Amerikas elektriske kraftsystem gjennomgår radikale endringer når det går fra fossilt brensel til fornybar energi.Mens det første tiåret av 2000-tallet så stor vekst i naturgassproduksjon, og 2010-tallet var tiåret for vind og sol, tyder tidlige tegn på at innovasjonen på 2020-tallet kan være en boom i "hybride" kraftverk.
Et typisk hybridkraftverk kombinerer elektrisitetsproduksjon med batterilagring på samme sted.Det betyr ofte en sol- eller vindpark sammen med storskala batterier.Ved å jobbe sammen kan solcellepaneler og batterilagring generere fornybar kraft når solenergien er på topp i løpet av dagen og deretter frigjøre den etter behov etter at solen går ned.
En titt på kraft- og lagringsprosjektene i utviklingspipeline gir et glimt av hybridkrafts fremtid.
Vårt teamved Lawrence Berkeley National Laboratory fant det en svimlende1.400 gigawattav foreslåtte produksjons- og lagringsprosjekter har søkt om å koble til nettet – mer enn alle eksisterende amerikanske kraftverk til sammen.Den største gruppen er nå solenergiprosjekter, og over en tredjedel av disse prosjektene involverer hybrid solenergi pluss batterilagring.
Selv om disse fremtidens kraftverk gir mange fordeler, har de ogsåreise spørsmålom hvordan el-nettet best skal driftes.
Hvorfor hybrider er hotte
Etter hvert som vind og sol vokser, begynner de å ha stor innvirkning på nettet.
Solenergi alleredeoverstiger 25 %av årlig kraftproduksjon i California og sprer seg raskt i andre stater som Texas, Florida og Georgia."Vindbeltet" stater, fra Dakotas til Texas, har settmassiv utplassering av vindturbiner, med Iowa som nå får mesteparten av sin kraft fra vinden.
Denne høye andelen fornybar kraft reiser et spørsmål: Hvordan integrerer vi fornybare kilder som produserer store, men varierende mengder kraft gjennom dagen?
Det er der lagring kommer inn. Prisene på litium-ion-batterier harraskt faltettersom produksjonen har skalert opp for elbilmarkedet de siste årene.Mens det er bekymringer for fremtidenforsyningskjedeutfordringer, vil batteridesign sannsynligvis også utvikle seg.
Kombinasjonen av solenergi og batterier gjør det mulig for operatører av hybridanlegg å gi strøm gjennom de mest verdifulle timene når etterspørselen er størst, for eksempel sommerettermiddager og kvelder når klimaanlegget går på høyt nivå.Batterier bidrar også til å jevne ut produksjonen fra vind- og solkraft, lagre overflødig kraft som ellers ville blitt redusert, og redusere overbelastning på nettet.
Hybrider dominerer prosjektrørledningen
Ved utgangen av 2020 var det 73 solenergi- og 16 vindhybridprosjekter i drift i USA, tilsvarende 2,5 gigawatt produksjon og 0,45 gigawatt lagring.
I dag dominerer solenergi og hybrider utviklingsrørledningen.Ved utgangen av 2021 var mer enn675 gigawatt foreslått solenergianlegg hadde søkt om nettilknytning, med over en tredjedel av dem sammenkoblet med lager.Ytterligere 247 gigawatt med vindparker var på linje, med 19 gigawatt, eller omtrent 8% av dem, som hybrider.
Å søke om tilknytning er selvsagt bare ett trinn i utviklingen av et kraftverk.En utbygger trenger også tomte- og fellesskapsavtaler, salgskontrakt, finansiering og tillatelser.Bare rundt én av fire nye anlegg som ble foreslått mellom 2010 og 2016, kom til kommersiell drift.Men dybden av interesse for hybridplanter gir sterk vekst.
I markeder som California er batterier i hovedsak obligatoriske for nye solcelleutviklere.Siden solenergi ofte står forflertall av maktenpå dagtidsmarkedet gir det liten verdi å bygge mer.For tiden kommer 95 % av all foreslått storskala solenergikapasitet i California-køen med batterier.
5 leksjoner om hybrider og spørsmål for fremtiden
Muligheten for vekst innen fornybare hybrider er helt klart stor, men det reiser noen spørsmål atvår gruppeved Berkeley Lab har undersøkt.
Her er noen av våretopp funn:
Satsingen lønner seg i mange regioner.Vi fant ut at mens å legge til batterier til et solkraftverk øker prisen, øker det også verdien av kraften.Å plassere produksjon og lagring på samme sted kan oppnå fordeler fra skattefradrag, besparelser på byggekostnader og operasjonell fleksibilitet.Ser man på inntektspotensialet de siste årene, og ved hjelp av føderale skattefradrag, ser det ut til at merverdien rettferdiggjør den høyere prisen.
Samlokalisering betyr også avveininger.Vind og sol presterer best der vind- og solressursene er sterkest, men batterier gir mest verdi der de kan levere de største fordelene ved nett, som å lindre overbelastning.Det betyr at det er avveininger når man bestemmer den beste plasseringen med høyest verdi.Føderale skattefradrag som bare kan tjenes når batterier er samlokalisert med solenergi, kan i noen tilfeller oppmuntre til suboptimale beslutninger.
Det er ingen beste kombinasjon.Verdien av et hybridanlegg bestemmes delvis av konfigurasjonen av utstyret.For eksempel kan størrelsen på batteriet i forhold til en solgenerator avgjøre hvor sent på kvelden anlegget kan levere strøm.Men verdien av nattkraft avhenger av lokale markedsforhold, som endrer seg gjennom året.
Kraftmarkedets regler må utvikles.Hybrider kan delta i kraftmarkedet som en enkelt enhet eller som separate enheter, med solenergi og lagringstilbud uavhengig.Hybrider kan også være enten selgere eller kjøpere av kraft, eller begge deler.Det kan bli komplisert.Markedsdeltakelsesregler for hybrider er fortsatt i utvikling, og lar anleggsoperatører eksperimentere med hvordan de selger tjenestene sine.
Små hybrider skaper nye muligheter:Hybridkraftverk kan også være små, for eksempel solenergi og batterier i et hjem eller en bedrift.Slikhybrider har blitt standard på Hawaiisom solenergi metter nettet.I California legger kunder som er utsatt for strømavstengninger for å forhindre skogbranner i økende grad lagring til sine solsystemer.Disse"bak-meteren" hybriderreise spørsmål om hvordan de skal verdsettes, og hvordan de kan bidra til nettdriften.
Hybrider har så vidt begynt, men mye mer er på vei.Mer forskning er nødvendig på teknologiene, markedsdesignene og reguleringene for å sikre at nett- og nettpriser utvikler seg med dem.
Mens spørsmål gjenstår, er det klart at hybrider redefinerer kraftverk.Og de kan gjøre om det amerikanske kraftsystemet i prosessen.
Innleggstid: 23. juni 2022