Waarom lithium?
Er zijn veel manieren om energie op te slaan: gepompte waterkrachtopslag, die water opslaat en later gebruikt om stroom op te wekken; batterijen die zink of nikkel bevatten; en gesmolten-zout thermische opslag, die warmte genereert, om er maar een paar te noemen. Sommige van deze systemen kunnen grote hoeveelheden energie opslaan.
Lithium is een lichtgewicht metaal waar een elektrische stroom gemakkelijk doorheen kan. Lithiumionen maken een batterij oplaadbaar omdat hun chemische reacties omkeerbaar zijn, waardoor ze stroom kunnen absorberen en later kunnen ontladen. Lithium-ionbatterijen kunnen veel energie opslaan en ze houden langer vast dan andere soorten batterijen. De kosten van lithium-ionbatterijen dalen omdat meer mensen elektrische voertuigen kopen die ervan afhankelijk zijn.
Hoewel lithium-ionbatterijsystemen een kleinere opslagcapaciteit kunnen hebben in vergelijking met andere opslagsystemen, worden ze steeds populairder omdat ze bijna overal kunnen worden geïnstalleerd, een kleine voetafdruk hebben en goedkoop en gemakkelijk beschikbaar zijn , waardoor hun toepassing door nutsbedrijven toeneemt. De groei van de markt voor elektrische voertuigen heeft ook bijgedragen aan verdere prijsdalingen, aangezien de batterijen een essentieel onderdeel vormen. In feite zijn meer dan 10.000 van deze systemen in het hele land geïnstalleerd, volgens "U.S. Energy Storage Monitor: Q3 2018" van GTM Research, en ze waren goed voor 89% van alle nieuwe energieopslagcapaciteit die in 2015 werd geïnstalleerd.
Wat is een solar-plus-storage systeem?
Veel eigenaren van zonne-energiesystemen kijken naar manieren om hun systeem aan te sluiten op een batterij, zodat ze die energie 's nachts of in geval van stroomuitval kunnen gebruiken. Simpel gezegd, een solar-plus-storage systeem is een batterijsysteem dat wordt opgeladen door een aangesloten zonnestelsel, zoals een fotovoltaïsch (PV) systeem.
In een poging om deze trend te volgen, creëerden onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) een unieke benchmark van Amerikaanse zonne-plus-opslagsystemen op nutsschaal. Om de kosten van een solar-plus-storage systeem voor deze studie te bepalen, gebruikten de onderzoekers een 100 megawatt (MW) PV-systeem gecombineerd met een 60 MW lithium-ion batterij die 4 uur opslag had (240 megawattuur). Een PV-systeem van 100 MW is groot, of op nutsschaal, en zou op de grond worden gemonteerd in plaats van op een dak.
Stop daar. Wat is een megawattuur?
Een megawattuur (MWh) is het apparaat dat wordt gebruikt om de hoeveelheid energie te beschrijven die een batterij kan opslaan. Neem bijvoorbeeld een lithium-ionbatterij van 240 MWh met een maximale capaciteit van 60 MW. Stel je nu voor dat de batterij een meer is dat water opslaat dat kan worden vrijgegeven om elektriciteit te creëren. Een systeem van 60 MW met 4 uur opslag kan op een aantal manieren werken:
Zo kun je in korte tijd of minder vermogen over een langere tijd veel vermogen krijgen. Een batterij van 240 MWh kan gedurende 8 uur 30 MW van stroom voorzien, maar afhankelijk van het MW-vermogen kan hij mogelijk niet onmiddellijk 60 MW vermogen krijgen. Daarom wordt een opslagsysteem aangeduid met zowel de capaciteit als de opslagtijd (bijv. een batterij van 60 MW met 4 uur opslag) of - minder ideaal - door de grootte van de MWh (bijv. 240 MWh).
Dus, wat kost het om een solar-plus-storage installatie te bouwen?
Dat hangt af van hoe lang u wilt dat uw opslag mee gaat en hoeveel stroom u wilt gebruiken.
Een standalone opslagsysteem van 60 MW zal de kosten per megawattuur (MWh) verlagen naarmate de duur toeneemt. Dit betekent dat hoe langer uw opslag duurt, hoe lager de kosten per MWh. Dat komt omdat de kosten van omvormers en andere hardware meer van de kosten van het systeem over een kortere periode voor hun rekening nemen.
Kosten batterijopslag per keer
De systeemkosten variëren van $ 380 per kWh voor degenen die 4 uur elektriciteit kunnen leveren tot $ 895 per kWh voor systemen van 30 minuten.
Wat kost een PV-systeem van 100 megawatt met een lithium-ionbatterij van 60 megawatt met 4 uur opslag?
We hebben daar ook een paar opties:
Uitsplitsing van zonne-energie plus opslagkosten
Door een PV-systeem en een opslagsysteem op dezelfde plaats te plaatsen, bekend als colocatie, kunnen de twee systemen enkele hardwarecomponenten delen, wat de kosten kan verlagen. Colocatie kan ook de kosten verlagen met betrekking tot de voorbereiding van de locatie, grondverwerving, arbeid voor installatie, vergunningverlening, interconnectie en overhead en winst van ontwikkelaars.
Wanneer PV en batterijopslag zich naast elkaar bevinden, kunnen ze worden aangesloten door een DC-gekoppelde of een AC-gekoppelde configuratie. GELIJKSTROOM, of gelijkstroom, is wat batterijen gebruiken om energie op te slaan en hoe PV-panelen elektriciteit opwekken. WISSELSTROOM, of wisselstroom, is wat het net en de apparaten gebruiken. Een DC-gekoppeld systeem heeft een bidirectionele omvormer nodig om batterijopslag rechtstreeks op de PV-array aan te sluiten, terwijl een AC-gekoppeld systeem een bidirectionele omvormer en een PV-omvormer nodig heeft. Verschillende factoren spelen een rol bij de keuze van het systeem en het is aan de eigenaar om te beslissen welke het beste zou werken.
Bij de keuze tussen DC en AC moet rekening worden gehouden met de technische factoren die van invloed zijn op de prestaties van het systeem, evenals met de kosten. De kosten van het co-located, DC-gekoppelde systeem zijn 8% lager dan de kosten van het systeem met PV en opslag afzonderlijk, en de kosten van het co-located, AC-gekoppelde systeem zijn 7% lager. Het nieuwe kostenmodel van NREL kan worden gebruikt om de kosten van zonne-energie-plus-opslagsystemen op nutsschaal te beoordelen en toekomstige onderzoek en ontwikkeling te begeleiden om de kosten te verlagen.
Waar gaat dit allemaal heen?
Naarmate zonne-energie goedkoper en breder wordt gebruikt, groeit het marktpotentieel voor energieopslagapparaten. De uitdaging is om opslag ook betaalbaar te maken, met goedkopere batterijen en tegelijkertijd beheer- en integratietechnieken te verbeteren. Het doel is natuurlijk om ervoor te zorgen dat het elektriciteitsnet voldoende energie kan inzetten om iedereen tijdens piekuren tegen betaalbare kosten tegemoet te komen, waardoor de betrouwbaarheid van het net wordt gegarandeerd.
