kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-4(20)-30kaz44-2075Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МЕХАНИКА (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)MECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICS (ORIGINAL ARTICLE)ПЕРСПЕКТИВЫ И КОНСТРУКТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ СЖАТОГО ВОЗДУХА (CAES)PERSPECTIVES AND DESIGN OF COMPRESSED AIR ENERGY STORAGE SYSTEMS (CAES)https://orcid.org/0009-0009-9194-507XТолекеновЕ. А.TolekenovE. A.

Ерасыл Асембекович Толекенов – магистрант кафедры «Цифровые технологии в машиностроении и логистика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Yerassyl Asembekovich Tolekenov – Master's student of the «Digital Technologies in Machine Engineering and Logistics» Department;

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka Street, 20 A

yerassultol@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7986-0083ШаяхметовЕ. Я.ShayakhmetovE. Ya.

Ержан Ярнарович Шаяхметов – PhD, cтарший преподаватель кафедры «Цифровые технологии в машиностроении и логистика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Erzhan Yarnarovich Shayakhmetov – PhD, Senior teacher of the «Digital Technologies in Machine Engineering and Logistics» Department

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka Street, 20 A

shaiakhmeterzh@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-3605-515XСоветбаевР. А.SovetbaevR. A.

Раил Аянович Советбаев – заведующий кафедрой «Цифровые технологии в машиностроении и логистика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Rail Aianovich Sovetbaev – Head of Department the «Digital Technologies in Machine Engineering and Logistics» Department;

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka Street, 20 A

rsovetbayev@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-3841-982XКудайбергеноваГ. М.KudaibergenovaG. M.

Гульнур Муратовна Кудайбергенова – магистр технических наук, преподаватель кафедры «Цифровые технологии в машиностроении и логистика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Gulnur Muratovna Kudaibergenova – Senior teacher of the «Digital Technologies in Machine Engineering and Logistics» Department

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka Street, 20 A

gulim88.88@bk.ruШәкәрім университетКазахстанShakarym UniversityKazakhstan20252501202614(20)255260Copyright © Толекенов Е.А., Шаяхметов Е.Я., Советбаев Р.А., Кудайбергенова Г.М., 20262026Толекенов Е.А., Шаяхметов Е.Я., Советбаев Р.А., Кудайбергенова Г.М.Tolekenov E.A., Shayakhmetov E.Y., Sovetbaev R.A., Kudaibergenova G.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2075

Технология CAES сочетает механическую и термодинамическую формы хранения энергии. Она может быть масштабирована от локальных модульных установок до промышленных решений. Главные преимущества: большой объём хранения энергии, длительное время работы без подзарядки, возможность интеграции с солнечными и ветровыми электростанциями, потенциально низкая стоимость при массовом внедрении. В условиях роста доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и необходимости обеспечения устойчивости энергосистем, технологии хранения энергии приобретают стратегическое значение. Настоящая статья посвящена комплексному анализу технологии накопителей энергии сжатого воздуха (CAES), включая её сравнительную оценку с другими системами хранения, конструктивные особенности, преимущества и вызовы внедрения. Особое внимание уделено потенциалу применения CAES в Республике Казахстан с учётом климатических, геологических и экономических условий. Рассматриваются инновационные подходы, включая термомеханическую CAES, как перспективное направление для Казахстана. В работе также приведены результаты исследовательского анализа, выявлены ключевые барьеры и предложены меры по их преодолению. Статья основана на данных отечественных и зарубежных источников, моделях и экспертных оценках, и может служить основой для формирования национальной стратегии развития технологий накопления энергии.

CAES technology combines mechanical and thermodynamic forms of energy storage. It can be scaled from local modular units to industrial-scale solutions. Its main advantages include high energy storage capacity, long operation time without recharging, integration potential with solar and wind power plants, and potentially low cost with mass deployment. As the share of renewable energy sources (RES) grows and the need to ensure the resilience of power systems increases, energy storage technologies are becoming strategically important. This paper presents a comprehensive analysis of compressed air energy storage (CAES) technology, including comparative evaluation with other storage systems, design features, advantages, and implementation challenges. Special attention is given to the potential of CAES application in the Republic of Kazakhstan, considering its climatic, geological, and economic conditions. The study explores innovative approaches, including thermomechanical CAES, as a promising direction for Kazakhstan. The work also presents research analysis results, identifies key barriers, and proposes measures to overcome them. The article is based on national and international sources, modeling, and expert assessments, and may serve as a foundation for shaping a national strategy for energy storage technology development.

Технология CAESнакопители энергиивозобновляемые источники энергиисжатый воздухкомпрессорыCAES technologyenergy storagerenewable energy sourcescompressed aircompressorsReferencesHutchison A. Compressed Air Energy Storage (CAES) / A. Hutchison // Overview and Applications. Energy Engineering. – 2012. – № 109(3). – Р. 57-68. https://doi.org/10.1080/01998595.2012.1001052.Hutchison A. Compressed Air Energy Storage (CAES) / A. Hutchison // Overview and Applications. Energy Engineering. – 2012. – № 109(3). – Р. 57-68. https://doi.org/10.1080/01998595.2012.1001052.Bishop B. The Potential for Compressed Air Energy Storage in the United States / B. Bishop, R. Blennerhassett // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2013. – № 19. – Р. 39-48. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.11.046.Bishop B. The Potential for Compressed Air Energy Storage in the United States / B. Bishop, R. Blennerhassett // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2013. – № 19. – Р. 39-48. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.11.046.A Review of the Development of Compressed Air Energy Storage Technology in the Last Decade / Y. Zhao et al // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2016. – № 58. – Р. 1167-1178. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.327.A Review of the Development of Compressed Air Energy Storage Technology in the Last Decade / Y. Zhao et al // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2016. – № 58. – Р. 1167-1178. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.327.Rwe J. Adiabatic Compressed Air Energy Storage / J. Rwe // The New Frontier for Green Energy Storage. Renewable Energy. – 2017. – № 46. – Р. 323-332. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.01.012.Rwe J. Adiabatic Compressed Air Energy Storage / J. Rwe // The New Frontier for Green Energy Storage. Renewable Energy. – 2017. – № 46. – Р. 323-332. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.01.012.A Comprehensive Review of Compressed Air Energy Storage (CAES) and Its Applications / L. Liu et al // Journal of Energy Storage. – 2018. – № 21. – Р. 67-80. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.01.006.A Comprehensive Review of Compressed Air Energy Storage (CAES) and Its Applications / L. Liu et al // Journal of Energy Storage. – 2018. – № 21. – Р. 67-80. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.01.006.Compressed Air Energy Storage for Large-Scale Energy Systems / Е. Lysen et al // Journal of Power Sources. – 2005. – № 145(1). – Р. 162-171. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.11.014.Compressed Air Energy Storage for Large-Scale Energy Systems / Е. Lysen et al // Journal of Power Sources. – 2005. – № 145(1). – Р. 162-171. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.11.014.Hughes J. Technological and Economic Feasibility of Compressed Air Energy Storage Systems: A Review / J. Hughes, S. Asgarian // Energy Conversion and Management. – 2019. – № 185. – Р. 537-549. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.02.056.Hughes J. Technological and Economic Feasibility of Compressed Air Energy Storage Systems: A Review / J. Hughes, S. Asgarian // Energy Conversion and Management. – 2019. – № 185. – Р. 537-549. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.02.056.Capasso L. Assessing the Impact of Compressed Air Energy Storage in Power Systems with High Penetration of Renewable Energy / L. Capasso, P. Mancarella // Energy. – 2015. – № 81. – Р. 384-393. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.12.040.Capasso L. Assessing the Impact of Compressed Air Energy Storage in Power Systems with High Penetration of Renewable Energy / L. Capasso, P. Mancarella // Energy. – 2015. – № 81. – Р. 384-393. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.12.040.Bai X. Optimal Design and Operation of A CAES System in Hybrid Energy Systems: A Review of Recent Advances / X. Bai, T. Qiu // Applied Energy. – 2020. – № 261. – Р. 114402. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114402.Bai X. Optimal Design and Operation of A CAES System in Hybrid Energy Systems: A Review of Recent Advances / X. Bai, T. Qiu // Applied Energy. – 2020. – № 261. – Р. 114402. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114402.Yang C. A Study on the Application of Adiabatic Compressed Air Energy Storage Systems in Renewable Energy Grid Integration / C. Yang, S. Xu // Renewable Energy. – 2021. – № 166. – Р. 1316-1327. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.12.026.Yang C. A Study on the Application of Adiabatic Compressed Air Energy Storage Systems in Renewable Energy Grid Integration / C. Yang, S. Xu // Renewable Energy. – 2021. – № 166. – Р. 1316-1327. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.12.026.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.