Συνδυάζοντας ηλιακή ενέργεια και αποθήκευση μπαταρίας, τα υβρίδια μπορούν να συνεχίσουν να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια και μετά το σκοτάδι. Petmal μέσω Getty Images
Το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Αμερικής υφίσταται ριζικές αλλαγές καθώς μεταβαίνει από τα ορυκτά καύσιμα στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ενώ η πρώτη δεκαετία της δεκαετίας του 2000 σημείωσε τεράστια ανάπτυξη στην παραγωγή φυσικού αερίου και το 2010 ήταν η δεκαετία της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας, τα πρώτα σημάδια υποδηλώνουν ότι η καινοτομία της δεκαετίας του 2020 μπορεί να είναι μια έκρηξη στους «υβριδικούς» σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.
Ένας τυπικός υβριδικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής συνδυάζει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με την αποθήκευση μπαταριών στην ίδια τοποθεσία. Αυτό σημαίνει συχνά ένα ηλιακό ή αιολικό πάρκο σε συνδυασμό με μπαταρίες μεγάλης κλίμακας. Συνεργαζόμενοι, οι ηλιακοί συλλέκτες και η αποθήκευση μπαταριών μπορούν να παράγουν ανανεώσιμη ενέργεια όταν η ηλιακή ενέργεια είναι στο αποκορύφωμά της κατά τη διάρκεια της ημέρας και στη συνέχεια να την απελευθερώσει όπως χρειάζεται μετά τη δύση του ηλίου.
Μια ματιά στα έργα ισχύος και αποθήκευσης στο στάδιο ανάπτυξης προσφέρει μια ματιά στο μέλλον της υβριδικής ενέργειας.
Η ομάδα μας στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley διαπίστωσε ότι ένα συγκλονιστικό 1,400 gigawatts των προτεινόμενων έργων παραγωγής και αποθήκευσης έχουν υποβάλει αίτηση για σύνδεση στο δίκτυο – περισσότερα από όλα τα υπάρχοντα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής των ΗΠΑ μαζί. Η πλειονότητα είναι πλέον ηλιακά έργα και πάνω από το ένα τρίτο αυτών των έργων αφορούν υβριδικές εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευσης.
Ενώ αυτοί οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής του μέλλοντος προσφέρουν πολλά οφέλη, επίσης εγείρουν ερωτήσεις σχετικά με τον καλύτερο τρόπο λειτουργίας του ηλεκτρικού δικτύου.
Γιατί τα υβρίδια είναι καυτά
Καθώς ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια μεγαλώνουν, αρχίζουν να έχουν μεγάλες επιπτώσεις στο δίκτυο.
Ηλιακή ενέργεια ήδη υπερβαίνει το 25% της ετήσιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην Καλιφόρνια και εξαπλώνεται ραγδαία σε άλλες πολιτείες όπως το Τέξας, η Φλόριντα και η Τζόρτζια. Οι πολιτείες της «αιολικής ζώνης», από την Ντακότα μέχρι το Τέξας, έχουν δει μαζική ανάπτυξη ανεμογεννητριών, με την Αϊόβα να παίρνει πλέον το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος της από τον άνεμο.
Αυτό το υψηλό ποσοστό ανανεώσιμης ενέργειας εγείρει ένα ερώτημα: Πώς ενσωματώνουμε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που παράγουν μεγάλες αλλά ποικίλες ποσότητες ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας;
Joshua Rhodes/Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν.
Εκεί έρχεται η αποθήκευση. Οι τιμές των μπαταριών ιόντων λιθίου έχουν έπεσε γρήγορα καθώς η παραγωγή έχει κλιμακωθεί για την αγορά ηλεκτρικών οχημάτων τα τελευταία χρόνια. Ενώ υπάρχουν ανησυχίες για το μέλλον προκλήσεις της εφοδιαστικής αλυσίδας, ο σχεδιασμός της μπαταρίας είναι επίσης πιθανό να εξελιχθεί.
Ο συνδυασμός ηλιακής ενέργειας και μπαταριών επιτρέπει στους χειριστές υβριδικών εγκαταστάσεων να παρέχουν ισχύ τις πιο πολύτιμες ώρες, όταν η ζήτηση είναι μεγαλύτερη, όπως τα καλοκαιρινά απογεύματα και τα βράδια όταν τα κλιματιστικά λειτουργούν στα ύψη. Οι μπαταρίες βοηθούν επίσης στην εξομάλυνση της παραγωγής από αιολική και ηλιακή ενέργεια, στην αποθήκευση υπερβολικής ενέργειας που διαφορετικά θα περιοριζόταν και στη μείωση της συμφόρησης στο δίκτυο.
Τα υβρίδια κυριαρχούν στον αγωγό του έργου
Στα τέλη του 2020, λειτουργούσαν 73 ηλιακά και 16 υβριδικά έργα αιολικής ενέργειας στις ΗΠΑ, με 2.5 γιγαβάτ παραγωγής και 0.45 γιγαβάτ αποθήκευσης.
Σήμερα, η ηλιακή ενέργεια και τα υβρίδια κυριαρχούν στον αγωγό ανάπτυξης. Μέχρι το τέλος του 2021, περισσότερα από 675 γιγαβάτ προτεινόμενης ηλιακής ενέργειας εργοστάσια είχαν υποβάλει αίτηση για έγκριση σύνδεσης στο δίκτυο, με πάνω από το ένα τρίτο από αυτά να συνδέονται με αποθήκευση. Άλλα 247 γιγαβάτ αιολικών πάρκων ήταν στη σειρά, με 19 γιγαβάτ, ή περίπου το 8% αυτών, ως υβριδικά.
Η ποσότητα της προτεινόμενης ηλιακής, αποθήκευσης και αιολικής ενέργειας που περιμένουν να συνδεθεί με το δίκτυο έχει αυξηθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια, ενώ ο άνθρακας, το φυσικό αέριο και η πυρηνική ενέργεια έχουν εξασθενίσει. Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley
Φυσικά, η αίτηση για σύνδεση είναι μόνο ένα βήμα για την ανάπτυξη ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Ένας προγραμματιστής χρειάζεται επίσης συμφωνίες γης και κοινότητας, συμβόλαιο πώλησης, χρηματοδότηση και άδειες. Μόνο περίπου ένα στα τέσσερα νέα εργοστάσια που προτάθηκαν μεταξύ 2010 και 2016 μπήκε σε εμπορική λειτουργία. Αλλά το βάθος του ενδιαφέροντος για τα υβριδικά φυτά προμηνύει ισχυρή ανάπτυξη.
Σε αγορές όπως η Καλιφόρνια, οι μπαταρίες είναι ουσιαστικά υποχρεωτικές για τους νέους κατασκευαστές ηλιακών. Δεδομένου ότι η ηλιακή ενέργεια συχνά αντιπροσωπεύει το πλειοψηφία της εξουσίας στην αγορά της ημέρας, η οικοδόμηση περισσότερων προσθέτει μικρή αξία. Επί του παρόντος, το 95% του συνόλου της προτεινόμενης ηλιακής χωρητικότητας μεγάλης κλίμακας στην ουρά της Καλιφόρνια συνοδεύεται από μπαταρίες.
5 μαθήματα για υβρίδια και ερωτήσεις για το μέλλον
Η ευκαιρία για ανάπτυξη στα υβρίδια ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι σαφώς μεγάλη, αλλά εγείρει ορισμένα ερωτήματα που η ομάδα μας στο Berkeley Lab έχει διερευνηθεί.
Εδώ είναι μερικά από τα δικά μας κορυφαία ευρήματα:
-
Η επένδυση αποδίδει σε πολλές περιοχές. Διαπιστώσαμε ότι ενώ η προσθήκη μπαταριών σε μια ηλιακή μονάδα παραγωγής ενέργειας αυξάνει την τιμή, αυξάνει επίσης την αξία της ενέργειας. Η τοποθέτηση της παραγωγής και της αποθήκευσης στην ίδια τοποθεσία μπορεί να αποκομίσει οφέλη από εκπτώσεις φόρου, εξοικονόμηση κόστους κατασκευής και λειτουργική ευελιξία. Εξετάζοντας τις δυνατότητες εσόδων τα τελευταία χρόνια και με τη βοήθεια ομοσπονδιακών φορολογικών πιστώσεων, η προστιθέμενη αξία φαίνεται να δικαιολογεί την υψηλότερη τιμή.
-
Η συστέγαση σημαίνει επίσης συμβιβασμούς. Ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια αποδίδουν καλύτερα εκεί όπου οι αιολικοί και ηλιακοί πόροι είναι ισχυρότεροι, αλλά οι μπαταρίες παρέχουν τη μεγαλύτερη αξία όπου μπορούν να προσφέρουν τα μεγαλύτερα οφέλη του δικτύου, όπως η ανακούφιση από τη συμφόρηση. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν συμβιβασμούς κατά τον καθορισμό της καλύτερης τοποθεσίας με την υψηλότερη αξία. Ομοσπονδιακές εκπτώσεις φόρου που μπορούν να κερδηθούν μόνο όταν οι μπαταρίες τοποθετούνται μαζί με ηλιακή μπορεί να ενθαρρύνουν τη λήψη μη βέλτιστων αποφάσεων σε ορισμένες περιπτώσεις
-
Δεν υπάρχει καλύτερος συνδυασμός. Η αξία μιας υβριδικής εγκατάστασης καθορίζεται εν μέρει από τη διαμόρφωση του εξοπλισμού. Για παράδειγμα, το μέγεθος της μπαταρίας σε σχέση με μια ηλιακή γεννήτρια μπορεί να καθορίσει πόσο αργά το βράδυ η μονάδα μπορεί να αποδώσει ενέργεια. Αλλά η αξία της νυχτερινής ισχύος εξαρτάται από τις συνθήκες της τοπικής αγοράς, οι οποίες αλλάζουν καθ' όλη τη διάρκεια του έτους.
-
Οι κανόνες της αγοράς ενέργειας πρέπει να εξελιχθούν. Τα υβριδικά μπορούν να συμμετέχουν στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας ως ενιαία μονάδα ή ως ξεχωριστές οντότητες, με την ηλιακή και την αποθήκευση να υποβάλλουν προσφορές ανεξάρτητα. Τα υβρίδια μπορεί επίσης να είναι είτε πωλητές είτε αγοραστές ισχύος, είτε και τα δύο. Αυτό μπορεί να γίνει πολύπλοκο. Οι κανόνες συμμετοχής στην αγορά για τα υβρίδια εξακολουθούν να εξελίσσονται, αφήνοντας τους φορείς εκμετάλλευσης εργοστασίων να πειραματιστούν με τον τρόπο που πωλούν τις υπηρεσίες τους.
-
Τα μικρά υβρίδια δημιουργούν νέες ευκαιρίες: Οι υβριδικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορεί επίσης να είναι μικροί, όπως ηλιακοί και μπαταρίες σε σπίτι ή επιχείρηση. Τέτοιος Τα υβρίδια έχουν γίνει στάνταρ στη Χαβάη καθώς η ηλιακή ενέργεια κορεστεί το δίκτυο. Στην Καλιφόρνια, οι πελάτες που υπόκεινται σε διακοπή ρεύματος για την πρόληψη των πυρκαγιών προσθέτουν όλο και περισσότερο χώρο αποθήκευσης στα ηλιακά τους συστήματα. Αυτά τα Υβρίδια «πίσω από το μέτρο». εγείρουν ερωτήματα σχετικά με το πώς πρέπει να αποτιμώνται και πώς μπορούν να συμβάλουν στις λειτουργίες του δικτύου.
Τα υβρίδια μόλις ξεκινούν, αλλά πολλά περισσότερα είναι στο δρόμο. Απαιτείται περισσότερη έρευνα σχετικά με τις τεχνολογίες, τα σχέδια της αγοράς και τους κανονισμούς για να διασφαλιστεί ότι η τιμολόγηση του δικτύου και του δικτύου θα εξελιχθεί μαζί τους.
Ενώ παραμένουν ερωτήματα, είναι σαφές ότι τα υβρίδια επαναπροσδιορίζουν τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Και μπορεί να ξαναφτιάξουν το σύστημα ισχύος των ΗΠΑ στη διαδικασία.
Σχετικά με τους συγγραφείς
Joachim Seel, Ανώτερος Επιστημονικός Συνεργάτης Μηχανικός, Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley; Μπένθαμ Πάουλος, Affiliate, Electricity Markets & Policy Group, Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley, να Ο Γουίλ Γκόρμαν, Πτυχιούχος Φοιτητής Ερευνητής στις αγορές και την πολιτική ηλεκτρικής ενέργειας, Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικές Βιβλία:
Το Μέλλον που Επιλέγουμε: Επιβίωση της Κλιματικής Κρίσης
από την Christiana Figueres και τον Tom Rivett-Carnac
Οι συγγραφείς, οι οποίοι διαδραμάτισαν βασικό ρόλο στη Συμφωνία του Παρισιού για την κλιματική αλλαγή, προσφέρουν ιδέες και στρατηγικές για την αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης, συμπεριλαμβανομένης της ατομικής και συλλογικής δράσης.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Η ακατοίκητη γη: Ζωή μετά την υπερθέρμανση
του Ντέιβιντ Γουάλας-Γουέλς
Αυτό το βιβλίο διερευνά τις πιθανές συνέπειες της ανεξέλεγκτης κλιματικής αλλαγής, συμπεριλαμβανομένης της μαζικής εξαφάνισης, της λειψυδρίας και της λειψυδρίας και της πολιτικής αστάθειας.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Το Υπουργείο για το Μέλλον: Ένα Μυθιστόρημα
από την Kim Stanley Robinson
Αυτό το μυθιστόρημα φαντάζεται έναν κόσμο του κοντινού μέλλοντος που παλεύει με τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής και προσφέρει ένα όραμα για το πώς η κοινωνία μπορεί να μεταμορφωθεί για να αντιμετωπίσει την κρίση.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Under a White Sky: The Nature of the Future
από την Elizabeth Kolbert
Ο συγγραφέας διερευνά τον ανθρώπινο αντίκτυπο στον φυσικό κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της κλιματικής αλλαγής, και τις δυνατότητες για τεχνολογικές λύσεις για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προκλήσεων.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Ανάλυση: Το πιο περιεκτικό σχέδιο που έχει προταθεί ποτέ για την αντιστροφή της υπερθέρμανσης του πλανήτη
επιμέλεια Paul Hawken
Αυτό το βιβλίο παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο σχέδιο για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, συμπεριλαμβανομένων λύσεων από μια σειρά τομέων όπως η ενέργεια, η γεωργία και οι μεταφορές.
