انرژی‌های تجدیدپذیر ؛نیاز شبکه جهانی

امیلی نیوتن می‌نویسد، چرخش به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر به دور از سوخت‌های فسیلی به کاهش انتشار کربن جهانی کمک می‌کند – اما احتمالاً فشار قابل توجهی بر شبکه وارد می‌کند. محبوب ترین انواع انرژی های تجدیدپذیر نمی توانند به طور انعطاف پذیری تولید را افزایش یا کاهش دهند تا تقاضا را برآورده کنند، مانند نیروگاه های سوخت فسیلی.

عرضه قادر به پاسخگویی به تقاضا در مناطقی با توسعه عمده انرژی های تجدیدپذیر نیست. ظهور “منحنی های اردک” که در حال حاضر در ایالت هایی مانند کالیفرنیا اتفاق می افتد، می تواند با محبوبیت بیشتر انرژی‌های تجدیدپذیر در بسیاری از کشور به یک مشکل تبدیل شود. پروژه های باتری جدید در مقیاس شبکه ممکن است بهترین راه حل موجود برای این مشکل باشد.

انرژی های تجدیدپذیر چگونه شبکه را تحت فشار قرار داده است

دولت‌ها در سراسر جهان دلایل خوبی برای سرعت بخشیدن به انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر دارند – و تسریع چرخش سوخت‌های فسیلی با فناوری موجود امکان‌پذیر است. با این حال، برای تسریع پذیرش انرژی های تجدیدپذیر، اپراتورهای شبکه باید راه حلی برای مشکل تولید بیش از حد آن داشته باشند.

محبوب ترین اشکال انرژی های تجدیدپذیر، طبیعتاً متناوب هستند. از آنجایی که تولید برق توسط نیروگاه های خورشیدی یا بادی می تواند به طور قابل توجهی در طول زمان – و بدون توجه به تقاضای انرژی – متفاوت باشد، معرفی انرژی تجدیدپذیر می تواند باعث ایجاد فشار قابل توجهی در شبکه شود. یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های تأثیر انرژی‌های تجدیدپذیر، مسئله «منحنی اردک» کالیفرنیا است. در ایالت، پذیرش گسترده انرژی های تجدیدپذیر باعث ظهور یک منحنی بار خالص غیرمعمول شده است.

در زمان‌های معینی از سال، این منحنی بار بین اواخر صبح و نیمه بعد از ظهر به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد، قبل از اینکه به سرعت به سمت ساعات اوج مصرف در عصر افزایش یابد. تغییرات شدید در بار خالص می تواند زیرساخت شبکه را تحت فشار قرار دهد. طبق داده‌های اپراتور سیستم مستقل کالیفرنیا، این منحنی از زمانی که برای اولین بار در سال 2012 ظاهر شد، به طور پیوسته برجسته‌تر شده است. داده‌های مشابه از سایر مناطقی که ظرفیت تولید انرژی تجدیدپذیر قابل توجهی ایجاد کرده‌اند – مانند کوئینزلند، استرالیا – نشان می‌دهد که این منحنی‌های اردک به یک پدیده جهانی تبدیل خواهند شد زیرا کشورهای سراسر جهان از سوخت‌های فسیلی در حال گذار هستند.

  پتانسیل ذخیره انرژی طولانی مدت

اپراتورهای شبکه ممکن است بتوانند این مشکلات را با انرژی های تجدیدپذیر با اتخاذ سیستم های ذخیره انرژی طولانی مدت (ESS) مدیریت کنند. اپراتورهای شبکه می توانند باتری های عظیم یا سیستم CAES را برای افزایش ظرفیت پشتیبانی از شبکه یکپارچه کنند. استراتژی‌های مختلف ذخیره‌سازی انرژی احتمالاً با تغییر جهان از انرژی سوخت‌های فسیلی ضروری خواهد بود. بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ نیز فناوری‌های جدیدی را پیشگام می‌کنند که ممکن است ESS طولانی مدت را بهبود بخشد یا استراتژی‌های جدید را فعال کند.

هانیول سال گذشته اعلام کرد که یک باتری جریان جدید برای ESS طولانی مدت ساخته است. می تواند برق را تا 12 ساعت ذخیره و تخلیه کند. به گفته این شرکت، شرکت برق آمریکایی Duke Energy باتری جدید را در پیکربندی سیستم 400 کیلووات ساعتی در سال 2022 آزمایش خواهد کرد. در صورت موفقیت آمیز بودن این آزمایش، امیدوار است که در سال آینده به یک پروژه آزمایشی 60 مگاوات ساعت برسد.باتری های جریان با افزایش اندازه مخازن ذخیره الکترولیت نسبت به انواع دیگر باتری ها بهبود می یابند.

آنها برای استفاده سنگین در طول زمان در نظر گرفته شده اند و برای طول عمر مورد انتظار 20 سال طراحی شده اند. ابتکارات دولتی همچنین ممکن است به تحریک نوآوری در ESS طولانی مدت کمک کند. وزارت انرژی 1.16 میلیارد دلار بودجه برای برنامه Long Duration Storage Shot خود تامین کرده است.

هدف این ابتکار کاهش هزینه ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه تا 90 درصد برای سیستم‌هایی است که بیش از 10 ساعت در طول یک دهه ارائه می‌کنند. ابتکارات غیردولتی برای بهبود ESS ممکن است حمایت بیشتری را برای مشاغل و محققان فراهم کند. در سال 2021، 25 شرکت شورای ذخیره انرژی طولانی مدت را راه اندازی کردند تا راه حل ها را به دولت ها، اپراتورهای شبکه و کاربران اصلی نیرو ارائه دهند.

مصرف برق بیت کوین 8 برابر مجموع گوگل و فیسبوک است ؛ با ما بخوانید

 چگونه اپراتورهای شبکه در حال حاضر از ESS طولانی مدت استفاده می کنند

چندین پروژه ذخیره سازی در مقیاس شبکه در حال حاضر در سرتاسر جهان در حال انجام است. طبق داده‌های Wood-Mackenzie، بازار ذخیره‌سازی انرژی ایالات متحده در سه ماهه چهارم سال 2021، 1613 مگاوات/4727 مگاوات ساعت نصب کرد که رکورد نصب ذخیره‌سازی انرژی را شکست. بازار ذخیره سازی ایالات متحده نیز رکوردهای نصب را در سال قبل، در سه ماهه چهارم سال 2020 شکست.

پروژه های بزرگ ذخیره سازی در مقیاس شبکه موجود عبارتند از: باتری بزرگ ویکتوریا در استرالیا، یک سیستم ذخیره انرژی باتری لیتیوم یونی 300 مگاوات/450 مگاوات ساعت (BESS)، و تأسیسات ذخیره انرژی خزه فرود در کالیفرنیا. این عملیات در اواخر سال 2021 گسترش یافت و اکنون یک سیستم ذخیره سازی 400 مگاوات/1600 مگاوات ساعت است. این پروژه‌ها از شبکه‌هایی پشتیبانی می‌کنند که در حال تغییر سریع از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های تجدیدپذیر هستند.

یک رویکرد توزیع شده برای ذخیره انرژی طولانی مدت

اپراتورهای شبکه علاوه بر تأسیسات ذخیره سازی انرژی متمرکز و بزرگ، ذخیره انرژی توزیع شده را نیز آزمایش می کنند. غیر معمول نیست که نیروگاه‌های تولید انرژی تجدیدپذیر در کشورهایی در حاشیه شبکه قرار داشته باشند – جایی که منابع بادی و خورشیدی در دسترس هستند. با این حال، زیرساخت ها توسعه نیافته است و ظرفیت محدودی برای پشتیبانی از نیروگاه های تولید دارد. یک راه حل برای این مشکل، نوسازی یا ارتقاء زیرساخت های شبکه در نزدیکی نیروگاه های تولید انرژی تجدیدپذیر، نصب پست های جدید یا خطوط انتقال فشار قوی است.

با این حال، این رویکرد اغلب از نظر اقتصادی برای مدیریت دوره های اوج که ممکن است تنها برای چند دقیقه در روز از ظرفیت شبکه پیشی بگیرد، امکان پذیر نیست. این چالشی بود که RTE، اپراتور شبکه انتقال، مسئول عملیات و نگهداری کل سیستم انتقال فشار قوی فرانسه، بزرگترین سیستم در اروپا، با آن مواجه بود. به جای ارتقاء زیرساخت شبکه، RTE یک رویکرد ذخیره سازی «خنثی از بازار» را اتخاذ کرد. این شرکت از ESSهای لیتیوم یونی در سه پست پست در سراسر کشور برای ذخیره و آزادسازی همزمان انرژی در پاسخ به نوسانات تولید برق تجدیدپذیر استفاده کرد. استقرار شبکه ای از پست های ESS به اپراتور شبکه اجازه می دهد تا ذخیره و رهاسازی نیرو را به صورت پویا بر اساس تغییرات تولید برق تجدیدپذیر محلی تنظیم کند.

انتقال به انرژی های تجدیدپذیر در سراسر جهان شتاب می گیرد. با این حال، اپراتورهای شبکه شروع به مبارزه با منحنی‌های بار غیرمعمولی کرده‌اند که می‌توانند از این پذیرش سریع پدیدار شوند.

ذخیره انرژی طولانی مدت احتمالاً برای صاف کردن منحنی های اردک که در مناطقی که انرژی های تجدیدپذیر در حال گسترش است شروع به توسعه می کنند ضروری است. استراتژی های مختلفی برای ذخیره انرژی وجود دارد. این احتمال وجود دارد که ترکیبی از امکانات ذخیره سازی باتری بزرگ و متمرکز و ESS های توزیع شده به اپراتورهای شبکه کمک کند تا چالش هایی را که ممکن است با استفاده از انرژی های تجدید پذیر به وجود بیاید، مدیریت کنند.

منبع خبر : smart-energy.com