Создаются массивные батареи, использующие энергию солнца

Прочитано: 140 раз(а)


Менее чем в миле от популярного у каякеров устья реки, кишащего морскими выдрами, ряд за рядом стоят высокие стальные белые шкафы, расположенные на низких бетонных платформах, пространство между которыми усеяно дорожками из гравия. Все тихо, за исключением слабого периодического гудения вентиляторов и карканья чаек над головой.

Прохожий может принять это место за склад самообслуживания, но здесь не хранится старая мебель и сувениры. Энергия солнца есть.

В течение всего дня электричество от солнечных батарей поступает в электрическую сеть Калифорнии, и его слишком много, чтобы использовать его в светлое время суток , когда спрос ниже. Излишки хранятся здесь, в аккумуляторной системе Moss Landing Elkhorn мощностью 182,5 мегаватт компании Pacific Gas & Electric.

Когда-то здесь располагалась крупнейшая в штате электростанция, работающая на ископаемом топливе. Элкхорн является одной из десятков литий-ионных аккумуляторных систем коммунального масштаба по всей стране, которые возвращают возобновляемую энергию обратно в сеть, когда это необходимо.

«Это будущее за пределами ископаемого топлива, будущее с чистым воздухом и стабильным климатом», — сказал Дэвид Хохшильд, председатель Калифорнийской энергетической комиссии.

Ряды белых ящиков Элкхорна, называемые батареями общего назначения, могут удерживать солнечную энергию до четырех часов. Это помогает закрыть важнейшее окно, когда солнце садится, когда десятки миллионов калифорнийцев возвращаются домой, включают свои кондиционеры и топят свои плиты, чтобы приготовить ужин, период, называемый «вечерней рампой».

Полностью заряженная электростанция в Элкхорне обеспечивает достаточное количество электроэнергии для мгновенных потребностей клиентов PG&E почти в 275 000 домов.

Хранилище позволяет коммунальному предприятию избегать получения электроэнергии от более дорогих электростанций, работающих на природном газе, которые необходимы только для пикового спроса. Всего через 10 дней после того, как аккумуляторная система была сертифицирована для эксплуатации, 17 апреля, она доказала свою состоятельность.

«Мы заряжали батареи по цене 10 долларов за мегаватт-час. Когда мы начали использовать эту мощность в пиковые периоды, она стоила 100 долларов за мегаватт-час», — заявила генеральный директор PG&E Патти Поппе на презентации системы на прошлой неделе.

В течение этого и прошлого года PG&E ввела в эксплуатацию шесть крупных объектов в штате, которые вместе могут хранить около 1000 мегаватт энергии. У него есть контракты еще на 2374,5 мегаватта до 2024 года.

PG&E также получает электроэнергию от установки по соседству с Элкхорном, принадлежащей Vistra Corp. из Техаса. Его мощность составляет 400 мегаватт, и в ближайшие годы планируется добавить еще 350 мегаватт.

По словам Хохшильда, в прошлом году в Калифорнии было установлено более 2 гигаватт аккумуляторных батарей, и теперь их больше, чем где-либо еще в мире.

«Это невероятная история успеха», — сказал он. «Очевидно, что мы вступили в золотой век хранения энергии».

Хранение происходит повсюду

Такие аккумуляторные батареи не уникальны для Калифорнии. По данным Американской ассоциации чистой энергии, восемь штатов поставили перед собой цели по хранению энергии, чтобы сбалансировать ветровую и солнечную энергию, и ожидается, что другие штаты сделают то же самое по мере падения цен.

Без возможности хранить энергию солнечная энергия не так полезна, как могла бы быть. И по мере того, как в национальную электрическую сеть добавляется больше возобновляемой энергии, потребность в хранении растет.

В Орегоне предприятие по производству возобновляемой энергии в Уитридже, принадлежащее Portland General Electric, оснащено аккумуляторной батареей мощностью 30 мегаватт, подключенной к ветровой и солнечной установке мощностью 350 мегаватт.

Компания Florida Power & Light строит хранилище на солнечных батареях мощностью 409 мегаватт, «достаточно для питания Диснейуорлда в течение примерно семи часов», — говорится в сообщении компании.

Аккумуляторная установка, строящаяся в Центре хранения энергии Manatee в Пэррише, штат Флорида, имеет достаточную мощность для питания примерно 329 000 домов в течение более двух часов и эквивалентна 100 миллионам батарей iPhone.

В этом месяце штат Нью-Йорк объявил о шести парных проектах по хранению солнечных батарей и аккумуляторов, которые будут хранить 159 мегаватт электроэнергии.

Вместе эти объекты означают сотни тысяч домов, которым не потребуется электроэнергия от электростанции, работающей на природном газе, в пиковый период, когда солнце садится.

«Батарея может заменить это», — Пол Денхолм, аналитик по энергетике из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии в Голдене, штат Колорадо.

Типичный дом потребляет в среднем около 1,25 киловатт электроэнергии в час, сказал Джейсон Бервен, вице-президент по хранению энергии Американской ассоциации чистой энергии.

По словам Денхольма, батарея мощностью 1 мегаватт может питать около 330 домов, и многие устанавливаемые батареи имеют четыре часа энергии, которых достаточно, чтобы обеспечить эти дома в периоды пикового спроса.

Такие гибридные солнечные батареи могут стать одной из самых важных энергетических тенденций 2020-х годов, сказал Иоахим Сил, научный сотрудник отдела рынков электроэнергии и политики Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.

По его словам, почти половина запланированных в стране солнечных установок общей мощностью 675 гигаватт предлагается как часть гибридной солнечной батареи.

Проблемы возобновляемой энергетики

Распространенный аргумент против использования возобновляемых источников энергии заключается в том, что солнце не всегда светит и ветер не всегда дует, когда нужно электричество. Без хранения возобновляемая энергия может обеспечить только около 50% потребностей страны в энергии.

По словам Денхольма, добавьте аккумуляторные батареи к сети, и внезапно можно будет представить себе получение 80% или 90% электроэнергии страны из безуглеродных источников, таких как ветер, солнечная, ядерная и гидроэлектроэнергия.

Но хранение — это только одна часть головоломки, признал он. Чтобы получить эти 80% или 90%, энергосистема США должна быть модернизирована, чтобы она могла легко перемещать энергию из того места, где она хранится, туда, где она необходима. По некоторым оценкам, система передачи электроэнергии должна расшириться на 60% в течение следующего десятилетия.

Надвигаются другие блокпосты. Создание достаточной емкости хранилища будет означать преодоление задержек в цепочке поставок и преодоление роста цен на сырье, такое как никель, кобальт и литий, которые используются для создания батарей.

Аккумуляторы Elkhorn были произведены компанией Tesla, у которой есть заводы в Калифорнии и Неваде. Но большинство аккумуляторов общего назначения поступают из Кореи, Японии и Китая. Карантин из-за COVID-19 замедлил производство и затруднил доставку.

США работают над переносом производства сюда, но на это потребуется время. В прошлом месяце администрация Байдена объявила об инвестициях в размере 3 миллиардов долларов в предприятия по производству и переработке аккумуляторов, чтобы улучшить внутреннюю цепочку поставок.

Еще одна проблема заключается в том, что при неправильных условиях литий-ионные батареи могут перегреться и вызвать возгорание.

На объекте Vistra Moss Landing произошло два таких инцидента: один в феврале и один в сентябре прошлого года. Вышедший из строя подшипник в вентиляционной установке произвел дым, который привел в действие спринклерную систему. Вода повредила батареи, в результате чего некоторые из них перегрелись, что привело к образованию большего количества дыма и выделению большего количества воды. Примерно 7% модулей были уничтожены, говорится в отчете компании об инциденте.

В обоих случаях никто не пострадал, но объект был закрыт после февральского инцидента. Компания заявляет, что планирует вернуть его в онлайн к концу лета.

Пожар на аккумуляторной установке в Аризоне в апреле также остановил ее на несколько месяцев.

Сторонники указывают, что ни одна энергетическая система не является полностью безопасной. В 2017 году проливные дожди перегрузили плотину Оровилль в Калифорнии, что потребовало эвакуации 180 000 человек на время устранения эрозии фундамента. В 1979 году на АЭС «Три-Майл-Айленд» в Пенсильвании произошла частичная авария.

По данным Управления безопасности трубопроводов и опасных материалов Министерства транспорта США, в период с 2002 по 2021 год произошло 680 серьезных происшествий на трубопроводах природного газа, опасных жидкостей и сжиженного природного газа, в результате которых 260 человек погибли и 1109 получили травмы.

Будущее за хранением энергии

Сегодня в Соединенных Штатах установлено около шести гигаватт аккумуляторных батарей, и еще 14 гигаватт находятся в стадии разработки, сказал Джон Хенсли, вице-президент по исследованиям Американской ассоциации чистой энергии.

По оценкам, к концу десятилетия в национальной энергосистеме будет достаточно батарей, чтобы удерживать 75 гигаватт возобновляемой энергии. По словам Денхольма, этого электричества достаточно для питания почти 50 миллионов домов в течение часа или для работы кондиционеров в 38 миллионах домов после захода солнца.

По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, емкость хранилища может вырасти до 650 гигаватт к 2050 году, а затраты, как ожидается, снизятся на целых 88%. За последнее десятилетие они уже упали более чем на 90%.

«Эти проекты строятся, потому что они экономичны», — сказал Денхолм. «Это не вызвано политиками, говорящими: «Вам нужно построить хранилище». Это основано на моделировании, которое показывает коммунальным предприятиям, что это самый экономичный ресурс».

Когда энергетический переход завершится, свет будет гореть так же, как и всегда, но электричество, питающее его, будет поступать из других мест, чем сегодня.

По словам Бурвена, с более гибкой энергосистемой избыточная мощность в одном районе может быть немедленно направлена ​​​​там, где она необходима, а батареи заполняют пробелы.

«Только потому, что в Юте солнце садится, оно все еще светит в Калифорнии», — сказал он. «А когда в Калифорнии заходит солнце, на Великих равнинах ревет ветер».

Создаются массивные батареи, использующие энергию солнца



Новости партнеров