הכירו את תחנת הכוח של העתיד: היברידיות סולאריות וסוללות מוכנות לצמיחה נפיצה

מערכת החשמל של אמריקה עוברת שינוי קיצוני כשהיא עוברת מדלקים מאובנים לאנרגיה מתחדשת.בעוד שהעשור הראשון של שנות ה-2000 ראה צמיחה עצומה בייצור גז טבעי, ושנות ה-2010 היו העשור של הרוח והשמש, סימנים מוקדמים מצביעים על כך שהחדשנות של שנות ה-2000 עשויה להיות פריחה בתחנות כוח "היברידיות".

תחנת כוח היברידית טיפוסית משלבת ייצור חשמל עם אחסון סוללות באותו מקום.זה אומר לעתים קרובות חוות סולארית או רוח בשילוב עם סוללות בקנה מידה גדול.בעבודה משותפת, פאנלים סולאריים ואחסון סוללות יכולים לייצר חשמל מתחדש כאשר אנרגיית השמש בשיאה במהלך היום ולאחר מכן לשחרר אותה לפי הצורך לאחר שקיעת השמש.

מבט על פרויקטי החשמל והאחסון בצנרת הפיתוח מציע הצצה לעתיד הכוח ההיברידית.

הצוות שלנובמעבדה הלאומית של לורנס ברקלי גילו שזה מדהים1,400 גיגה וואטמפרויקטי הייצור והאחסון המוצעים ביקשו להתחבר לרשת - יותר מכל תחנות הכוח הקיימות בארה"ב גם יחד.הקבוצה הגדולה ביותר היא כיום פרויקטים סולאריים, ולמעלה משליש מהפרויקטים הללו כוללים אחסון סולרי היברידית פלוס סוללות.

בעוד שתחנות הכוח הללו של העתיד מציעות יתרונות רבים, הן גםלהעלות שאלותכיצד יש להפעיל את רשת החשמל בצורה הטובה ביותר.

למה כלאיים הם חמים

כשהרוח והשמש גדלים, הם מתחילים להיות בעלי השפעות גדולות על הרשת.

אנרגיה סולארית כברעולה על 25%של ייצור חשמל שנתי בקליפורניה ומתפשט במהירות במדינות אחרות כמו טקסס, פלורידה וג'ורג'יה.מדינות "חגורת הרוח", מהדקוטה ועד טקסס, ראופריסה מאסיבית של טורבינות רוח, כאשר איווה מקבלת כעת את רוב כוחה מהרוח.

אחוז גבוה זה של חשמל מתחדש מעלה שאלה: כיצד אנו משלבים מקורות מתחדשים המייצרים כמויות חשמל גדולות אך משתנות לאורך היום?

זה המקום שבו האחסון נכנס לתמונה. יש למחירי סוללת ליתיום-יוןנפלו במהירותכאשר הייצור התרחב עבור שוק הרכב החשמלי בשנים האחרונות.אמנם יש חששות לגבי העתידאתגרי שרשרת האספקה, סביר להניח שגם עיצוב הסוללה יתפתח.

השילוב של סוללות וסוללות מאפשר למפעילי מפעלים היברידיים לספק חשמל בשעות היקרות ביותר שבהן הביקוש הוא החזק ביותר, כגון אחר הצהריים בקיץ ובערב כאשר המזגנים פועלים בעוצמה גבוהה.סוללות גם עוזרות להחליק את הייצור מאנרגיה רוח וסולרית, לאחסן עודפי חשמל שאחרת היו מצטמצמים ולהפחית את העומס ברשת.

היברידיות שולטות בצינור הפרויקט

בסוף שנת 2020 פעלו בארה"ב 73 פרויקטים היברידיים סולאריים ו-16 רוחות, בהיקף של 2.5 ג'יגה וואט של ייצור ו-0.45 ג'יגה וואט של אחסון.

כיום, סולאריות והיברידיות שולטות בצנרת הפיתוח.עד סוף 2021, יותר מ675 ג'יגה וואט של סולארי מוצעמפעלים הגישו בקשה לאישור חיבור לרשת, כאשר למעלה משליש מהם הוצמדו לאחסון.עוד 247 גיגה-ואט של חוות רוח עמדו בשורה, עם 19 גיגה-ואט, או כ-8% מהן, כהיברידיות.

כמובן שהגשת בקשה לחיבור היא רק שלב אחד בפיתוח תחנת כוח.יזם צריך גם הסכמי קרקע וקהילה, חוזה מכר, מימון והיתרים.רק כאחד מכל ארבעה מפעלים חדשים שהוצעו בין 2010 ל-2016 הגיעו לפעילות מסחרית.אבל עומק העניין בצמחים היברידיים מבשר על צמיחה חזקה.

בשווקים כמו קליפורניה, סוללות הן למעשה חובה עבור מפתחים סולאריים חדשים.מאז שמש לעתים קרובות חשבונות עבוררוב הכוחבשוק בשעות היום, בנייה נוספת מוסיפה מעט ערך.נכון לעכשיו 95% מכל הקיבולת הסולארית המוצעת בקנה מידה גדול בתור בקליפורניה מגיעה עם סוללות.

5 שיעורים על הכלאות ושאלות לעתיד

ההזדמנות לצמיחה בהיברידיות מתחדשות היא בבירור גדולה, אבל היא מעלה כמה שאלותהקבוצה שלנובמעבדת ברקלי חוקרת.

הנה כמה משלנוממצאים מובילים:

ההשקעה משתלמת באזורים רבים.מצאנו שבעוד שהוספת סוללות לתחנת כוח סולארית מעלה את המחיר, היא גם מעלה את ערך הכוח.הצבת ייצור ואחסון באותו מיקום יכול לנצל יתרונות מנקודות זיכוי מס, חיסכון בעלויות הבנייה וגמישות תפעולית.בהסתכלות על פוטנציאל ההכנסות בשנים האחרונות, ובעזרת זיכויי מס פדרליים, נראה שהערך המוסף מצדיק את המחיר הגבוה יותר.

מיקום משותף פירושו גם פשרות.הרוח והשמש מתפקדים בצורה הטובה ביותר במקום שבו משאבי הרוח והמשאבים הסולאריים הם החזקים ביותר, אך סוללות מספקות את התמורה הגדולה ביותר במקום שהן יכולות לספק את היתרונות הגדולים ביותר ברשת, כמו הקלה על גודש.זה אומר שיש פשרות בעת קביעת המיקום הטוב ביותר עם הערך הגבוה ביותר.זיכוי מס פדרלי שניתן להרוויח רק כאשר סוללות ממוקמות יחד עם סולאריות עשויות לעודד החלטות לא אופטימליות במקרים מסוימים.

אין שילוב אחד הכי טוב.ערכו של מפעל היברידי נקבע בחלקו על ידי תצורת הציוד.לדוגמה, גודל הסוללה ביחס לגנרטור סולארי יכול לקבוע עד כמה מאוחר בערב המפעל יכול לספק חשמל.אבל הערך של כוח הלילה תלוי בתנאי השוק המקומיים, המשתנים לאורך השנה.

חוקי שוק החשמל צריכים להתפתח.היברידיות יכולות להשתתף בשוק החשמל כיחידה בודדת או כישויות נפרדות, כאשר הצעות השמש והאחסון מציעות הצעות עצמאיות.כלאיים יכולים להיות גם מוכרים או קונים של כוח, או שניהם.זה יכול להסתבך.כללי ההשתתפות בשוק עבור היברידיות עדיין מתפתחים, מה שמותיר למפעילי המפעלים להתנסות כיצד הם מוכרים את השירותים שלהם.

היברידיות קטנות יוצרות הזדמנויות חדשות:תחנות כוח היברידיות יכולות להיות גם קטנות, כמו סולאריות וסוללות בבית או בעסק.כגוןהיברידיות הפכו לסטנדרט בהוואיכמו אנרגיה סולארית רווה את הרשת.בקליפורניה, לקוחות הכפופים להפסקת חשמל כדי למנוע שריפות בשדה קוצים מוסיפים יותר ויותר אחסון למערכות השמש שלהם.אלהכלאיים "מאחורי המטר".להעלות שאלות לגבי האופן שבו יש להעריך אותם, וכיצד הם יכולים לתרום לפעילות הרשת.

היברידיות רק מתחילות, אבל הרבה יותר בדרך.יש צורך במחקר נוסף על הטכנולוגיות, עיצובי השוק והתקנות כדי להבטיח שהרשת והתמחור ברשת יתפתחו איתם.

אמנם נותרו שאלות, אבל ברור שהיברידיות מגדירות מחדש את תחנות הכוח.והם עשויים ליצור מחדש את מערכת החשמל בארה"ב בתהליך.