Amerykański system elektroenergetyczny przechodzi radykalne zmiany w związku z przejściem z paliw kopalnych na energię odnawialną.Chociaż pierwsza dekada pierwszej dekady XXI w. przyniosła ogromny wzrost produkcji gazu ziemnego, a lata 2010. były dekadą energetyki wiatrowej i słonecznej, pierwsze oznaki sugerują, że innowacje lat dwudziestych XX wieku mogą oznaczać boom w elektrowniach „hybrydowych”.
Typowa elektrownia hybrydowa łączy wytwarzanie energii elektrycznej z magazynowaniem baterii w tym samym miejscu.Często oznacza to farmę słoneczną lub wiatrową w połączeniu z akumulatorami o dużej skali.Współpracując, panele słoneczne i akumulatory mogą generować energię odnawialną, gdy energia słoneczna osiąga szczyt w ciągu dnia, a następnie uwalniać ją w razie potrzeby po zachodzie słońca.
Spojrzenie na projekty w zakresie zasilania i magazynowania będące w przygotowaniu pozwala rzucić okiem na przyszłość energii hybrydowej.
Nasz zespółw Lawrence Berkeley National Laboratory stwierdziło, że jest to zdumiewające1400 gigawatówz proponowanych projektów wytwarzania i magazynowania złożyło wniosek o przyłączenie do sieci – więcej niż wszystkie istniejące elektrownie w USA razem wzięte.Największa grupa to obecnie projekty fotowoltaiczne, a ponad jedna trzecia tych projektów obejmuje hybrydową energię słoneczną i magazynowanie baterii.
Chociaż te elektrownie przyszłości oferują wiele korzyści, oferują również wiele korzyścipowstają pytaniao tym, jak najlepiej obsługiwać sieć elektryczną.
Dlaczego hybrydy są modne
W miarę rozwoju energii wiatrowej i słonecznej zaczynają one mieć duży wpływ na sieć.
Energia słoneczna jużprzekracza 25%rocznej produkcji energii w Kalifornii i szybko rozprzestrzenia się w innych stanach, takich jak Teksas, Floryda i Georgia.Widziały to stany „pasa wiatru”, od Dakoty po Teksasmasowe rozmieszczenie turbin wiatrowych, a stan Iowa czerpie obecnie większość energii z wiatru.
Tak wysoki odsetek energii odnawialnej rodzi pytanie: jak zintegrować źródła odnawialne, które wytwarzają duże, ale zmienne ilości energii w ciągu dnia?
Tutaj właśnie pojawia się kwestia przechowywania. Ceny akumulatorów litowo-jonowych mająszybko spadłw związku ze zwiększeniem w ostatnich latach produkcji na rynek pojazdów elektrycznych.Chociaż istnieją obawy dotyczące przyszłościwyzwania związane z łańcuchem dostaw, konstrukcja akumulatorów również prawdopodobnie ulegnie ewolucji.
Połączenie energii słonecznej i akumulatorów umożliwia operatorom elektrowni hybrydowych dostarczanie energii w najcenniejszych godzinach, kiedy zapotrzebowanie jest największe, np. w letnie popołudnia i wieczory, kiedy klimatyzatory pracują na najwyższych obrotach.Baterie pomagają również w płynnym wytwarzaniu energii wiatrowej i słonecznej, magazynują nadwyżkę energii, która w przeciwnym razie zostałaby ograniczona, i zmniejszają zatory w sieci.
Hybrydy dominują w rurociągu projektów
Na koniec 2020 r. w USA działały 73 hybrydowe projekty fotowoltaiczne i 16 wiatrowych, generujące 2,5 gigawata mocy wytwórczej i 0,45 gigawata energii magazynowanej.
Obecnie w planach rozwoju dominują technologie słoneczne i hybrydowe.Do końca 2021 roku ponad675 gigawatów proponowanej energii słonecznejzakłady wystąpiły o zgodę na przyłączenie do sieci, a ponad jedna trzecia z nich była połączona z magazynowaniem.Kolejne 247 gigawatów to farmy wiatrowe, z czego 19 gigawatów, czyli około 8%, to elektrownie hybrydowe.
Oczywiście ubieganie się o przyłączenie to tylko jeden krok w rozwoju elektrowni.Deweloper potrzebuje także umów gruntowych i wspólnotowych, umowy sprzedaży, finansowania i pozwoleń.Tylko około jedna na cztery nowe elektrownie zaproponowane w latach 2010–2016 została oddana do użytku komercyjnego.Ale głębokość zainteresowania roślinami hybrydowymi zwiastuje silny wzrost.
Na rynkach takich jak Kalifornia baterie są w zasadzie obowiązkowe dla nowych deweloperów energii słonecznej.Ponieważ energia słoneczna często odpowiada zawiększość władzyna rynku dziennym budowanie większej liczby dodaje niewielką wartość.Obecnie 95% wszystkich proponowanych wielkoskalowych mocy fotowoltaicznych w kolejce w Kalifornii pochodzi z akumulatorów.
5 lekcji o hybrydach i pytania na przyszłość
Szansa na rozwój hybryd odnawialnych jest wyraźnie duża, ale rodzi to pewne pytanianasza grupaw Berkeley Lab badało tę sprawę.
Oto niektóre z naszychnajważniejsze ustalenia:
Inwestycja opłaca się w wielu regionach.Odkryliśmy, że dodanie baterii do elektrowni słonecznej zwiększa cenę, ale zwiększa także wartość mocy.Umieszczenie wytwarzania i magazynowania w tej samej lokalizacji może przynieść korzyści w postaci ulg podatkowych, oszczędności w kosztach budowy i elastyczności operacyjnej.Patrząc na potencjał przychodów w ostatnich latach i przy pomocy federalnych ulg podatkowych, wartość dodana wydaje się uzasadniać wyższą cenę.
Kolokacja oznacza także kompromisy.Wiatr i energia słoneczna działają najlepiej tam, gdzie zasoby energii wiatrowej i słonecznej są największe, ale baterie zapewniają największą wartość tam, gdzie mogą zapewnić największe korzyści sieci, takie jak zmniejszenie zatorów.Oznacza to, że przy określaniu najlepszej lokalizacji o najwyższej wartości konieczne są kompromisy.Federalne ulgi podatkowe, które można uzyskać tylko w przypadku lokalizacji akumulatorów razem z energią słoneczną, mogą w niektórych przypadkach zachęcać do podejmowania nieoptymalnych decyzji.
Nie ma jednej najlepszej kombinacji.Wartość rośliny hybrydowej zależy częściowo od konfiguracji sprzętu.Na przykład rozmiar akumulatora w stosunku do generatora słonecznego może określić, jak późno wieczorem elektrownia może dostarczać energię.Jednak wartość energii nocnej zależy od lokalnych warunków rynkowych, które zmieniają się w ciągu roku.
Zasady rynku energii muszą ewoluować.Hybrydy mogą uczestniczyć w rynku energii jako pojedyncza jednostka lub jako oddzielne podmioty, z niezależnymi ofertami energii słonecznej i magazynowej.Hybrydy mogą również być sprzedawcami lub nabywcami mocy, lub jednym i drugim.To może się skomplikować.Zasady udziału w rynku pojazdów hybrydowych wciąż ewoluują, przez co operatorzy elektrowni muszą eksperymentować ze sposobami sprzedaży swoich usług.
Małe hybrydy stwarzają nowe możliwości:Elektrownie hybrydowe mogą być również małe, np. baterie słoneczne i akumulatory w domu lub firmie.Takihybrydy stały się standardem na Hawajachgdy energia słoneczna nasyca sieć.W Kalifornii klienci, którym wyłącza się zasilanie w celu zapobiegania pożarom, coraz częściej dodają pamięć masową do swoich systemów fotowoltaicznych.Tehybrydy „za licznikiem”.rodzą pytania o to, jak należy je cenić i w jaki sposób mogą przyczynić się do funkcjonowania sieci.
Hybrydy dopiero się zaczynają, ale o wiele więcej jest w drodze.Konieczne są dalsze badania nad technologiami, konstrukcjami rynku i przepisami, aby zapewnić ewolucję sieci i cen sieci wraz z nimi.
Choć pytania pozostają otwarte, jasne jest, że hybrydy na nowo definiują elektrownie.Mogą przy okazji przebudować amerykański system elektroenergetyczny.
Czas publikacji: 23 czerwca 2022 r