Deur sonkrag en batteryberging te koppel, kan basters voortgaan om elektrisiteit na donker te verskaf. Petmal via Getty Images
Amerika se elektriese kragstelsel ondergaan radikale verandering soos dit van fossielbrandstowwe na hernubare energie oorgaan. Terwyl die eerste dekade van die 2000's groot groei in aardgasopwekking gesien het, en die 2010's die dekade van wind en sonkrag was, dui vroeë tekens daarop dat die innovasie van die 2020's 'n oplewing in "hibriede" kragsentrales kan wees.
’n Tipiese hibriede kragsentrale kombineer elektrisiteitsopwekking met batteryberging op dieselfde plek. Dit beteken dikwels 'n sonkrag- of windplaas gepaard met grootskaalse batterye. Deur saam te werk, kan sonpanele en batteryberging hernubare krag opwek wanneer sonenergie gedurende die dag op sy hoogtepunt is en dit dan vrystel soos nodig nadat die son sak.
’n Kykie na die krag- en bergingsprojekte in die ontwikkelingspyplyn bied ’n blik op hibriedkrag se toekoms.
Ons span by Lawrence Berkeley National Laboratory gevind dat 'n verbysterende 1,400 gigawatt van voorgestelde opwekkings- en bergingsprojekte het aansoek gedoen om aan die netwerk te koppel – meer as alle bestaande Amerikaanse kragsentrales saam. Die meerderheid is nou sonkragprojekte, en meer as 'n derde van daardie projekte behels hibriede sonkrag-plus-opbergingsaanlegte.
Alhoewel hierdie kragsentrales van die toekoms baie voordele bied, het hulle ook vrae stel oor hoe die elektriese netwerk die beste bedryf moet word.
Waarom basters warm is
Soos wind en sonkrag groei, begin hulle groot impakte op die netwerk hê.
Sonkrag reeds oorskry 25% van jaarlikse kragopwekking in Kalifornië en versprei vinnig in ander state soos Texas, Florida en Georgia. Die "windgordel" state, van die Dakotas tot Texas, gesien het massiewe ontplooiing van windturbines, met Iowa wat nou 'n meerderheid van sy krag uit die wind kry.
Hierdie hoë persentasie hernubare krag laat 'n vraag ontstaan: Hoe integreer ons hernubare bronne wat groot maar wisselende hoeveelhede krag deur die dag produseer?
Joshua Rhodes/Universiteit van Texas in Austin.
Dit is waar berging inkom. Litium-ioon batterypryse het vinnig geval het aangesien produksie die afgelope jare vir die mark vir elektriese voertuie opgeskaal het. Terwyl daar kommer oor die toekoms is voorsieningsketting uitdagings, battery-ontwerp sal waarskynlik ook ontwikkel.
Die kombinasie van sonkrag en batterye stel hibriede aanlegoperateurs in staat om krag te verskaf deur die waardevolste ure wanneer die vraag die sterkste is, soos somersmiddae en saans wanneer lugversorgers op hoog loop. Batterye help ook om produksie van wind- en sonkrag glad te maak, oortollige krag te stoor wat andersins ingekort sou word, en opeenhoping op die netwerk te verminder.
Hibriede oorheers die projekpyplyn
Aan die einde van 2020 was daar 73 sonkrag- en 16 windbasterprojekte in die VSA in werking, wat 2.5 gigawatt se opwekking en 0.45 gigawatt se berging beloop het.
Vandag oorheers sonkrag en basters die ontwikkelingspyplyn. Teen die einde van 2021, meer as 675 gigawatt se voorgestelde sonkrag aanlegte het aansoek gedoen om netaansluitingsgoedkeuring, met meer as 'n derde daarvan wat met berging gekoppel is. Nog 247 gigawatt windplase was in lyn, met 19 gigawatt, of sowat 8% daarvan, as basters.
Die hoeveelheid voorgestelde son-, bergings- en windkrag wat wag om by die netwerk aan te sluit, het die afgelope jare dramaties gegroei, terwyl steenkool, gas en kernkrag vervaag het. Lawrence Berkeley National Laboratory
Om aansoek te doen vir 'n aansluiting is natuurlik net een stap in die ontwikkeling van 'n kragsentrale. ’n Ontwikkelaar benodig ook grond- en gemeenskapsooreenkomste, ’n verkoopskontrak, finansiering en permitte. Slegs een uit elke vier nuwe aanlegte wat tussen 2010 en 2016 voorgestel is, het dit tot kommersiële bedryf gemaak. Maar die diepte van belangstelling in basterplante voorspel sterk groei.
In markte soos Kalifornië is batterye in wese verpligtend vir nuwe sonkragontwikkelaars. Aangesien sonkrag dikwels verantwoordelik is vir die meerderheid van mag in die dagmark voeg meer bou min waarde toe. Tans kom 95% van alle voorgestelde grootskaalse sonkragkapasiteit in die Kaliforniese tou met batterye.
5 lesse oor basters en vrae vir die toekoms
Die geleentheid vir groei in hernubare basters is duidelik groot, maar dit laat sommige vrae ontstaan ons groep by Berkeley Lab het ondersoek ingestel.
Hier is 'n paar van ons top bevindings:
-
Die belegging betaal in baie streke vrugte af. Ons het gevind dat terwyl die byvoeging van batterye by 'n sonkragaanleg die prys verhoog, dit ook die waarde van die krag verhoog. Deur opwekking en berging op dieselfde plek te plaas, kan voordele van belastingkrediete, konstruksiekostebesparings en bedryfsbuigsaamheid verkry word. As ons kyk na die inkomstepotensiaal oor die afgelope jare, en met die hulp van federale belastingkrediete, blyk dit dat die toegevoegde waarde die hoër prys regverdig.
-
Same-ligging beteken ook afwykings. Wind en sonkrag presteer die beste waar die wind- en sonkragbronne die sterkste is, maar batterye bied die meeste waarde waar hulle die grootste netwerkvoordele kan lewer, soos om opeenhoping te verlig. Dit beteken dat daar afwykings is wanneer die beste ligging met die hoogste waarde bepaal word. Federale belastingkrediete wat slegs verdien kan word wanneer batterye saam met sonkrag geleë is, kan in sommige gevalle suboptimale besluite aanmoedig
-
Daar is nie een beste kombinasie nie. Die waarde van 'n hibriede aanleg word deels bepaal deur die konfigurasie van die toerusting. Byvoorbeeld, die grootte van die battery relatief tot 'n sonkragopwekker kan bepaal hoe laat in die aand die aanleg krag kan lewer. Maar die waarde van nagkrag hang af van plaaslike marktoestande, wat deur die jaar verander.
-
Kragmarkreëls moet ontwikkel. Hibriede kan as 'n enkele eenheid of as afsonderlike entiteite aan die kragmark deelneem, met die sonkrag en berging wat onafhanklik bied. Hibriede kan ook óf verkopers óf kopers van krag wees, óf albei. Dit kan ingewikkeld raak. Markdeelnamereëls vir basters is steeds besig om te ontwikkel, wat aanlegoperateurs oorlaat om te eksperimenteer met hoe hulle hul dienste verkoop.
-
Klein basters skep nuwe geleenthede: Hibriede kragsentrales kan ook klein wees, soos sonkrag en batterye in 'n huis of besigheid. Sulke basters het standaard in Hawaii geword aangesien sonkrag die netwerk versadig. In Kalifornië voeg klante wat onderhewig is aan kragafsluitings om veldbrande te voorkom toenemend berging by hul sonnestelsels. Hierdie "agter-die-meter" basters vrae stel oor hoe hulle gewaardeer moet word, en hoe hulle tot netwerkbedrywighede kan bydra.
Hibriede begin net, maar baie meer is op pad. Meer navorsing is nodig oor die tegnologieë, markontwerpe en regulasies om te verseker dat die rooster en roosterpryse saam met hulle ontwikkel.
Alhoewel daar vrae bly, is dit duidelik dat basters kragsentrales herdefinieer. En hulle kan die Amerikaanse kragstelsel in die proses herskep.
Oor die skrywers
Joachim SeelSenior Senior Mediese Ingenieurswese, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Filiaal, elektrisiteitsmarkte en beleidsgroep, Lawrence Berkeley National Laboratory, en Will Gorman, Nagraadse Student Navorser in Elektrisiteitsmarkte en -beleid, Lawrence Berkeley National Laboratory
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
Verwante Boeke:
Die toekoms wat ons kies: die klimaatkrisis oorleef
deur Christiana Figueres en Tom Rivett-Carnac
Die skrywers, wat sleutelrolle in die Parys-ooreenkoms oor klimaatsverandering gespeel het, bied insigte en strategieë om die klimaatkrisis aan te spreek, insluitend individuele en kollektiewe optrede.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Die onbewoonbare aarde: lewe na opwarming
deur David Wallace-Wells
Hierdie boek ondersoek die potensiële gevolge van ongekontroleerde klimaatsverandering, insluitend massa-uitwissing, voedsel- en waterskaarste en politieke onstabiliteit.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Die ministerie vir die toekoms: 'n roman
deur Kim Stanley Robinson
Hierdie roman stel 'n nabye toekoms-wêreld voor wat worstel met die impak van klimaatsverandering en bied 'n visie vir hoe die samelewing kan transformeer om die krisis aan te spreek.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Onder 'n wit lug: die aard van die toekoms
deur Elizabeth Kolbert
Die skrywer ondersoek die menslike impak op die natuurlike wêreld, insluitend klimaatsverandering, en die potensiaal vir tegnologiese oplossings om omgewingsuitdagings aan te spreek.
Klik vir meer inligting of om te bestel
Uittreksel: Die mees omvattende plan wat ooit voorgestel is om globale verwarming te keer
geredigeer deur Paul Hawken
Hierdie boek bied 'n omvattende plan om klimaatsverandering aan te spreek, insluitend oplossings uit 'n reeks sektore soos energie, landbou en vervoer.
