laienemist ja kasvavat investorite usaldust.

2025–2030 aastate turu prognoosid viitavad aastasele kasvumäärale (CAGR) kahekohalistes numbrites, mille kogupaigaldatud võimsus peaks ulatuma mitme gigavatt-tunni tasemeni aastaks 2030. See kasv tugineb suurenevale poliitilisele toetusele pikaajalise energia salvestusele sellistes võtmeturgudes nagu Ühendkuningriik, Ameerika Ühendriigid ja mõned Euroopa piirkonnad. Näiteks on Ühendkuningriigi valitsus lisanud pikaajalise salvestuse oma energiastrateegiasse ning Ameerika Ühendriikide Energiaosakond on käivitanud algatused, et kiirendada selliste tehnoloogiate nagu LAES kaubandusse viimist. Tööstuseksperdid, nagu Energiasalvestuse Assotsiatsioon ja Euroopa Energiase salvestamise Assotsiatsioon, on rõhutanud kriogeense salvestuse kui kriitilise võimaluse üle võrgu usaldusväärsuse ja taastuvenergia integreerimise tagamiseks.

Kuigi Highview Power jääb kõige silmapaistvamaks tegijaks, sisenevad turule ka teised ettevõtted. Siemens Energy on näidanud huvi kriogeense salvestuse vastu osana oma laiemast energiasalvestuse portfellist ning tehnoloogiatootjate ja teenusepakkujate partnerlused kiirendavad tõenäoliselt rakendamist. Järgmiste aastate jooksul toimub tõenäoliselt üleminek demonstreerimisprojektidelt kaubanduskeskkonda, kus turumõõtmed prognoosivad 1–2 miljardit dollarit aastaks 2030, olenevalt poliitikast, tehnoloogiate hindadest ja projektide rahastamisest.

Kokkuvõttes on kriogeense energia salvestamise turul oodata tugevat kasvu alates 2025. aastast, kus lisanduvad uued projektid, toetavad poliitilised raamistikud ja kasvav tunnustamine tehnoloogia rollist madala süsinikusisaldusega ja vastupidava energia süsteemi võimaldamisel.

Põhitehnoloogiad: vedel õhk, kriogeensed tankid ja süsteemi integreerimine

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, eriti need, mis kasutavad vedelat õhku või vedelat lämmastikku, on kiiresti arenevad lubava lahenduse kui suurte mahtude ja pikaajalise energia salvestamiseks. Nende süsteemide põhitehnoloogiad hõlmavad kriogeensete vedelike tootmist ja salvestamist, edasijõudnud kriogeenseid tanke ning nende komponentide integreerimist võrgu tasandi energia salvestussüsteemidega. Aastaks 2025 kujundavad mitmed olulised arengud ja rakendused sektori trajektoori.

Kriogeense energia salvestamise tuum on õhu või lämmastiku vedeldamisprotsess, kus ained jahutatakse ekstremest madalatel temperatuuridel (alla -196 °C lämmastiku puhul), salvestatakse isoleeritud kriogeensetes tankides ja seejärel gaasistatakse uuesti, et ajada turbiine ja toota elektrit vajaliku ajal. See protsess on loomulikult skaleeritav ja ei sõltu geograafiliselt piiratud ressurssidest, muutes selle atraktiivseks võrgu rakenduste jaoks.

Üks selle valdkonna kõige silmapaistvamaid tegijaid on Highview Power, Ühendkuningriigis asuv ettevõte, mis on pioneeriks kaubanduslikul tasemel vedela õhu energia salvestuse (LAES) tehnoloogias. Highview Poweri süsteemid kasutavad tööstuslikku gaasi vedeldamise seadmeid, vastupidavaid kriogeense salvestuse tanke ning patenteeritud soojusvahetuse ja energiatasetude süsteeme. Nende lipulaeva projekt, Carringtoni rajatis Manchesteri lähedal, on kavandatud tooma 50 MW/250 MWh salvestust, kaubandusliku tegevuse ootus on 2025. aasta. Ettevõtte tehnoloogia tee kaart hõlmab modulaarseid süsteeme, mida saab skaleerida sadadesse megavattidesse, suunatud võrgu tasakaalu saavutamise ja taastuvenergia integreerimise suunas.

Kriogeense tankitehnoloogia on nende süsteemide jaoks kriitiline võimalus. Ettevõtted nagu Chart Industries ja Linde on globaalsed liidrid suurte kriogeensete salvestustankide projekteerimisel ja tootmisel. Need tankid peavad säilitama äärmiselt madalate temperatuuride puhul minimaalse keemistemperatuuri kadu, mis nõuab edasijõudnud isoleerimismaterjale ja konstruktsiooni tehnikate. Hiljutised edusammud hõlmavad mitmekihiliste vaakumisolatsioonide kasutamist ja parendatud tankigeomeetriat, et täiustada soojuskao ja turvalisuse jõudlust.

Süsteemi integreerimine on veel üks kiire arengu ala. Kriogeense energia salvestamise integreerimine taastuvate energiaallikatega, võrguhalduse tarkvaraga ja teenuste turgudega on oluline kaubanduslikuks elujõudmiseks. Näiteks teeb Highview Power koostööd teenusepakkujatega ja ülekandeoperaatoritega, et näidata LAES’i paindlikkust ja usaldusväärsust reaalses võrgu keskkonnas. Lisaks on tööstuslike gaaside tarnijatega koostöö, nagu näiteks Air Products, aidanud edendada kriogeense salvestuse co-lokatsiooni olemasolevate gaaside tootmise ja jaotamise infrastruktuuriga, vähendades kulusid ja kiirendades rakendamist.

Tulevikuprognoosing kriogeensete energia salvestussüsteemide osas 2025. aastal ja pärast seda on positiivne, mitmeid suuremahulisi projekte on arendamisel Euroopas, Põhja-Ameerikas ja Aasias. Jätkuv innovatsioon kriogeensete tankide materjalides, süsteemi integreerimise ja protsesside efektiivsuse arendamine tuleks oodata kulude alandamiseks ja rakenduste laiendamiseks, paigutades kriogeense energia salvestuse madala süsinikusisaldusega energiatootmise üleminekutehnoloogia keskmesse.

Juhtivad ettevõtted ja tööstuse algatused (nt highviewpower.com, sumitomoelectric.com)

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, tuntud ka kui vedela õhu energia salvestus (LAES), on kiiresti arenev lubav lahendus suurte mahtude ja pikaajalise energia salvestamise jaoks. Need süsteemid kasutavad üleliigset elektrit õhu vedeldamiseks, mis seejärel hoitakse madalatel temperatuuridel ja hiljem laiendatakse turbiinide ajamiseks ning elektri genereerimiseks, vajadusel. Kuna globaalne energiasektor kiirendab oma üleminekut taastuvenergiale, muutub vajadus võrgu tasandi salvestustehnoloogiate, nagu kriogeensete energia salvestussüsteemide, järele üha kiiremini. Mitmed juhtivad ettevõtted ja tööstuse algatused kujundavad maastikku 2025. aastal ja on valmis mõjutama arenguid tulevikus.

Selles sektoris on oluline mängija Highview Power, Ühendkuningriigis asuv ettevõte, mida tunnustatakse kaubanduslikul tasemel LAES tehnoloogia pioneerina. Highview Power on arendanud ja käivitanud maailma esimese võrgu tasemel kriogeense energia salvestusjaama Ühendkuningriigis, mille võimsus on 50 MW/250 MWh. 2024. aastal kuulutas ettevõte välja plaanid oma tegevuse laiendamiseks Ameerika Ühendriikides, mitmete projektide, sealhulgas 300 MWh rajatise rajamisega Vermontis. Highview Poweri tehnoloogia on mõeldud pikaajalise salvestuse (mõnest tunnist päevade kaupa) pakkumiseks, muutes selle sobivaks taastuvenergia tasakaalu ja nõudluse jaoks võrgu tasandil.

Teine oluline tööstuse algatus pärineb Sumitomo Electric Industries, Ltd., Jaapani kontsernist, millel on lai portfell edasijõudnud energia lahendustes. Sumitomo Electric on aktiivselt uurinud ja arendanud kriogeenseid ja muid edasijõudnud salvestustehnoloogiaid, kasutades ära oma teadmisi energiasüsteemide ja võrgu integreerimise alal. Ettevõte teeb koostööd teenusepakkujatega ja teadusasutustega Jaapanis ja mujal, et teste salvestusüsteemide piloteerimiseks, püüdes need lahendused kaubandusse viia 2020ndate lõpus.

Lisaks nendele liidritele astuvad kriogeense energia salvestuse turule ka teised ettevõtted. Linde, globaalne tööstusgaaside ja inseneritehnoloogia ettevõte, uurib sünergiaid oma kriogeense gaasi haldamise ekspertise ja energia salvestuse rakenduste vahel. Linde’i osalus kiirendab kriogeense salvestuse infrastruktuuri mõõtkava ja kulude alandamist, eriti piirkondades, kus on olemas tööstuslike gaaside tarnimise tarneahelad.

Tööstusorganisatsioonid, nagu Energiasalvestuse Assotsiatsioon ja Rahvusvaheline Energiaagentuur, jälgivad kriogeense salvestuse arengut ja rõhutavad selle potentsiaalset rolli elektrisüsteemide dekarboniseerimisel. Aastaks 2025 näib kriogeense energia salvestussüsteemide väljavaade optimistlik, kuna pilootprojektid liiguvad kaubanduslike rakendusteni ja teenusepakkujate huvi pidevalt kasvab, otsides usaldusväärseid pikaajalise salvestuse lahendusi. Järgmise paari aasta jooksul oodatakse kulude alandamist, tehnoloogia parendamist ning toetava poliitika raamistike kehtestamist, mis edendaks kriogeense energia salvestuse laiemat vastuvõttu ja integreerimist üle kogu maailma.

Kuluanalüüs ja tasakaalustatud salvestuskulu (LCOS)

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, tuntud ka kui vedela õhu energia salvestus (LAES), võidavad populaarsust kui lubav pikaajaline energia salvestamise lahendus, eriti võrgu tasandi rakendustes. Kuluanalüüs ja tasakaalustatud salvestuskulu (LCOS) nende süsteemide jaoks 2025. aastal ja lähitulevikus on kujundatud käimasolevate kaubanduslike rakenduste, tehnoloogiliste parenduste ja arenevate turutingimuste järgi.

Kriogeense energia salvestamise LCOS sõltub kapitali kuludest (CAPEX), tegevuskuludest (OPEX), süsteemi efektiivsusest ja projekti elueast. Aastaks 2025 on kõige silmapaistvam kaubanduslik rakendus Highview Powerilt, mis on mobiliseerinud ja ehitab mitmeid suured LAES tehaseid Ühendkuningriigis ja USA-s. Nende 50 MW/250 MWh Carrington’i rajatis Manchesteris, Ühendkuningriigis, teenib praegu hindamisena olemasolevate kulude kohta. Highview Poweri avalike lausete kohaselt on nende LAES tehnoloogia oodatav LCOS 140–200 dollarit/MWh, prognoosidega jõuda 100 dollari/MWh või madalamale tasemele, kui tootmine kasvab ja tarneahelad arenevad järgmise paari aasta jooksul.

Peamised kuluajendid hõlmavad valmis tööstuskomponente, nagu õhu vedeldajad ja salvestustankid, millel on juba kehtivad tarneahelad tööstuslike gaaside sektoris. Sellised ettevõtted nagu Air Products and Chemicals, Inc. ja Linde plc on suurte kriogeense seadmete ja gaaside peamised tarnijad, toetades LAES projektide mastaapsust ja kulude alandamist. Kriogeense energia salvestuse süsteemide modulaarne ülesehitus võimaldab järk-järgulisi võimekuse suurendusi, mis omakorda optimeerib projekti rahanduslikku tasuvust.

Tegevuskulud on suhteliselt madalad, kuna LAES süsteemide aeglane degradeerumine ei sõltu haruldastest ega ohtlikest materjalidest. Praeguste kaubanduslike süsteemide ringkäigu efektiivsus on tavaliselt 50–60%, mis on madalam liitiumioonakudest, kuid tasakaalus pikemate kasutusperioodidega (20–30 aastat) ja suurte maakülade, pikaajalise salvestuse jaoks. Kui uusi projekte, nagu Highview Poweri projektid USAs ja Hispaanias, käivitatakse, oodatakse hindade langemist tänu mastaapsusele ja õppimisele.

Tulevikuprognoos kriogeense energia salvestuskulude jaoks on positiivne. Suureneva rakenduse, standardimise ja integreerimise tõttu taastuvenergia allikatega ootavad tööstuse sidusrühmad LCOS’i lähenemist 80–100 dollarit/MWh 2020ndate lõpul. See paigutab kriogeense energia salvestuse suurte võrgutasakaalu saavutamise, taastuvenergia integreerimise ja energiajulgeoleku jaoks konkurentsivõimekaks valikuks, eriti kuna vajadus pikaajalise salvestuse järele kasvab.

Rakenduse juhtumiuuringud ja pilootprojektid

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, tuntud ka kui vedela õhu energia salvestus (LAES), on viimase kümne aasta jooksul laboratoorsetest ideedest reaalsesse rakendusse liikunud. Aastaks 2025 on mitmed kõrgelt profiiliga pilootprojektid ja kaubandustegevuse rajatised kujundamas sektori trajektoori, keskendudes võrgutasemel rakendustele, taastuvate integreerimisele ja tööstuslikule dekarboniseerimisele.

Märkimisväärne rakendus on 50 MW/250 MWh CRYOBattery™ tehas Carringtonis, Manchesteri lähedal, mille väljatöötas Highview Power. 2023. aastal käivitatud rajatis on maailma suurim tegevus LAES tehas ja teenib viidet tehnoloogia skaleeritavusele ja paindlikkusele. Tehas pakub võrgu tasakaalu, sageduse vastuseid ja reservteenuseid Ühendkuningriigi riiklikule elektrivõrgule, demonstreerides kriogeense salvestuse võimet toetada taastuvenergia integreerimist ja tugevdada võrgu vastupidavust. Carringtoni projekt on samuti tuntud oma modulaarse kujunduse poolest, mis võimaldab tulevasi võimsuse laiendusi ja kopeerimist teistes asukohtades.

Carringtoni edusammude põhjal on Highview Power kuulutanud välja plaanid täiendavate suuremahuliste projektide jaoks Ühendkuningriigis ja Hispaanias, mille eesmärk on saavutada mitusada megavatt-tunnist võimsust. 2024. aastal sai ettevõte 300 miljoni naela investeeringu rakenduse kiirendamiseks, uute asukohtade täiustused jätkavad 2025. aastal. Need projektid on kavandatud pikaajalise salvestuse pakkumiseks (üle 8 tunni), vastates kriitilisele puudusele, mida põhjustavad liitiumioonakud ja pumpatud hüdroenergia, eriti piirkondades, kus traditsioonilised salvestustehnikad ei ole geograafiliselt sobivad.

Ameerika Ühendriikides on Highview Power teinud koostööd Tennessee Valley Authority (TVA) -ga LAES tehnoloogia kasutamise uurimiseks võrgu toetamiseks ja taastuvate integreerimiseks. 2024. aastal lõpetatud teostatavusuuringud tuvastasid mitmeid potentsiaalseid asukohti TVA teeninduspiirkonnas, kus pilootprojektide käivitamine on oodata hiljemalt 2025. aasta lõpus. Need algatused on osa TVA laiemast strateegiast saavutada 2050. aastaks null-süsinikuheide.

Teised märkimisväärsed arengud hõlmavad piloodisuuruse demonstreerimist Siemens Energy ja Air Products poolt, kes mõlemad kasutavad ära oma kogemusi tööstuslike gaaside ja kriogeensete tehnoloogiatega. Siemens Energy teeb koostööd Euroopa teenusepakkujatega LAES’i integreerimiseks taastuvenergia tootmisega, samas kui Air Products uurib kriogeense salvestuse kasutamist tööstuslikuks dekarboniseerimiseks ja võrgu välisseotuse rakendusteks.

Tulevikus oodatakse järgmiste aastate jooksul komatzidões on oodata kaubanduslike rakenduste kiiret suurenemist, mille tingivad poliitikaga kehtestatud stiimulid pikaajalise salvestamise ja kasvava vajaduse järele võrgu paindlikkuse osas. Nende pilootprojektide edukus on kriitilise tähtsusega, et valideerida kriogeense energia salvestuse majanduslikku ja tegevustableti elujõud, seab aluse laiemale vastuvõtule globaalses energiamajanduses.

Poliitika, regulatiivsed ja elektrivõrgu integreerimise tegurid

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, eriti need, mis põhinevad vedela õhu energia salvestusel (LAES), on kiirelt kasvav lahendus, mida kasutatakse võrgutasandi pikaajalise energia salvestamise valdkonnas. Aastal 2025 areneb mitmete piirkondade poliitilised ja regulatiivsed raamistikud, et toetada selliste süsteemide integreerimist, arengu põhjuseks on vajadus tasakaalustada suurenesid muutuvaid taastuva energia osakaalu ja parandada võrgu vastupidavust.

Euroopa Liidus rõhutavad ringlussevõtu ja EL-i “Fit for 55” pakett salvestuslahenduste olulisust dekarboniseerimisel ja võrgu stabiilsuse tagamisel. Need poliitikad loovad toetava keskkonna innovaatiliste salvestustehnoloogiate, sealhulgas kriogeensete süsteemide arendamiseks. EL-i innovatsiooni fond ja Horizon Europe programmid on rahastanud demonstreerimise projekte, nagu 250 MWh LAES tehas Suures Manchesteris, mille on arendanud Highview Power, juhtiv ettevõte sektoris. See rajatis, mis on tegev alates 2023. aastast, on oma tüübi suurim ja teenib mudelina regulatiivset kohandamist, sealhulgas lihtsustatud luba ja võrguühenduse protsesse.

Ühendkuningriigis on valitsuse energiatootmise strateegia ja diferentseeritud kokkuleppeteenus (CfD) ulatub pikaajalise salvestamise tehnoloogiate katab, mille eesmärk on stimuleerida investeeringut salvestusvaradesse, mille kestus ületab neli tundi, ja see on valdkond, kus kriogeensed süsteemid silma paistavad. Ühendkuningriigi energia julgeoleku ja nullkliendi osakond tegeleb aktiivselt turumehhanismide konsultatsiooni, et soodustada pikaajaliste salvestussüsteemide investeerimist, mille tulemuseks on asjaolu, et National Grid ESO tuleviku energiaskeemid toovad esile pikaajaliste salvestussüsteemide võiks olulist rolli null-kliendi saavutamisel. Regulatiivsete muudatuste toel muudetakse need süsteemid osalema mahud ja teenuste turgude haaramise hüvedes.

Ameerika Ühendriikides on Energiaosakonna pikaajaline salvestusstrateegia suunatud võrgu tasandi salvestuse hindade langetamisele 90% võrra aastaks 2030, kriogeensed salvestussüsteemid on kindlaks tunnustatud lubava suunana. 2022. aasta inflatsioonikorrigeerimise seadus tutvustas energia salvestamiseks erainvesteeringu maksu soodustusi, mis toovad otsest kasu kriogeensete projektide jaoks. Highview Power on kuulutanud välja mitme LAES rajatise kavandamise Põhja-Ameerikas, kasutades ära neid stiimuleid ja tehes koostööd piirkondlikke ülekandeorganisatsioonidega, et tagada võrgu sobivus.

Tulevikus on regulatiivne selgus turuosalistele, teenuste kontotsioonide, tulutootmisvõimaluste ning võrgu integreerituse osas kriitilise tähtsusega laialdase kriogeense energia salvestussüsteemi rakendamise jaoks. Tööstuse ühendused, nagu Energiasalvestuse Assotsiatsioon, toetavad tehnoloogiate neutraalsete poliitikate ja standardiseeritud võrgu integreerimine nõuete kehtestamise ja järgimise vajadust. Kuna võrgu operaatorid tunnustavad üha rohkem pikaajalise salvestuse väärtust usaldusväärsuse ja taastuvate integratsiooni osas, on kriogeensed süsteemid valmis kiirendatud vastuvõtuks järgmiste paarikümne aasta jooksul, sõltudes jätkuvast poliitilisest toest ja regulatiivsetest muudatustest.

Konkurentsikeskkond: kriogeensed süsteemid vs. akud ja muud salvestuslahendused

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, eriti need, mis põhinevad vedelal õhul, ilmuvad kui konkurentsivõimeline alternatiiv väljakujunenud akude ja muude võrgu tasandi salvestustehnoloogiate asemel. Aastaks 2025 on konkurentsikeskkond kujundatud liitiumioonakude kiire rakendamise, pumpatud hüdrogaasi jätkuva reatsiooni ja pikaajaliste salvestuslahenduste kasvava huvi poolest, et toetada taastuvate allikate integratsiooni ja võrgu stabiilsust.

Kriogeensed energia salvestussüsteemid eristavad end oma võime poolest pakkuda suurt mõõtu pikaajalist salvestust, mis tavaliselt ulatub 5 kuni 20 tunnini või rohkem, muutes need sobivaks rakendusteks, kus akud võivad olla vähem majanduslikud või tehniliselt sobivad. Erinevalt liitiumioonakudest, millel on keemilise eluea ja ressursipoolse kättesaadavuse piirangud ning tuleohutuse mured, kasutavad kriogeensed süsteemid salvestusmehhanismina rohkelt olemasolevat õhku, mistõttu on neil minimaalne keskkonnarisk. See paigutab kriogeensete süsteemide tõeliseks konkurendiks võrgu tasemel pikaajalise salvestamise jaoks, eriti kuna taastuvenergia osakaal suureneb.

Selle sektoris on juhtiv tegija Highview Power, mis on käivitanud mitmeid piloot- ja kaubanduslikke LAES tehaseid Ühendkuningriigis ning laiendab aktiivselt oma tegevust Põhja-Ameerikas ja muudes piirkondades. 2024. aastal kuulutas Highview Power välja 300 MWh LAES rajatise rajamise Carringtonis, Ühendkuningriigis, plaanides tulevikus mitut GWh projekti. Ettevõtte tehnoloogia on mõeldud mitte ainult energia salvestamiseks, vaid ka võrgu teenuste, nagu sagedusregulatsioon ja reservkapatsiteet, pakkumiseks, mis konkureerib otse akupankade süsteemidega (BESS).

Võrreldes pakub akusüsteem – milles valitsevad sellised ettevõtted nagu Tesla ja LG Energy Solution – endiselt kiiret kulude langust ja laialdast rakendamist, eriti lühiajaliste (1–4 tunni) rakenduste jaoks. Kuid kuna võrgu operaatorid otsivad lahendusi mitme tunni ja igapäeva energia ülekandmiseks, muutuvad akude kulude, degradeerimise ja ressursivõimekuse piirangud üha märgatavamaks. Kriogeensed süsteemid, mille prognoositud eluiga on 30+ aastat ja mis ei sõltu kriitilistest mineraalidest, pakuvad paljudele rakendustele tõhusat alternatiivi.

Teised salvestustehnoloogiad, nagu pumpatud hüdro ja kompressi õhku salvestus (CAES), jäävad ikka veel asjakohaseks, kuid seisavad silmitsi geograafiliste ja loaandmise piirangutega. Kriogeensed süsteemid seevastu on modulaarne konstruktsioon ning neid saab paigaldada paindlikult, sealhulgas linna- või tööstuskeskkonda. Tööstuse organisatsioonid, nagu Energiasalvestuse Assotsiatsioon, tunnustavad pikaajalise salvestuse kasvavat rolli, kriogeensed süsteemid on üha enam poliitiliste arutelude ja demonstreerimisprojektide keskmes.

Tulevikus prognoositakse, et konkurentsikeskkond intensiivistub, kuna valitsused ja teenusepakkujad prioriseerivad süsinikuheite vähendamist ja võrgu vastupidavust. Kriogeensed energia salvestussüsteemid on asetatud tähtsaks teguriks pikaajalise turu jagamisel, eriti kuna kulud langevad massi skalade ja rakenduste laienemisega ning üha rohkem projekte liigub demonstreerimisfaasist kaubanduslikule tasemele. Sektorite trajektoor sõltub jätkuvatest tehnoloogilistest parendustest, toetavatest poliitikaraamistike ning vastavad suurtesse projektidesse Highview Poweri juhtide kaudu.

Innovatsioonipipeline: R&D, patendid ja järgmise põlvkonna materjalid

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, eriti need, mis põhinevad vedela õhu energia salvestusel (LAES), on jõudmas kiiresti lubava lahenduse tasemeni suurte mahtude ja pikaajalise energia salvestamiseks. Aastal 2025 iseloomustab selle sektori innovatsioonipipeline aktiivne R&D, kasvav patendimaastik ja edasijõudnud materjalide uurimistöö, et parandada efektiivsust ja skaleeritavust.

Üks juhtivaid ettevõtteid sellel alal on Highview Power, mis on pioneeriks kaubanduslikul tasemel LAES tehaste rajamisel. Nende tehnoloogia hõlmab õhu jahutamist kriogeensetele temperatuuridele, selle vedeldamist ja siis gaasitooted, et ajada turbiine ning toota elektrit vajadusel. Highview Poweri R&D jõupingutused keskenduvad ringkäigu efektiivsuse suurendamisele, kapitali kulude vähendamisele ja integreerimisele taastuvenergia allikatega. 2024. aastal kuulutas ettevõte välja edusamme oma 50 MW/250 MWh CRYOBattery™ projekti osas Ühendkuningriigis, kavandades edasisi laiendamisprojekti 2025. aastaks ja hiljem.

Patenditegevus kriogeense energia salvestuse valdkonnas on intensiivistunud, hõlmates innovatsioone soojusvahetuses, vedeldamisringides ja süsteemide integreerimises. Siemens Energy ja Air Products and Chemicals, Inc. osalevad tähelepanu juhtiva intellektuaalse vara portfelliga kriogeensete protsesside inseneritehnika ja tööstuslike gaaside haldamise alal, mis on LAES süsteemide jaoks otse rakendatavad. Need ettevõtted kasutavad oma kogemusi suures koguses gaasitarneinfrastruktuuris, et arendada efektiivsemaid ja vastupidavamaid kriogeense salvestussüsteemide lahendusi.

Materjaliteadus on uuenduste peamine valdkond. Uue põlvkonna LAES süsteemid uurivad edasijõudnud isolatsioonimaterjale, et minimeerida soojuskao salvestamise ajal, samuti kõrgjõudluslikke sulameid soojusvahetite ja rõhumugavusi jaoks. Linde plc, globaalne tööstuslike gaaside ja kriogeensete teadusvahetustegite liider, arendab aktiivselt uusi materjale ning süsteemide kujundusi, mis parandavad kriogeensete salvestustankide ja sellega seotud infrastruktuuri vastupidavust ja efektiivsust.

Tulevikus ootab innovatsioonipipeline pidevaid edusamme süsteemi efektiivsuses (sihtsuundumuseks üle 60% ringkäigu efektiivsus), modulaarset ülesehitust ja kulude alandamist. Koostöös R&D projektides tehnoloogia pakkujate, teenusepakkujate ja teadusasutustega kiirendavad kaubandusse suunatud ajakava. Järgmised paar aastat toovad tõenäoliselt turule suuremad, võrgu taseme LAES tehased, mille toetavad materjalide ja süsteemide integreerimise edusammud, paigutades kriogeense energia salvestuse reaalset konkurentsi teiste pikaajaliste salvestustehnologiate vastu.

Tulevikuprognoos: võimalused, väljakutsed ja strateegilised soovitused

Kriogeensed energia salvestussüsteemid, eriti need, mis põhinevad vedela õhu energia salvestusel (LAES) ja vedelal lämmastikul, on jõudmas kiiresti lubava lahenduse tasemeni suurte mahtude ja pikaajalise energia salvestamiseks. Kuna globaalne energia sektor kiirendab oma üleminekut taastuvenergiale, muutub vajadus võrgu tasandi salvestustehnoloogiate järele, mis suudavad tasakaalustada katkendlikku varustust, üha kiiremini. Aastal 2025 ja järgnevatel aastatel oodatakse kriogeense energia salvestamise turul märkimisväärsaid arenguid, mida tingivad tehnoloogilised edusammud, poliitiline tugi ja kasvav kaubanduslik huvi.

Üks sellel alal silmapaistvamaid tegijaid on Highview Power, Ühendkuningriigis asuv ettevõte, mis on pioneeriks kaubanduslikul tasemel LAES tehaste rajamisel. 2024. aastal alustas Highview Power 50 MW/300 MWh LAES rajatise ehitamist Carringtonis, Manchesteri lähedal, mis muutub pärast lõpetamist üheks maailma suurimaks kriogeense energia salvestusprojektiks. Ettevõte on kuulutanud välja plaanid suurendada gigavatt-tunnise (GWh) klassi süsteemide hulka, suunates nii Ühendkuningriiki kui ka rahvusvahelisi turge. Highview Poweri tehnoloogia on märkimisväärne selle võime poolest pakkuda pikaajalist salvestust (mõnest tunnist päevade kaupa), muutes selle sobivaksi võrgu tasakaalu saavutamiseks, taastuvate integraatori osana ja varugeneratsiooni tarnimiseks.

Teised ettevõtted astuvad samuti sektorisse. Siemens Energy on näidanud huvi kriogeense salvestuse vastu osana oma laiemast energiasalvestuse portfellist, uurides sünergiaid oma tööstuslike gaaside ja energiasüsteemide kogemuse vahel. Samal ajal uurib Air Liquide, globaalne tööstuslike gaaside liider, kriogeense salvestuse integreerimist oma olemasoleva infrastruktuuriga, kasutades ära oma kogemust vedeldamise ja kriogeensete süsteemidega.

Kriogeense energia salvestussüsteemide väljavaade on kujundatud mitmete võimalustega. Esiteks, tehnoloogia skaleeritavus ja rohkete mittetoksiinide, peamiselt õhku, kasutamine teevad selle suuremahuliste rakenduste jaoks atraktiivseks. Teiseks on LAES tehaste rajamine olemasolevate võrgutehniliste taristute lähedusse või taastuvate energiaallikate tootmissüsteemide juurde paindlikkuse ja potentsiaalsete kulude kokkuhoid. Kolmandaks, kuna valitsused ja võrguoperaatorid püüavad dekarboniseerida elektrisüsteeme, tunnustatakse üha rohkem pikaajalise salvestuse olulisust usaldusväärsuse ja stabiilsuse saavutamiseks.

Kuid väljakutsed jäävad. Kriogeense energia salvestamise ringkäigu efektiivsus (tavaliselt 50–60%) on madalam kui liitiumioonakude puhul, kuigi käimasolev R&D suunab seda paranema. Kapitalikulud jäävad suhteliselt kõrgeks, ja kaubanduslik elujõud sõltub veelgi tegevuse tõestamisest ja kulude alandamisest. Regulatiivsed raamistikud ja turumehhanismid, mis tunnustavad pikaajalist salvestust, on veel arengus, mis võib mõjutada projektide rahastamise ja tulude teket.

Strateegilised soovitused sidusrühmade jaoks hõlmavad: investeerimist piloot- ja demonstreerimisprojektidesse, et valideerida jõudlust suurel skaalal; tehnoloogia pakkujate, teenusepakkujate ja tööstusgaasiettevõtte partnerlussuhete edendamist; ja poliitikaraamistike edendamist, mis tunnustavad pikaajalise salvestuse unikaalset väärtust. Kuna sektor areneb, on kriogeensed energia salvestussüsteemid paigutatud mängima kriitilist rolli paindlikku ja madala süsinikusisaldusega energiatootmisprotsessi võimaldamiseks.

Allikad ja viidatud kirjandus

Revolutionary Stackable Energy Storage System: The Future is Here

Watch this video on YouTube.

Kriogeenenergia salvestussüsteemid 2025–2030: Ülimadalate temperatuuride energia vabastamine rohelisemaks elektrivõrguks

ByQuinn Parker