Как хранение тепла может удовлетворить растущий мировой спрос на энергию

В последние десятилетия спрос на энергию во всем мире США и Европа находился в значительной степени в застое. В условиях замедления промышленного роста и значительного повышения энергоэффективности потребление энергии в промышленно развитых странах с годами практически не менялось, даже несмотря на неуклонный рост населения.

Сегодня энергетический ландшафт перевернулся и спрос растет где он когда-то бездействовал, как подробно описано в докладе Международного энергетического агентства. Полугодовой отчет по электроэнергетике 2025 г.. Во многих частях мира строятся огромные заводы и центры обработки данных, некоторые из которых потребляют столько же энергии, сколько целые города.

В США ожидается рост спроса на электроэнергию 16% к 2029 годуПо данным консалтинговой компании Grid Strategies в энергетическом секторе, во многом это вызвано взрывным ростом числа центров обработки данных, обеспечивающим бум искусственного интеллекта (ИИ). К 2030 году центры обработки данных могут составлять 5% США и 8% европейских потребление электроэнергии, что утроилось по сравнению с сегодняшней долей.

Для технологических гигантов, стремящихся выиграть гонку вооружений в области искусственного интеллекта, скорость имеет первостепенное значение. Но удовлетворить этот чрезвычайный спрос не так просто, как включить выключатель. Дешевая масштабируемая энергия стала ограничивающим фактором для искусственного интеллекта и промышленного роста. Очереди на межсоединение теперь растянулись на пол десятилетия в США, например. Новые газовые турбины комбинированного цикла сталкиваются со временем ожидания до семь летнаряду с быстро растущими затратами.

В ответ на это крупные компании, занимающиеся искусственным интеллектом и центрами обработки данных, также известные как гиперскейлеры, инвестирование миллиардов в таких решениях, как термоядерный синтез и усовершенствованное ядерное деление. Но до крупномасштабного коммерческого внедрения этих технологий осталось как минимум десятилетие.

Поиски «серебряной пули» также затмевают тот простой факт, что проблема больше не в производстве дешевой, чистой энергии, а в быстром и круглосуточном доступе к этой энергии.

За последнее десятилетие по всему миру было развернуто огромное количество недорогой экологически чистой электроэнергии. Эти ресурсы в настоящее время регулярно производят некоторые из самая дешевая энергия в истории человечества. Но эта дешевая электроэнергия часто производится не в том месте и не в то время.

Возникающее в результате несоответствие можно увидеть в ценах на электроэнергию, которые могут меняться ежечасно, а иногда и поминутно. Когда солнце заливает сеть в полдень или спрос падает ночью, цены на электроэнергию часто падают до нуля. В таких местах, как Испания и Средний Запад США, расчеты Antora с использованием данных поставщиков рыночных данных показывают, что цены на электроэнергию упали ниже очень дешевого 1 цента за киловатт-час в течение четверти всех часов за последние годы.

На многих рынках экологически чистой электроэнергии настолько много, что целые электростанции отключаются на несколько часов. Согласно анализу поставщиков рыночных данных и данным торговой прессы, проведенному Antora, в 2024 году в США было достаточно этой так называемой ограниченной энергии, чтобы обеспечить питанием практически все центры обработки данных искусственного интеллекта в стране.

Чистая электроэнергия не только дешева, но и быстро развертывается. Например, солнечные проекты могут быть сданы в эксплуатацию и построены всего за один-два года, предлагая самый быстрый путь к доступной энергии в большей части земного шара.

Но такая прерывистая энергия в значительной степени списывается, когда дело доходит до круглосуточного питания промышленных потребителей. Большинство технологий хранения превосходно подходят для хранения энергии в течение нескольких часов, но остаются слишком дорогими для преодоления многодневных перерывов в выработке и обеспечения базовой нагрузки, необходимой этим объектам.

Чтобы получить эту доступную энергию для круглосуточной доставки, потребуется переосмыслить способы хранения энергии.

Когда мы с соучредителями начали Antora, поставщик промышленных накопителей энергиимы изучили все типы аккумуляторных технологий — от передовых химических технологий на основе лития и натрия до подходов с использованием расплавленной соли и железа. То, что мы обнаружили, нас удивило: самый дешевый и масштабируемый способ хранения огромного количества энергии — это нагреть некоторые из самых распространенных материалов на Земле.

Тепловые батареи использовать излишки электроэнергии для нагрева недорогих блоков хранения, таких как твердый углерод, сохраняя огромное количество энергии в виде тепла. Затем это тепло доставляется непосредственно промышленным потребителям или преобразуется обратно в электричество. Используя широко доступные материалы, тепловые батареи сохраняют энергию за небольшую часть стоимости обычных батарей и в течение времени, достаточного для обеспечения круглосуточной подачи энергии.

Не менее важно и то, что сегодня тепловые накопители работают быстро и готовы к использованию. Эти батареи, построенные на заводах, могут быть развернуты за несколько месяцев. Вместо того, чтобы годами ждать доступа к энергетическим ресурсам, центры обработки данных и производственные мощности могут подключиться к близлежащему прерывистому электричеству или развернуть новые экологически чистые энергетические активы в тандеме с хранилищем тепловой энергии.

Всего за несколько лет аккумулирование тепла превратилось из относительно неизвестной технологии в краеугольный камень нашего энергетического будущего. Уже начинаются многодневные развертывания мощностью в несколько гигаватт-часов, и существующие заводы по производству тепловых батарей могут обеспечить достаточную емкость хранения, чтобы запустить целые центры обработки данных в течение нескольких месяцев. Даже Тесла предсказывает это больше накопления тепловой энергии будут использоваться, чем литий-ионные батареи в ближайшие десятилетия.

Энергетика всегда была основным препятствием для промышленного роста. Поскольку ИИ превращает электроны в разум, этот факт становится очевиднее, чем когда-либо.

Сегодня гиперскейлеры и производители пытаются обеспечить будущее с помощью инфраструктуры прошлого, годами ожидая модернизации сетей или гоняясь за решениями, которые появятся через годы. Они упускают из виду тот факт, что с появлением дешевой прерывистой энергии мы решили проблему генерации. У нас просто проблема со временем.

Тепловое хранение является решением этой проблемы. Улавливая эту мимолетную энергию и делая ее доступной 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, эта технология может обеспечить скорость и надежность, необходимые для начала новой эры промышленного роста.