Южная Африка находится на решающем этапе своего энергетического перехода: она пытается декарбонизировать свою экономику (отказаться от угля) и обеспечить всем доступ к надежной и доступной энергии. Хранение возобновляемой энергии очень важно для этого перехода. Солнечная и ветровая энергия не всегда доступны. Чтобы поддерживать стабильность национальной сети, возобновляемая энергия должна где-то храниться и надежно поставляться.

Страна уже добилась успехов в интеграции возобновляемых источников энергии в свою энергосистему через Программу закупок независимых производителей возобновляемой энергии . С 2010 года это привлекло 110 частных независимых энергетических проектов , которые инвестировали 277,2 млрд рандов (14,6 млрд долларов США) в возобновляемые источники энергии.

Однако путь Южной Африки к устойчивому энергетическому будущему осложняется проблемами с технологиями хранения энергии.

Как инженер-электрик и исследователь , я занимаюсь энергетическими переходами и различными барьерами на пути внедрения возобновляемой энергии в странах Африки к югу от Сахары. Мое последнее исследование посвящено изучению роли накопления энергии в энергетическом переходе Южной Африки .

Я просмотрел всю существующую литературу по технологиям хранения энергии, политике и тенденциям рынка в Южной Африке, чтобы определить общее состояние хранения возобновляемой энергии. Я также хотел узнать, как хранение возобновляемой энергии может принести больше возобновляемой энергии в национальную сеть и сделать сеть более надежной.

Существуют различные типы хранения энергии. Например, литий-ионные аккумуляторы могут хранить энергию в разных объемах, от небольших (размером с телефон) до больших (размером с город), в зависимости от их размера и назначения.

Гидроаккумулирующая гидроэнергетика — еще один способ хранения энергии. Это делается путем перекачивания воды из нижней плотины в верхнюю плотину в непиковые часы, а затем ее сброса для выработки электроэнергии при необходимости. Это похоже на перезаряжаемую батарею, но использует воду и гравитацию.

Другими вариантами являются устройства для хранения тепловой энергии , которые нагревают или охлаждают вещества, чтобы энергия могла быть использована позже. Продолжаются дискуссии о потенциале зеленого водорода для хранения энергии .

Мои исследования показали, что в прошлом схемы гидроаккумулирования были значительной частью планов ЮАР по расширению мощностей по производству электроэнергии. Однако интерес к этой форме хранения возобновляемой энергии снизился. Это в основном из-за опасений в отрасли, что в будущем может не хватить воды, чтобы сделать это возможным.

Сегодня крупные системы аккумуляторных батарей на основе возобновляемых источников энергии рассматриваются как наилучший вариант будущего хранения возобновляемой энергии, поскольку государственная электроэнергетическая компания Южной Африки Eskom начинает создавать аккумуляторные хранилища .

Застрял с углеродом

Переход ЮАР к низкоуглеродной энергетической системе осложняется рядом факторов.

Во-первых, существует историческая зависимость от угля из-за его изобилия и экономической важности горнодобывающей промышленности . Эта зависимость создает сопротивление изменениям , как политическим, так и экономическим.

Во-вторых, не хватает инвестиций в расширение национальной сети. Ее нужно модернизировать, чтобы в нее можно было подавать возобновляемую энергию. Eskom имеет огромное долговое бремя . Поскольку большая часть доходов направляется на обслуживание долга, у Eskom ограниченные средства на улучшение инфраструктуры.

Еще одной проблемой являются краткосрочные или непоследовательные политические обязательства правительства. Они могут создавать неопределенность относительно будущего инвестиций в чистую энергию, затрудняя долгосрочное планирование для предприятий.

Однако планирование необходимо. Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, непостоянны, и их выход колеблется в зависимости от погодных условий и времени суток. Чтобы решить эту проблему, такие страны, как Великобритания, Германия и США, создали хранилища масштаба сети: большие системы, которые хранят электроэнергию для последующего использования. Это помогает сбалансировать спрос и предложение в электросети.

Сетевое хранение включает батареи и другие технологии, такие как хранение энергии на сжатом воздухе . Южная Африка, сталкивающаяся с аналогичными проблемами с прерывистостью возобновляемой энергии, могла бы выиграть от внедрения этих проверенных технологий хранения энергии.

Стимулы, навыки, регулирование

Технологии хранения энергии, в частности батареи, снижают выбросы парниковых газов. Фактически, они могут способствовать декарбонизации.

Но высокие затраты — это проблема. Правительство и частный сектор должны сотрудничать, чтобы создать финансовые стимулы и поддержать исследования и разработки в области решений по хранению энергии.

Также крайне важно сформировать квалифицированную рабочую силу, обладающую местным опытом в области технологий хранения энергии.

Аккумуляторные батареи могут быть технически способны предоставлять существенные услуги для сети. Но если ни в каких правилах или рекомендациях не указано явно, что хранилища могут предоставлять эти услуги, коммунальные службы и операторы рынка могут не захотеть инвестировать в системы хранения возобновляемой энергии. Необходимы правила, чтобы явно признать, что аккумуляторные батареи для хранения возобновляемой энергии являются ключевой частью энергетических рынков и предоставляют существенные услуги для сети.

Четкие рекомендации по техническим требованиям, участию на рынке и механизмам компенсации позволят аккумуляторным системам внести вклад в более устойчивую, эффективную и надежную энергетическую систему.

Политика, партнерство, общественность и планирование

Во-первых, правительство должно проводить четкую и поддерживающую политику, которая создает стимулы для инвестиций в технологии хранения энергии. Налоговые льготы, субсидии и гранты на исследования и разработки являются политикой, практикуемой во всем мире и работающей хорошо.

Во-вторых, укрепление партнерских отношений между университетами, исследовательскими институтами и частным сектором может стимулировать инновации и сокращать расходы. Совместные усилия могут найти решения, адаптированные к уникальным энергетическим потребностям Южной Африки.

В-третьих, решающее значение имеет осведомленность и понимание обществом преимуществ хранения энергии. Образовательные кампании и инициативы по вовлечению общественности могут сформировать общественную поддержку технологий чистой энергии. Это облегчит получение широкой поддержки чистой энергии.

Наконец, интеграция хранения энергии в национальное энергетическое планирование имеет важное значение. Это означает, что решения по хранению энергии должны стать ключевой частью того, как страна производит и использует энергию, особенно в крупных будущих проектах.