Adunay ba mga disbentaha sa lebel sa grid nga mga sistema sa pagtipig sa enerhiya?
Kung maghisgot ta bahin sa nabag-o nga enerhiya, kanunay adunay kini nga elepante sa kwarto nga ang tanan daw nagsayaw palibot sa - storage. Ang pagtipig sa enerhiya sa lebel sa grid hayag kaayo sa papel, ug kinahanglan gyud kung buhaton naton ang hangin ug solar nga sukod. Apan ang mga disbentaha sa lebel sa grid nga mga sistema sa pagtipig sa enerhiya dali nga natapok sa higayon nga imong gikalot ang mga brosyur sa pagpamaligya ug mga subsidyo sa gobyerno.
Ang una nga butang nga makaigo kanimo mao ang gasto. Dili lang ang nag-una nga paggasto sa kapital, nga igo-sa mata, apan ang mga gasto sa operasyon nga nagpadayon sa pagdugo sa salapi matag tuig. Kuhaa ang Hornsdale Power Reserve sa South Australia - Tesla's dako nga proyekto sa baterya gikan sa 2017 nga ang tanan ganahan nga hisgotan isip usa ka istorya sa kalampusan. Sigurado, gipalig-on niini ang grid sa panahon sa frequency nga mga panghitabo, apan ang 150 MW / 194 MWh nga sistema nagkantidad ug mga $90 milyon nga AUD (www.abc.net.au). Mogana kana sa $600,000 kada megawatt{15}}oras nga kapasidad sa pagtipig. Alang sa usa ka sistema nga nagdaot sa matag siklo sa pagsingil.
Ang Lithium-ion nga mga baterya, nga nagdominar sa grid storage market karon, mawad-an og halos 2-3% sa ilang kapasidad matag tuig gumikan lang sa pagkatigulang sa kalendaryo, bisan kung dili nimo kini magamit pag-ayo. Unya adunay cycle degradation sa ibabaw niana. Kadaghanan sa mga komersyal nga sistema sa baterya gigarantiyahan sa hapit 80% nga kapasidad pagkahuman sa 10 ka tuig, nga nagpasabut nga nagbayad ka alang sa pagtipig nga hinayhinay nga nag-alisngaw. Ang ekonomiya makatarunganon ra sa piho nga mga kaso sa paggamit sama sa frequency regulation diin nagbayad ka og mga premium nga rate sa millisecond nga mga oras sa pagtubag.
Ang mga kabalaka sa kaluwasan dili usab makakuha og igong pagtagad. Ang tanan nahinumdom sa dihang ang pasilidad sa baterya sa Moss Landing sa California nasunog niadtong 2021. Kadto maoy 300 MW / 1,200 MWh nga instalasyon - usa sa kinadak-an sa kalibotan niadtong panahona - ug kinahanglan kining isira sulod sa mga bulan. Unya nasunog na usab sa 2022 (www.energy{10}}storage.news). Dili kini gagmay nga mga sunog sa kusina ang among gihisgutan. Lithium{14}}ion thermal runaway nga mga panghitabo hilabihan ka lisud nga mapalong ug buhian ang makahilong mga gas. Ang departamento sa kabomberohan kinahanglan nga pasagdan kini nga masunog ang kaugalingon samtang gipugngan ang tanan nga dili madakpan.
Ang California nag-instalar sa pagtipig sa baterya sama sa buang, apan nagdagan sila niining sukaranan nga problema diin ang mga baterya mahimo ra nga ma-discharge sulod sa mga 4 ka oras sa rated nga gahum. Maayo kana alang sa peak shaving sa kagabhion kung motidlom ang adlaw, apan walay kapuslanan alang sa daghang-adlaw nga mga panghitabo sa panahon o seasonal nga mga kausaban. Kinahanglan nimo ang 50-100 ka pilo nga mas daghan nga kapasidad sa pagtipig aron madumala ang usa ka semana nga madag-umon nga panahon sa tingtugnaw, nga naghimo sa kaduhaduhaan na nga ekonomiya nga hingpit nga dili makatarunganon.
Tugoti ako nga ilabay ang pipila ka mga teknikal nga numero kanimo. Usa ka tipikal nga utility-scale lithium-ion nga sistema sa baterya adunay round-episyente sa biyahe nga duolan sa 85-90%, nga maayo paminawon hangtod nga imong maamgohan nga 10-15% na sa imong kusog nga mawala na lang sa init. Sa matag 100 MWh nga imong gitipigan, makuha ra nimo ang 85-90 MWh. Itandi kana sa pumped hydro storage sa 70-80% nga kahusayan - oo kini mas ubos, apan ang pumped hydro makatipig og enerhiya sulod sa mga bulan nga walay mahinungdanong mga kapildihan, samtang ang mga baterya nag-self-discharge sa mga 1-3% kada bulan.
Ang bahin sa kinaiyahan mahimong gubot usab. Ang pagmina sa lithium, cobalt, nickel - dili kini limpyo nga proseso. Adunay kini nga taho sa 2020 nga nagpakita nga ang paghimo sa baterya nagpatunghag hinungdanon nga mga pagbuga sa CO2, bisan diin sa sakup nga 60-150 kg CO2 matag kWh nga kapasidad sa baterya depende sa pagsagol sa enerhiya nga gigamit sa produksiyon. Kung ang imong grid nagdagan pa sa karbon samtang nagtukod ka sa pagtipig sa baterya, sa panguna gibalhin nimo ang mga pagbuga sa carbon sa palibot kaysa sa pagwagtang niini.
Unya adunay problema sa kadena sa suplay sa materyal. Nakita na namo ang pagsaka sa presyo sa lithium, ug kadto sa wala pa ang dako nga ramp-sa produksyon sa EV. Ang pagtipig sa grid ug mga de-koryenteng salakyanan nakigkompetensya alang sa parehas nga mga materyales sa baterya, ug wala’y igo nga kapasidad sa produksiyon aron matagbaw ang duha nga mga merkado sa mga timbangan nga gihisgutan. Ang ubang mga analista nagtagna sa kakulang sa lithium sa tuig 2025 o 2026. Maayong swerte sa paghimo og terawatt-mga oras sa pagtipig kung dili nimo makuha ang mga materyales.
Ang mga baterya sa pag-agos padayon nga gi-promote isip solusyon, apan kini "sa hapit na nga suok" sa mga dekada na karon. Ang densidad sa enerhiya makalilisang - vanadium flow batteries nagdumala mga 20-30 Wh/kg kumpara sa lithium-ion's 200+ Wh/kg. Kana nagpasabut nga daghang mga tangke sa solusyon sa electrolyte, daghang mga tubo nga mahimong motulo, mga bomba nga mokonsumo sa kuryente ug nanginahanglan pagmentinar. Ug bisan pa sa tanan nga mga saad, ang na-install nga base sa mga baterya sa daloy sa tibuuk kalibutan gamay pa kung itandi sa lithium-ion. Tingali adunay usa ka rason alang niana.
Ang pumped hydro naglangkob sa mga 95% sa global grid storage capacity karon, apan dili nimo kini mahimo bisan asa. Kinahanglan nimo ang husto nga geograpiya - duha ka dagkong reservoir sa lain-laing mga elevation, mas maayo nga duol sa transmission infrastructure. Ang pagtugot sa kalikopan lamang mokabat ug mga tuig. Sa dihang gisugyot sa Pacific Gas & Electric ang usa ka pumped hydro facility sa California bag-o lang, ilang gitan-aw ang 8-10 ka tuig para lang sa pagtugot ug mga pagtuon sa kalikopan sa wala pa maguba. Ug kana sa paghunahuna nga wala’y mga kaso gikan sa mga grupo sa kalikopan nga nabalaka bahin sa mga puy-anan sa isda.
Ang mga hagit sa paghiusa sa grid angayan sa ilang kaugalingon nga diskusyon. Ang pagdugang sa daghang kantidad sa pagtipig nanginahanglan pag-upgrade sa mga transformer, mga sistema sa pagpanalipod, imprastraktura sa pagkontrol. Dili kini plug-ug-play. Kung ang mga baterya paspas nga nag-discharge, mahimo silang makamugna og mga isyu sa kalidad sa kuryente - nga pag-usab-usab sa boltahe, mga harmonic distortion. Ang grid wala gidesinyo para sa libu-libo nga gipang-apod-apod nga mga sistema sa baterya sa tanan nga pag-charge ug pagdiskarga nga semi-sa random nga paagi base sa solar nga produksyon ug oras-sa-paggamit nga mga signal sa presyo.
Ang CAISO grid operator sa California kinahanglan nga maghimo ug hingpit nga bag-ong mga lagda sa merkado ug mga sistema sa pag-bid aron ma-accommodate ang storage, ug ila pa kining gihuna-huna. Ang pagtipig mahimong makaapil sa mga merkado sa enerhiya, mga merkado sa kapasidad, mga merkado sa dugang nga serbisyo - apan ang mga lagda lahi sa matag hurisdiksyon ug kini nagpadayon sa pagbag-o. Kana nga kawalay kasiguruhan sa regulasyon nagpalisud sa paggasto sa mga proyekto tungod kay ang mga mamumuhunan wala mahibal-an kung unsang mga sapa sa kita ang ilang masaligan.
Anaa usab kining katingad-an nga manok-ug-problema sa itlog sa pagtipig ug pag-deploy sa renewable energy. Kinahanglan nimo ang dugang nga pagtipig aron mahimo ang daghang mga mabag-o, apan mahal ang pagtipig, nga naghimo sa hiniusa nga sistema nga labi ka mahal, nga nagpahinay sa pag-deploy sa nabag-o. Nakit-an kini sa Germany sa lisud nga paagi - nagbutang sila og daghang solar ug hangin apan dili igo nga pagtipig, mao nga ilang gipugngan ang mga nabag-o nga henerasyon kung ang produksiyon molapas sa panginahanglan, o pagpabuto sa mga tanum nga fossil fuel kung dili mohuros ang hangin.
Ang isyu sa gitas-on sa kinabuhi nakasamok kanako labaw sa kadaghanan sa ubang mga hinungdan. Ang usa ka planta sa kuryente sa natural gas mahimong modagan sulod sa 30-40 ka tuig uban ang regular nga pagmentinar. Ang mga pasilidad sa pumped hydro milungtad sa 50-100 ka tuig. Lithium-ion nga mga baterya? Nagtan-aw ka sa 10-15 ka tuig sa wala pa ilisan, tingali 20 kung imong gipanganak sila ug dili hingpit nga ma-charge/discharge. Kana nagpasabut nga ilisan ang tibuuk nga mga pag-install sa baterya sa daghang beses sa kinabuhi sa mga solar panel o mga wind turbine nga kinahanglan nilang suportahan. Ang mga gasto sa siklo sa kinabuhi dili madugangan paborable.
Ug wala pa ko makasulod sa mga kinahanglanon sa paggamit sa yuta. Ang mga instalasyon sa baterya nagkinahanglan ug dakong luna,{1}}kontrolado sa klima nga mga bilding, sistema sa pagsumpo sa sunog, koral sa seguridad. Ang 100 MWh nga pasilidad sa baterya mahimong mookupar sa pipila ka ektarya. I-multiply kana sa gatusan o liboan sa mga pasilidad nga gikinahanglan alang sa seryoso nga grid-scale storage ug naghisgot ka bahin sa daghang yuta. Sa mga lugar sama sa Japan o Singapore diin taas ang yuta, nahimo kini nga usa ka mayor nga pagpugong.
Mao nga adunay mga disbentaha sa lebel sa grid nga mga sistema sa pagtipig sa enerhiya? Oo, sila hingpit. Wala kana magpasabut nga ang pagtipig dili kinahanglan o nga dili naton kini tukuron. Apan ang pagpakaaron-ingnon nga ang mga hagit wala maglungtad o nga sila magically nga masulbad ang ilang kaugalingon nga adunay igo nga subsidyo ug ang pagkamalaumon usa ka binuang. Kini ang tinuod nga mga problema sa inhenyero, ekonomiya, ug materyal nga siyensya nga nanginahanglan ug aktuwal nga mga solusyon, dili lamang pag-cheerleading.