Οι μπαταρίες αποτελούν μια από τις καλύτερες και πιο ευέλικτες λύσεις για την σταθερότητα του δικτύου - Άρθρο των Aaron Schwartz και Sarah Toth
Το ηλεκτρικό δίκτυο είναι η «καρδιά που χτυπάει» η οικονομία και η κοινωνία, μιας και κυριολεκτικά τίποτα δεν μπορεί να λειτουργήσει τη σύγχρονη εποχή χωρίς ρεύμα, χωρίς ενέργεια.
Για αυτόν ακριβώς τον λόγο, είναι ζωτικής σημασίας να διασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία του.
Σύμφωνα με σχετική έκθεση της RMI, υπάρχουν πολλές προκλήσεις που αντιμετωπίζει σήμερα η αξιοπιστία του ηλεκτρικού δικτύου διεθνώς, συμπεριλαμβανομένων των πρωτοφανών ακραίων καιρικών φαινομένων και των αυξανόμενων βλαβών στις θερμικές μονάδες παραγωγής.
Ταυτόχρονα, το ηλεκτρικό φορτίο αυξάνεται δραματικά λόγω των νέων απαιτήσεων των data centers και της παραγωγής, γεγονός που απαιτεί νέες προσθήκες και λειτουργικές προσεγγίσεις ώστε να διασφαλιστεί ότι αυτή η νέα ζήτηση μπορεί να ικανοποιηθεί χωρίς προβλήματα.
Καθώς η ζήτηση ενέργειας αυξάνεται ραγδαία ιδιαίτερα στις Ηνωμένες Πολιτείες, ορισμένοι σχεδιαστές δικτύων υποστηρίζουν ότι οι νέοι πόροι ορυκτών καυσίμων, όπως οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με φυσικό αέριο, είναι απαραίτητοι για την κάλυψη αυτών των αναδυόμενων ενεργειακών αναγκών.
Σε πολλές από αυτές τις περιπτώσεις, άλλοι πόροι του δικτύου που θα μπορούσαν επίσης να υποστηρίξουν την αξιοπιστία (όπως τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες/BESS) δεν λαμβάνονται υπόψη, παρόλο που μπορούν να το κάνουν εξίσου αποτελεσματικά και σε ορισμένες περιπτώσεις με χαμηλότερο κόστος.
Η αντιπρόταση
Ήδη, υπάρχουν πρακτικά παραδείγματα όπου η βελτιωμένη οικονομία της αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες ξεπερνά και αντικαθιστά την κατασκευή νέων μονάδων ηλεκτροπαραγωγής με καύση φυσικού αερίου.
Παρ' όλα αυτά, οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και οι περιφερειακοί οργανισμοί μεταφοράς ενέργειας επιμένουν να προτείνουν την κατασκευή νέων μονάδων φυσικού αερίου και να διατηρούν έτσι ασύμφορες μονάδες άνθρακα σε λειτουργία, στο όνομα της αξιοπιστίας, θέτοντας σε κίνδυνο τους εταιρικούς, πολιτειακούς και εθνικούς στόχους για το κλίμα.
Υπάρχουν παραδείγματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες που παρέχουν βασικές υπηρεσίες αξιοπιστίας σε επιτυχημένες επιδείξεις σε όλο τον κόσμο.
Οι μπαταρίες αποτελούν μια από τις καλύτερες και πιο ευέλικτες λύσεις για την σταθερότητα του δικτύου, επειδή μπορούν να φορτίζονται και να εκφορτίζονται για να υποστηρίζουν τις ανάγκες του δικτύου σε πραγματικό χρόνο, λόγω των εξαιρετικά γρήγορων χρόνων απόκρισης που διαθέτουν, οι οποίοι είναι ταχύτεροι ακόμη και από εκείνους των θερμικών μονάδων.
Επιπλέον, οι μπαταρίες κλίμακας δικτύου μπορούν να διαθέτουν πολλά χαρακτηριστικά βασισμένα σε λογισμικό και υλικό που παρέχουν «υπηρεσίες» αξιοπιστίας στο δίκτυο, όπως black start, ικανότητα αιχμής, εφεδρείες λειτουργίας και άλλα.
Ακριβώς όπως η καρδιά μας υποστηρίζει ένα υγιές σώμα, οι μπαταρίες μπορούν να βοηθήσουν στην υποστήριξη ενός «υγιούς» δικτύου.
Πώς οι μπαταρίες υποστηρίζουν ένα υγιές δίκτυο
Οι μπαταρίες μπορούν να βοηθήσουν στην ενσωμάτωση ενός αυξανόμενου αριθμού ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, συμβάλλοντας στην εξισορρόπηση της ολοένα και πιο μεταβλητής προσφοράς και ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας.
Ακριβώς όπως ο χτύπος της καρδιάς μας επιταχύνεται ή επιβραδύνεται αυτόματα ανάλογα με το επίπεδο της σωματικής μας δραστηριότητας, οι μπαταρίες μπορούν να αυξάνουν ή να μειώνουν την παραγωγή για να ευθυγραμμίζουν την προσφορά και τη ζήτηση σε πραγματικό χρόνο.
Η υπηρεσία αυτή καθίσταται όλο και πιο σημαντική καθώς όλο και μεγαλύτερες ποσότητες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια, συνδέονται στο δίκτυο, οι οποίες αναφέρονται ως «μεταβλητές» επειδή η παραγωγή τους ποικίλλει ανάλογα με τις τοπικές καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας δεν αυξάνεται ή μειώνεται πάντα μόνο επειδή βγαίνουν τα σύννεφα.
Σε περιπτώσεις που η ζήτηση είναι μεγαλύτερη από την ικανότητα των μεταβλητών ανανεώσιμων πόρων να την εξυπηρετήσουν, το κενό αυτό μπορεί να καλυφθεί από μπαταρίες που έχουν φορτιστεί εκ των προτέρων.
Επιπλέον, οι μπαταρίες μπορούν να αυξήσουν την ισχύ τους εξαιρετικά γρήγορα (με υψηλούς ρυθμούς «ράμπας»), γεγονός που τις καθιστά ιδανική λύση για την κάλυψη αυτής της ανάγκης του δικτύου.
Στο παρακάτω σχήμα, οι μπαταρίες στο ηλεκτρικό δίκτυο της Καλιφόρνιας (CAISO) παρείχαν πάνω από 8 GW κατά τη διάρκεια μόλις 5 ωρών τον Δεκέμβριο του 2023.
Οι συσσωρευτές μπορούν να παρέχουν κρίσιμες υπηρεσίες σταθερότητας, όπως ρύθμιση συχνότητας, τάσης και άεργου ισχύος, οι οποίες βοηθούν το δίκτυο να διατηρεί την ικανότητά του να παραμένει εντός ασφαλών παραθύρων ανοχής κατά τη διάρκεια κανονικών και έκτακτων συνθηκών.
Η σταθερή ισχύς είναι απαραίτητη, όχι μόνο για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η λειτουργικότητα των σπιτιών, των επιχειρήσεων και των ηλεκτρονικών συσκευών μας, αλλά και του ίδιου του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι μπαταρίες μπορούν να παρέχουν αυτές τις υπηρεσίες σταθερότητας, έτσι ώστε αν ανιχνεύσουν οποιαδήποτε διαταραχή στην κατάσταση του δικτύου, να μπορούν να ανταποκριθούν με τρόπο που να το επαναφέρει σε κανονικά, σταθερά επίπεδα - με ρυθμούς ακόμη και ταχύτερους από ό,τι μπορεί να κάνει η θερμική παραγωγή.
Για παράδειγμα, οι μπαταρίες επενέβησαν για να παράσχουν υποστήριξη σταθερότητας στις 6 Σεπτεμβρίου 2023, όταν το δίκτυο κοινής ωφέλειας του Τέξας (ERCOT) εισήλθε σε κατάσταση έκτακτης ενεργειακής ανάγκης επιπέδου 2, λόγω ανησυχιών για τη σταθερότητα του συστήματος (βλ. παρακάτω σχήμα).
Το 2021, οι περισσότερες μπαταρίες που αναπτύχθηκαν στις Ηνωμένες Πολιτείες παρείχαν ήδη πολλαπλές υπηρεσίες σταθερότητας, ενώ νέα προϊόντα της αγοράς δημιουργήθηκαν και διατέθηκαν στο Τέξας μόλις πέρυσι.
Οι μπαταρίες μπορούν να επανατροφοδοτήσουν το δίκτυο μετά από διακοπή ρεύματος, η οποία ονομάζεται «black start». Αυτή η υπηρεσία αποκατάστασης ενισχύει την ανθεκτικότητα του δικτύου, αλλά δεν είναι κάθε πόρος ικανός να το κάνει αυτό - πρέπει να διαθέτει τον απαιτούμενο προγραμματισμό λογισμικού και να μπορεί να ελέγχεται από τον διαχειριστή του δικτύου.
Οι μπαταρίες κλίμακας δικτύου που είναι ικανές για αυτό το κατόρθωμα είναι διαθέσιμες στο εμπόριο και λειτουργούν σε δίκτυα μεταφοράς στην Καλιφόρνια από το 2021, στη Γερμανία από το 2016 και αλλού.
Αυτά τα παραδείγματα δίνουν μόνο μια μικρή εικόνα των δυνατοτήτων των μπαταριών του δικτύου (η Υπηρεσία Πληροφοριών για την Ενέργεια των ΗΠΑ παρακολουθεί 11 διαφορετικές εφαρμογές αποθήκευσης μπαταριών στην ετήσια έκθεσή της για τις ηλεκτρικές γεννήτριες)- πολλά ακόμη χαρακτηριστικά, όπως η εικονική αδράνεια, καινοτομούν και ενσωματώνονται στις μπαταρίες που συνδέονται στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως, ώστε να μπορούν να συνεχίσουν να πολλαπλασιάζονται και να υποστηρίζουν την αξιοπιστία του δικτύου.
Οι μπαταρίες προσφέρουν μια πιο καθαρή, ικανή και ολοένα και πιο οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση στην ορυκτή παραγωγή και στις παραδοσιακές τεχνολογίες αξιοπιστίας, όπως οι σύγχρονοι συμπυκνωτές, για την παροχή της ποσότητας και της ποιότητας όλων των υπηρεσιών αξιοπιστίας που είναι απαραίτητες για την υποστήριξη του δικτύου.
www.worldenergynews.gr
Για αυτόν ακριβώς τον λόγο, είναι ζωτικής σημασίας να διασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία του.
Σύμφωνα με σχετική έκθεση της RMI, υπάρχουν πολλές προκλήσεις που αντιμετωπίζει σήμερα η αξιοπιστία του ηλεκτρικού δικτύου διεθνώς, συμπεριλαμβανομένων των πρωτοφανών ακραίων καιρικών φαινομένων και των αυξανόμενων βλαβών στις θερμικές μονάδες παραγωγής.
Ταυτόχρονα, το ηλεκτρικό φορτίο αυξάνεται δραματικά λόγω των νέων απαιτήσεων των data centers και της παραγωγής, γεγονός που απαιτεί νέες προσθήκες και λειτουργικές προσεγγίσεις ώστε να διασφαλιστεί ότι αυτή η νέα ζήτηση μπορεί να ικανοποιηθεί χωρίς προβλήματα.
Καθώς η ζήτηση ενέργειας αυξάνεται ραγδαία ιδιαίτερα στις Ηνωμένες Πολιτείες, ορισμένοι σχεδιαστές δικτύων υποστηρίζουν ότι οι νέοι πόροι ορυκτών καυσίμων, όπως οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με φυσικό αέριο, είναι απαραίτητοι για την κάλυψη αυτών των αναδυόμενων ενεργειακών αναγκών.
Σε πολλές από αυτές τις περιπτώσεις, άλλοι πόροι του δικτύου που θα μπορούσαν επίσης να υποστηρίξουν την αξιοπιστία (όπως τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες/BESS) δεν λαμβάνονται υπόψη, παρόλο που μπορούν να το κάνουν εξίσου αποτελεσματικά και σε ορισμένες περιπτώσεις με χαμηλότερο κόστος.
Η αντιπρόταση
Ήδη, υπάρχουν πρακτικά παραδείγματα όπου η βελτιωμένη οικονομία της αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες ξεπερνά και αντικαθιστά την κατασκευή νέων μονάδων ηλεκτροπαραγωγής με καύση φυσικού αερίου.
Παρ' όλα αυτά, οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και οι περιφερειακοί οργανισμοί μεταφοράς ενέργειας επιμένουν να προτείνουν την κατασκευή νέων μονάδων φυσικού αερίου και να διατηρούν έτσι ασύμφορες μονάδες άνθρακα σε λειτουργία, στο όνομα της αξιοπιστίας, θέτοντας σε κίνδυνο τους εταιρικούς, πολιτειακούς και εθνικούς στόχους για το κλίμα.
Υπάρχουν παραδείγματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες που παρέχουν βασικές υπηρεσίες αξιοπιστίας σε επιτυχημένες επιδείξεις σε όλο τον κόσμο.
Οι μπαταρίες αποτελούν μια από τις καλύτερες και πιο ευέλικτες λύσεις για την σταθερότητα του δικτύου, επειδή μπορούν να φορτίζονται και να εκφορτίζονται για να υποστηρίζουν τις ανάγκες του δικτύου σε πραγματικό χρόνο, λόγω των εξαιρετικά γρήγορων χρόνων απόκρισης που διαθέτουν, οι οποίοι είναι ταχύτεροι ακόμη και από εκείνους των θερμικών μονάδων.
Επιπλέον, οι μπαταρίες κλίμακας δικτύου μπορούν να διαθέτουν πολλά χαρακτηριστικά βασισμένα σε λογισμικό και υλικό που παρέχουν «υπηρεσίες» αξιοπιστίας στο δίκτυο, όπως black start, ικανότητα αιχμής, εφεδρείες λειτουργίας και άλλα.
Ακριβώς όπως η καρδιά μας υποστηρίζει ένα υγιές σώμα, οι μπαταρίες μπορούν να βοηθήσουν στην υποστήριξη ενός «υγιούς» δικτύου.
Πώς οι μπαταρίες υποστηρίζουν ένα υγιές δίκτυο
Οι μπαταρίες μπορούν να βοηθήσουν στην ενσωμάτωση ενός αυξανόμενου αριθμού ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, συμβάλλοντας στην εξισορρόπηση της ολοένα και πιο μεταβλητής προσφοράς και ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας.
Ακριβώς όπως ο χτύπος της καρδιάς μας επιταχύνεται ή επιβραδύνεται αυτόματα ανάλογα με το επίπεδο της σωματικής μας δραστηριότητας, οι μπαταρίες μπορούν να αυξάνουν ή να μειώνουν την παραγωγή για να ευθυγραμμίζουν την προσφορά και τη ζήτηση σε πραγματικό χρόνο.
Η υπηρεσία αυτή καθίσταται όλο και πιο σημαντική καθώς όλο και μεγαλύτερες ποσότητες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια, συνδέονται στο δίκτυο, οι οποίες αναφέρονται ως «μεταβλητές» επειδή η παραγωγή τους ποικίλλει ανάλογα με τις τοπικές καιρικές συνθήκες.
Ωστόσο, η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας δεν αυξάνεται ή μειώνεται πάντα μόνο επειδή βγαίνουν τα σύννεφα.
Σε περιπτώσεις που η ζήτηση είναι μεγαλύτερη από την ικανότητα των μεταβλητών ανανεώσιμων πόρων να την εξυπηρετήσουν, το κενό αυτό μπορεί να καλυφθεί από μπαταρίες που έχουν φορτιστεί εκ των προτέρων.
Επιπλέον, οι μπαταρίες μπορούν να αυξήσουν την ισχύ τους εξαιρετικά γρήγορα (με υψηλούς ρυθμούς «ράμπας»), γεγονός που τις καθιστά ιδανική λύση για την κάλυψη αυτής της ανάγκης του δικτύου.
Στο παρακάτω σχήμα, οι μπαταρίες στο ηλεκτρικό δίκτυο της Καλιφόρνιας (CAISO) παρείχαν πάνω από 8 GW κατά τη διάρκεια μόλις 5 ωρών τον Δεκέμβριο του 2023.
Οι συσσωρευτές μπορούν να παρέχουν κρίσιμες υπηρεσίες σταθερότητας, όπως ρύθμιση συχνότητας, τάσης και άεργου ισχύος, οι οποίες βοηθούν το δίκτυο να διατηρεί την ικανότητά του να παραμένει εντός ασφαλών παραθύρων ανοχής κατά τη διάρκεια κανονικών και έκτακτων συνθηκών.
Η σταθερή ισχύς είναι απαραίτητη, όχι μόνο για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η λειτουργικότητα των σπιτιών, των επιχειρήσεων και των ηλεκτρονικών συσκευών μας, αλλά και του ίδιου του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι μπαταρίες μπορούν να παρέχουν αυτές τις υπηρεσίες σταθερότητας, έτσι ώστε αν ανιχνεύσουν οποιαδήποτε διαταραχή στην κατάσταση του δικτύου, να μπορούν να ανταποκριθούν με τρόπο που να το επαναφέρει σε κανονικά, σταθερά επίπεδα - με ρυθμούς ακόμη και ταχύτερους από ό,τι μπορεί να κάνει η θερμική παραγωγή.
Για παράδειγμα, οι μπαταρίες επενέβησαν για να παράσχουν υποστήριξη σταθερότητας στις 6 Σεπτεμβρίου 2023, όταν το δίκτυο κοινής ωφέλειας του Τέξας (ERCOT) εισήλθε σε κατάσταση έκτακτης ενεργειακής ανάγκης επιπέδου 2, λόγω ανησυχιών για τη σταθερότητα του συστήματος (βλ. παρακάτω σχήμα).
Το 2021, οι περισσότερες μπαταρίες που αναπτύχθηκαν στις Ηνωμένες Πολιτείες παρείχαν ήδη πολλαπλές υπηρεσίες σταθερότητας, ενώ νέα προϊόντα της αγοράς δημιουργήθηκαν και διατέθηκαν στο Τέξας μόλις πέρυσι.
Οι μπαταρίες μπορούν να επανατροφοδοτήσουν το δίκτυο μετά από διακοπή ρεύματος, η οποία ονομάζεται «black start». Αυτή η υπηρεσία αποκατάστασης ενισχύει την ανθεκτικότητα του δικτύου, αλλά δεν είναι κάθε πόρος ικανός να το κάνει αυτό - πρέπει να διαθέτει τον απαιτούμενο προγραμματισμό λογισμικού και να μπορεί να ελέγχεται από τον διαχειριστή του δικτύου.
Οι μπαταρίες κλίμακας δικτύου που είναι ικανές για αυτό το κατόρθωμα είναι διαθέσιμες στο εμπόριο και λειτουργούν σε δίκτυα μεταφοράς στην Καλιφόρνια από το 2021, στη Γερμανία από το 2016 και αλλού.
Αυτά τα παραδείγματα δίνουν μόνο μια μικρή εικόνα των δυνατοτήτων των μπαταριών του δικτύου (η Υπηρεσία Πληροφοριών για την Ενέργεια των ΗΠΑ παρακολουθεί 11 διαφορετικές εφαρμογές αποθήκευσης μπαταριών στην ετήσια έκθεσή της για τις ηλεκτρικές γεννήτριες)- πολλά ακόμη χαρακτηριστικά, όπως η εικονική αδράνεια, καινοτομούν και ενσωματώνονται στις μπαταρίες που συνδέονται στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως, ώστε να μπορούν να συνεχίσουν να πολλαπλασιάζονται και να υποστηρίζουν την αξιοπιστία του δικτύου.
Οι μπαταρίες προσφέρουν μια πιο καθαρή, ικανή και ολοένα και πιο οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση στην ορυκτή παραγωγή και στις παραδοσιακές τεχνολογίες αξιοπιστίας, όπως οι σύγχρονοι συμπυκνωτές, για την παροχή της ποσότητας και της ποιότητας όλων των υπηρεσιών αξιοπιστίας που είναι απαραίτητες για την υποστήριξη του δικτύου.
www.worldenergynews.gr
