🔋 Инженерия / Энергетика

Калькулятор накопителей энергии

Аккумуляторы (Li‑ion, LFP, свинцовые), ГАЭС, маховики, водородное хранение (P2G2P), тепловые накопители, экономическое сравнение LCOS.

АккумуляторыГАЭСМаховикВодородТепловойЭкономика

Параметры батарейной системы

Тип аккумулятора

Ёмкость системы (кВт*ч)

Суммарная номинальная ёмкость

Номинальное напряжение (В)

48 В (бытовой), 400 В (промышл.), 800 В (EV)

Глубина разряда (DOD) (%)

LFP: 80-90%, свинец: 50%

Характеристики LiFePO4 (LFP)

Плотность энергии: 160 Вт*ч/кгНапряжение ячейки: 3.2 ВРесурс: 6 000 цикловКПД цикла: 93%

Результаты

Полезная ёмкость80 кВт*ч

Ячеек последовательно125 шт

Параллельных строк84 шт

Всего ячеек10 500 шт

Масса системы700 кг

Объём системы450 л

Макс. мощность (1C)80 кВт

Пиковый ток200 А

КПД цикла93 %

Ресурс при данном DOD6 000 циклов

Суммарный пропуск энергии480 000 кВт*ч

Стоимость системы$13 000

Загрузка калькулятора...

модулей расчёта

170+

ГВт ГАЭС в мире

95%

КПД Li-ion цикла

33,3

кВт*ч/кг H₂ (LHV)

Накопление энергии: физические основы

Накопители энергии решают ключевую задачу энергосистемы — разрыв между производством и потреблением электроэнергии. Они запасают избыточную энергию в периоды низкого спроса и отдают её в часы пиковых нагрузок, обеспечивая стабильность сети и интеграцию возобновляемых источников.

Энергия может храниться в различных формах: электрохимической (аккумуляторы), потенциальной (ГАЭС), кинетической (маховики), химической (водород) и тепловой (расплав солей, горячая вода). Каждая технология имеет свой диапазон мощности, ёмкости, времени отклика и стоимости, что определяет область применения.

Ключевые параметры накопителей

Основные характеристики систем хранения энергии: ёмкость (кВт*ч, МВт*ч) — количество запасаемой энергии; мощность (кВт, МВт) — скорость зарядки/разрядки; КПД цикла (round-trip efficiency) — отношение отданной энергии к полученной; ресурс — число циклов до деградации; LCOS — приведённая стоимость хранения.

Для короткого хранения (секунды–часы) оптимальны маховики и литий-ионные батареи. Для среднего (часы–дни) — ГАЭС и проточные батареи. Для длительного (недели–сезоны) — водород и тепловые аккумуляторы. Выбор технологии определяется требуемым временем разрядки и экономикой проекта.

🔋Аккумуляторы

Электрохимическое хранение: литий-ионные, LFP, свинцовые, проточные батареи.

E = C × V × DOD

LFP: 6000 циклов, КПД 93%

💧ГАЭС

Потенциальная энергия воды: крупнейший тип накопителей в мире.

E = ρgVH

КПД цикла: 70–85%, ресурс: 60–100 лет

💨Водород

Химическое хранение: электролиз, компримирование, топливные элементы.

H&sub2;O → H&sub2; + ½O&sub2;

LHV: 33,33 кВт*ч/кг, P2G2P КПД: 25–40%

6 модулей накопителей энергии

Комплексный набор инструментов для расчёта систем хранения энергии: от аккумуляторов и ГАЭС до водорода и экономики

🔋

Аккумуляторы

Расчёт батарейных систем: Li-ion NMC, LFP, свинцовые, Na-ion, ванадиевые. Ёмкость, число ячеек, масса, объём, ресурс, стоимость.

💧

ГАЭС

Гидроаккумулирующие станции: потенциальная энергия, объём бассейна, мощность турбины/насоса, КПД цикла, время заполнения.

⚙️

Маховик

Маховичные накопители: кинетическая энергия E = ½Iω², момент инерции, угловая скорость, скорость обода, удельная энергия.

💨

Водород

Водородное хранение P2G2P: мощность электролизёра, масса H₂, давление хранения, выход топливного элемента, расход воды.

🌡️

Тепловой накопитель

Тепловые аккумуляторы: расплав солей, горячая вода, PCM, бетон, керамика. Масса, объём, размер бака, теплопотери.

📊

Экономика

Сравнение технологий: LCOS, CAPEX, OPEX, КПД, ресурс, окупаемость. Таблица 6 технологий с арбитражной доходностью.

Сравнение технологий накопления

Электрохимические

• Li-ion NMC — 250 Вт*ч/кг, 4000 циклов
• LFP — 160 Вт*ч/кг, 6000 циклов
• Na-ion — 140 Вт*ч/кг, без лития
• VRB — 15 000 циклов, КПД 75%
• Применение — BESS, EV, микрогрид

Механические

• ГАЭС — 100–3000 МВт, 4–24 ч
• Маховик — 0,1–20 МВт, секунды–мин
• CAES — 10–300 МВт, 4–24 ч
• КПД — ГАЭС 78%, маховик 90%
• Ресурс — 30–100 лет

Химические и тепловые

• Водород — TWh-масштаб, сезонное
• P2G2P КПД — 25–40%
• Расплав солей — CSP, 6–15 ч
• PCM — высокая плотность
• Бетон/керамика — T до 750 °C

Накопители энергии в России

Действующие проекты

• Загорская ГАЭС — 1200 МВт, Московская обл.
• Ренера (Росатом) — гигафабрика LFP-батарей
• Сахалин — пилот «зелёного» водорода
• ДПМ ВИЭ 2.0 — механизм поддержки ВИЭ + накопители
• ФЗ-35 — микрогенерация до 15 кВт

Перспективы и регулирование

• Стратегия до 2035 — 2 ГВт накопителей
• Водородная стратегия — экспорт H&sub2; в АТР
• Na-ion — исследования МЭИ, ИПХФ РАН
• Дальний Восток — проект VRB для микрогридов
• ГОСТ IEC 62619 — безопасность Li-ion систем

Как использовать калькулятор накопителей энергии

Выберите модуль расчёта

Калькулятор содержит 6 модулей: аккумуляторы (Li-ion, LFP, свинцовые), ГАЭС (потенциальная энергия воды), маховик (кинетическая энергия), водород (P2G2P), тепловой накопитель (расплав солей, PCM), экономика (сравнение LCOS). Переключайтесь между вкладками.

Введите параметры системы

Для аккумуляторов: тип, ёмкость, напряжение, DOD. Для ГАЭС: напор, объём бассейна, КПД. Для маховика: масса, радиус, обороты. Для водорода: мощность электролизёра, давление, объём. Для тепловых: тип теплоносителя, энергия, КПД. Подсказки у каждого поля.

Проанализируйте результаты

Результаты вычисляются мгновенно: полезная ёмкость, масса, объём, число ячеек, мощность, КПД цикла, ресурс, стоимость. Модуль экономики показывает сравнительную таблицу всех технологий с LCOS и окупаемостью.

Сравните технологии

Используйте вкладку «Экономика» для сравнения 6 технологий по LCOS, CAPEX, КПД, ресурсу и окупаемости. Задайте цены покупки/продажи электроэнергии, число циклов в год и горизонт расчёта для вашего сценария.

Часто задаваемые вопросы

Основные типы накопителей: электрохимические (Li-ion, LFP, свинцово-кислотные, ванадиевые проточные) — от бытовых до промышленных масштабов; механические (ГАЭС, маховики, CAES — сжатый воздух) — крупнейшие по мощности; химические (водород Power-to-Gas-to-Power) — для длительного хранения; тепловые (расплав солей, горячая вода, PCM) — для CSP и теплоснабжения. ГАЭС составляют свыше 95% мировых мощностей накопления (∼170 ГВт). Литий-ионные батареи лидируют по темпам роста: к 2030 году ожидается свыше 1000 ГВт*ч установленных мощностей.

ГАЭС (гидроаккумулирующая электростанция) — крупнейший и самый зрелый тип накопителя энергии. Принцип: в часы минимальной нагрузки (ночь) дешёвая электроэнергия используется для перекачки воды в верхний бассейн (насосный режим). В часы пиковой нагрузки вода сбрасывается через турбины, вырабатывая электричество (генераторный режим). КПД цикла: 70–85%. В России работает Загорская ГАЭС (1200 МВт, Московская обл.), строится Загорская ГАЭС-2. Мировые мощности ГАЭС превышают 170 ГВт. Срок эксплуатации — 60–100 лет.

Для промышленных систем накопления (BESS) наиболее популярны: LiFePO4 (LFP) — оптимальный баланс цены, ресурса (6000+ циклов) и безопасности, CAPEX ~130 $/кВт*ч; Li-ion NMC — выше плотность энергии (250 Вт*ч/кг), но короче ресурс и дороже; ванадиевые проточные (VRB) — до 15 000 циклов, разделение мощности и ёмкости, но ниже КПД (75%) и выше CAPEX; натрий-ионные (Na-ion) — перспективная технология, CAPEX ~90 $/кВт*ч, без лития и кобальта. В России производство LFP-батарей развивает «Ренера» (Росатом), Na-ion — исследования в МЭИ и ИПХФ РАН.

Водородное хранение (Power-to-Gas-to-Power, P2G2P): 1) Электролиз воды — электроэнергия расщепляет H₂O на H₂ и O₂ (КПД PEM-электролизёра 55–70%); 2) Хранение — сжатый газ (350–700 бар), сжиженный (-253 °C) или в металлогидридах; 3) Генерация — топливный элемент (PEM FC, КПД 45–60%) или газовая турбина. Общий КПД цикла: 25–40%. Преимущество — длительное (сезонное) хранение больших объёмов энергии. LHV водорода: 33,33 кВт*ч/кг. В России стратегия развития водородной энергетики принята до 2035 года.

LCOS (Levelized Cost of Storage) — приведённая стоимость хранения энергии в $/МВт*ч. Формула: LCOS = (CAPEX + ∑OPEX + ∑Charging) / ∑Energy_delivered. Учитывает: начальный CAPEX, ежегодные OPEX, стоимость зарядки, КПД цикла (round-trip efficiency), ресурс (число циклов), деградацию, срок службы. Типичные LCOS (2024): LFP 100–200, NMC 150–250, ГАЭС 80–150, VRB 200–350, водород 300–600 $/МВт*ч. Для короткого хранения (часы) оптимальны Li-ion, для длительного (дни-недели) — ГАЭС и водород.

В России развиваются несколько направлений: ГАЭС — Загорская ГАЭС (1200 МВт), проекты ГАЭС-2 и Ленинградской ГАЭС; литий-ионные — «Ренера» (Росатом) строит гигафабрику LFP-батарей в Калининградской обл., мощность до 4 ГВт*ч/год; водород — пилотные проекты на Сахалине и в Мурманской обл.; ванадиевые — проект «Вольта» для микрогридов Дальнего Востока. Стратегия «Энергетическая безопасность РФ» предусматривает 2 ГВт накопителей к 2035 году. Регулирование: ФЗ-35 (микрогенерация до 15 кВт), ДПМ ВИЭ.

Тепловые накопители запасают энергию в виде тепла: 1) Расплав солей (Solar Salt: 60% NaNO₃ + 40% KNO₃) — основная технология для CSP (концентрированных солнечных станций), T 260–565 °C, применяется на Gemasolar (Испания), NOOR (Марокко); 2) Горячая вода — буферные баки для теплоснабжения и ТЭЦ, T 60–95 °C; 3) Фазовые переходы (PCM) — парафины, соли, высокая плотность энергии за счёт скрытой теплоты плавления; 4) Твёрдотельные (бетон, керамика) — Siemens Gamesa ETES, T до 750 °C. КПД хранения: 85–95%. Преимущество — низкая стоимость для крупных систем.

Калькулятор предназначен для предварительных оценок, обучения и сравнения технологий. Для реального проектирования систем накопления необходимы: детальное технико-экономическое обоснование (ТЭО), электрические схемы и проект BMS (системы управления батареями), согласование с СО ЕЭС и региональным диспетчером, экспертиза промышленной безопасности, сертификация оборудования по ГОСТ и IEC 62619 (батареи), IEC 62282 (топливные элементы). Проект выполняется организацией с допуском СРО. Разработчик калькулятора не несёт ответственности за решения, принятые на основании результатов.

Создатель

Лиана Арифметова

Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».

⚖️

Отказ от ответственности

Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.

Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.

Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.

Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.

Калькулятор накопителей энергии

Параметры батарейной системы

Характеристики LiFePO4 (LFP)

Результаты

Накопление энергии: физические основы

Ключевые параметры накопителей

🔋Аккумуляторы

💧ГАЭС

💨Водород

6 модулей накопителей энергии

Аккумуляторы

ГАЭС

Маховик

Водород

Тепловой накопитель

Экономика

Сравнение технологий накопления

Электрохимические

Механические

Химические и тепловые

Накопители энергии в России

Действующие проекты

Перспективы и регулирование

Как использовать калькулятор накопителей энергии

Выберите модуль расчёта

Введите параметры системы

Проанализируйте результаты

Сравните технологии

Часто задаваемые вопросы

Лиана Арифметова

Отказ от ответственности

Похожие инструменты

Калькулятор передаточных чисел (КПП)

Калькулятор умных сетей (Smart Grid)

Калькулятор шумового загрязнения: сложение дБ, экран, звукоизоляция Rw

Калькулятор ЧПУ (станков с ЧПУ)

Калькулятор косметического производства

Калькулятор скорости химической реакции

Калькулятор кинезиологии: момент силы, ROM, анализ походки и MET

Калькулятор геометрии (теоремы и фигуры)

Калькулятор хранения зерна

Калькулятор гляциологии

Калькулятор UX-метрик: SUS, NPS, HEART, A/B-тест, эвристики Нильсена

Калькулятор стоимости сотрудника

Калькулятор мануальной терапии: ВАШ, ODI, NDI, Кобб и ROM позвоночника

Калькулятор торгового финансирования (аккредитив, факторинг)

Калькулятор плитки

Параметры батарейной системы

Характеристики LiFePO4 (LFP)

Результаты