Yhdistämällä aurinkoenergian ja akkuvaraston hybridit voivat tarjota sähköä pimeän jälkeen. Petmal Getty Imagesin kautta
Amerikan sähköjärjestelmässä on käynnissä radikaali muutos, kun se siirtyy fossiilisista polttoaineista uusiutuvaan energiaan. Vaikka 2000-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä maakaasun tuotanto kasvoi valtavasti ja 2010-luku oli tuulen ja auringon vuosikymmen, varhaiset merkit viittaavat siihen, että 2020-luvun innovaatio voi olla "hybridivoimaloiden" puomi.
Tyypillinen hybridivoimalaitos yhdistää sähkön tuotannon ja akkuvaraston samassa paikassa. Tämä tarkoittaa usein aurinko- tai tuulipuistoa, joka on yhdistetty suurten akkujen kanssa. Yhdessä aurinkopaneelit ja akkuvarasto voivat tuottaa uusiutuvaa energiaa aurinkoenergian ollessa huipussaan päivällä ja vapauttaa sitä tarvittaessa auringonlaskun jälkeen.
Katsaus kehitysvaiheessa oleviin voima- ja varastointiprojekteihin tarjoaa kurkistuksen hybridivoiman tulevaisuudesta.
Tiimimme Lawrence Berkeley National Laboratoryssa havaittiin, että se on hämmästyttävää 1,400 gigawattit ehdotetuista tuotanto- ja varastointiprojekteista on hakenut liittymistä verkkoon – enemmän kuin kaikki nykyiset Yhdysvaltain voimalaitokset yhteensä. Suurin osa on nyt aurinkohankkeita, ja yli kolmannes hankkeista liittyy hybridi aurinko- ja varastointilaitoksiin.
Vaikka nämä tulevaisuuden voimalaitokset tarjoavat monia etuja, ne myös herättää kysymyksiä miten sähköverkkoa tulisi parhaiten käyttää.
Miksi hybridit ovat kuumia
Kun tuuli ja aurinko kasvavat, niillä alkaa olla suuria vaikutuksia verkkoon.
Aurinkovoimaa jo ylittää 25 % vuosittaisesta sähköntuotannosta Kaliforniassa ja leviää nopeasti muissa osavaltioissa, kuten Texasissa, Floridassa ja Georgiassa. "Tuulivyöhykkeen" osavaltiot Dakotasista Texasiin ovat nähneet tuuliturbiinien massiivinen käyttöönotto, Iowa saa nyt suurimman osan voimastaan tuulesta.
Tämä uusiutuvan energian korkea prosenttiosuus herättää kysymyksen: kuinka integroimme uusiutuvat lähteet, jotka tuottavat suuria, mutta vaihtelevia määriä sähköä pitkin päivää?
Joshua Rhodes / Texasin yliopisto Austinissa.
Siinä tallennus tulee käyttöön. Litiumioniakkujen hinnat ovat nopeasti pudonnut koska tuotanto on kasvanut sähköajoneuvojen markkinoille viime vuosina. Vaikka on olemassa huoli tulevaisuudesta toimitusketjun haasteet, akun suunnittelu todennäköisesti myös kehittyy.
Hanki uusimmat sähköpostitse
Aurinkoenergian ja akkujen yhdistelmän ansiosta hybridilaitosten käyttäjät voivat tarjota sähköä arvokkaimpina tunteina, kun kysyntä on voimakkainta, kuten kesäiltapäivisin ja iltaisin, kun ilmastointilaitteet käyvät korkealla. Akut auttavat myös tasoittamaan tuuli- ja aurinkoenergian tuotantoa, varastoivat ylimääräistä sähköä, joka muuten rajoittuisi, ja vähentävät verkon ruuhkautumista.
Hybridit hallitsevat projektia
Vuoden 2020 lopussa Yhdysvalloissa oli toiminnassa 73 aurinko- ja 16 tuulihybridiprojektia, joiden tuotantokapasiteetti on 2.5 gigawattia ja varastointi 0.45 gigawattia.
Nykyään aurinkoenergia ja hybridit hallitsevat kehitystä. Vuoden 2021 loppuun mennessä yli 675 gigawattia ehdotettua aurinkoenergiaa laitokset olivat hakeneet verkkoliitäntälupaa, joista yli kolmannes oli yhdistetty varastoon. Lisäksi linjassa oli 247 gigawattia tuulipuistoja, joista 19 gigawattia eli noin 8 % oli hybridejä.
Verkkoon kytkeytymistä odottavan aurinko-, varasto- ja tuulivoiman määrä on kasvanut dramaattisesti viime vuosina, kun taas hiili-, kaasu- ja ydinvoimat ovat vähentyneet. Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio
Tietenkin liittymisen hakeminen on vain yksi askel voimalaitoksen kehittämisessä. Rakennuttaja tarvitsee myös maa- ja yhteisösopimukset, kauppasopimuksen, rahoituksen ja luvat. Vain noin joka neljäs vuosina 2010–2016 ehdotettu uusi laitos pääsi kaupalliseen käyttöön. Mutta kiinnostuksen syvyys hybridikasveihin ennustaa voimakasta kasvua.
Kalifornian kaltaisilla markkinoilla akut ovat olennaisesti pakollisia uusille aurinkokehittäjille. Koska aurinko usein vastaa enemmistö vallasta päivämarkkinoilla rakentaminen lisää vain vähän lisäarvoa. Tällä hetkellä 95 % kaikesta Kalifornian jonossa suunnitellusta laajamittaisesta aurinkoenergiakapasiteetista tulee akkujen kanssa.
5 oppituntia hybrideistä ja tulevaisuuden kysymyksiä
Mahdollisuus uusiutuvien hybridien kasvuun on selvästi suuri, mutta se herättää kysymyksiä meidän ryhmämme Berkeley Labissa on tutkinut.
Tässä on joitain meidän huippulöydöt:
Investointi kannattaa monilla alueilla. Huomasimme, että vaikka paristojen lisääminen aurinkovoimalaan nostaa hintaa, se nostaa myös sähkön arvoa. Tuotannon ja varastoinnin sijoittaminen samaan paikkaan voi hyötyä verohyvityksistä, rakennuskustannussäästöistä ja toiminnan joustavuudesta. Kun tarkastellaan viime vuosien tulopotentiaalia ja liittovaltion verohyvitysten avulla, lisäarvo näyttää oikeuttavan korkeamman hinnan.
Yhteispaikka tarkoittaa myös kompromisseja. Tuuli ja aurinko toimivat parhaiten siellä, missä tuuli- ja aurinkovoimavarat ovat voimakkaimmat, mutta akut tarjoavat eniten arvoa siellä, missä ne voivat tuottaa suurimmat verkkohyödyt, kuten ruuhkautumisen. Tämä tarkoittaa, että on olemassa kompromisseja, kun valitaan paras sijainti, jolla on korkein arvo. Liittovaltion verohyvitykset, jotka voidaan ansaita vain, kun akut ovat aurinkoenergian kanssa samassa paikassa, voivat rohkaista joissain tapauksissa tekemään optimaalisia päätöksiä
Ei ole olemassa yhtä parasta yhdistelmää. Hybridilaitoksen arvo määräytyy osittain laitteiston kokoonpanon mukaan. Esimerkiksi akun koko suhteessa aurinkogeneraattoriin voi määrittää, kuinka myöhään iltaan laitos pystyy toimittamaan sähköä. Mutta yösähkön arvo riippuu paikallisista markkinaolosuhteista, jotka muuttuvat ympäri vuoden.
Sähkömarkkinoiden sääntöjä on kehitettävä. Hybridit voivat osallistua sähkömarkkinoille yksittäisenä yksikkönä tai erillisinä kokonaisuuksina aurinko- ja varastointitarjouskilpailulla itsenäisesti. Hybridit voivat myös olla joko sähkön myyjiä tai ostajia tai molempia. Siitä voi tulla monimutkaista. Hybridien markkinoille osallistumista koskevat säännöt ovat edelleen kehittymässä, joten laitosoperaattorit voivat kokeilla, kuinka he myyvät palveluitaan.
Pienet hybridit luovat uusia mahdollisuuksia: Hybridivoimalat voivat olla myös pieniä, kuten aurinko- ja akut kotona tai yrityksessä. Sellainen hybrideistä on tullut standardi Havaijilla kun aurinkovoima kyllästää verkon. Kaliforniassa asiakkaat, jotka joutuvat katkaisemaan sähköä maastopalojen estämiseksi, lisäävät yhä enemmän tallennustilaa aurinkojärjestelmiinsä. Nämä "metrin takana" hybridit herättää kysymyksiä siitä, miten niitä pitäisi arvostaa ja miten ne voivat edistää verkkotoimintaa.
Hybridit ovat vasta alussa, mutta paljon lisää on tulossa. Teknologioista, markkinasuunnitelmista ja säännöksistä tarvitaan lisää tutkimusta, jotta verkko ja verkon hinnoittelu kehittyvät niiden mukana.
Vaikka kysymyksiä on jäljellä, on selvää, että hybridit määrittelevät voimalaitokset uudelleen. Ja he voivat samalla tehdä uudelleen Yhdysvaltain sähköjärjestelmän.
Tietoja kirjoittajista
Joachim Seel, Vanhempi tieteellinen insinööri, Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio; Bentham Paulos, Tytäryhtiö, sähkömarkkinat ja toimintaryhmä, Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorioja Will Gorman, sähkömarkkinoiden ja -politiikan jatko-opiskelijatutkija, Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Suositellut kirjat:
Yellowstonen villieläimet siirtymässä
Yli kolmekymmentä asiantuntijaa havaitsee huolestuttavia merkkejä järjestelmän rakenteesta. Ne määrittelevät kolme painoarvoa: invasiiviset lajit, suojaamattomien alueiden yksityisen sektorin kehittäminen ja lämpenevä ilmasto. Niiden loppupäätelmät muokkaavat kahdenkymmenenensimmäisen vuosisadan keskustelua siitä, miten nämä haasteet voidaan ratkaista paitsi amerikkalaisten puistojen lisäksi myös suojelualueilla maailmanlaajuisesti. Erittäin luettava ja täysin havainnollistettu.
Lisätietoja tai tilata "Yellowstonen villieläimet siirtymävaiheessa" Amazonissa.
Energy Glut: Ilmastonmuutos ja rasvapolitiikka
Ian Roberts. Asiantuntija kertoo yhteiskunnan energian tarinasta ja asettaa ilmastonmuutoksen viereisen rasvan samalle planeetan perusongelmalle. Tämä jännittävä kirja väittää, että fossiilisten polttoaineiden pulssi ei vain käynnistä katastrofaalista ilmastonmuutosta, vaan myös vauhditti ihmisten keskimääräistä painonjakoa ylöspäin. Se tarjoaa ja arvioi lukijalle joukon henkilökohtaisia ja poliittisia hiilen vähentämisstrategioita.
Lisätietoja tai tilauksesta "The Energy Glut" Amazonissa.
Last Stand: Ted Turnerin pyrkimys pelastaa ahdistunut planeetta
Todd Wilkinson ja Ted Turner. Yrittäjä ja tiedotusvälineiden moguli Ted Turner kutsuu ilmaston lämpenemisen ihmiskunnan eniten uhkaavaksi uhaksi ja sanoo, että tulevaisuuden tycoonit kaadetaan vihreän, vaihtoehtoisen uusiutuvan energian kehittämiseen. Ted Turnerin silmien kautta pidämme toisenlaista ajattelua ympäristöstä, velvollisuuttamme auttaa muita tarvitsevia ja vakavia haasteita, jotka uhkaavat sivilisaation selviytymistä.
Lisätietoja tai tilata "Last Stand: Ted Turnerin Quest ..." Amazonissa.
