Батареї в енергетиці: як накопичувачі змінюють правила гри

Батареї – найбільш відомий тренд технічного устаткування

Сьогодні  батареї (елементи або системи хімічного накопичення енергії), їх ціни, обсяги виробництва і  тривалість роботи є предметом  дуже великого інформаційного поля.  Розвиток цього тренду враховують промисловий бізнес і економісти,  світова геополітика починає обертатись навколо  сировини для їх виробництва. Інвестиції в заводи по виробництву батарей узгоджують на вищих державних рівнях.

Питання – чому така зацікавленість? Відповідь полягає в тому, що зараз у кожному другому  промисловому виробі є мікрочіп, і переважна більшість з них потребує батареї. Кількість об’єктів де використовуються батареї або батарейки на планети обраховується мільярдами.  

Енергетика – це одна з галузей, яку розвиток технологій систем хімічного накопичення призводить до глобальних структурних змін. Це обумовлено тим, що на кожному з етапів виробництва, транспортування та споживання електроенергії системи накопичення енергії починають грати особливу роль і без них розвиток і навіть просто стабільна робота вже неможливі.

Роль батарей у сучасній енергетиці

Ще недавно надійна робота енергосистем забезпечувалася майже виключно великими  електростанціями та лініями електропередач. Але з появою систем накопичення енергії (Battery Energy Storage Systems, BESS) правила гри змінюються. Промислові батареї дедалі більше беруть на себе важливі функції, підвищуючи надійність і гнучкість енергопостачання споживачів.

2.1. Роль в генерації

Велика потреба батарей в генерації обумовлена в першу чергу дуже швидким розвитком сонячних електростанцій, які відносяться до електростанцій негарантованої потужності. Можливості СЕС цілком залежать від метеорологічних умов і мають місце коливання видачі потужності як на коротких періодах  (секунди-хвилини, викликаються перемінною хмарністю) так і на більш довгих годиних ( викликаються чередуванням світлого і темного періоду добу) і сезонних (викликаються різною висотою сонця і тривалістю світового дня) інтервалів. Взимку виробництво електроенергії СЕС приблизно в 5 разів менше ніж в пікові ліні місяці.

В той же час ринок  електроенергії і енергосистема потребують стабільної керованої роботи електростанції в комерційному і технологічному графіках. Таким чином нестабільність СЕС треба компенсовувати додатковим буфером. На перших етапах розвитку СЕС, коли їх частка складала 5-7%, компенсатором виступала сама енергосистема, яка поглинала ці коливання без помітних наслідків. Але розвиток СЕС відбувається з одночасним витісненням і закриттям традиційних вугільних електростанцій, які якраз своїми маневровими властивостями і поглинали збурення від СЕС. Таким чином, зараз система накопичення стає обов’язковим атрибутом нової СЕС, в іншому разі СЕС при частці після 25% стає  для енергосистеми суттєвим джерелом перешкод і часто відключається або обмежується певним чином в роботі.  Поєднання в єдиному процесі стійкого виробництва електроенергії СЕС і BESS створює так званий гібрид, коли спільна система керування в режимі реального часу оцінює можливості і ресурсу кожного з цих елементів і вирішує задачу видачі потужності в мережу  із забезпеченням одночасно стабільності і максимальної ефективності виробництва. Але роль гібрида СЕС та батареї стає дуже важливою та буде розглянута далі докладніше. 

2.2. Роль в електричних мережах

Фізично велика кількість батарейних накопичувачів приєднана безпосередньо до розподільчих або високовольтних мереж, але лише  невелика їх частки  працює саме на потреби транспортування електричної енергії. Європейським і нашим національним законодавством встановлено, що оператор мережі  може встановлювати власні системи накопичення  батареї лише для забезпечення роботи мережі. Це може бути компенсація транспортних втрат або компенсація надлишкової реактивної енергії, або просто підтримка напруги в певних вузлах мережі. Ці проблеми гостро постають для віддалених ліній або при недозавантеженості ліній, коли витрати на транспортування  електроенергії при транспортуванні в певний район стають співставними з обсягом електроенергії, що транспортується. Встановлення батарей  в певних точках покращують режими мережі і зменшують втрати. 

Окремо стоїть питання надання допоміжних послуг в енергосистемі України, яке також відноситься до відповідальності оператора системи передачі. Ці послуги оператор закупає у власників систем накопичення, які по командам диспетчерів приймають  або віддають потужність для утримання балансу в енергосистемі України в цілому. Інтервали прийому – видачі потужності бувають від 15 хвилин до кількох годин, але потрібна велика швидкодія в  зміні потужності, буквально десятки МВт за кілька секунд. 

Фізична суть цих допоміжних послуг – підтримувати частоту струму (50 Гц в Україні) без відхилень. Раптовий невеликий дисбаланс між виробництвом і споживанням електроенергії може спричинити перепади частоти, які після певної межі загрожують аваріями та вимагають відключень. BESS реагують на такі коливання майже миттєво – за лічені секунди вони можуть віддати або поглинути енергію, відновлюючи баланс. На відміну від традиційних турбін, яким потрібні хвилини, батареї швидко вирівнюють частоту, запобігаючи аварійним відключенням і пошкодженню обладнання. При великих небалансах  треба вже просто наглядом за частотою не обійтись і треба швидко вводити великі обсяги потужності, в іншому разі відбувається миттєве розділення енергосистеми на ізольовані райони з  погасанням частини з них. Наприклад, у Південній Австралії великий акумуляторний комплекс Hornsdale (100 МВт) двічі миттєво підстрахував мережу, коли раптово відключалася вугільна електростанція. Це допомогло уникнути блекаутів і підвищило стабільність мережі.

2.3. Роль у споживача

Але найбільший вплив на енергосистему зараз створює встановлення СЕС і систем накопичення у споживача. Зараз  модним трендом є таке  проєктування енергетики споживача, щоб він  мав нульове або мінімальне  живлення від енергосистеми. З точки зору інвестицій таке рішення повної автономії завжди дорожче ніж варіанти з купівлею, оптимум є в частковій самогенерації і частковій купівлі. Це задачі служб енергоменеджменту підприємства, а для побутових споживачів дуже активно розвивається послуга з розгортання HEMS (Home energy management system) – системи що встановлюється в будинку і поєднує в собі планову генерацію з фотопанелей, аварійну генерацію від генератора, побутовий накопичувач, побутові електроприлади, в перспективі – електромобіль. Спеціалізований мікрокомп’ютер аналізує побутові звички і графіки споживання, прогноз погоди і графіки виробництва, поточні і очікувані ціни на електроенергію, і автоматично  керує всім господарством з метою мінімізації коштів на купівлю електроенергії.

Але така автономна поведінка споживача призводить до додаткової нестабільності в енергосистемі, оскільки  виникає розрив між реальним споживанням кінцевого споживача і постачанням електроенергії з енергосистеми «на лічильнику». Це проявляється в розмиванні типового графіку побутового споживача, на якому побудовано планування  добової роботи енергосистеми країни. Це в свою чергу призводить до збільшення потреб резервування в системах накопичення, що підтримують баланс в енергосистемі і відповідно – вартості електроенергії для кінцевого споживання. 

Встановлення батарей на рівні кінцевого споживача уже сьогодні допомагає забезпечувати електрикою важливі об’єкти під час блекаутів в Україні. Батареї можуть тримати освітлення лікарень, зв’язок та інтернет навіть коли центральна мережа зазнає аварії. Згідно з даними НREL (США). Яскравий приклад – благодійний проєкт Direct Relief, який у 2023–2024 роках встановлює понад 2000 акумуляторних систем для українських лікарень. Ці батареї забезпечують безперервну роботу медичного обладнання під час атак на енергомережу або в екстремальних метеоумовах, коли переривається постачання із зовнішньої мережі.

Батареї + ВДЕ: підсилювач для сонця і вітру

Відновлювані джерела енергії (ВДЕ) – сонячні та вітрові електростанції – виробляють електрику за погодними умовами. Світить сонце, дме поривами вітер, і графік генерації часто не співпадає з графіком споживання. Тут на допомогу приходять накопичувачі енергії, створюючи синергію між ВДЕ та батареями. 

Батареї дозволяють згладжувати коливання генерації. Коли хмари накривають сонячну електростанцію або вітер раптово стихає, акумулятори можуть миттєво компенсувати спад виробітку. І навпаки – під час пікової генерації (полудневе сонце, нічна вітряна буря) батареї накопичують «зайву» енергію, яка інакше була би втрачена. Таким чином сонячно-батарейні та вітро-батарейні комплекси подають у мережу більш рівномірний потік енергії. Це вирішує проблему непередбачуваності ВДЕ і робить їх дружнішими до мережі. В свою чергу, це допомагає уникати обмежень та скидання зеленої енергії. 

Часто буває, що мережа або споживання не можуть прийняти весь обсяг електрики від ВДЕ у час пікового виробітку – в такому разі доводиться відключати частину сонячних панелей чи вітротурбін (це називається curtailment, примусове обмеження генерації). Якщо поруч є батарея, вона поглинає надлишок і зберігає його до моменту, коли попит зросте або мережеві обмеження зникнуть. Досвід США свідчить, що BESS, встановлені при великих ВДЕ-фермах, скорочують вимушені відключення ВДЕ і підвищують коефіцієнт використання ліній електропередач. За оцінками NREL, спільна робота вітропарку та батареї дозволяє краще завантажити мережу: вдень, коли споживання менше, частина вітрової електрики йде на зарядку, а ввечері – віддається, розвантажуючи лінії.

• Доступність у пікові години. Сонячна генерація максимально велика опівдні, коли споживання може бути відносно низьким, зате ввечері попит на електрику зростає (люди повертаються додому, вмикають техніку), але сонця вже немає. Акумуляторна система, підключена до СЕС, вирішує цю проблему: денне сонце працює на вечірній пік. Зарядившись вдень, батарея віддає енергію у мережу в години найбільшого навантаження, покриваючи вечірній стрибок споживання. Це знижує потребу включати маневрові газові чи вугільні блоки, заощаджуючи пальне і гроші. Така модель – гібрид «solar plus storage» – стрімко набирає популярність у світі. Наприклад, у Каліфорнії сонячні станції з батареями вже конкурують із газовими піковими електростанціями за вартістю генерації. За прогнозами МЕА, до 2030 року сонячні станції з накопичувачами стануть одними з найдешевших джерел електроенергії, обійшовши навіть традиційні вугільні та газові установки.

• Резерв для вітру. Аналогічно, великі вітропарки доповнюють батареями для покращення прогнозованості. Якщо ніч вітряна і генерація перевищує попит – надлишок піде в батареї, а в штиль або в часи пікового навантаження акумулятори видадуть додаткову потужність. У результаті вітрова електростанція з накопичувачем може працювати ближче до традиційної – забезпечувати диспетчеризовану (на вимогу) подачу енергії. Хоча вітер не можна змусити дути, але електрика від нього буде доступна тоді, коли потрібна, завдяки буферу з батарей. Варто підкреслити, що батарейні системи корисні не лише для великих ВДЕ-ферм, а й на рівні домогосподарств і бізнесів із власними сонячними станціями. Домашні акумулятори дозволяють зберегти «сонячні кіловати» з дня на вечір або навіть на резерв при відключеннях. У Європі та США приватні PV+Battery системи стали популярними: люди зменшують рахунки за електроенергію і страхуються від перебоїв в мережі. В Україні, де через обстріли часто бувають блекаути, цей тренд теж набрав обертів – сонячні панелі з акумулятором встановлюють на дахах будинків, шкіл, лікарень.

• Приклад з практики. Найбільша на момент запуску система накопичення у світі – Tesla Hornsdale Power Reserve в Австралії (129 МВт·год) – була побудована саме для інтеграції вітропарку. Вже у перші місяці роботи вона не тільки згладила коливання вітру, а й врятувала мережу Південної Австралії від аварійного відключення, миттєво підхопивши навантаження при аварії на ТЕС. За рік ця «велика батарея» заощадила споживачам штату близько $ 40 млн, знизивши вартість резервних послуг та частково витіснивши газові турбіни. Цей кейс став хрестоматійним: він довів, що ВДЕ+накопичувачі можуть не лише стабільно працювати, а й суттєво зменшувати витрати в енергосистемі.

Таким чином, батареї стали ключем до розкриття потенціалу відновлюваної енергетики. Вони роблять сонце і вітер прогнозованими та «слухняними» джерелами, що подають електрику за графіком споживання. Без масового впровадження накопичувачів важко уявити подальше нарощування частки ВДЕ у світі – саме тому їх інколи називають «Missing Link» (відсутня ланка) зеленої енергетики.

Глобальний бум систем накопичення: тренди і прогнози

Попит на батарейні накопичувачі вибухово зростає у всьому світі. Якщо у 2015 році промислових систем зберігання було лічені гігавати, то сьогодні десятки країн впроваджують їх сотнями мегават, а прогнози на наступні десятиліття – амбітні. 

Розглянемо ключові глобальні тенденції:

• Стрімке нарощування потужностей. За даними BloombergNEF, у кінці 2021 року в світі налічувалось лише ~27 ГВт батарейних систем (56 ГВт·год), але до 2030 року очікується бум – до 411 ГВт (1194 ГВт·год). Це у 15 разів більше за рівень 2021 року! Лише з 2022 до 2030 рр. планується встановити ~387 ГВт нових накопичувачів. Лідерами ринку стають США і Китай, на які припадатиме понад половина всіх встановлених систем. Європа також різко нарощує батарейні потужності на тлі енергокризи і переходу на ВДЕ. Фактично, світ вступає в еру масового розгортання систем зберігання – аналогічно до того, як десять років тому почалось вибухове зростання сонячних і вітрових електростанцій.

• Зниження вартості і розвиток технологій. Ціни на літій-іонні батареї за останнє десятиліття впали більш ніж на 80 %, що зробило можливим економічно вигідне використання накопичувачів. Масове виробництво для електромобілів відіграло ключову роль у здешевленні стаціонарних батарей. Хоч 2022 року через подорожчання літію ціни дещо підскочили, загальний тренд залишається низхідним. МЕА прогнозує, що завдяки інноваціям та масштабуванню, до 2030 року вартість систем зберігання для електростанцій знизиться ще на 40–55 % від рівня 2022 р. Це зробить сонячні ферми з батареями дешевшими за нові вугільні станції, а акумуляторні ферми зможуть конкурувати з газовими пікерами для пікового навантаження. Паралельно поліпшуються характеристики: сучасні батареї витримують більше циклів заряд-розряд, підвищується їх ККД, поширюються рішення для більш тривалого зберігання (6–10 годин і більше), в т.ч. за рахунок нових хімічних композицій.

• Амбітні прогнози до 2030 і 2050 рр. Щоб досягти кліматичних цілей і забезпечити перехід на чисту енергетику, світовій енергосистемі потрібні величезні обсяги накопичувачів. За сценарієм Net Zero 2050 від МЕА, глобальна потужність систем зберігання має зрости у шість разів до 2030 року – до 1,5 ТВт. Це враховує всі види накопичення, з яких ~90 % припадає на батареї (близько 1,2 ТВт батарей до 2030 р.). Надалі темпи не сповільняться: до 2050 року у світі може бути вже 4–6 ТВт накопичувачів, значну частину яких становитимуть акумуляторні BESS. Аналіз BloombergNEF показує, що для досягнення нульових викидів у 2050 році глобальні установки батарей мають зрости в 50 разів від рівня 2023-го, сягнувши близько 4 ТВт. Тобто йдеться про те, що накопичувачі стануть такою ж звичною інфраструктурою, як сьогодні теплові електростанції.

• Нові гравці: альтернативні технології. Домінування літій-іонних акумуляторів не означає відсутності конкуренції. На підході – натрій-іонні батареї, у яких  використовують дешевий натрій замість літію. Очікується, що вже до кінця десятиліття вони займуть до 10 % ринку стаціонарного зберігання. Розробки в цій сфері просуваються швидко: заплановано будівництво заводів для виробництва Na-ion батарей сукупною потужністю 335 ГВт·год до 2030 року. Такі акумулятори приблизно на 20–30 % дешевші за літієві LFP за рахунок дешевших матеріалів. Одночасно розвиваються редокс-Flow батареї (на рідких електролітах) для великої ємності, системи на основі гравітації і стисненого повітря, суперконденсатори тощо. За прогнозом IDTechEx, до 2025 року альтернативні до літію технології хімічного накопичення займуть вже понад 10 % ринку стаціонарних накопичувачів, а надалі їх частка зростатиме. Це важливо в умовах потенційного дефіциту літію, кобальту та нікелю: світ диверсифікує підходи до зберігання енергії.

• Нові ринки і бізнес-моделі. Сектор енергетичних накопичувачів приваблює величезні інвестиції. Вже у 2023 році глобальні інвестиції в батареї (разом з електромобілями) сягнули приблизно $ 120 млрд, а до 2030-го, за оцінкою МЕА, зростуть до $ 800 млрд щорічно. Країни вводять стимули: наприклад, у США закон Inflation Reduction Act 2022 р. надає податковий кредит 30 % на встановлення накопичувачів, що різко активізує ринок. У Європі готуються механізми оплати за готовність батарей забезпечувати резерви. З’являються й нові моделі використання: агрегація домашніх батарей у віртуальні електростанції, оренда акумуляторів для балансування, вторинне використання відпрацьованих EV-батарей у стаціонарних сховищах. Усе це свідчить, що накопичувачі перетворюються на окрему галузь енергетики, інтегровану з «розумними» мережами та цифровим управлінням. 

Глобальні тренди однозначні: системи зберігання енергії – один з найдинамічніших сегментів енергетики у 2020-х роках. Вони переживають бум, порівнюваний з бумом ВДЕ десятиліттям раніше. 

Різновиди технологій накопичення

Енергію можна накопичувати по-різному – не тільки в літієвих батареях. І хоча сьогодні на слуху саме акумулятори, варто згадати й інші типи систем зберігання, адже кожен має свою нішу:

• Літій-іонні батареї. Це де-факто стандарт сучасних BESS. Використовуються ті ж технології, що й в акумуляторах електромобілів: найпоширеніші хімії – літій-залізо-фосфат (LFP) та літій-нікель-марганець-кобальт (NMC). Переваги: високий ККД (90 % +), відносно велика щільність енергії, швидка реакція (мілісекунди) і падіння вартості завдяки масштабам виробництва. Такі батареї компактні – контейнер розміром з морський може вмістити 5–10 МВт·год. Вони оптимальні для покриття короткочасних піків та роботи в діапазоні кількох годин. Недоліки: обмежений ресурс (після ~ 5000 циклів ємність знижується), горючість електроліту (потребує систем безпеки) та залежність від критичних матеріалів (літій, кобальт, нікель). Попри це, літій-іон забезпечує понад 90 % всіх нових проєктів хімічного зберігання на мережі і, за прогнозами, лишатиметься домінуючим до 2030 року (80–90 % нового ринку).

• Натрій-іонні батареї. Перспективна альтернатива літію. У таких акумуляторах замість літієвих солей використовуються солі натрію – дешевого і масового елемента (звичайна кухонна сіль NaCl – джерело натрію). Плюси: відсутність дефіцитних матеріалів (ні літію, ні кобальту), потенційно нижча ціна – на 20–30 % менше за вартість Li-ion LFP при масовому виробництві. Вони також більш безпечні (не займисті) і краще працюють при низьких температурах. Мінуси: нижча щільність енергії (більша вага при тій же ємності) і дещо менший ресурс циклів наразі. Натрій-іонні батареї вже комерціалізують у Китаї (CATL запустив виробництво). Очікується, що стаціонарне накопичення стане основною сферою для Na-ion – саме там важливіша ціна, а не компактність. Аналітики S&P прогнозують, що до 2030 року до 10 % батарейних сховищ можуть бути на натрії. Перші пілотні установки (контейнери по 1–2 МВт·год) уже тестуються.

• Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС). Найпотужніший історично вид накопичувача – «водяна батарея». Коли є надлишок електрики, вода перекачується помпами з нижнього резервуару у верхній. Коли потрібна електроенергія – воду спускають через турбіни вниз, виробляючи струм. ГАЕС здатні зберігати тисячі МВт·год і віддавати їх годинами і навіть днями. Це основний і найбільший за обсягом спосіб зберігання енергії у світі – понад 95 % всіх збережених гігават-годин припадає саме на гідроакумуляцію. Загальна встановлена потужність ГАЕС – приблизно 160 ГВт (для порівняння, атомна генерація світу ~390 ГВт). Плюси: величезна ємність, довговічність (механізми служать 40–50 років), відносно високий ККД ~75 %. Мінуси: залежність від географії (потрібні відповідні ландшафти і водні ресурси), довгий і дорогий цикл будівництва, швидкодія поступається BESS, екологічні обмеження. Проте нових місць для великих ГАЕС у світі обмежено, тому батарейні технології поступово «наздоганяють»: хоча за загальною накопиченою енергією літій-іон ще далеко позаду, саме акумулятори забезпечать більшість нового приросту потужностей зберігання. 

• Водневі системи зберігання. Перетворення електрики у водень шляхом електролізу, з подальшим зберіганням водню і використанням його для виробництва електроенергії (в паливних елементах або турбінах). Така технологія знаходиться на стику електро- і газової систем. Сильна сторона водню – довготривале і сезонне зберігання. Його можна запасати місяцями, використовуючи надлишок літньої сонячної енергії для покриття зимових піків. Жодна батарея не здатна економічно зберігати енергію тижнями – тут водень не має конкурентів. Недолік: низький загальний ККД циклу (електролізер ~75 % * паливний елемент ~50 % дає менше 40 % на виході), а отже, багато енергії губиться. Проте для переходу на 100 % ВДЕ частина електрики все одно буде «надлишковою» в окремі періоди, тож краще хоч 40 % повернути, ніж нічого. Водень як накопичувач поки що в зародковому стані – пілотні проєкти запускають у ЄС, Австралії (потужності до десятків МВт). МЕА розглядає водень як перспективний елемент для сезонного балансування відновлюваної енергетики. В Україні воднева енергетика теж потенційно може розвинутися після 2030 року, зважаючи на великий потенціал ВДЕ на півдні (водень можна виробляти влітку з надлишків сонця, а взимку – спалювати або в паливних елементах генерувати електрику).

Україна: стан і перспективи впровадження накопичувачів

Для України тема накопичувачів енергії надзвичайно актуальна. По-перше, високий відсоток СЕС та ВЕС (майже 14 % генерації у 2021 році) вже вимагає гнучких резервів. По-друге, війна і обстріли інфраструктури висвітили потребу в децентралізації генерації в енергосистемі (розподілена генерація) та резервному живленні. 

Розглянемо, що вже зроблено і які перспективи розвитку BESS у нашій країні.

• Законодавча база. Накопичувачі вперше отримали «зелене світло» як окремий учасник ринку електроенергії. Тривалий час в Україні не існувало правової категорії для енергосховищ – не було ліцензії, тарифів, правил. Це фактично блокувало інвестиції: компанії не розуміли, як експлуатувати і окупати системи BESS. Лише в 2022 році ухвалено спеціальний закон № 5436-д, який ввів поняття «установка зберігання енергії» і діяльність зі зберігання на ринку електроенергії. Закон (підписаний у квітні 2022 р.) визначив оператора системи зберігання (ОСЗЕ) як окремого учасника ринку, дозволив виробникам з ВДЕ накопичувати енергію без втрати «зеленого» тарифу, встановив вимоги до ліцензування такої діяльності. Відтак компанія може офіційно побудувати BESS, отримати ліцензію НКРЕКП і надавати послуги з балансування або продавати електроенергію з накопичувача. Це створило правові передумови для ринку energy storage. Закон також дозволив оператору системи передачі (НЕК «Укренерго») та обленерго мати власні накопичувачі за певних умов – тобто навіть мережеві компанії зможуть встановлювати батареї для підвищення надійності мереж.

• Перші проєкти. Ще до появи закону, в 2021 році, компанія ДТЕК запустила пілотний промисловий накопичувач 1 МВт/2.25 МВт·год на базі Запорізької ТЕС – це був перший BESS в Україні. Система, реалізована спільно з американською Honeywell, успішно пройшла тестування і показала можливість надавати допоміжні послуги (частотне регулювання). Проте її комерційне використання було обмежене через відсутність ринкових правил на той час. Після прийняття закону почали заявлятися нові проєкти. У 2022 році українська енергетична компанія KNESS отримала кредит € 9,6 млн на будівництво черги накопичувача в 30 МВт  на Вінниччині. Але справжній прорив відбувся у 2023–2024 роках, коли на тлі війни і енергокризи увага до BESS зросла на найвищому рівні.

• Аукціони від Укренерго – запуск ринку. У серпні 2024 НЕК «Укренерго» вперше провела довгостроковий спеціальний аукціон із закупівлі послуги резерву підтримки частоти (РПЧ) – фактично це ємність швидкого реагування, ідеальна для батарей. У межах аукціону оператор системи передачі укладе 5-річні контракти (з оплатою в євро) на сумарно 99 МВт резерву від нових систем накопичення. Подія викликала справжній ажіотаж: участь взяли 39 компаній, багато з яких новачки ринку, а переможцями стали 12 компаній (переважно саме ті, що планують установки зберігання). За словами Володимира Кудрицького, який на той момент очолював НЕК, акумуляторні проєкти виявились найконкурентнішими, виборовши основну частку контрактів (при тому що на аукціон допускались і традиційні газотурбінні та гідрорезерви). Цей аукціон фактично дав старт будівництву майже 100 МВт нових BESS в Україні, адже переможці зобов’язані встановити обладнання і почати надавати послуги з жовтня 2025 року. Важливо, що контракти довгострокові і гарантовано оплачуються – це знижує ризики для інвесторів і дозволяє залучити фінансування, навіть міжнародне. Таким чином, Україна перейшла від розмов до конкретних стимулів: держава через Укренерго гарантує ринок збуту для послуг накопичувачів, що запускає механізм їх окупності. У планах оператора – проводити й наступні аукціони для інших видів резервів (аварійний резерв відновлення частоти тощо), де батареї теж можуть брати участь. Перший досвід виявився успішним: ціна резервної послуги в ході торгів знизилась майже на 30 % від стартової, а у підсумку в Україні з’явиться ціла когорта нових гравців – операторів систем зберігання.

6.1 Інвестиції державних компаній: стратегічна роль Укргідроенерго

На окрему увагу заслуговує внесок державних компаній у розвиток систем накопичення енергії, зокрема Укргідроенерго. У квітні 2024 року Укргідроенерго уклало з Міжнародним банком реконструкції та розвитку (Світовим банком) фінансову угоду на реалізацію масштабного інфраструктурного проєкту – розгортання систем зберігання енергії потужністю 197 МВт та будівництво сонячних електростанцій на 35,9  МВт.

Проєкт має критичне значення для стабільності енергосистеми України в умовах війни. Він фінансується за кредитні кошти МБРР ($ 177 млн), Фонду чистих технологій ($ 104 млн), та грантові кошти  Фонду чистих технологій ($ 1 млн). Це перший випадок в Україні, коли державна компанія реалізує великий проєкт BESS на основі публічного міжнародного фінансування. За словами керівництва компанії, мета – забезпечення гнучкості енергосистеми, підвищення стійкості до атак та інтеграція відновлюваних джерел енергії.

Проєкт Укргідроенерго включає встановлення батарейних накопичувачів поруч із існуючими гідроелектростанціями, що дозволить поєднати переваги гідрогенерації з акумуляторами швидкого реагування. Це дасть змогу не лише регулювати частоту в режимі реального часу, а й ефективно балансувати добові коливання навантаження. Паралельно із впровадженням BESS планується будівництво сонячних електростанцій, що створить гібридну систему – гідро+сонце+накопичення.

Реалізація цього проєкту – важливий прецедент для державного енергетичного сектору. Укргідроенерго демонструє, що державні компанії можуть бути драйверами інновацій у зберіганні енергії, ефективно працюючи з міжнародними фінансовими інституціями. Такий підхід варто масштабувати і в інших державних структурах,  зокрема у сфері теплової генерації, залізничного транспорту та муніципальних енергосервісів.

6.2. Інвестиції приватного бізнесу

Показово, що найбільший приватний енергохолдинг ДТЕК зробив ставку на накопичувачі. У січні 2025 року ДТЕК анонсував масштабний проєкт ВДЕ: 6 систем накопичення сумарною потужністю 200 МВт (400 МВт·год), розташованих у різних регіонах України. Обсяг інвестицій – € 140 млн, всі установки планується запустити до осені 2025 року. Кожен об’єкт матиме 20–50 МВт потужності, і це буде перший настільки великий «портфель» BESS у Східній Європі. ДТЕК обрав технологію від Fluence (спільне підприємство Siemens і AES), який вже має досвід інтеграції 201 МВт батарей у Литві та 450 МВт у Німеччині. Головна мета проєкту – стабілізація української енергомережі та мінімізація відключень споживачів. Батареї зможуть миттєво видавати потужність при атаках на мережу чи раптових дефіцитах, допомагаючи уникнути аварійних відключень. У ДТЕК зазначають прямо: децентралізований характер (шість розміщених у різних частинах країни установок) дозволить швидше відновлювати стабільність на місцях і уникати масових знеструмлень. 

Крім ДТЕК, інші компанії також проявляють інтерес. Наприклад, український розробник ВДЕ Kness вже експлуатує декілька невеликих накопичувачів разом із сонячними станціями (для власних потреб, на підприємствах) і планує розширення. Розглядають український ринок й іноземні виробники батарей: норвезький стартап Morrow у 2023 році уклав попередню угоду на постачання своїх систем зберігання в Україну. Восени 2023 р. компанія AVL (Австрія) передала Україні мобільні системи зберігання для підтримки енергосектору. Також триває співпраця з донорами, які фінансують проєкти встановлення сонячно-батарейних комплектів у комунальних установах. Отже, поступово формується екосистема, де накопичувачі енергії стають привабливими для інвестицій навіть попри воєнні ризики.

6.3. Вигода для бізнесу і громад

Накопичувачі цікаві не лише великим енергокомпаніям. Український бізнес після блекаутів 2022–2023 рр. активно встановлює системи резервного живлення. Окрім генераторів, все частіше розглядаються акумуляторні рішення – від портативних батарей до промислових СЕС+Battery. Торгові центри, мережеві магазини, виробництва почали вкладати гроші у власні електростанції з накопиченням, щоб убезпечити процеси від відключень і зекономити на дизелі. Експерти зазначають, що ритейлери та інші підприємства сьогодні масово впроваджують сонячні панелі для скорочення витрат і підвищення енергонезалежності. Додавши акумулятор, бізнес може не тільки генерувати, а й зберігати енергію: заряджаючи вдень дешевою або сонячною електрикою, а ввечері споживаючи її замість дорогої з мережі, підприємство зрізає пікове споживання з загальної мережі і економить значні кошти. 

За оцінками учасників ринку, сучасні накопичувачі окуповуються комерційним споживачам за 5–7 років за рахунок економії на тарифах і послугах резервування. Крім того, компанії цінують екологічний імідж та використання інновацій – це додатково мотивує інвестувати у «зелені батареї».

У соціальній сфері накопичувачі можуть мати неоціненне значення. Програма YEСS (Ukraine Energy Support Fund) при Енергетичному Співтоваристві вже профінансувала встановлення сонячних панелей з батареями для ряду лікарень у Житомирській, Київській, Хмельницькій областях. Благодійні фонди (RePower Ukraine, Direct Relief та інші) забезпечують критичні медичні заклади системами резервного живлення на основі акумуляторів. Наприклад, компанія SMA передала комплект із сонячних панелей та батарей для лікарні в одному з прифронтових міст, що дозволяє лікарям не переривати операції під час повітряних тривог. У школах і університетах сонячні міні-електростанції з накопиченням забезпечують освітлення укриттів та роботу котелень під час відімкнень. Децентралізовані рішення «сонце+батарея» для громад стають частиною концепції стійких міст. ОСББ встановлюють спільну систему накопичення для резервного живлення ліфтів, опалення та водопостачання в багатоповерхівці – мешканці фактично створюють мікромережу, незалежну від зовнішніх збоїв.

Загалом, поточний стан можна оцінити як старт активної інтеграції накопичувачів практично в кожний сегмент виробництва і транспортування електроенергії в Україні. Попри війну, країна зробила важливі кроки: прийняла законодавство, запустила перші проєкти і механізми стимулювання. Тепер головне – зберегти цю динаміку і впоратися з викликами, які стоять на заваді.

Виклики і потреби: що гальмує розвиток

• Фінансування і вартість. Накопичувачі – задоволення недешеве. Первинні інвестиції в BESS становлять сотні тисяч доларів за мегават, а окупність сильно залежить від ринкових умов. В Україні ж фінансові ризики підвищені війною: кредити дорогі, інвестори обережні. Державних коштів бракує – як зауважує Мінекономіки, на реалізацію цілей енергетики та клімату до 2030 р. потрібно близько $ 40 млрд, і наразі  зрозуміло лише, де взяти чверть цієї суми. В таких умовах розвиток систем зберігання можливий лише за рахунок приватного капіталу і міжнародної допомоги. Потрібні спеціальні фінансові інструменти: пільгові кредити, гарантії від воєнних ризиків, донорські гранти на критичну інфраструктуру. Позитивний сигнал – контракти Укренерго в євро на 5 років, які спростять залучення кредитів ЄБРР, Світового банку під конкретні проєкти. Втім, масштабні плани (6 ГВт storage до 2030 чи 12–13 ГВт нових маневрових потужностей, озвучені Укренерго) потребуватимуть мільярдних вливань. За оцінками української сторони, для децентралізованого розгортання ~12 ГВт нової генерації і накопичувачів у найближчі 3–5 роки потрібно не менше € 10 млрд інвестицій. Вирішення цього завдання – ключ до енергетичної безпеки.

• Війна і безпека. Обстріли енергетики, що тривають, роблять будь-яке будівництво складним і небезпечним. Інвестори бояться втратити обладнання внаслідок ракетного удару. Особливо вразливі великі централізовані об’єкти, тож логічно, що Україна робить ставку на розосереджені проєкти (малі станції на 10 МВт по всій країні замість однієї 500 МВт). Батареї якраз добре вписуються в цю концепцію. Але навіть вони потребують захисту: контейнери слід розміщувати у відносно безпечних зонах або належно укріплювати. На щастя, накопичувачі можна встановлювати ближче до споживача, навіть у підвалах або бункерах, що підвищує їх шанс вціліти. Ризик відключень через руйнування мереж теж впливає: BESS можуть автоматично переходити в режим автономної роботи (острівний режим) і підтримувати живлення лише локально. Це корисно для споживачів, але поки законодавчо не врегульовано всі аспекти роботи в таких режимах. Війна уповільнює логістику, постачання обладнання, змушує частіше використовувати накопичувачі в критичних цілях замість комерційних. Водночас війна стала каталізатором розвитку децентралізації: те, що планувалось на роки вперед, реалізується зараз з міркувань виживання. Як відзначає МЕА, перехід до розподіленої енергосистеми – єдиний шлях забезпечити стійкість перед атаками. Тож Україна сприймає цей виклик і адаптується, але ризики для проєктів зберігаються, поки триває агресія.

• Інфраструктурні обмеження. Після масованих ударів восени-взимку 2022/2023 енергосистема працює з «надломом». Втрачено понад 10 ГВт генеруючих потужностей (ТЕС і ГЕС), а саме вони й давали гнучкість і баланс для енергоситеми як цілісного об’єкту. Така втрата створює постійний дефіцит маневрових резервів, який немає чим покрити до запуску нових батарей або газових турбін. Крім того, мережі високої напруги теж пошкоджені – хоча Укренерго героїчно відновлює їх після кожної атаки, ситуація залишає мало резервів пропускної здатності. У таких умовах пріоритетом стають швидкі рішення – мобільні ГТУ, імпорт електроенергії з ЄС, економія споживання. Будівництво великого парку накопичувачів займає 1–2 роки, тому це середньостроковий внесок у стійкість, але не миттєва панацея. Ще момент – відсутність досвіду експлуатації: для наших мережевих операторів BESS – новий елемент, потрібні навчання персоналу, адаптація кодів мережі, систем диспетчеризації. Проте ці проблеми вирішувані, і українські інженери вже співпрацюють з колегами з ЄС, які впроваджували подібні рішення.

• Необхідність стратегічного плану і підтримки. Попри закон 2022 року, багато регуляторних деталей ще потребують опрацювання: порядок доступу накопичувачів до ринків допоміжних послуг, тарифи на приєднання, оподаткування операцій з енергією в накопичувачах тощо. Важливо, щоб правила гри були прозорі і стабільні – тоді бізнес активно вкладатиме кошти. Водночас державі варто інтегрувати розвиток систем зберігання у всі плани відновлення енергетики. За даними IEA, оптимальний шлях для України до 2030 року включає додавання ~6 ГВт накопичувачів разом з 24 ГВт ВДЕ. Це амбітна мета, яка потребує координації з партнерами. Наприклад, міжнародні програми допомоги (USAID, ЄС) могли б передбачити гранти або компенсації процентних ставок саме на проєкти з BESS, адже вони підвищують енергобезпеку. Також варто розглянути механізми страхування воєнних ризиків для інвесторів – без цього великий капітал буде насторожено ставитись до України. Відзначимо і такий виклик: кадри і технології. Накопичувачі – високотехнологічна галузь, де потрібні електрохіміки, програмісти силової електроніки, системні інженери. В Україні слід розвивати компетенції: чи то через власні R&D проєкти (наприклад, при університетах), чи через партнерство із західними компаніями, які приходять на ринок. Це сприятиме локалізації частини виробництва і створенню робочих місць у новому секторі.

Висновок

Накопичувачі енергії вже довели свою ефективність у світі, а тепер і Україна робить на них ставку, щоб модернізувати та убезпечити свою енергетику. Батареї покращують якість електропостачання, дають гнучкість для інтеграції ВДЕ, слугують страховкою від блекаутів. Глобальні тенденції – на боці цієї технології: ціни падають, ринок зростає експоненційно, відкриваються нові можливості. Для нашої країни батарейні системи можуть стати одним з символів концепції «build back better» – відбудувати енергетику сучаснішою, децентралізованою і чистішою. Звичайно, перешкод чимало – від фінансів до триваючої війни. Але вже зроблено перші кроки: закон прийнято, проєкти розпочато, інвестори зацікавлені, споживачі відчули цінність резервного живлення.

Якщо держава і бізнес спільно подолають виклики, за десятиліття Україна може отримати нову енергосистему, де сотні промислових батарей будуть непомітно працювати день і ніч. Мережа стане стабільнішою, відновлювана енергетика – потужнішою, а споживачі забудуть про перепади напруги і аварійні відключення. Батареї в енергетиці – вже не фантастика, а робочий інструмент, і наше завдання –  використати його на повну для світлого енергетичного майбутнього країни.

Джерела: МЕА, BloombergNEF, IDTechEx, НЕК «Укренерго», ПрАТ «Укргідроенерго» Мінекономіки, Direct Relief, DTEK, НREL, Atlantic Council та інші.