Το άρθρο αποτελεί αναδημοσίευση από το energypost
Με τον όρο «μακρά διάρκεια» εννοούμε το χρονικό διάστημα που ένα σύστημα ισχύος μπορεί να εκφορτίσει ηλεκτρική ενέργεια
Βασική διαφορά από τη μακροχρόνια αποθήκευση, είναι το χρονικό διάστημα που ένα σύστημα μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια πριν την εκφόρτιση.
Όπως εξηγεί η Maria Chavez στο UCS, είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχία της διαλείπουσας ανάπτυξης αιολικής και ηλιακής ενέργειας, η οποία πρέπει να αποθηκεύει την πλεονάζουσα παραγωγή της όταν χρειάζεται.
Και καθώς η ηλεκτροδότηση αυξάνεται, θα παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία και ανθεκτικότητα του δικτύου κατά τη συντήρηση ή τα ατυχήματα για την αποφυγή διακοπής ρεύματος.
"Μεγάλη διάρκεια" συνήθως σημαίνει 10+ ώρες, αλλά μπορεί να κυμαίνεται από 6 έως 100 ώρες, ανάλογα με τις συγκεκριμένες ανάγκες.
Το παραδοσιακό υδροηλεκτρικό σύστημα 12 ωρών είναι το πιο συνηθισμένο σήμερα και – για γεωγραφικούς λόγους – πιθανότατα έχει φτάσει στο όριο χωρητικότητάς του, ενώ οι χημικές μπαταρίες 2 ωρών μόλις τώρα αναπτύσσονται.
Υπάρχει λοιπόν ένα μεγάλο κενό που πρέπει να καλυφθεί και οι νέες τεχνολογίες που αναπτύσσονται χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: μηχανικές, ηλεκτροχημικές και θερμικές.
Οι περιορισμοί πόρων και εφοδιαστικής αλυσίδας θα θέσουν αναπόφευκτα ένα όριο σε καθέναν, επομένως όλοι οι δρόμοι επιδιώκονται.
Η Chavez σημειώνει ότι είναι ένα νέο πεδίο και κινδυνεύει να μείνει πίσω από την έλλειψη εργαλείων ανάλυσης που καθορίζουν ξεκάθαρα την αξία τους, καθιστώντας δύσκολο για τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να τα σχεδιάσουν στις στρατηγικές τους.
Αναλυτικότερα, όταν διαβάζετε για την αποθήκευση ενέργειας, μπορεί να συναντήσετε όρους όπως μακροχρόνια αποθήκευση, εποχιακή αποθήκευση, ημερήσια αποθήκευση ή αποθήκευση μεγάλης (ή μακράς) διάρκειας.
Η μακροπρόθεσμη αποθήκευση μπορεί να περιλαμβάνει εποχιακή αποθήκευση ενέργειας, η οποία μπορεί να μετατοπίσει την παροχή ενέργειας σε διαφορετική εποχή του χρόνου.
Η ημερήσια αποθήκευση μπορεί να μετατοπίσει την παροχή ρεύματος μέσα σε λίγες ημέρες.
Και, η αποθήκευση μεγάλης διάρκειας είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη μετατροπή του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας σε καθαρή ενέργεια και σε αυτό που εστιάζω εδώ.
Μεγάλη διάρκεια = χρόνος εκφόρτισης
Η μεγάλη διάρκεια αναφέρεται στο χρονικό διάστημα που ένα σύστημα ισχύος εκφορτίζει και μπορεί να εκφορτίσει ηλεκτρική ενέργεια.
Δηλαδή, από τη στιγμή που μια μπαταρία φορτιστεί πλήρως, η διάρκεια είναι ίση με τον αριθμό των ωρών που μπορεί να παραδώσει ισχύ σε μια συγκεκριμένη χωρητικότητα ισχύος.
Αυτό διαφέρει από τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση, η οποία αναφέρεται στο χρονικό διάστημα που ένα σύστημα μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια πριν την εκφορτίσει.
Καθώς μεγάλες ποσότητες αιολικών και ηλιακών πόρων συνδέονται με το δίκτυο, η αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας θα μπορούσε να αποτρέψει τον περιορισμό των πόρων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε περιόδους υπερβολικής παραγωγής.
Η περικοπή συμβαίνει όταν το δίκτυο μεταφοράς είναι υπερφορτωμένο και δεν μπορεί να απορροφήσει όλη την καθαρή και οικονομικά προσιτή ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη σκόπιμη μείωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Η αποθήκευση ενέργειας μπορεί να μετριάσει τον περιορισμό διευκολύνοντας την αποτελεσματική χρήση καθαρών ενεργειακών πόρων, έτσι ώστε η επιπλέον παραγωγή να μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί όταν χρειάζεται περισσότερο.
Καθώς αυξάνεται η ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, η ευελιξία του δικτύου που παρέχεται από την αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας θα γίνεται πιο σχετική και χρήσιμη.
Η αποθήκευση μακράς διαρκείας θα μπορούσε επίσης να προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία στο δίκτυο, επειδή μπορεί να αποθηκεύσει μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Ένα σύστημα αποθήκευσης μεγάλης διάρκειας μπορεί να φορτίσει όταν η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλή και να αποφορτιστεί αργότερα όταν είναι περισσότερο απαραίτητο.
Όταν τα συστήματα μεταφοράς χρειάζονται δαπανηρές αναβαθμίσεις, μπορεί να αναπτυχθεί αποθήκευση ενέργειας για να βοηθήσει με αυτές τις υπηρεσίες.
Τα συστήματα μεγαλύτερης διάρκειας μπορούν να παρατείνουν περαιτέρω τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού μετάδοσης, λειτουργώντας πιο συχνά και για μεγαλύτερες περιόδους.
Καθώς τα ακραία καιρικά φαινόμενα και οι διακοπές γίνονται μεγαλύτερες και πιο συχνές, οι εκφορτίσεις μεγάλης διάρκειας θα μπορούσαν να εξυπηρετήσουν καλύτερα τις ταραχώδεις συνθήκες του δικτύου και να προσφέρουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα.
Η αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας θεωρείται ότι έχει πλήρη αξία χωρητικότητας, καθώς θα μπορούσε να εκφορτιστεί για έως και μία ημέρα.
Η συνεισφορά χωρητικότητας ενός πόρου καθορίζει πόσο αυτός ο πόρος μετράει για τις απαιτήσεις επάρκειας πόρων.
Η οριακή αποτελεσματική Ικανότητα Μεταφοράς Φορτίου (ELCC) για αποθήκευση κάτω των 12-16 ωρών πιθανότατα θα εξακολουθούσε να μειώνεται κατά τη διάρκεια της αυξανόμενης ανάπτυξης αποθήκευσης, αλλά όχι τόσο γρήγορα όσο η αποθήκευση μικρής διάρκειας. (Διαβάστε την ανάρτηση του συναδέλφου μου Mark Specht για μια πλήρη περιγραφή του τι είναι το ELCC και γιατί έχει σημασία.)
Πόσο διαρκεί η μακρά διάρκεια;
Δεν υπάρχει ενιαίος ορισμός της «μακράς διάρκειας», αλλά σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL), ο πιο συχνά αναφερόμενος αριθμός είναι 10+ ώρες.
Το NREL δηλώνει επίσης ότι το πλαίσιο γύρω από την εφαρμογή είναι σημαντικό όταν συζητάμε τι σημαίνει «μεγάλη διάρκεια».
Για παράδειγμα, μια μπαταρία 6 ωρών μπορεί να παρέχει σταθερή χωρητικότητα - την ικανότητα να ανταποκρίνεται στη ζήτηση αιχμής και να καλύπτει οποιεσδήποτε άλλες δυσμενείς συνθήκες όπως διακοπές ρεύματος - σε ορισμένες περιπτώσεις, ενώ σε άλλες, ένα σύστημα αποθήκευσης με διάρκεια 100 ωρών μπορεί να είναι μεγαλύτερη απαραίτητη.
Θερμικά, ηλεκτροχημικά, μηχανικά
Ακριβώς όπως η αποθήκευση ενέργειας μικρής διάρκειας, οι τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας διατίθενται σε πολλές μορφές και χημικές ιδιότητες.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι είναι οι θερμικοί, οι ηλεκτροχημικοί και οι μηχανικοί.
Επειδή η αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας κερδίζει μεγάλη προσοχή πρόσφατα, το τοπίο των τεχνολογιών αλλάζει συνεχώς.
Δεν μπορούν οι φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου και οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας απλώς να επιλέξουν την καλύτερη τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας που είναι άμεσα διαθέσιμη και να τη χρησιμοποιήσουν;
Ναι και ΟΧΙ.
Υπάρχουν αντισταθμίσεις με διαφορετικές τεχνολογίες.
Η αντλούμενη υδροηλεκτρική αποθήκευση, η οποία υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, έχει σχετικά καλή απόδοση και δεν είναι τόσο δαπανηρή όσο κάποιες άλλες επιλογές, αλλά υπάρχουν όρια στο πού μπορούμε να κατασκευάσουμε αυτό το είδος συστήματος και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που πρέπει να λάβουμε υπόψη.
(Ένα τεράστιο φράγμα πιθανότατα δεν θα εμφανιστεί σύντομα στη μέση της Times Square!)
Ένα ηλεκτροχημικό σύστημα όπως μια μπαταρία μεταλλικής ανόδου έχει λιγότερα όρια τοποθέτησης, αλλά αυτή τη στιγμή είναι ακριβό και δεν έχει χρησιμοποιηθεί τόσο πολύ όσο παλαιότερες τεχνολογίες.
Καθώς οι πάροχοι τεχνολογίας συνεχίζουν να δοκιμάζουν τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας σε διαφορετικά σενάρια, πιθανότατα θα δούμε κάποια «εξάλειψη» των τεχνολογιών που δεν συμβαδίζουν.
(Διαβάστε αυτήν την ανάρτηση στο blog του συναδέλφου μου Guillermo Pereira για να καταλάβετε πόσο σημαντικά μπορεί να είναι τα πιλοτικά έργα.)
Χρειαζόμαστε μια ποικιλία επιλογών αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας
Ένα πλεονέκτημα της ύπαρξης ενός δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με διαφορετικές επιλογές αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας είναι ότι επιτρέπει μια πιο διαφοροποιημένη αλυσίδα εφοδιασμού, δυνητικά μετριάζοντας ορισμένους περιορισμούς εφοδιασμού που προκύπτουν όταν προμηθεύεται μόνο μια συγκεκριμένη χημεία.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επί του παρόντος ένα καυτό θέμα συζήτησης λόγω της τεράστιας ζήτησης για τα υλικά που τις αποτελούν όπως το λίθιο, το νικέλιο και μερικές φορές το κοβάλτιο.
Αυτή η αυξανόμενη ζήτηση συν το γεγονός ότι αυτά τα υλικά είναι πεπερασμένα, δημιουργούν μια αγορά για προμήθειες που γίνεται περιορισμένη.
Έχοντας αυτό υπόψη, η περαιτέρω ανάπτυξη της αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας θα πρέπει να εξετάσει ποιες άλλες επιλογές υπάρχουν εκεί έξω που χρησιμοποιούν άφθονα υλικά και καταλήγουν σε μια βιώσιμη αλυσίδα εφοδιασμού.
Είναι σημαντικό να διερευνηθεί το τοπίο των διαθέσιμων τεχνολογιών προκειμένου να ανταποκριθεί καλύτερα στις ανάγκες του δικτύου και να γίνει η μετάβαση στην ανανεώσιμη ενέργεια.
Ένα γρήγορο στιγμιότυπο της αποθήκευσης ενέργειας, χρησιμοποιώντας ορισμένα από τα δεδομένα του NREL, μας δείχνει ότι η αποθήκευση 12 ωρών με αντλία υδροηλεκτρικής ενέργειας κυριαρχεί στην αγορά αποθήκευσης των ΗΠΑ για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Με την πάροδο του χρόνου, περισσότερες μπαταρίες διαφόρων μεγεθών έχουν κυκλοφορήσει στο διαδίκτυο.
Καθώς αυξάνεται η ανάγκη για αποθήκευση, αναπτύσσονται επιλογές μεγαλύτερης διάρκειας.
Μέχρι το 2050, η NREL αναμένει ότι θα αναπτυχθούν περίπου 9,5 γιγαβάτ αποθήκευσης μπαταρίας 10 ωρών και αυτό είναι αρκετό για να τροφοδοτήσει πάνω από 7 εκατομμύρια σπίτια για... 10 ώρες!
Μελλοντικές προκλήσεις για αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας
Αυτός ο τύπος αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να ακούγεται ως ιδανική λύση για πολλές από τις ανάγκες του δικτύου μας.
Επειδή οι ανανεώσιμες πηγές όπως ο ήλιος και ο άνεμος δεν είναι πάντα διαθέσιμες τη νύχτα ή όταν δεν φυσάει ο άνεμος, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συχνά επικρίνονται για το πόσο καλά μπορούν (ή δεν μπορούν) να αποσταλούν — δηλαδή για την ικανότητά τους να είναι ενεργοποιημένες και σβήνουν για παροχή ρεύματος κατά παραγγελία.
Με την αποθήκευση ενέργειας, η ενέργεια που αξιοποιείται από ανανεώσιμες πηγές μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί κατόπιν ζήτησης.
Αλλά αυτή τη στιγμή, η αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας δεν είναι ακόμα η μαγική σφαίρα που θα θέλαμε να είχαμε.
Όπως είδαμε παραπάνω, πολλές υποσχόμενες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας εξακολουθούν να αναδύονται και να ωριμάζουν και δεν είναι ακόμη εμπορικά διαθέσιμες.
Αυτό συνήθως σημαίνει ότι, προς το παρόν, είναι ακριβές και ενδέχεται να μην έχουν εμπιστοσύνη από τους επενδυτές, τους προγραμματιστές ή τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας σε σενάρια πραγματικού κόσμου.
Οι ρυθμιστικοί φορείς όπως οι κρατικές επιτροπές κοινής ωφέλειας μπορεί να διστάσουν να εγκρίνουν έργα που έχουν μεγάλο κόστος με τεχνολογίες που δεν έχουν ακόμη δοκιμαστεί επιτόπου όσο και ορισμένες άλλες εναλλακτικές λύσεις.
Επιπλέον, η αποθήκευση ενέργειας δεν είναι ένας πόρος που έχει καθοριστεί πολύ καλά σε ενεργειακές οντότητες όπως επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, περιφερειακούς οργανισμούς μεταφοράς (RTO) ή τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας γενικά.
Η αποθήκευση ενέργειας δεν αντιμετωπίζεται το ίδιο με την ηλιακή ή την αιολική και χωρίς τυποποιημένους ορισμούς και κατανόηση της αξίας της, μπορεί να είναι δύσκολο να καταλάβουμε πώς ακριβώς να τη χρησιμοποιήσετε.
Η αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας δεν είναι απλώς ένα λαμπερό και συναρπαστικό θέμα συζήτησης.
Είναι ένας πόρος που μπορεί να βοηθήσει στην εισαγωγή πολύ σημαντικών ποσοτήτων αξιόπιστης και ανθεκτικής καθαρής ενέργειας για τον πλανήτη μας.
Μπορεί να συνεργαστεί με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για να παρέχει ενέργεια όταν τη χρειαζόμαστε περισσότερο και να τη συντηρεί όταν έχουμε άφθονο ήλιο και άνεμο να κυκλοφορούμε.
Καθώς η ζήτηση ενέργειας αυξάνεται σε όλους τους τομείς της οικονομίας μας, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τον βασικό ρόλο που μπορεί να παίξει η μακροχρόνια αποθήκευση ενέργειας στη μείωση της εξάρτησης της ενεργειακής βιομηχανίας από ορυκτά καύσιμα και στην κάλυψη των αναγκών μας με λύσεις που είναι καλύτερες για τις κοινότητές μας και τον πλανήτη μας.
Η Maria Chavez είναι ενεργειακή αναλύτρια του προγράμματος για το κλίμα και την ενέργεια της Ένωσης Ανησυχούντων Επιστημόνων
www.worldenergynews.gr
Βασική διαφορά από τη μακροχρόνια αποθήκευση, είναι το χρονικό διάστημα που ένα σύστημα μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια πριν την εκφόρτιση.
Όπως εξηγεί η Maria Chavez στο UCS, είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχία της διαλείπουσας ανάπτυξης αιολικής και ηλιακής ενέργειας, η οποία πρέπει να αποθηκεύει την πλεονάζουσα παραγωγή της όταν χρειάζεται.
Και καθώς η ηλεκτροδότηση αυξάνεται, θα παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία και ανθεκτικότητα του δικτύου κατά τη συντήρηση ή τα ατυχήματα για την αποφυγή διακοπής ρεύματος.
"Μεγάλη διάρκεια" συνήθως σημαίνει 10+ ώρες, αλλά μπορεί να κυμαίνεται από 6 έως 100 ώρες, ανάλογα με τις συγκεκριμένες ανάγκες.
Το παραδοσιακό υδροηλεκτρικό σύστημα 12 ωρών είναι το πιο συνηθισμένο σήμερα και – για γεωγραφικούς λόγους – πιθανότατα έχει φτάσει στο όριο χωρητικότητάς του, ενώ οι χημικές μπαταρίες 2 ωρών μόλις τώρα αναπτύσσονται.
Υπάρχει λοιπόν ένα μεγάλο κενό που πρέπει να καλυφθεί και οι νέες τεχνολογίες που αναπτύσσονται χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: μηχανικές, ηλεκτροχημικές και θερμικές.
Οι περιορισμοί πόρων και εφοδιαστικής αλυσίδας θα θέσουν αναπόφευκτα ένα όριο σε καθέναν, επομένως όλοι οι δρόμοι επιδιώκονται.
Η Chavez σημειώνει ότι είναι ένα νέο πεδίο και κινδυνεύει να μείνει πίσω από την έλλειψη εργαλείων ανάλυσης που καθορίζουν ξεκάθαρα την αξία τους, καθιστώντας δύσκολο για τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να τα σχεδιάσουν στις στρατηγικές τους.
Αναλυτικότερα, όταν διαβάζετε για την αποθήκευση ενέργειας, μπορεί να συναντήσετε όρους όπως μακροχρόνια αποθήκευση, εποχιακή αποθήκευση, ημερήσια αποθήκευση ή αποθήκευση μεγάλης (ή μακράς) διάρκειας.
Η μακροπρόθεσμη αποθήκευση μπορεί να περιλαμβάνει εποχιακή αποθήκευση ενέργειας, η οποία μπορεί να μετατοπίσει την παροχή ενέργειας σε διαφορετική εποχή του χρόνου.
Η ημερήσια αποθήκευση μπορεί να μετατοπίσει την παροχή ρεύματος μέσα σε λίγες ημέρες.
Και, η αποθήκευση μεγάλης διάρκειας είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη μετατροπή του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας σε καθαρή ενέργεια και σε αυτό που εστιάζω εδώ.
Μεγάλη διάρκεια = χρόνος εκφόρτισης
Η μεγάλη διάρκεια αναφέρεται στο χρονικό διάστημα που ένα σύστημα ισχύος εκφορτίζει και μπορεί να εκφορτίσει ηλεκτρική ενέργεια.
Δηλαδή, από τη στιγμή που μια μπαταρία φορτιστεί πλήρως, η διάρκεια είναι ίση με τον αριθμό των ωρών που μπορεί να παραδώσει ισχύ σε μια συγκεκριμένη χωρητικότητα ισχύος.
Αυτό διαφέρει από τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση, η οποία αναφέρεται στο χρονικό διάστημα που ένα σύστημα μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια πριν την εκφορτίσει.
Καθώς μεγάλες ποσότητες αιολικών και ηλιακών πόρων συνδέονται με το δίκτυο, η αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας θα μπορούσε να αποτρέψει τον περιορισμό των πόρων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε περιόδους υπερβολικής παραγωγής.
Η περικοπή συμβαίνει όταν το δίκτυο μεταφοράς είναι υπερφορτωμένο και δεν μπορεί να απορροφήσει όλη την καθαρή και οικονομικά προσιτή ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη σκόπιμη μείωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Η αποθήκευση ενέργειας μπορεί να μετριάσει τον περιορισμό διευκολύνοντας την αποτελεσματική χρήση καθαρών ενεργειακών πόρων, έτσι ώστε η επιπλέον παραγωγή να μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί όταν χρειάζεται περισσότερο.
Καθώς αυξάνεται η ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, η ευελιξία του δικτύου που παρέχεται από την αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας θα γίνεται πιο σχετική και χρήσιμη.
Η αποθήκευση μακράς διαρκείας θα μπορούσε επίσης να προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία στο δίκτυο, επειδή μπορεί να αποθηκεύσει μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Ένα σύστημα αποθήκευσης μεγάλης διάρκειας μπορεί να φορτίσει όταν η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλή και να αποφορτιστεί αργότερα όταν είναι περισσότερο απαραίτητο.
Όταν τα συστήματα μεταφοράς χρειάζονται δαπανηρές αναβαθμίσεις, μπορεί να αναπτυχθεί αποθήκευση ενέργειας για να βοηθήσει με αυτές τις υπηρεσίες.
Τα συστήματα μεγαλύτερης διάρκειας μπορούν να παρατείνουν περαιτέρω τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού μετάδοσης, λειτουργώντας πιο συχνά και για μεγαλύτερες περιόδους.
Καθώς τα ακραία καιρικά φαινόμενα και οι διακοπές γίνονται μεγαλύτερες και πιο συχνές, οι εκφορτίσεις μεγάλης διάρκειας θα μπορούσαν να εξυπηρετήσουν καλύτερα τις ταραχώδεις συνθήκες του δικτύου και να προσφέρουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα.
Η αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας θεωρείται ότι έχει πλήρη αξία χωρητικότητας, καθώς θα μπορούσε να εκφορτιστεί για έως και μία ημέρα.
Η συνεισφορά χωρητικότητας ενός πόρου καθορίζει πόσο αυτός ο πόρος μετράει για τις απαιτήσεις επάρκειας πόρων.
Η οριακή αποτελεσματική Ικανότητα Μεταφοράς Φορτίου (ELCC) για αποθήκευση κάτω των 12-16 ωρών πιθανότατα θα εξακολουθούσε να μειώνεται κατά τη διάρκεια της αυξανόμενης ανάπτυξης αποθήκευσης, αλλά όχι τόσο γρήγορα όσο η αποθήκευση μικρής διάρκειας. (Διαβάστε την ανάρτηση του συναδέλφου μου Mark Specht για μια πλήρη περιγραφή του τι είναι το ELCC και γιατί έχει σημασία.)
Πόσο διαρκεί η μακρά διάρκεια;
Δεν υπάρχει ενιαίος ορισμός της «μακράς διάρκειας», αλλά σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL), ο πιο συχνά αναφερόμενος αριθμός είναι 10+ ώρες.
Το NREL δηλώνει επίσης ότι το πλαίσιο γύρω από την εφαρμογή είναι σημαντικό όταν συζητάμε τι σημαίνει «μεγάλη διάρκεια».
Για παράδειγμα, μια μπαταρία 6 ωρών μπορεί να παρέχει σταθερή χωρητικότητα - την ικανότητα να ανταποκρίνεται στη ζήτηση αιχμής και να καλύπτει οποιεσδήποτε άλλες δυσμενείς συνθήκες όπως διακοπές ρεύματος - σε ορισμένες περιπτώσεις, ενώ σε άλλες, ένα σύστημα αποθήκευσης με διάρκεια 100 ωρών μπορεί να είναι μεγαλύτερη απαραίτητη.
Θερμικά, ηλεκτροχημικά, μηχανικά
Ακριβώς όπως η αποθήκευση ενέργειας μικρής διάρκειας, οι τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας διατίθενται σε πολλές μορφές και χημικές ιδιότητες.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι είναι οι θερμικοί, οι ηλεκτροχημικοί και οι μηχανικοί.
Επειδή η αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας κερδίζει μεγάλη προσοχή πρόσφατα, το τοπίο των τεχνολογιών αλλάζει συνεχώς.
Δεν μπορούν οι φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου και οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας απλώς να επιλέξουν την καλύτερη τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας που είναι άμεσα διαθέσιμη και να τη χρησιμοποιήσουν;
Ναι και ΟΧΙ.
Υπάρχουν αντισταθμίσεις με διαφορετικές τεχνολογίες.
Η αντλούμενη υδροηλεκτρική αποθήκευση, η οποία υπάρχει εδώ και πολύ καιρό, έχει σχετικά καλή απόδοση και δεν είναι τόσο δαπανηρή όσο κάποιες άλλες επιλογές, αλλά υπάρχουν όρια στο πού μπορούμε να κατασκευάσουμε αυτό το είδος συστήματος και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που πρέπει να λάβουμε υπόψη.
(Ένα τεράστιο φράγμα πιθανότατα δεν θα εμφανιστεί σύντομα στη μέση της Times Square!)
Ένα ηλεκτροχημικό σύστημα όπως μια μπαταρία μεταλλικής ανόδου έχει λιγότερα όρια τοποθέτησης, αλλά αυτή τη στιγμή είναι ακριβό και δεν έχει χρησιμοποιηθεί τόσο πολύ όσο παλαιότερες τεχνολογίες.
Καθώς οι πάροχοι τεχνολογίας συνεχίζουν να δοκιμάζουν τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας σε διαφορετικά σενάρια, πιθανότατα θα δούμε κάποια «εξάλειψη» των τεχνολογιών που δεν συμβαδίζουν.
(Διαβάστε αυτήν την ανάρτηση στο blog του συναδέλφου μου Guillermo Pereira για να καταλάβετε πόσο σημαντικά μπορεί να είναι τα πιλοτικά έργα.)
Χρειαζόμαστε μια ποικιλία επιλογών αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας
Ένα πλεονέκτημα της ύπαρξης ενός δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με διαφορετικές επιλογές αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας είναι ότι επιτρέπει μια πιο διαφοροποιημένη αλυσίδα εφοδιασμού, δυνητικά μετριάζοντας ορισμένους περιορισμούς εφοδιασμού που προκύπτουν όταν προμηθεύεται μόνο μια συγκεκριμένη χημεία.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επί του παρόντος ένα καυτό θέμα συζήτησης λόγω της τεράστιας ζήτησης για τα υλικά που τις αποτελούν όπως το λίθιο, το νικέλιο και μερικές φορές το κοβάλτιο.
Αυτή η αυξανόμενη ζήτηση συν το γεγονός ότι αυτά τα υλικά είναι πεπερασμένα, δημιουργούν μια αγορά για προμήθειες που γίνεται περιορισμένη.
Έχοντας αυτό υπόψη, η περαιτέρω ανάπτυξη της αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας θα πρέπει να εξετάσει ποιες άλλες επιλογές υπάρχουν εκεί έξω που χρησιμοποιούν άφθονα υλικά και καταλήγουν σε μια βιώσιμη αλυσίδα εφοδιασμού.
Είναι σημαντικό να διερευνηθεί το τοπίο των διαθέσιμων τεχνολογιών προκειμένου να ανταποκριθεί καλύτερα στις ανάγκες του δικτύου και να γίνει η μετάβαση στην ανανεώσιμη ενέργεια.
Ένα γρήγορο στιγμιότυπο της αποθήκευσης ενέργειας, χρησιμοποιώντας ορισμένα από τα δεδομένα του NREL, μας δείχνει ότι η αποθήκευση 12 ωρών με αντλία υδροηλεκτρικής ενέργειας κυριαρχεί στην αγορά αποθήκευσης των ΗΠΑ για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Με την πάροδο του χρόνου, περισσότερες μπαταρίες διαφόρων μεγεθών έχουν κυκλοφορήσει στο διαδίκτυο.
Καθώς αυξάνεται η ανάγκη για αποθήκευση, αναπτύσσονται επιλογές μεγαλύτερης διάρκειας.
Μέχρι το 2050, η NREL αναμένει ότι θα αναπτυχθούν περίπου 9,5 γιγαβάτ αποθήκευσης μπαταρίας 10 ωρών και αυτό είναι αρκετό για να τροφοδοτήσει πάνω από 7 εκατομμύρια σπίτια για... 10 ώρες!
Μελλοντικές προκλήσεις για αποθήκευση ενέργειας μακράς διάρκειας
Αυτός ο τύπος αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να ακούγεται ως ιδανική λύση για πολλές από τις ανάγκες του δικτύου μας.
Επειδή οι ανανεώσιμες πηγές όπως ο ήλιος και ο άνεμος δεν είναι πάντα διαθέσιμες τη νύχτα ή όταν δεν φυσάει ο άνεμος, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συχνά επικρίνονται για το πόσο καλά μπορούν (ή δεν μπορούν) να αποσταλούν — δηλαδή για την ικανότητά τους να είναι ενεργοποιημένες και σβήνουν για παροχή ρεύματος κατά παραγγελία.
Με την αποθήκευση ενέργειας, η ενέργεια που αξιοποιείται από ανανεώσιμες πηγές μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί κατόπιν ζήτησης.
Αλλά αυτή τη στιγμή, η αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας δεν είναι ακόμα η μαγική σφαίρα που θα θέλαμε να είχαμε.
Όπως είδαμε παραπάνω, πολλές υποσχόμενες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας μακράς διάρκειας εξακολουθούν να αναδύονται και να ωριμάζουν και δεν είναι ακόμη εμπορικά διαθέσιμες.
Αυτό συνήθως σημαίνει ότι, προς το παρόν, είναι ακριβές και ενδέχεται να μην έχουν εμπιστοσύνη από τους επενδυτές, τους προγραμματιστές ή τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας σε σενάρια πραγματικού κόσμου.
Οι ρυθμιστικοί φορείς όπως οι κρατικές επιτροπές κοινής ωφέλειας μπορεί να διστάσουν να εγκρίνουν έργα που έχουν μεγάλο κόστος με τεχνολογίες που δεν έχουν ακόμη δοκιμαστεί επιτόπου όσο και ορισμένες άλλες εναλλακτικές λύσεις.
Επιπλέον, η αποθήκευση ενέργειας δεν είναι ένας πόρος που έχει καθοριστεί πολύ καλά σε ενεργειακές οντότητες όπως επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, περιφερειακούς οργανισμούς μεταφοράς (RTO) ή τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας γενικά.
Η αποθήκευση ενέργειας δεν αντιμετωπίζεται το ίδιο με την ηλιακή ή την αιολική και χωρίς τυποποιημένους ορισμούς και κατανόηση της αξίας της, μπορεί να είναι δύσκολο να καταλάβουμε πώς ακριβώς να τη χρησιμοποιήσετε.
Η αποθήκευση ενέργειας μεγάλης διάρκειας δεν είναι απλώς ένα λαμπερό και συναρπαστικό θέμα συζήτησης.
Είναι ένας πόρος που μπορεί να βοηθήσει στην εισαγωγή πολύ σημαντικών ποσοτήτων αξιόπιστης και ανθεκτικής καθαρής ενέργειας για τον πλανήτη μας.
Μπορεί να συνεργαστεί με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για να παρέχει ενέργεια όταν τη χρειαζόμαστε περισσότερο και να τη συντηρεί όταν έχουμε άφθονο ήλιο και άνεμο να κυκλοφορούμε.
Καθώς η ζήτηση ενέργειας αυξάνεται σε όλους τους τομείς της οικονομίας μας, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τον βασικό ρόλο που μπορεί να παίξει η μακροχρόνια αποθήκευση ενέργειας στη μείωση της εξάρτησης της ενεργειακής βιομηχανίας από ορυκτά καύσιμα και στην κάλυψη των αναγκών μας με λύσεις που είναι καλύτερες για τις κοινότητές μας και τον πλανήτη μας.
Η Maria Chavez είναι ενεργειακή αναλύτρια του προγράμματος για το κλίμα και την ενέργεια της Ένωσης Ανησυχούντων Επιστημόνων
www.worldenergynews.gr
