Самая большая проблема ветровой и солнечной энергетики известна всем и каждому: ветер почему-то иногда не дует, а солнце регулярно вообще отказывается производить электроэнергию, покидая небосклон.

Из-за этого доля ветроэнергетики в общем балансе единой энергосистемы не может быть больше 20%, а для стабильного обеспечения потребителей электричеством надо строить огромные аккумуляторные системы. У солнечных энергетиков проблема ещё острее: пик потребления приходится на вечерние часы, когда излучение ослабевает.

Может быть, вопрос наконец-то решится с изобретением учёными из Массачусетского технологического института (США) новой технологии накопления энергии, которая описана в недавнем номере Journal of the American Chemical Society?

В предложенном ими аккумуляторе анод производится из магния (верхний слой), катод — из сурьмы (нижний слой), а находящийся между ними электролит — смесь солей, среди которых более всего заметен хлорид магния. Впрочем, слово «производится» употреблено здесь напрасно. Дело в том, что все три элемента аккумулятора функционируют в расплавленном виде, при температуре 700 ˚С. При отдаче батареей электроэнергии атомы магния превращаются в ионы, проходят через электролит и сплавляются с сурьмой. При зарядке атомы магния, просто в силу малой плотности этого вещества относительно сурьмы, возвращаются обратно, восстанавливая исходную структуру аккумулятора. Сурьма — самый тяжёлый элемент батареи — всегда находится ниже электролита, который плавает над её расплавом.

По сути, процесс напоминает гальванические ванны и производство алюминия, где удаётся добиться относительно невысоких цен всей операции. При этом энергоёмкость новой схемы заявляется близкой к показателям литиевых аккумуляторов.

Дональд Садоуэй (слева) и Дэвид Бредвелл у разработанного ими опытного сурьма-магниевого аккумулятора (фото Patrick Gillooly / MIT.)

По словам авторов идеи, они уже нашли способ снижения температуры, сокращающий расход тепловой энергии на подогрев самих аккумуляторов. Один из разработчиков, профессор Дональд Садоуэй, даже взял творческий отпуск и основал компанию Liquid Metal Battery Corp. для коммерциализации решения. Бесспорно, исследователям ещё предстоит решить ряд вопросов. Ключевыми проблемами в схеме являются испарение электролита в цикле разрядки-зарядки и высокая коррозионная активность магния и его солей, из-за которых трудно подобрать материал для стенок аккумуляторов. И тем не менее, даже несмотря на то что магний не самый дешёвый материал, представляется, что перспективы у нового аккумулятора весьма радужные.

И дело даже не в том, что литий, использующийся сейчас в наиболее эффективных батареях, дороже магния. Более важно то, что его запасы не так велики, а потому он не годится для массового производства промышленных аккумуляторов. Да и реалистичные сценарии глобальной электроавтомобилизации признают, что уже на миллиард электромобилей имеющегося на планете лития может не хватить. При этом доля магния в земной коре в 325 раз превышает показатели лития (8-й и 28-й по распространённости элементы) — а значит, его дефицит в ближайшее время нам не грозит.