2,5 trilijono USD priežastis, dėl kurios negalime pasikliauti baterijomis, kad išvalytume tinklą

Moss Landing elektrinės vaizdas Hugo | flickr

Iš gamtinių dujų jėgainės Moss Landing uoste, Kalifornijoje, kyla pora 500 pėdų dūmų kaminų, o virš gražaus pajūrio miestelio susidaro pramoninė danga.

Tačiau jei valstybės reguliuotojai susitars, tai gali būti didžiausia pasaulyje ličio jonų akumuliatoriaus projekto vieta. 2020 metų pabaiga , padedantis subalansuoti svyruojančią vėjo ir saulės energiją Kalifornijos tinkle.

300 megavatų įrenginys yra vienas iš keturių milžiniškų ličio jonų saugyklų projektų, kuriuos vykdo didžiausia Kalifornijos įmonė „Pacific Gas and Electric“, paklausė Kalifornijos komunalinių paslaugų komisija patvirtins birželio pabaigoje. Kartu jie papildytų tinklą pakankamai talpos, kad per mėnesį galėtų tiekti apie 2700 namų (arba sukaupti apie 0,0009 proc. valstybės kasmet sunaudojamos elektros energijos).

Kalifornijos projektai yra vienas iš vis daugiau pastangų visame pasaulyje, įskaitant Tesla 100 megavatų baterijų masyvą Pietų Australijoje, siekiant sukurti vis didesnes ličio jonų saugojimo sistemas, mažėjant kainoms ir didėjant atsinaujinančios energijos gamybai. Jie kursto augantį optimizmą, kad šios milžiniškos baterijos leis vėjo ir saulės energijai išstumti vis didesnę iškastinio kuro jėgainių dalį.

Tačiau šis rožinis scenarijus turi problemų. Ekspertai teigia, kad šios baterijos yra per brangios ir tarnauja beveik nepakankamai, o tai riboja jų vaidmenį tinkle. Jei planuojame jais pasikliauti dideliais kiekiais saugykloje, nes internete atsiranda daugiau atsinaujinančių energijos šaltinių, užuot kreipęsi į platesnį mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių šaltinių, tokių kaip branduolinės ir gamtinės dujos, derinį su anglies surinkimo technologija, galime nueiti pavojingai neįperkamu keliu.

Mažos dozės

Remiantis 2016 m., šiuolaikinė baterijų saugojimo technologija geriausiai veikia esant ribotam vaidmeniui, kaip pakaitinių elektrinių pakaitalas. analizė MIT ir Argonne National Lab mokslininkai. Tai mažesni įrenginiai, šiandien dažnai varomi gamtinėmis dujomis, kurie gali sau leisti veikti retai ir greitai įsijungia, kai kainos ir paklausa yra didelė.

Ličio jonų baterijos galėtų ekonomiškai konkuruoti su šiomis gamtinių dujų viršūnėmis per ateinančius penkerius metus, sako Marco Ferrara, vienas iš „Form Energy“ įkūrėjų.

Dujų smailių verslas beveik baigsis, o ličio jonai yra puikus pakaitalas, sako jis.

Šis pagrindinis vaidmuo yra būtent tas, kurį turi atlikti dauguma naujų ir būsimų ličio jonų baterijų projektų. Iš tiesų, Kalifornijos saugyklos projektai galiausiai galėtų pakeisti tris gamtinių dujų įrenginius regione, iš kurių du yra smailieji augalai .

Tačiau, be šio vaidmens, baterijos susiduria su realiomis problemomis. 2016 m. tyrimo autoriai nustatė, kad grąža smarkiai mažėja, kai prie tinklo pridedama daug akumuliatoriaus saugyklos. Jie padarė išvadą, kad baterijų saugyklos sujungimas su atsinaujinančiais energijos šaltiniais yra silpnas didelių, lanksčių anglies ar gamtinių dujų kombinuoto ciklo elektrinių pakaitalas, kurių tipas gali būti naudojamas bet kuriuo metu, veikia nuolat ir gali keisti galios lygį, kad atitiktų kintančią paklausą visame pasaulyje. dieną.

Ličio jonų technologija ne tik per brangi šiam vaidmeniui, bet ir ribotas baterijos veikimo laikas reiškia, kad ji nėra tinkama užpildyti spragas dienomis, savaitėmis ir net mėnesiais, kai vėjo ir saulės generacijos vėliavos.

Ši problema ypač aktuali Kalifornijoje, kur rudens ir žiemos mėnesiais vėjas ir saulė smarkiai nukrenta.

Tai veda prie kritinės problemos: kai atsinaujinantys energijos šaltiniai pasiekia aukštą lygį tinkle, jums reikia daug, daug daugiau vėjo ir saulės elektrinių, kad piko metu būtų sukurta pakankamai energijos pertekliaus, kad tinklas veiktų per tuos ilgus sezoninius nuosmukius, sako Jesse Jenkins. tyrimo bendraautoris ir energetinių sistemų tyrinėtojas. Tam, savo ruožtu, reikia daugybės baterijų, kurios galėtų visa tai laikyti tol, kol to prireiks.

Ir tai baigiasi astronomiškai brangu.

Kalifornijos svajonė

Yra problemų, kurių Kalifornija negali sau leisti ilgai ignoruoti. Valstybė jau yra kelyje iki 2020 m. 50 procentų elektros energijos gauti iš švarių šaltinių, o įstatymų leidėjas vėl atsižvelgiant įstatymo projektą, pagal kurį iki 2045 m. būtų reikalaujama pasiekti 100 procentų. Kad viską apsunkintų, reguliavimo institucijos balsavo sausio mėn uždaryti paskutinę valstijos atominę elektrinę – anglies neišskiriantį šaltinį, kuris suteikia 24 proc PG&E energijos. Dėl to Kalifornija labai priklausys nuo atsinaujinančių šaltinių, kad pasiektų savo tikslus.

„Švaraus oro darbo grupė“, Bostone įsikūrusi energetikos politikos ekspertų grupė, neseniai nustatė, kad Kalifornijoje pasiekus 80 procentų atsinaujinančių energijos šaltinių ribą, vasaros mėnesiais susidarys didžiulis perteklius, kuriam prireiks 9,6 mln. megavatvalandžių energijos kaupimo. 100 procentų pasiekti reikėtų 36,3 mln.

Iš viso valstybė šiuo metu turi 150 000 megavatvalandžių energijos kaupimo. (Tai daugiausia siurbiama hidroelektrinė, kurioje yra nedidelė dalis baterijų.)

Jei atsinaujinantys šaltiniai tiektų 80 procentų Kalifornijos elektros energijos, vasaros piko metu būtų pagaminta daugiau nei aštuoni milijonai megavatvalandžių perteklinės energijos. Švaraus oro darbo grupės CAISO duomenų analizė.

Sukūrus atsinaujinančios energijos gamybos ir saugojimo lygį, reikalingą valstybės tikslams pasiekti, sąnaudos padidėtų eksponentiškai – nuo ​​49 USD už megavatvalandę 50 procentų iki 1 612 USD 100 procentų.

Darant prielaidą, kad ličio jonų baterijos kainuos maždaug trečdalį nei dabar.

Kalifornijos elektros energijos sistemos sąnaudos išauga eksponentiškai, jei atsinaujinantys energijos šaltiniai sukuria didžiąją dalį elektros energijos. Švaraus oro darbo grupės CAISO duomenų analizė.

Sistemoje visiškai dominuoja saugojimo kaina, sako Steve'as Brickas, Švaraus oro darbo grupės vyresnysis patarėjas. Sukuriate šią didžiulę saugojimo mašiną, kurią užpildote iki metų vidurio, o tada tiesiog ją išsklaidote. Tai didžiulė kapitalo investicija, kuri panaudojama labai mažai.

Šios jėgos smarkiai padidintų elektros energijos sąnaudas vartotojams.

Turite stabtelėti ir paklausti savęs: „Ar yra koks nors būdas visuomenei už tai pritarti?“ – sako Brick.

Panašiai, šių metų pradžioje atliktas tyrimas Energetika ir aplinkos mokslas nustatė, kad norint patenkinti 80 procentų JAV elektros poreikio naudojant vėjo ir saulės energiją, reikės arba visos šalies didelės spartos perdavimo sistemos, galinčios subalansuoti atsinaujinančios energijos gamybą šimtuose mylių, arba 12 valandų elektros energijos kaupimo visoje sistemoje (žr. žymiai padidina kapitalinio remonto energijos sąnaudas).

Dabartinėmis kainomis tokio dydžio baterijų laikymo sistema kainuotų daugiau nei 2,5 trilijono USD.

Baisi kainų etiketė

Žinoma, galima pigiau ir geriau saugoti tinkle, o mokslininkai ir startuoliai tiria įvairias galimybes. Forma Energija, kuri neseniai užtikrintas finansavimas iš Billo Gateso „Breakthrough Energy Ventures“ bando sukurti daug ilgesnės trukmės vandeninius sieros srauto akumuliatorius, už penktadalį pigesnių, nei tikėtina, kad ličio jonų akumuliatoriai nusileis.

„Ferraros“ modeliavimas parodė, kad tokia baterija gali sudaryti sąlygas atsinaujinantiems energijos šaltiniams patenkinti 90 procentų elektros energijos poreikio daugeliui tinklų, už tik šiek tiek didesnes sąnaudas nei šiandien.

Tačiau rizikuoti tokiais baterijų laimėjimais yra pavojinga – net jei „Form Energy“ ar kuri nors kita įmonė tai padarys, išlaidos vis tiek eksponentiškai išaugtų virš 90 procentų slenksčio, teigia Ferrara.

Jenkinso teigimu, rizika yra ta, kad mes padidinsime energijos sektoriaus dekarbonizacijos išlaidas iki taško, kai visuomenė nuspręs, kad toliau siekti nulinio anglies dioksido kiekio tiesiog neįperkama.

Atnaujinimas: diagrama buvo pašalinta iš šios istorijos, nes joje neteisingai nurodytas atsinaujinančių energijos šaltinių skverbimosi į elektros tinklą lygis, pavaizduotas vertikalioje ašyje.

paslėpti