تعرف على محطة توليد الطاقة في المستقبل: الطاقة الشمسية الهجينة والبطاريات الهجينة مهيأة للنمو الهائل

يمر نظام الطاقة الكهربائية في أمريكا بتغيير جذري مع تحوله من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة.في حين شهد العقد الأول من العقد الأول من القرن الحادي والعشرين نموًا هائلاً في توليد الغاز الطبيعي، وكان العقد الأول من القرن الحادي والعشرين عقد طاقة الرياح والطاقة الشمسية، تشير الدلائل المبكرة إلى أن الابتكار في عشرينيات القرن الحادي والعشرين قد يكون بمثابة طفرة في محطات الطاقة "الهجينة".

تجمع محطة الطاقة الهجينة النموذجية بين توليد الكهرباء وتخزين البطارية في نفس الموقع.وهذا يعني غالبًا مزرعة للطاقة الشمسية أو طاقة الرياح مقترنة ببطاريات كبيرة الحجم.ومن خلال العمل معًا، يمكن للألواح الشمسية وتخزين البطاريات توليد طاقة متجددة عندما تكون الطاقة الشمسية في ذروتها خلال النهار ثم إطلاقها حسب الحاجة بعد غروب الشمس.

نظرة على مشاريع الطاقة والتخزين قيد التطوير تقدم لمحة عن مستقبل الطاقة الهجينة.

فريقنافي مختبر لورانس بيركلي الوطني وجد ذلك مذهلاً1400 جيجاواتمن مشاريع التوليد والتخزين المقترحة تم تطبيقها للاتصال بالشبكة - أكثر من جميع محطات الطاقة الأمريكية الحالية مجتمعة.أكبر مجموعة الآن هي مشاريع الطاقة الشمسية، وأكثر من ثلث هذه المشاريع تشمل الطاقة الشمسية الهجينة بالإضافة إلى تخزين البطاريات.

في حين أن محطات الطاقة المستقبلية هذه توفر العديد من الفوائد، إلا أنها أيضًاتثير تساؤلاتحول الطريقة الأفضل لتشغيل الشبكة الكهربائية.

لماذا الهجينة ساخنة

مع نمو طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بدأت تؤثر بشكل كبير على الشبكة.

الطاقة الشمسية بالفعليتجاوز 25%من توليد الطاقة السنوي في كاليفورنيا وينتشر بسرعة في ولايات أخرى مثل تكساس وفلوريدا وجورجيا.وشهدت ولايات «حزام الرياح»، من داكوتا إلى تكساسالنشر المكثف لتوربينات الرياح، حيث تحصل ولاية أيوا الآن على غالبية طاقتها من الرياح.

هذه النسبة العالية من الطاقة المتجددة تثير سؤالا: كيف يمكننا دمج المصادر المتجددة التي تنتج كميات كبيرة ولكن متفاوتة من الطاقة على مدار اليوم؟

وهنا يأتي دور التخزين. كما ارتفعت أسعار بطاريات الليثيوم أيونسقطت بسرعةمع زيادة الإنتاج لسوق السيارات الكهربائية في السنوات الأخيرة.بينما هناك مخاوف بشأن المستقبلتحديات سلسلة التوريدومن المرجح أيضًا أن يتطور تصميم البطارية.

يتيح الجمع بين الطاقة الشمسية والبطاريات لمشغلي المحطات الهجين توفير الطاقة خلال الساعات الأكثر قيمة عندما يكون الطلب أقوى، مثل فترات بعد الظهر والمساء في الصيف عندما تكون مكيفات الهواء عالية.وتساعد البطاريات أيضًا على تسهيل الإنتاج من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وتخزين الطاقة الزائدة التي قد يتم تقليصها، وتقليل الازدحام على الشبكة.

تهيمن السيارات الهجينة على خط أنابيب المشروع

وفي نهاية عام 2020، كان هناك 73 مشروعًا للطاقة الشمسية و16 مشروعًا هجينًا لطاقة الرياح عاملة في الولايات المتحدة، تبلغ طاقتها الإنتاجية 2.5 جيجاوات و0.45 جيجاوات للتخزين.

اليوم، تهيمن الطاقة الشمسية والهجينة على خط أنابيب التنمية.بحلول نهاية عام 2021، أكثر من675 جيجاوات من الطاقة الشمسية المقترحةتقدمت المحطات بطلب للحصول على الموافقة على الاتصال بالشبكة، وتم ربط أكثر من ثلثها بوحدات تخزين.وهناك 247 جيجاوات أخرى من مزارع الرياح، منها 19 جيجاوات، أو حوالي 8% منها، هجينة.

وبطبيعة الحال، فإن التقدم بطلب التوصيل ليس سوى خطوة واحدة في تطوير محطة توليد الكهرباء.يحتاج المطور أيضًا إلى اتفاقيات الأراضي والمجتمع وعقد البيع والتمويل والتصاريح.فقط واحد من كل أربعة مصانع جديدة مقترحة بين عامي 2010 و2016 وصل إلى التشغيل التجاري.لكن عمق الاهتمام بالنباتات الهجينة ينذر بنمو قوي.

في أسواق مثل كاليفورنيا، تعد البطاريات إلزامية بشكل أساسي لمطوري الطاقة الشمسية الجدد.نظرًا لأن الطاقة الشمسية غالبًا ما تكون مسؤولة عنأغلبية السلطةوفي السوق النهارية، فإن بناء المزيد يضيف قيمة قليلة.حاليًا، 95% من إجمالي السعة الشمسية المقترحة على نطاق واسع في قائمة انتظار كاليفورنيا تأتي مع البطاريات.

5 دروس عن الهجينة وأسئلة للمستقبل

من الواضح أن فرصة النمو في السيارات الهجينة المتجددة كبيرة، ولكنها تثير بعض التساؤلاتمجموعتنافي مختبر بيركلي تم التحقيق.

وهنا بعض من لديناأعلى النتائج:

الاستثمار يؤتي ثماره في العديد من المناطق.لقد وجدنا أنه في حين أن إضافة البطاريات إلى محطة الطاقة الشمسية يزيد السعر، فإنه يزيد أيضًا من قيمة الطاقة.يمكن أن يؤدي وضع التوليد والتخزين في نفس الموقع إلى تحقيق فوائد من الإعفاءات الضريبية وتوفير تكاليف البناء والمرونة التشغيلية.وبالنظر إلى الإيرادات المحتملة خلال السنوات الأخيرة، وبمساعدة الإعفاءات الضريبية الفيدرالية، يبدو أن القيمة المضافة تبرر ارتفاع السعر.

الموقع المشترك يعني أيضًا المقايضات.تعمل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل أفضل عندما تكون موارد طاقة الرياح والطاقة الشمسية في أقوى حالاتها، لكن البطاريات توفر القيمة الأكبر حيث يمكنها تقديم أعظم فوائد الشبكة، مثل تخفيف الازدحام.وهذا يعني أن هناك مقايضات عند تحديد أفضل موقع بأعلى قيمة.إن الإعفاءات الضريبية الفيدرالية التي لا يمكن الحصول عليها إلا عندما تكون البطاريات في مكان مشترك مع الطاقة الشمسية قد تشجع على اتخاذ قرارات دون المستوى الأمثل في بعض الحالات.

لا يوجد مزيج واحد أفضل.يتم تحديد قيمة المصنع الهجين جزئيًا من خلال تكوين المعدات.على سبيل المثال، يمكن لحجم البطارية بالنسبة لمولد الطاقة الشمسية أن يحدد مدى قدرة المحطة على توفير الطاقة في وقت متأخر من المساء.لكن قيمة الطاقة الليلية تعتمد على ظروف السوق المحلية، التي تتغير على مدار العام.

قواعد سوق الطاقة تحتاج إلى التطور.يمكن أن تشارك السيارات الهجينة في سوق الطاقة كوحدة واحدة أو ككيانات منفصلة، ​​مع عطاءات الطاقة الشمسية والتخزين بشكل مستقل.يمكن أن تكون الهجينة أيضًا إما بائعين أو مشترين للطاقة، أو كليهما.يمكن أن يصبح الأمر معقدًا.لا تزال قواعد المشاركة في السوق للسيارات الهجينة تتطور، مما يترك مشغلي المصانع لتجربة كيفية بيع خدماتهم.

الهجينة الصغيرة تخلق فرصًا جديدة:يمكن أيضًا أن تكون محطات الطاقة الهجينة صغيرة الحجم، مثل الطاقة الشمسية والبطاريات في المنزل أو العمل.هذهأصبحت الهجينة قياسية في هاوايحيث أن الطاقة الشمسية تشبع الشبكة.في كاليفورنيا، يقوم العملاء الذين يخضعون لقطع التيار الكهربائي لمنع حرائق الغابات بإضافة المزيد من وحدات التخزين إلى أنظمتهم الشمسية.هؤلاءالهجينة "وراء العداد".تثير تساؤلات حول كيفية تقييمها، وكيف يمكن أن تساهم في عمليات الشبكة.

السيارات الهجينة بدأت للتو، ولكن هناك الكثير في الطريق.هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول التقنيات وتصاميم السوق واللوائح التنظيمية لضمان تطور أسعار الشبكة والشبكة معها.

وفي حين لا تزال هناك أسئلة، فمن الواضح أن السيارات الهجينة تعيد تعريف محطات الطاقة.وقد يعيدون تشكيل نظام الطاقة الأمريكي في هذه العملية.