بازار ذخیره انرژی در مقیاس شبکه به سرعت در حال رشد است

- Apr 10, 2018-

محققان Eric Hittinger و اریک ویلیامز از دانشگاه راچستر در ایالات متحده در گزارش این گزارش اشاره کردند که مصرف باتری با هزینه پایین باعث تغییر ساختار صنعت برق و صنعت خودرو و همچنین نحوه کار خانه، کسب و کار، و شرکتهای برق تولید و استفاده از برق می کنند. مهمتر از همه، تحقیقات آنها نشان می دهد که تکنولوژی ذخیره سازی انرژی "مقاوم در برابر آینده" است و می تواند به درستی کار کند، صرفنظر از اینکه سیستم تغذیه چگونه تکامل یافته است. با توجه به کاهش قیمت ها و حمایت از سیاست های دولت، بازار ذخیره انرژی شبکه به سرعت در حال افزایش است.

640.webp.jpg

بر اساس تحقیقات تکنسین های مربوط به عملیات شبکه و هزینه ها، فن آوری های جدید ذخیره انرژی می توانند راه خانه ها، کسب و کارهای آمریکایی و شرکت های برق را تولید و استفاده از برق را تغییر دهند.



ذخیره سازی انرژی باتری لیتیوم یون در ایالات متحده


رفتار متعادل


استقرار ذخیره سازی در این مورد به سادگی صرفه جویی در مصرف برق برای استفاده بعدی است. این مانند تعداد زیادی از باتری های قابل شارژ است که بسیار بزرگتر از ظرفیت باتری تلفن های همراه هستند و ممکن است به شبکه برق متصل شوند.


براساس یک نظرسنجی که توسط موسسه تحقیقاتی GTM انجام شده، میانگین رشد سالانه در پنج سال آینده حدود 50 درصد خواهد بود. صنعت برق ایالات متحده ظرفیت ذخیره سازی 1 گیگابایت را بین سال های 2013 تا 2017 نصب کرده است که به اندازه کافی برای عرضه 16 میلیون لپ تاپ با چند ساعت قدرت است.


اگر چه این ظرفیت ذخیره انرژی کمتر از 0.2٪ از میانگین مصرف برق ایالات متحده است، تحلیلگران پیش بینی می کنند که از 2017 تا 2018، ظرفیت ذخیره انرژی دو برابر خواهد شد و رشد سریع در ایالات متحده و جهان را حفظ خواهد کرد.


اگر مردم می خواهند بدانند چرا این روند یک مشکل بزرگ است، ابتدا تصور کنید که چگونه برق کار می کند. منبع تغذیه برای خانه ها و محل های کار نیاز به یک دنیای پنهانی پیچیده و یک سری از اقدامات متعادل متعادل برای تبلیغ، زیرا ظرفیت ذخیره انرژی شبکه معمولا بسیار کوچک است. پس از اینکه نیروگاهها برق تولید می کنند، معمولا برق در طول خط انتقال برق با سرعت نور انتقال می یابد و بیشتر برق به سرعت مصرف می شود.


بدون وسیله ای برای ذخیره برق، کمپانی های برق باید به اندازه کافی برق تولید کنند تا به تقاضا برسند، از جمله ساعت های پیک.


این جایی است که صنعت برق از بیشتر صنایع متفاوت است. تصور کنید چه اتفاقی می افتد اگر سازنده خودرو مجبور باشد این کار را انجام دهد. وقتی مردم یک ماشین را خریدند، مجبور بودند آن را از دروازه کارخانه خارج کنند. خط مونتاژ تولید ممکن است بسته به ترجیحات مصرف کننده، سرعت بخشید یا کم کند. این به نظر می رسد دیوانه و مسخره، درست است؟ اما اپراتورهای شبکه نیاز به تعادل قدرت و تقاضای هر چند ثانیه با باز کردن و بسته شدن نیروگاه ها.


به همین دلیل است که رونق انبارداری ذخیره انرژی باعث تغییرات بزرگی خواهد شد. در صورت لزوم، دستگاه ذخیره سازی معادل یک انبار است که می تواند مقادیر زیادی از قدرت را در زمان های دیگر کافی نگه دارد.


گسترش فن آوری ذخیره سازی انرژی


ذخیره سازی انرژی می تواند انرژی الکتریکی را به طرق مختلفی تامین کند، که اساسا معادل یک چاقوی ارتش سوئیس چند منظوره از شبکه برق است. این می تواند به کاهش نوسانات کوتاه مدت قدرت، مدیریت تقاضای حداکثر قدرت و یا به عنوان منبع قدرت پشتیبان برای جلوگیری از خاموشی و یا بازگرداندن قدرت کمک کند. با استفاده از آب و برق، کسب و کارها و مصرف کنندگان که بیشتر انرژی های تجدیدپذیر را آنلاین می سازند بدون ظرفیت ذخیره سازی اضافی، شبکه ممکن است برای تعادل دشوار باشد.


این می تواند در هر اندازه شبکه، و همچنین در هر نقطه از شبکه، از سیستم های ذخیره سازی انرژی خانگی خانه به نیروگاه های ذخیره سازی پمپ، که مناسب برای قدرت شهرستان های کوچک است، مستقر است. اگر چه دستگاه ذخیره سازی انرژی در واقع انرژی الکتریسیته مصرف می کند و هیچ انرژی الکتریکی تولید نمی کند، اما کسب و کار قدرت را ارزان تر می کند. با افزایش ظرفیت ذخیره سازی انرژی، مردم انتظار دارند شبکه بتواند پایدار و انعطاف پذیرتر شود.


سیستم های ذخیره انرژی نیز ممکن است بسیار متفاوت از انرژی تولید شده از انرژی خورشیدی یا باد باشد. به عنوان مثال، انرژی خورشیدی می تواند تنها زمانی تولید شود که نور آفتاب کافی وجود داشته باشد و انرژی باد تنها زمانی می تواند برق تولید کند که برق باد باشد.


اما به طور کلی، در حال حاضر لازم نیست. اگر چه این صنایع انرژی تجدید پذیر به سرعت در حال توسعه و رشد می کنند، تولید برق بادی فقط 6 درصد برق ایالات متحده را تشکیل می دهد و تولید برق خورشیدی کمتر از 2 درصد است. اما در حال حاضر شبکه می تواند تقریبا تمام این برق را استفاده کند.


اپراتورهای شبکه عادت دارند به مدیریت منبع تغذیه و تقاضای متغیر باشند و می توانند انرژی باد و انرژی خورشیدی خود را غیر قابل پیش بینی تر اداره کنند، اما به عنوان کمپانی ها، کسب و کارها و مصرف کنندگان بیشتر انرژی های تجدیدپذیر آنلاین را مدیریت می کنند، بدون نیاز به ذخیره انرژی اضافی، شبکه مشکل تر می شود.


برای اطمینان، اپراتورهای هیدرولیک مدتهاست که برق را ذخیره می کنند. ایالات متحده دارای 22 گیگابایت ظرفیت ذخیره سازی پمپ است که تقریبا 2 درصد از تولید برق ایالات متحده را تشکیل می دهد. با این حال، تکیه بر مخازن بزرگ که در ساخت و ساز نزدیک به بازار برق دشوار است، پتانسیل رشد این گزینه انرژی را محدود کرده است.


رقابت با تولید برق گاز طبیعی


هنگامی که مقیاس ذخیره سازی انرژی گسترش می یابد، آب و برق قادر خواهد بود به راحتی پیک تقاضا برای برق، کاهش ظرفیت کل، و کاهش قدرت نیرو. اگر آنها بتوانند به جای ساخت نیروگاه های جدید، در ذخیره سازی انرژی به منظور تامین برق در ساعت های پیک، تکیه کنند، اما می توانند حتی بیشتر را ذخیره کنند.


با این حال، ذخیره سازی انرژی تنها تکنولوژی صنعت نیست و فن آوری های دیگر مزایای مشابهی دارند. شرکت های آب و برق می توانند خطوط انتقال جدید را نصب کنند یا به نیروگاه های انعطاف پذیر گاز طبیعی متصل شوند که اساسا بزرگترین رقبا برای سیستم های ذخیره انرژی هستند.


تولید برق گاز طبیعی در حال حاضر حدود یک سوم برق در ایالات متحده تولید می کند و بسیاری از مزایای سیستم های ذخیره انرژی را نیز دارد، زیرا این نیروگاه ها می توانند به راحتی روشن و خاموش شوند. قیمت گاز طبیعی نسبتا کم است که به دلیل استفاده گسترده از تکنولوژی شکستن هیدروژن و کاهش هزینه های استخراج معادن به نصف می باشد که ممکن است رشد ظرفیت ذخیره انرژی ایالات متحده را تاخیر دهد.


اگر قیمت سیستم ذخیره انرژی به اندازه کافی پایین باشد، ممکن است کارایی اقتصادی تولید برق گاز طبیعی را تهدید کند.


تولید برق طبیعی از سال 2000 به بیش از همه تبدیل شده است، و جایگزین نیاز به تولید انرژی زغال سنگ شده است. با این حال، اگر هزینه ذخیره انرژی به اندازه کافی پایین باشد، این وضعیت ممکن است معکوس شود و سیستم ذخیره انرژی ممکن است اقتصاد تولید برق گاز طبیعی را تهدید کند.


کمک دولت و عملکرد بهتر باتری


یکی از دلایل اینکه صنعت ذخیره سازی انرژی در حال افزایش است این است که توسط تمام سطوح دولت در ایالات متحده ترویج شده است. کالیفرنیا، مریلند، نیوجرسی، و نوادا، یارانه ها یا پذیرش اجباری برای استقرار ذخیره انرژی را فراهم می کنند یا هر دو. مجلس قانونگذاری هاوایی اقدامات مشابهی را انجام می دهد.


با وجود تلاش های دولت ترامپ برای به حداکثر رساندن بهره برداری از سوخت های فسیلی، برخی از دولت های محلی پایه های قانونی برای صنعت ذخیره سازی انرژی را برای اولین بار رقابت می کنند به طور مستقیم در بازار انرژی عمده فروشی باز.


پیشرفت در تکنولوژی باتری نیز تأثیر داشته است. فن آوری باتری تحت تاثیر طراحی یون لیتیوم پیشرفت بزرگی است و هزینه پایین تر شده است.


باتری های لیتیوم یون جزء اصلی این سیستم تولید برق متصل به شبکه هستند و جزء کلیدی از خودروی الکتریکی به سرعت در حال رشد آمریکایی است. به عنوان مثال، باتری یون لیتیوم مورد استفاده در سیستم باتری داخلی Tesla Powerwall همان است که باتری یون لیتیوم مورد استفاده در خودرو الکتریکی آن است.


باتری لیتیوم در مقیاس شبکه معمولا با باتری های خودرو متفاوت است، اما از تکنولوژی مشابه استفاده می کند. قیمت سیستم های باتری لیتیوم یون در مقیاس وسیع از حدود 2100 دلار در هر کیلووات ساعت در سال 2010 به حدود 1200 دلار در سال 2015 کاهش می یابد و انتظار می رود که با کاهش 40 درصد کاهش یابد.


فن آوری ذخیره سازی انرژی و توسعه شبکه برق آینده


در حال حاضر، نسبتا کم حجم ظرفیت ذخیره انرژی شبکه شبکه به دلیل این واقعیت است که از 17.2 میلیون وسیله نقلیه خریداری شده در ایالات متحده در سال 2017، تنها 200،000 خودروهای الکتریکی است. از آنجا که قیمت فعلی باتری هنوز بسیار گران است.


برای اکثر رانندگان ایالات متحده، استفاده از اتومبیل های الکتریکی پول صرفه جویی نمی کند. با این حال، کارشناسان بازار پیش بینی می کنند که هزینه مالکیت وسایل نقلیه الکتریکی در یک دهه کمتر از خودروهای بنزینی است و همچنان به کاهش قیمت ها ادامه خواهد داد.


به طور مشابه، برای شبکه، اگر قیمت ذخیره انرژی به اندازه کافی پایین باشد، بازار بالقوه آن ممکن است از 1 گیگاوات ساعت به ده ها یا حتی صدها هزار مگاوات ساعت افزایش یابد.


اگر این اتفاق بیفتد، انرژی باد و انرژی خورشیدی رقابتی خواهد شد و به طور فزاینده جایگزین نیروگاه های فعلی زغال سنگ و گاز طبیعی در ایالات متحده خواهد شد.


این سیستم ذخیره انرژی ارزان قیمت همچنین قیمت وسایل نقلیه الکتریکی را کاهش می دهد و میزان مصرف بنزین و دیزلی که توسط آمریکایی ها استفاده می شود را کاهش می دهد. امروزه صنعت برق و صنایع خودرو تقریبا همانند 50 سال پیش است، اما دنیای باتری با هزینه پایین، آنها را به شیوه هیجان انگیز و بی سابقه تغییر خواهد داد.


مهم نیست چه اتفاقی می افتد، مردم بر این باورند که توسعه تکنولوژی ذخیره سازی انرژی "آینده گرا" است؛ زیرا این کار به خوبی در شبکه های فعلی و فن آوری های مختلف تولید انرژی کار می کند. اگر صنعت باد و انرژی خورشیدی در حال حرکت است، ذخیره انرژی بیشتر ارزشمند خواهد بود.


اما اگر توسعه شبکه برق در جهت دیگری قرار گیرد، مانند تکیه بر نیروگاه های بزرگ و گران قیمت، ذخیره انرژی به راحتی می تواند تقاضای حداکثر قدرت بدون ظرفیت باقی مانده را مدیریت کند. حتی اگر روشن نیست که شبکه آینده چگونه ظاهر خواهد شد، مردم بر این باورند که می توانند عملیات و توسعه شبکه را با روش های جدید حفظ کنند.