Σε ορισμένες περιοχές και κατά περιόδους, η ανάπτυξη νέων μορφών ενέργειας αιολικής και ηλιακής (ΑΠΕ), παράγουν πάρα πολλή ενέργεια τοπικά, ξεπερνούν την κατανάλωση, δεν μπορούν να πουλήσουν την περίσσεια ενέργειας με αποτέλεσμα να προκαλείται «συμφόρηση» ενέργειας, γεγονός που συμπιέζει την κερδοφορία, όπως συμβαίνει επί του παρόντος στις ΗΠΑ.
Μια από τις δυνατές και εφικτές απαντήσεις είναι ο «υβριδισμός» όπου η αποθήκευση χτίζεται παράλληλα με τις ΑΠΕ, για να εξοικονομηθεί αυτή η πλεονάζουσα ενέργεια για όταν μπορεί να πωληθεί αργότερα, όπως αναλύει η Julie Mulvaney Kemp στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley περιγράφοντας την έρευνά τους (την οποία αναδημοσιεύει η Energypost) για να απαντήσουν στο ερώτημα: πόσο αποτελεσματικός είναι ο υβριδισμός αιολικής + μπαταρίας και ηλιακής ενέργειας + μπαταριών;
Ποιοι τύποι μειώνουν πραγματικά τη συμφόρηση;
Η μελέτη αναλύει 23 τοποθεσίες, χρησιμοποιώντας ιστορικά δεδομένα τιμών αγοράς, παραγωγής και καιρού.
Εξετάζει την κατάσταση τόσο από την οπτική γωνία του διαχειριστή δικτύου όσο και από την πλευρά του προγραμματιστή.
Οι υβριδικές εγκαταστάσεις μειώνουν τη συμφόρηση μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (ανάλογα με τη διαμόρφωση, τη λειτουργία και την τεχνολογία της εγκατάστασης).
Και παρόλο που τόσο τα αιολικά όσο και τα ηλιακά έργα αυξάνουν κατά προσέγγιση παρόμοια τα έσοδα από τον υβριδισμό, τα αιολικά εργοστάσια σημείωσαν μεγαλύτερη αύξηση από την παραδοσιακή επέκταση μετάδοσης από ό,τι τα ηλιακά εργοστάσια.
Η μελέτη είναι σημαντική γιατί οι κυβερνήσεις που αντιμετωπίζουν το ίδιο πρόβλημα πρέπει να δώσουν κίνητρα για τα σωστά μονοπάτια, λέει η Kemp.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες η ανάπτυξη νέων αιολικών και ηλιακών εγκαταστάσεων έχει ξεπεράσει την ανάπτυξη νέων μεταδόσεων.
Η μετάδοση επιτρέπει στα κέντρα φόρτωσης να έχουν πρόσβαση σε ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από πόρους χαμηλού κόστους σε άλλες περιοχές.
Συμφόρηση συμβαίνει όταν επιτυγχάνονται τα όρια μετάδοσης και μπορεί να αποτρέψει την πλήρη χρήση πόρων χαμηλού κόστους (όπως η αιολική και η ηλιακή), περιορίζοντας την αγοραία αξία τους και διατηρώντας υψηλότερες οριακές τιμές στο κέντρο φόρτωσης.
Αποθήκευση vs Μετάδοση
Η αποθήκευση ενέργειας, η οποία μπορεί συχνά να κατασκευαστεί πιο γρήγορα από τη νέα μετάδοση, μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της συμφόρησης της μετάδοσης μετατοπίζοντας την παραγωγή και το φορτίο με την πάροδο του χρόνου.
Σε τοποθεσίες με υψηλή συγκέντρωση σταθμών αιολικής ή ηλιακής ενέργειας (περιοχές πλούσιες σε μεταβλητές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή περιοχές πλούσιες σε VRE), η ανάπτυξη υβριδικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με ηλιακή και αιολική μπαταρία αυξάνεται, εν μέρει υποκινούμενη από την επιθυμία να αποφευχθεί η πώληση ενέργειας σε ώρες συμφόρησης και χαμηλής τιμής.
Όμως, η συνεχιζόμενη έκρηξη στην ανάπτυξη υβριδικών φυτών θα διευκολύνει αποτελεσματικά τη συμφόρηση; Και είναι η προσθήκη αποθήκευσης και η επέκταση της μετάδοσης εναλλάξιμα όταν πρόκειται για την αξία ενός εργοστασίου;
Μια νέα μελέτη από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley με τίτλο, «Αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ανάπτυξης υβριδικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και της τοπικής μεταφοράς σε περιοχές με συμφόρηση», ρίχνει φως σε αυτά τα ερωτήματα.
Μοναδική μεθοδολογία βασισμένη σε δεδομένα
Η μελέτη επικεντρώνεται σε 23 τοποθεσίες στο σύστημα χύδην ηλεκτρικής ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών που αντιμετωπίζουν σημαντική συμφόρηση σήμερα και διαθέτουν ήδη μια αυτόνομη ηλιακή ή αιολική μονάδα.
Αυτές οι τοποθεσίες επιλέχθηκαν προσεκτικά ως κορυφαία παραδείγματα συνθηκών που μπορεί να προκύψουν ευρέως σε συστήματα με υψηλή διείσδυση VRE και επομένως μπορεί να χρησιμεύσουν ως «παράθυρο στο μέλλον».
Οι μετρήσεις αναπτύχθηκαν και στη συνέχεια αναλύθηκαν σε αυτές τις τοποθεσίες χρησιμοποιώντας ιστορικά δεδομένα τιμών αγοράς, παραγωγής και καιρού.
Γνωρίσματα από δύο οπτικές γωνίες
Η μελέτη προσφέρει δύο σειρές αποτελεσμάτων: ένα από την οπτική γωνία του περιφερειακού διαχειριστή δικτύου που αξιολογεί τις επιπτώσεις των μονάδων στη συμφόρηση και την αξία μεταφοράς και ένα από την οπτική γωνία ενός κατασκευαστή εγκαταστάσεων που αξιολογεί τις δυνατότητες εσόδων.
Ακολουθεί μια περίληψη των βασικών ευρημάτων από κάθε οπτική γωνία.
…Προοπτική δικτύου
Προοπτική δικτύου: Οι υβριδικές εγκαταστάσεις μειώνουν τη συμφόρηση μόνο σε περιοχές πλούσιες σε VRE υπό συγκεκριμένες συνθήκες, ανάλογα με τη διαμόρφωση, τη λειτουργία και την τεχνολογία της εγκατάστασης.
Ο αντίκτυπος που έχει ένα υβριδικό έργο στη συμφόρηση εξαρτάται όχι μόνο από την ακριβή του θέση, αλλά και από τον τρόπο με τον οποίο η λειτουργία ενός εργοστασίου περιορίζεται από τα όρια στον κύκλο της μπαταρίας.
Τα όρια κύκλου επιβάλλονται για τη διαχείριση της μείωσης δυναμικότητας (μείωση) της μπαταρίας και ενδέχεται να διαφέρουν λόγω της χημείας της μπαταρίας και άλλων παραγόντων.
Σε συνδυασμό με το κόστος αντικατάστασης της μπαταρίας, τα όρια κύκλου μπορούν να θεωρηθούν απλοϊκά ως ένα κόστος υποβάθμισης ανά μονάδα ενέργειας που αποστέλλεται.
Επιπλέον, η ικανότητα φόρτισης της μπαταρίας από το δίκτυο (όχι μόνο από επιτόπιες ηλιακές ή αιολικές γεννήτριες) είναι σημαντικός καθοριστικός παράγοντας στην ικανότητα μιας υβριδικής εγκατάστασης να μειώνει τη συμφόρηση του δικτύου.
Το Σχήμα 1 (αριστερά) δείχνει ότι σε περιοχές πλούσιες σε ηλιακό και άνεμο, τα νέα υβρίδια που φορτίζουν από το δίκτυο και μπορούν να ανακυκλώνουν τη μπαταρία τους συχνά (δηλαδή έχουν χαμηλό κόστος μείωσης) συνήθως μειώνουν τη συμφόρηση, αν και το αποτέλεσμα είναι μικρό.
Νέα υβρίδια σε άλλες διαμορφώσεις (π.χ. σε έναν πιο συντηρητικό σε απαιτήσεις κύκλο που φορτίζεται μόνο από το αποτέλεσμα ζεύξης ανανεώσιμης - γεννήτριας) αυξάνουν τη συμφόρηση, αλλά έχουν ως αποτέλεσμα λιγότερη συμφόρηση από την κατασκευή αυτόνομης ηλιακής ή αιολικής εγκατάστασης (Εικόνα 1-δεξιά, πράσινες ράβδοι).
Αυτό το τελευταίο σημείο δείχνει ότι η προσθήκη μπαταριών σε μια υπάρχουσα αυτόνομη αιολική ή ηλιακή εγκατάσταση θα μειώσει σχεδόν πάντα τη συμφόρηση.
Επιστήμη και βιομηχανία: Το ότι ο συχνότερος κύκλος και οι μπαταρίες χαμηλού κόστους μπορούν να συμβάλουν στη μείωση των επιπτώσεων συμφόρησης των υβριδικών εγκαταστάσεων υπογραμμίζει ένα σημαντικό όφελος που θα μπορούσε να αποκομιστεί από τη βασική επιστήμη και την τεχνολογική έρευνα στις διαδικασίες υποβάθμισης των μπαταριών ή σε ανταγωνιστικές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας.
Επιπλέον, το παραπάνω εύρημα υπογραμμίζει την ανάγκη ανάπτυξης πιο εξελιγμένων αντισταθμίσεων κόστους-οφέλους μεταξύ του κόστους υποβάθμισης της μπαταρίας διαφόρων τύπων κύκλου και της σχετικής ευκαιρίας αρμπιτράζ.
Τέλος, το εύρημα υποδηλώνει ότι υπάρχει πιθανή σχέση μεταξύ των πολιτικών εγγύησης μπαταριών (για παράδειγμα, μια εγγύηση μπορεί να περιορίσει τον κύκλο σε μία φορά την ημέρα) και τη συμφόρηση του δικτύου – ίσως οι αλλαγές στις εγγυήσεις κατασκευής θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μέτρια μείωση της συμφόρησης (θέμα για μελλοντική έρευνα).
Πολιτική επίπτωση: Τα οφέλη της «χρέωσης δικτύου» υβριδικών εγκαταστάσεων για τη μείωση της συμφόρησης αποκαλύπτουν τη σημασία των επιλογών σχεδιασμού εγκαταστάσεων που παρέχουν αυτή τη δυνατότητα και τον ρόλο της ευελιξίας στα προγράμματα κινήτρων.
Ο νόμος για τη μείωση του πληθωρισμού, για παράδειγμα, παρέχει κίνητρα για υβρίδια που φορτίζουν από το δίκτυο, διευκολύνοντας αυτά τα υβρίδια να μειώνουν ευκολότερα τη συμφόρηση.
Αντίθετα, τα προηγούμενα προγράμματα κινήτρων επικεντρώνονταν σε υβρίδια με αποθηκευτικό χώρο που φόρτιζαν μόνο από την προσαρτημένη ηλιακή ή αιολική γεννήτρια.
…Προοπτική προγραμματιστή
Προοπτική προγραμματιστή: Οι αιολικές μονάδες είδαν μεγαλύτερη αύξηση στο δυναμικό εσόδων τους από την επέκταση μεταφοράς σε σχέση με τις ηλιακές εγκαταστάσεις, ενώ και οι δύο τύποι εγκαταστάσεων είδαν περίπου παρόμοιες ποσοστιαίες αυξήσεις εσόδων από τον υβριδισμό.
Εκτός από την ανάλυση της σχέσης μεταξύ υβριδίων και συμφόρησης από την άποψη του δικτύου μεταφοράς, η μελέτη εξετάζει την άλλη πλευρά αυτής της σχέσης: Πώς θα επηρέαζε οικονομικά η επέκταση της μεταφοράς τα έργα σε περιοχές με συμφόρηση;
Σε περιοχές πλούσιες σε VRE, τα αιολικά εργοστάσια βλέπουν εξίσου μεγάλες ευκαιρίες εσόδων από την τοπική επέκταση μετάδοσης (Εικόνα 2, κόκκινη γραμμή) και τον υβριδισμό με την προσθήκη αποθήκευσης μπαταρίας (Εικόνα 2, μπλε ράβδοι).
Οι ηλιακές εγκαταστάσεις επωφελούνται επίσης από την επέκταση της μετάδοσης, αλλά η αξία είναι μικρή σε σύγκριση με τις αιολικές μονάδες και σε σύγκριση με την προσθήκη αποθήκευσης.
Αυτά τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τα διαφορετικά συμφέροντα που έχουν οι προγραμματιστές ηλιακής και αιολικής ενέργειας στις αποφάσεις περιφερειακού σχεδιασμού μεταφοράς.
Η Julie Mulvaney Kemp είναι Eρευνήτρια στο Tμήμα Aγορών Hλεκτρικής Eνέργειας και Pολιτικής στο Lawrence Berkeley National Laboratory
www.worldenergynews.gr
