Amerika villamosenergia-rendszere radikális változáson megy keresztül, ahogy a fosszilis tüzelőanyagokról a megújuló energiákra tér át.Míg a 2000-es évek első évtizedében a földgáztermelés óriási növekedést mutatott, a 2010-es évek pedig a szél- és napenergia évtizede, a korai jelek arra utalnak, hogy a 2020-as évek innovációja fellendülést jelenthet a „hibrid” erőművekben.
Egy tipikus hibrid erőmű az áramtermelést az akkumulátor tárolásával kombinálja ugyanazon a helyen.Ez gyakran nap- vagy szélerőművet jelent nagyméretű akkumulátorokkal párosítva.A napelemek és az akkumulátortárolók együttes munkája megújuló energiát állíthat elő, amikor a napenergia csúcspontja a nap folyamán, majd szükség szerint felszabadítja azt, miután lemegy a nap.
A fejlesztés alatt álló energia- és tárolási projektek áttekintése bepillantást enged a hibrid energia jövőjébe.
Csapatunka Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban azt találta, hogy megdöbbentő1400 gigawatta javasolt termelési és tárolási projektek közül pályáztak a hálózathoz való csatlakozásra – több, mint az összes létező amerikai erőmű együttvéve.A legnagyobb csoportot jelenleg a napenergia-projektek alkotják, és ezeknek a projekteknek több mint egyharmada hibrid szoláris és akkumulátoros tárolást foglal magában.
Noha ezek a jövő erőművei számos előnnyel járnak, egybenkérdéseket vet felarról, hogyan kell a legjobban üzemeltetni az elektromos hálózatot.
Miért melegek a hibridek?
Ahogy a szél és a napenergia növekszik, kezdenek nagy hatást gyakorolni a hálózatra.
A napenergia mármeghaladja a 25%-otéves energiatermelés Kaliforniában, és gyorsan terjed más államokban, például Texasban, Floridában és Georgiában.A „szélöv” államok, a Dakotáktól Texasig, láttakszélturbinák tömeges telepítése, Iowa energiájának nagy részét a szélből szerzi.
A megújuló energia nagy százaléka felvet egy kérdést: Hogyan integráljuk a megújuló energiaforrásokat, amelyek nagy, de változó mennyiségű energiát termelnek a nap folyamán?
Itt jön a képbe a tárolás. A lítium-ion akkumulátorok árai igengyorsan leesettmivel az elmúlt években megnőtt a termelés az elektromos járművek piacán.Miközben vannak aggodalmak a jövővel kapcsolatbanellátási lánc kihívásai, az akkumulátor kialakítása is valószínűleg fejlődni fog.
A napelem és az akkumulátorok kombinációja lehetővé teszi a hibrid erőművek üzemeltetői számára, hogy a legértékesebb órákon keresztül biztosítsák az áramot, amikor a legnagyobb a kereslet, például nyári délutánokon és estéken, amikor a klímaberendezések túlmelegednek.Az akkumulátorok emellett segítik a szél- és napenergia termelésének kiegyenlítését, tárolják a felesleges energiát, amely egyébként lecsökkenne, és csökkentik a hálózat torlódásait.
A hibridek uralják a projekt folyamatát
2020 végén 73 napenergia- és 16 szélenergia-hibrid projekt működött az Egyesült Államokban, amelyek 2,5 gigawatt termelést és 0,45 gigawatt tárolást jelentenek.
Napjainkban a napenergia és a hibridek uralják a fejlesztési folyamatot.2021 végére több mint675 gigawatt javasolt napelemAz üzemek hálózati csatlakozási engedélyt kértek, több mint egyharmaduk tárolóval párosult.További 247 gigawatt szélerőmű állt a sorban, 19 gigawatt, vagyis ennek körülbelül 8%-a hibrid.
Természetesen a csatlakozás igénylése csak egy lépés az erőmű fejlesztésében.A fejlesztőnek föld- és közösségi megállapodásokra, adásvételi szerződésre, finanszírozásra és engedélyekre is szüksége van.A 2010 és 2016 között javasolt új üzemek közül csak minden negyedik vált kereskedelmi forgalomba.De a hibrid növények iránti érdeklődés mélysége erőteljes növekedést jelez.
Az olyan piacokon, mint Kalifornia, az akkumulátorok alapvetően kötelezőek az új napelem-fejlesztők számára.Mivel a napenergia gyakran felelős aa hatalom többségea nappali piacon a több építés kevés hozzáadott értéket jelent.Jelenleg a kaliforniai sorban álló összes javasolt nagyméretű napenergia-kapacitás 95%-a akkumulátorral érkezik.
5 lecke a hibridekről és a jövő kérdései
A megújuló hibridek növekedési lehetősége egyértelműen nagy, de ez felvet néhány kérdéstcsoportunka Berkeley Lab vizsgálja.
Íme néhány a mieink közüllegjobb megállapítások:
A befektetés sok régióban megtérül.Megállapítottuk, hogy miközben egy naperőműhöz akkumulátort adunk, az megemeli az árat, ugyanakkor az energia értékét is növeli.Ha a termelést és a tárolást ugyanazon a helyen helyezzük el, az adójóváírások, az építési költségek megtakarítása és a működési rugalmasság előnyeit élvezheti.Az elmúlt évek bevételi potenciálját tekintve és a szövetségi adójóváírások segítségével úgy tűnik, hogy a hozzáadott érték indokolja a magasabb árat.
A helyközösség kompromisszumokat is jelent.A szél- és napenergia ott teljesít a legjobban, ahol a szél- és napenergia a legerősebb, de az akkumulátorok ott adják a legtöbb értéket, ahol a legnagyobb hálózati előnyöket, például a torlódások enyhítését tudják biztosítani.Ez azt jelenti, hogy vannak kompromisszumok, amikor a legjobb helyet választják a legmagasabb értékkel.A szövetségi adójóváírások, amelyek csak akkor szerezhetők meg, ha az akkumulátorokat napelemekkel együtt helyezik el, bizonyos esetekben szuboptimális döntésekre ösztönözhetnek.
Nincs egyetlen legjobb kombináció.A hibrid üzem értékét részben a berendezés konfigurációja határozza meg.Például az akkumulátor mérete a napelemes generátorhoz viszonyítva meghatározhatja, hogy az erőmű késő estig mennyi energiát tud leadni.Az éjszakai áram értéke azonban a helyi piaci feltételektől függ, amelyek egész évben változnak.
Az árampiaci szabályoknak fejlődniük kell.A hibridek egyetlen egységként vagy különálló entitásokként is részt vehetnek az árampiacon, a napelemek és a tárolók egymástól függetlenül pályázhatnak.A hibridek lehetnek árameladók vagy -vevők, vagy mindkettő.Ez bonyolult lehet.A hibridekre vonatkozó piaci részvételi szabályok még mindig alakulnak, így az üzemek üzemeltetőinek kell kísérletezniük szolgáltatásaik értékesítésével.
A kis hibridek új lehetőségeket teremtenek:A hibrid erőművek kicsik is lehetnek, mint például a napelemek és az akkumulátorok otthonokban vagy üzletekben.Ilyena hibridek szabványossá váltak Hawaii-onahogy a napenergia telíti a hálózatot.Kaliforniában a futótüzek megelőzése érdekében áramszünet alatt álló ügyfelek egyre gyakrabban bővítik napelemes rendszereiket tárhelyekkel.Ezek„méter mögötti” hibridekkérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogyan kell értékelni őket, és hogyan járulhatnak hozzá a hálózati működéshez.
A hibridek még csak most kezdődnek, de még sok más készül.További kutatásokra van szükség a technológiákkal, a piaci felépítésekkel és a szabályozásokkal kapcsolatban annak biztosításához, hogy a hálózat és a hálózati árazás együtt fejlődjön.
Bár kérdések maradnak, egyértelmű, hogy a hibridek újradefiniálják az erőműveket.És közben átdolgozhatják az Egyesült Államok energiarendszerét.
Feladás időpontja: 2022. június 23