211service.com
Vindkraftverk, batteri ingår, kan hålla strömförsörjningen stabila
GE sålde nyligen den första av en ny serie hybridvindkraftverk som kommer med ett batteri anslutet. Turbinens batteri kan lagra motsvarande mindre än en minut av turbinen i drift med full effekt. Men genom att para ihop batteriet med avancerade vindprognosalgoritmer kan vindkraftsoperatörer garantera en viss mängd uteffekt i upp till en timme.
Hybrid vind: GE testar ett nytt vindkraftverk försett med batteri för att jämna ut svängningar.
Detta kan göra det mycket lättare att integrera intermittent förnybar energi och sänka kostnaderna för vindkraft. Faktum är att även relativt små batterier kan fördubbla mängden förnybar energi som elnätet kan hantera.
Den verkliga kostnaden för förnybar energi kommer till viss del att bero på hur mycket energilagring som behövs (se Bättre datormodeller som behövs för megavindparker). Mycket uppmärksamhet har ägnats åt hur man utvecklar extremt billiga batterier för att göra det möjligt att till exempel lagra vindkraft på natten för användning när den behövs under dagen. Men beroende på hur snabbt de förnybara energikällorna distribueras och vilken typ av vind- och solenergi som finns i olika områden, kommer så stora batterier ofta inte att behövas på decennier. Små och mer prisvärda batterier kan göra det möjligt att använda förnybar energi för en stor del av strömmen på nätet.
GE är inte ensamma om att inse att även små mängder energilagring kan ha stor inverkan. Ett av de största problemen med förnybar energi är att hastigheten med vilken den kan öka och minska – när moln skymmer solen eller vinden faller – kan vara mycket snabbare än vad konventionella kraftverk kan ändra sin effekt för att kompensera. Men även små batterier kan reagera på dessa förändringar nästan omedelbart.
När relativt lite förnybar energi finns på ett elnät kan fluktuationer i utbudet lätt absorberas utan batterilagring. I takt med att andelen förnybar energi ökar kommer dock befintliga metoder för att hantera variabilitet att få allt svårare att hänga med, vilket kan leda till spänningsproblem på nätet eller till och med strömavbrott. Den exakta punkten när förnybar energi blir ett problem beror på en mängd faktorer. Men i många fall kan förnybar energi stå för cirka 20 procent av nätkapaciteten utan att det ställer till problem.
I vissa fall kan det vara så enkelt att öka den gränsen till 30 till 40 procent som att lägga till 15 minuters batterilagring till vindkraftsparker, säger Richard Fioravanti , vice VD för lagringsapplikationer på DNV KEMA , ett energikonsultföretag. Om batterier kan kompensera för ändrade effektnivåer från en vindkraftspark under 15 minuter, kan de ge nätoperatörerna tid att öka (eller sänka) kraften från konventionella kraftverk. Det är ett bra sätt att katalysera större mängder förnybar energi, säger han.
Breeze backup: Ett batteri för lagring av vindkraft är inrymt i denna struktur, som är placerad vid basen av ett vindturbin.
Enligt GE behöver du inte lagra 15 minuters ström för att garantera strömuttaget i 15 minuter. För en turbin på 2,5 megawatt skulle det kräva ett batteri på 625 kilowattimmar. Om du har bra vindprognosalgoritmer räcker det med bara 25 kilowattimmars lagring – jämförbart med ett batteri i ett elfordon – för att garantera uteffekt i 15 till 60 minuter, säger Keith Longtin, general manager för GE:s vindproduktlinje.
GE använder egenutvecklade algoritmer för att förutsäga kraftuttaget från sina vindturbiner med en hög grad av noggrannhet. Sedan använder den batteriet för att kompensera för skillnaderna mellan dess förutsägelse och faktiska uteffekt. Om vindkraftverket genererar för lite kraft kan det räcka med en snabb 50 kilowatts förstärkning för att matcha prognosen.
GE har inte gett en exakt siffra, men säger att det är en liten bråkdel av de miljoner dollar varje turbin kostar. Batterier av liknande storlek för elfordon kostar långt under $20 000.
Batteriet kan betala för sig självt på ett antal sätt, som att minska avgifter som vissa kraftbolag tar ut vindkraftsägare och generera intäkter även när det inte blåser. Det kan också tillhandahålla intäktsgenererande tjänster till nätet, som att leverera kraftutbrott när det behövs.
Den verkliga kostnaden för förnybar energi bör också ta hänsyn till kostnaden för att ha konventionella kraftverk i beredskap för att öka. Det kan vara ungefär en cent per kilowattimme, enligt en uppskattning . (Det är en avsevärd ökning - för referens, nya naturgasanläggningar i USA förväntas generera el till 6,5 cent per kilowatt i genomsnitt under sin livstid.)
Haresh Kamath , programledare för energilagring på Electric Power Research Institute , säger att i vissa områden kommer 15 minuters energilagring inte att räcka – till exempel där obalansen mellan efterfrågan och produktionen av förnybar energi eller mängden variation i den förnybara energin är för stor.
Att uppnå 100 procent förnybar energi skulle kräva timmars batterilagring och mycket billigare och bättre batterier än vi kan bygga nu. Dessutom kan det finnas enorma säsongsvariationer i förnybar energiproduktion. Mörka vintrar och sommarnedgångar skulle inte kräva timmar, utan dagar, veckor eller till och med månaders lagring. (Andra former av energilagring och långdistansöverföringsledningar för att koppla samman vitt spridda vindkraftsparker kommer också att hjälpa - se En lösning för solenergiintermittens och supernät.)
Men det kommer att vara möjligt att nå relativt höga nivåer av förnybar energi med en liten mängd batteribackup, vilket ger tid för ny batteriteknik att utvecklas. Men även i snabb utvecklingstakt kommer det att dröja årtionden innan förnybar energi överstiger 40 procent av produktionskapaciteten på de flesta platser.