El sistema d'energia elèctrica dels Estats Units està experimentant un canvi radical a mesura que passa dels combustibles fòssils a les energies renovables.Tot i que la primera dècada de la dècada de 2000 va veure un gran creixement en la generació de gas natural, i la dècada de 2010 va ser la dècada de l'eòlica i la solar, els primers signes suggereixen que la innovació de la dècada de 2020 pot ser un auge de les centrals elèctriques "híbrides".
Una central elèctrica híbrida típica combina la generació d'electricitat amb l'emmagatzematge de bateries al mateix lloc.Això sovint significa un parc solar o eòlic combinat amb bateries a gran escala.Treballant junts, els panells solars i l'emmagatzematge de la bateria poden generar energia renovable quan l'energia solar està en el seu punt màxim durant el dia i després alliberar-la quan sigui necessari després de la posta del sol.
Una mirada als projectes d'energia i emmagatzematge en desenvolupament ofereix una visió del futur de l'energia híbrida.
El nostre equipal Laboratori Nacional Lawrence Berkeley va trobar que era sorprenent1.400 gigawattsdels projectes de generació i emmagatzematge proposats s'han aplicat per connectar-se a la xarxa, més que totes les centrals elèctriques dels EUA juntes.El grup més gran ara són projectes solars, i més d'un terç d'aquests projectes impliquen emmagatzematge solar híbrid i bateries.
Tot i que aquestes centrals elèctriques del futur ofereixen molts avantatges, tambéplantejar preguntessobre com hauria de funcionar millor la xarxa elèctrica.
Per què els híbrids són calents
A mesura que creixen el vent i el solar, comencen a tenir grans impactes a la xarxa.
Energia solar jasupera el 25%de generació anual d'energia a Califòrnia i s'està estenent ràpidament a altres estats com Texas, Florida i Geòrgia.Els estats del "cinturó de vent", des de Dakota fins a Texas, s'han vistdesplegament massiu d'aerogeneradors, amb Iowa ara obtenint la majoria de la seva potència del vent.
Aquest alt percentatge d'energia renovable planteja una pregunta: com integrem les fonts renovables que produeixen quantitats grans però variables d'energia al llarg del dia?
Aquí és on entra en joc l'emmagatzematge. Els preus de les bateries d'ions de liticaigut ràpidamentja que la producció del mercat de vehicles elèctrics ha augmentat en els darrers anys.Tot i que hi ha preocupacions pel futurreptes de la cadena de subministrament, el disseny de la bateria també és probable que evolucioni.
La combinació d'energia solar i bateries permet als operadors de plantes híbrides proporcionar energia durant les hores més valuoses quan la demanda és més forta, com ara les tardes d'estiu i les nits quan els aparells d'aire condicionat funcionen al màxim.Les bateries també ajuden a suavitzar la producció d'energia eòlica i solar, emmagatzemar l'excés d'energia que d'altra manera es reduiria i reduir la congestió a la xarxa.
Els híbrids dominen la cartera de projectes
A finals de 2020, hi havia 73 projectes híbrids solars i 16 eòlics en funcionament als Estats Units, amb 2,5 gigawatts de generació i 0,45 gigawatts d'emmagatzematge.
Avui, els solars i els híbrids dominen el canal de desenvolupament.A finals del 2021, més de675 gigawatts de solar proposatles plantes havien sol·licitat l'aprovació de connexió a la xarxa, amb més d'un terç d'elles emparellades amb emmagatzematge.Altres 247 gigawatts de parcs eòlics estaven en línia, amb 19 gigawatts, o al voltant del 8% d'aquests, com a híbrids.
Per descomptat, sol·licitar una connexió és només un pas per desenvolupar una central elèctrica.Un promotor també necessita acords de sòl i comunitat, un contracte de compravenda, finançament i permisos.Només aproximadament una de cada quatre plantes noves proposades entre el 2010 i el 2016 va entrar en funcionament comercial.Però la profunditat d'interès per les plantes híbrides augura un fort creixement.
En mercats com Califòrnia, les bateries són essencialment obligatòries per als nous desenvolupadors solars.Com que el solar sovint explica elmajoria del poderal mercat diürn, construir-ne més aporta poc valor.Actualment, el 95% de tota la capacitat solar a gran escala proposada a la cua de Califòrnia ve amb bateries.
5 lliçons sobre híbrids i preguntes per al futur
L'oportunitat de creixement dels híbrids renovables és clarament gran, però planteja algunes preguntesel nostre grupal Berkeley Lab ha estat investigant.
Aquests són alguns dels nostrestroballes principals:
La inversió té els seus fruits a moltes regions.Hem trobat que, tot i que afegir bateries a una planta d'energia solar augmenta el preu, també augmenta el valor de l'energia.Posar la generació i l'emmagatzematge al mateix lloc pot obtenir beneficis de bonificacions fiscals, estalvi de costos de construcció i flexibilitat operativa.Tenint en compte el potencial d'ingressos dels darrers anys, i amb l'ajuda de crèdits fiscals federals, el valor afegit sembla justificar el preu més alt.
La coubicació també significa compensacions.L'eòlica i la solar funcionen millor allà on els recursos eòlics i solars són més forts, però les bateries proporcionen el màxim valor allà on poden oferir els majors beneficis de la xarxa, com ara alleujar la congestió.Això vol dir que hi ha compensacions a l'hora de determinar la millor ubicació amb el valor més alt.Els crèdits fiscals federals que només es poden obtenir quan les bateries es col·loquen amb l'energia solar poden estar encoratjant decisions subòptimes en alguns casos.
No hi ha una millor combinació.El valor d'una planta híbrida ve determinat en part per la configuració de l'equip.Per exemple, la mida de la bateria en relació amb un generador solar pot determinar fins a quina tarda la planta pot subministrar energia.Però el valor de l'energia nocturna depèn de les condicions del mercat local, que canvien al llarg de l'any.
Les regles del mercat elèctric han d'evolucionar.Els híbrids poden participar en el mercat elèctric com a unitat única o com a entitats separades, amb la licitació solar i d'emmagatzematge de manera independent.Els híbrids també poden ser venedors o compradors d'energia, o tots dos.Això es pot complicar.Les regles de participació en el mercat dels híbrids segueixen evolucionant, de manera que els operadors de plantes han d'experimentar com venen els seus serveis.
Els petits híbrids creen noves oportunitats:Les centrals elèctriques híbrides també poden ser petites, com ara la solar i les bateries en una llar o negoci.Talels híbrids s'han convertit en estàndard a Hawaiija que l'energia solar satura la xarxa.A Califòrnia, els clients que estan subjectes a talls elèctrics per evitar incendis forestals afegeixen cada cop més emmagatzematge als seus sistemes solars.Aquestshíbrids "darrera el metre".plantejar preguntes sobre com s'han de valorar i com poden contribuir a les operacions de la xarxa.
Els híbrids acaben de començar, però hi ha molts més en camí.Es necessita més investigació sobre les tecnologies, els dissenys de mercat i les regulacions per garantir que la xarxa i els preus de la xarxa evolucionin amb ells.
Encara que queden preguntes, és evident que els híbrids estan redefinint les centrals elèctriques.I poden refer el sistema elèctric dels EUA en el procés.
Hora de publicació: 23-juny-2022