Şəbəkə səviyyəli enerji saxlama sistemlərinin çatışmazlıqları varmı?
Biz bərpa olunan enerji haqqında danışarkən otaqda həmişə bu fil var ki, hər kəs - yaddaşın ətrafında rəqs edir. Şəbəkə səviyyəsində enerji anbarı kağız üzərində parlaq səslənir və külək və günəş enerjisi ilə miqyasda işləmək niyyətindəyiksə, bu, əlbəttə ki, lazımdır. Lakin marketinq broşuralarını və dövlət subsidiyalarını nəzərdən keçirdikdən sonra şəbəkə səviyyəli enerji saxlama sistemlərinin çatışmazlıqları olduqca tez yığılır.
Sizi vuran ilk şey xərcdir. Təkcə ilkin kapital məsrəfləri deyil,-kifayət qədər göz oxşayan, həm də ildən-ilə pulu qanayan əməliyyat xərcləri. Cənubi Avstraliyadakı Hornsdale Enerji Ehtiyatını götürün - Teslanın 2017-ci ildən bəri hər kəsin uğur hekayəsi kimi qeyd etməyi sevdiyi böyük batareya layihəsi. Əlbəttə ki, tezlik hadisələri zamanı şəbəkəni sabitləşdirir, lakin 150 MW / 194 MWh sistem təxminən 90 milyon AUD dəyərindədir (www.abc.net.au). Bu, hər meqavat{15}}saat yaddaş tutumu üçün 600.000 dollar deməkdir. Hər bir şarj dövrünü pisləşdirən bir sistem üçün.
Hal-hazırda şəbəkə saxlama bazarında üstünlük təşkil edən litium{0}}ion batareyalar, hətta siz onlardan çox istifadə etməsəniz belə, hər il təqvim köhnəldiyi üçün tutumlarının təxminən 2-3%-ni itirirlər. Sonra bunun üstünə dövrünün deqradasiyası var. Əksər kommersiya akkumulyator sistemlərinə 10 ildən sonra təxminən 80% tutum üçün zəmanət verilir, yəni siz yavaş-yavaş buxarlanan saxlama üçün pul ödəyirsiniz. İqtisadiyyat yalnız tezlik tənzimlənməsi kimi spesifik istifadə hallarında məna kəsb edir, burada milli saniyəlik cavab müddətləri üçün mükafat dərəcələri alırsınız.
Təhlükəsizlik məsələləri də kifayət qədər diqqəti cəlb etmir. 2021-ci ildə Kaliforniyadakı Moss Landing akkumulyator qurğusunun alov alması hər kəsin yadındadır. Bu, 300 MVt / 1200 MVt gücündə - o dövrdə dünyanın ən böyük qurğularından biri idi - və o, aylarla bağlanmalı idi. Sonra 2022-ci ildə YENİDƏ alovlandı (www.energy-storage.news). Bunlar danışdığımız kiçik mətbəx yanğınları deyil. Litium{14}}ionun termal qaçaq hadisələrini söndürmək və zəhərli qazları buraxmaq olduqca çətindir. Yanğınsöndürmə idarəsi, hər şeyin tutulmaması üçün özünü yandırmağa icazə verməlidir.
Kaliforniya dəli kimi batareya saxlama qurğusunu quraşdırır, lakin onlar bu əsas problemlə üzləşirlər ki, batareyalar nominal gücdə yalnız 4 saat boşalda bilər. Bu, günəş enerjisi azaldıqda axşam pik təraş üçün uyğundur, lakin bir neçə-günlük hava hadisələri və ya mövsümi dəyişikliklər üçün faydasızdır. Qışda həftəlik buludlu dövrləri idarə etmək üçün 50{5}}100 dəfə daha çox yaddaş tutumuna ehtiyacınız olacaq ki, bu da onsuz da şübhə doğuran iqtisadiyyatı tamamilə absurd edir.
İcazə verin sizə bəzi texniki rəqəmlər verim. Tipik bir kommunal -miqyaslı litium{2}}ion batareya sistemi, -təxminən 85-90% səfər səmərəliliyinə malikdir və siz enerjinizin 10{12}}15%-nin istiyə çevrildiyini başa düşənə qədər yaxşı səslənir. Saxladığınız hər 100 MVt üçün yalnız 85-90 MWh geri alırsınız. Bunu 70-80% səmərəliliyi olan nasoslu su anbarı ilə müqayisə edin - bəli, bu daha aşağıdır, lakin nasosla vurulan su aylar ərzində əhəmiyyətli itkilər olmadan enerji saxlaya bilir, batareyalar isə ayda təxminən 1-3% öz-özünə boşalır.
Ətraf mühit tərəfi də qarışıq olur. Litium, kobalt, nikel - hasilatı təmiz proseslər deyil. Batareyanın istehsalının istehsalda istifadə olunan enerji qarışığından asılı olaraq hər kVt/saat batareya tutumu üçün 60-150 kq CO2 diapazonunda əhəmiyyətli CO2 emissiyaları yaratdığını göstərən bu 2020-ci il hesabatı var. Əgər siz batareya anbarı qurarkən şəbəkəniz hələ də kömürlə işləyirsə, siz əsasən karbon emissiyalarını aradan qaldırmaq əvəzinə onları dəyişdirirsiniz.
Sonra material tədarük zənciri problemi var. Litium qiymətlərinin artdığını artıq görürük və bu, EV istehsalında kütləvi artımdan- əvvəl idi. Şəbəkə anbarı və elektrik nəqliyyat vasitələri eyni akkumulyator materialları üçün rəqabət aparır və müzakirə olunan miqyasda hər iki bazarı təmin etmək üçün kifayət qədər istehsal gücü yoxdur. Bəzi analitiklər litium çatışmazlığının 2025 və ya 2026-cı ilə qədər olacağını proqnozlaşdırırlar. Materialları əldə edə bilmədiyiniz zaman terawatt{6}}saat saxlamada uğurlar.
Flow batareyaları həll yolu kimi təbliğ olunmağa davam edir, lakin onlar artıq onilliklərdir ki, "yalnız küncdə"dirlər. Enerji sıxlığı dəhşətlidir - vanadium axını batareyaları litium-ionunun 200+ Wh/kq ilə müqayisədə təxminən 20-30 Wh/kq idarə edir. Bu, nəhəng elektrolit məhlulu çənləri, sıza bilən çoxlu santexnika, enerji istehlak edən və texniki xidmət tələb edən nasoslar deməkdir. Və bütün vədlərə baxmayaraq, litium-ion ilə müqayisədə qlobal olaraq axın batareyalarının quraşdırılmış bazası hələ də kiçikdir. Yəqin ki, bunun bir səbəbi var.
Pompalı su hal-hazırda qlobal şəbəkə saxlama tutumunun təxminən 95%-ni təşkil edir, lakin siz onu sadəcə olaraq heç bir yerdə qura bilməzsiniz. Doğru coğrafiya - iki böyük su anbarına ehtiyacınız var, fərqli yüksəkliklərdə, tercihen ötürücü infrastruktura yaxındır. Təkcə ekoloji icazə illər alır. Pacific Gas & Electric bu yaxınlarda Kaliforniyada nasosla işləyən su qurğusunu təklif edəndə, təməli atmazdan əvvəl yalnız icazə və ekoloji tədqiqatlar üçün 8-10 ilə baxırdılar. Və bu, balıqların yaşayış yerlərindən narahat olan ekoloji qrupların heç bir iddiası olmadığını fərz edir.
Şəbəkə inteqrasiyası problemləri öz müzakirəsinə layiqdir. Böyük həcmdə saxlama yerlərinin əlavə edilməsi transformatorların, mühafizə sistemlərinin, idarəetmə infrastrukturunun təkmilləşdirilməsini tələb edir. Bu plug{2}}və-oynamaq deyil. Batareyalar sürətlə boşaldıqda, enerji keyfiyyəti problemləri - gərginlik dalğalanmaları, harmonik təhriflər yarada bilər. Şəbəkə minlərlə paylanmış batareya sistemi üçün nəzərdə tutulmamışdır ki, hamısı günəş enerjisi istehsalına və-istifadə qiymət siqnallarına-təsadüfi olaraq yarı{7}}şəkildə doldurulur və boşaldılır.
Kaliforniyanın CAISO şəbəkə operatoru anbarı yerləşdirmək üçün tamamilə yeni bazar qaydaları və tender sistemləri hazırlamalı oldu və onlar hələ də bunu başa düşürlər. Saxlama enerji bazarlarında, tutum bazarlarında, köməkçi xidmətlər bazarlarında - iştirak edə bilər, lakin qaydalar hər yurisdiksiyada fərqlidir və dəyişməyə davam edir. Bu tənzimləyici qeyri-müəyyənlik layihələri maliyyələşdirməyi çətinləşdirir, çünki investorlar hansı gəlir axınına arxalana biləcəklərini bilmirlər.
Saxlama və bərpa olunan enerjinin yerləşdirilməsi ilə bağlı bu qəribə toyuq-və-yumurta problemi də var. Daha çox bərpa olunan enerjini aktivləşdirmək üçün daha çox yaddaşa ehtiyacınız var, lakin saxlama bahadır, bu, birləşmiş sistemi daha bahalı edir və bu, bərpa olunan mənbələrin yerləşdirilməsini yavaşlatır. Almaniya bunu çətin yoldan tapdı - onlar böyük miqdarda günəş və külək quraşdırdılar, lakin demək olar ki, kifayət qədər anbar yaratmadılar, buna görə də hasilat tələbi aşdıqda bərpa olunan enerjinin istehsalının məhdudlaşdırılmasına və ya külək əsmədikdə qalıq yanacaq zavodlarının işə salınmasına səbəb olur.
Ömür problemi məni digər amillərdən daha çox narahat edir. Təbii qaz elektrik stansiyası müntəzəm təmirlə 30-40 il işləyə bilər. Nasoslu su qurğuları 50-100 il işləyir. Litium-ion batareyalar? Əvəz etmədən 10-15 il əvvələ baxırsınız, bəlkə də 20 il onları körpələşdirsəniz və tam doldurmasanız/boşaltmasanız. Bu, günəş panellərinin və ya külək turbinlərinin dəstəklənməsi lazım olan bütün batareya qurğularının istismar müddəti ərzində dəfələrlə dəyişdirilməsi deməkdir. Həyat dövrü xərcləri müsbət nəticə vermir.
Mən hətta torpaqdan istifadə tələblərinə də daxil olmamışam. Batareya qurğuları əhəmiyyətli yerə, iqlimə nəzarət edilən-binalara, yanğınsöndürmə sistemlərinə, təhlükəsizlik hasarına ehtiyac duyur. 100 MWh batareya qurğusu bir neçə akr ərazini tuta bilər. Bunu ciddi şəbəkə miqyaslı saxlama üçün lazım olan yüzlərlə və ya minlərlə belə obyektə- çarpın və siz çoxlu torpaqdan danışırsınız. Yaponiya və ya Sinqapur kimi torpağın yüksək qiymətə malik olduğu yerlərdə bu, əsas məhdudiyyətə çevrilir.
Beləliklə, şəbəkə səviyyəli enerji saxlama sistemlərinin çatışmazlıqları varmı? Bəli, mütləq edirlər. Bu o demək deyil ki, saxlama lazım deyil və ya biz onu tikməməliyik. Ancaq problemlərin mövcud olmadığını və ya kifayət qədər subsidiya və nikbinliklə özlərini sehrli şəkildə həll edəcəklərini iddia etmək axmaqlıqdır. Bunlar real mühəndislik, iqtisadi və materialşünaslıq problemləridir ki, onlar təkcə şənlik deyil, aktual həllər tələb edir.