Dlaczego lit?
Istnieje wiele sposobów magazynowania energii: elektrownie szczytowo-pompowe, które magazynują wodę, a następnie wykorzystują ją do wytwarzania energii; baterie zawierające lub nikiel; i magazyn termiczny stopionej soli, który generuje ciepło, by wymienić tylko kilka. Niektóre z tych systemów mogą magazynować duże ilości energii.
Lit jest lekkim metalem, przez który prąd elektryczny może łatwo przejść. Jony litu sprawiają, że akumulator można ładować, ponieważ ich reakcje chemiczne są odwracalne, co pozwala im absorbować moc i rozładowywać ją później. Akumulatory litowo-jonowe mogą przechowywać dużo energii i utrzymują ładunek dłużej niż inne rodzaje baterii. Koszt akumulatorów litowo-jonowych spada, ponieważ coraz więcej osób kupuje pojazdy elektryczne, które są od nich zależne.
Podczas gdy systemy akumulatorów litowo-jonowych mogą mieć mniejszą pojemność w porównaniu z innymi systemami pamięci masowej, zyskują na popularności, ponieważ mogą być instalowane prawie wszędzie, mają niewielką powierzchnię i są niedrogie i łatwo dostępne - zwiększając ich zastosowanie przez narzędzia. Wzrost na rynku pojazdów elektrycznych przyczynił się również do dalszych spadków cen, biorąc pod uwagę, że akumulatory są niezbędnym elementem. W rzeczywistości ponad 10 000 z tych systemów zostało zainstalowanych w całym kraju, zgodnie z "U.S. Energy Storage Monitor: Q3 2018" z GTM Research, i stanowiły one 89% wszystkich nowych pojemności magazynowania energii zainstalowanych w 2015 roku.
Co to jest system magazynowania energii słonecznej plus?
Wielu właścicieli systemów energii słonecznej szuka sposobów podłączenia swojego systemu do baterii, aby mogli wykorzystać tę energię w nocy lub w przypadku przerwy w zasilaniu. Mówiąc najprościej, system solar-plus-storage to system akumulatorów, który jest ładowany przez podłączony system słoneczny, taki jak fotowoltaiczny (PV).
Starając się śledzić ten trend, naukowcy z National Renewable Energy Laboratory (NREL) stworzyli pierwszy w swoim rodzaju punkt odniesienia dla amerykańskich systemów solarnych i magazynowych na skalę przemysłową. Aby określić koszt systemu solar-plus-storage dla tego badania, naukowcy wykorzystali system fotowoltaiczny o ematach 100 megawatów (MW) w połączeniu z akumulatorem litowo-jonowym o serii 60 MW, który miał 4 godziny przechowywania (240 megawatogodzin). System fotowoltaiczny o wadze 100 MW jest duży lub na skalę przemysłową i byłby montowany na ziemi, a nie na dachu.
Zatrzymaj się właśnie tam. Co to jest megawatogodzina?
Megawatogodzina (MWh) to jednostka używana do opisania ilości energii, jaką może przechowywać bateria. Weźmy na przykład akumulator litowo-jonowy o pojemności 240 MWh o maksymalnej mocy 60 MW. Teraz wyobraź sobie, że bateria jest jeziorem magazynującym wodę, którą można uwolnić, aby wytworzyć energię elektryczną. System o emachach 60 MW z 4 godzinami magazynowania może działać na wiele sposobów:
Możesz więc uzyskać dużo mocy w krótkim czasie lub mniej mocy w dłuższym czasie. Akumulator o pojemności 240 MWh może zasilać 30 MW w ciągu 8 godzin, ale w zależności od jego mocy MW może nie być w stanie natychmiast uzyskać 60 MW mocy. Dlatego system magazynowania jest określany zarówno pojemnością, jak i czasem przechowywania (np. bateria o mocy 60 MW z 4 godzinami przechowywania) lub – mniej idealnie – wielkością MWh (np. 240 MWh).
Ile więc będzie kosztować budowa elektrowni słonecznej plus magazynowej?
Zależy to od tego, jak długo ma trwać pamięć masowa i ile energii chcesz wykorzystać.
Samodzielny system magazynowania o emachach 60 MW zmniejszy koszt w przeliczeniu na megawatogodzinę (MWh) wraz ze wzrostem czasu trwania. Oznacza to, że im dłużej trwa przechowywanie, tym niższy koszt w przeliczeniu na MWh. Wynika to z faktu, że koszt falowników i innego sprzętu stanowi większą część kosztów systemu w krótszym okresie.
Koszt przechowywania baterii według czasu
Koszty systemu wahają się od 380 USD za kWh dla tych, którzy mogą dostarczyć energię elektryczną przez 4 godziny do 895 USD za kWh dla systemów 30-minutowych.
W porządku, więc co będzie 100-megawatowy system fotowoltaiczny z 60-megawatowym akumulatorem litowo-jonowym z 4 godzinami przechowywania?
Cóż, mamy tam również kilka opcji:
Solar plus podział kosztów magazynowania
Umieszczenie systemu fotowoltaicznego i systemu magazynowania w tym samym miejscu, znanego jako kolokacji, umożliwia obu systemom współdzielinie niektórych komponentów sprzętowych, co może obniżyć koszty. Kolokacja może również zmniejszyć koszty związane z przygotowaniem terenu, nabyciem gruntów, pracą przy instalacji, wydawaniem pozwoleń, połączeniami oraz kosztami ogólnymi i zyskiem dewelopera.
Gdy PV i akumulatory są zlokalizowane wspólnie, można je połączyć za pomocą konfiguracji sprzężonej z prądem stałym lub sprzężonej z prądem przemiennym. DC, czyli prąd stały, jest tym, czego baterie używają do przechowywania energii i jak panele fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną. AC lub prąd przemienny jest tym, czego używa sieć i urządzenia. System sprzężony z prądem stałym potrzebuje dwukierunkowego falownika, aby podłączyć akumulator bezpośrednio do macierzy fotowoltaicznej, podczas gdy system sprzężony z prądem przemiennym potrzebuje dwukierunkowego falownika i falownika fotowoltaicznego. Różne czynniki wpływają na wybór systemu, a właściciel decyduje, który będzie działał najlepiej.
Wybierając między prądem stałym a prądem przemiennym, należy wziąć pod uwagę czynniki techniczne, które wpływają na wydajność systemu, a także koszty. Koszt kolokacji systemu sprzężonego prądem stałym jest o 8% niższy niż koszt systemu z PV i magazynem umieszczonym osobno, a koszt kolokacji, sprzężonego z prądem przemiennym jest o 7% niższy. Nowy model kosztów NREL może być wykorzystany do oceny kosztów systemów solarnych i magazynowych na skalę przemysłową i pomóc w kierowaniu przyszłymi badaniami i rozwojem w celu obniżenia kosztów.
Dokąd to wszystko zmierza?
Ponieważ energia słoneczna staje się tańsza i szerzej stosowana, rośnie potencjał rynkowy urządzeń do magazynowania energii. Wyzwanie polega również na tym, aby pamięć masowa była przystępna cenowo, z tańszymi bateriami, przy jednoczesnej poprawie technik zarządzania i integracji. Celem jest oczywiście upewnienie się, że sieć elektryczna może rozmieścić wystarczającą ilość energii, aby pomieścić wszystkich w godzinach szczytu po przystępnej cenie, zapewniając niezawodność sieci.
