با جفت کردن انرژی خورشیدی و ذخیره باتری، هیبریدی ها می توانند پس از تاریکی به تامین برق ادامه دهند. Petmal از طریق Getty Images
سیستم قدرت الکتریکی آمریکا با انتقال از سوخت های فسیلی به انرژی های تجدیدپذیر دستخوش تغییرات اساسی شده است. در حالی که دهه اول دهه 2000 شاهد رشد عظیمی در تولید گاز طبیعی بود و دهه 2010 دهه باد و خورشید بود، نشانه‌های اولیه نشان می‌دهد که نوآوری دهه 2020 ممکن است رونق نیروگاه‌های «هیبریدی» باشد.
یک نیروگاه هیبریدی معمولی تولید برق را با ذخیره باتری در همان مکان ترکیب می کند. این اغلب به معنای یک مزرعه خورشیدی یا بادی است که با باتری های مقیاس بزرگ جفت می شود. پانل‌های خورشیدی و ذخیره‌سازی باتری با همکاری یکدیگر می‌توانند انرژی تجدیدپذیر را زمانی که انرژی خورشیدی در طول روز به اوج خود می‌رسد تولید کنند و پس از غروب خورشید در صورت نیاز آن را آزاد کنند.
نگاهی به پروژه‌های انرژی و ذخیره‌سازی در خط لوله توسعه، نگاهی اجمالی به آینده برق هیبریدی دارد.
تیم ما در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی متوجه شد که خیره کننده است گیگاوات 1,400 پروژه‌های تولید و ذخیره‌سازی پیشنهادی برای اتصال به شبکه اعمال شده‌اند - بیش از مجموع تمام نیروگاه‌های موجود ایالات متحده. در حال حاضر اکثر آنها پروژه های خورشیدی هستند و بیش از یک سوم این پروژه ها شامل نیروگاه های هیبریدی خورشیدی و ذخیره سازی است.
در حالی که این نیروگاه های آینده مزایای بسیاری را ارائه می دهند، اما آنها نیز دارند سوالاتی را مطرح کند در مورد اینکه چگونه شبکه برق باید به بهترین شکل کار کند.
چرا هیبریدها داغ هستند
همانطور که باد و خورشید رشد می کنند، آنها شروع به تأثیرات بزرگی روی شبکه می کنند.
انرژی خورشیدی در حال حاضر بیش از 25٪ تولید برق سالانه در کالیفرنیا و به سرعت در سایر ایالت ها مانند تگزاس، فلوریدا و جورجیا در حال گسترش است. ایالت های "کمربند باد"، از داکوتا تا تگزاس، دیده اند استقرار گسترده توربین های بادی، در حال حاضر آیووا اکثریت انرژی خود را از باد می گیرد.
این درصد بالای انرژی تجدیدپذیر این سوال را ایجاد می‌کند: چگونه منابع تجدیدپذیری را که در طول روز مقدار زیادی انرژی تولید می‌کنند، اما متغیر هستند، یکپارچه کنیم؟
جاشوا رودز/دانشگاه تگزاس در آستین.
این جایی است که ذخیره سازی وارد می شود. قیمت باتری های لیتیوم یونی وجود دارد به سرعت سقوط کرد از آنجایی که تولید در سال های اخیر برای بازار خودروهای الکتریکی افزایش یافته است. در حالی که نگرانی هایی در مورد آینده وجود دارد چالش های زنجیره تامین، طراحی باتری نیز احتمالاً تکامل خواهد یافت.
ترکیب انرژی خورشیدی و باتری به اپراتورهای نیروگاه هیبریدی این امکان را می دهد تا در با ارزش ترین ساعاتی که تقاضا بیشتر است، مانند بعدازظهرهای تابستان و عصرها که تهویه مطبوع بالا کار می کنند، برق را تامین کنند. باتری ها همچنین به صاف کردن تولید از انرژی باد و خورشید کمک می کنند، نیروی اضافی را ذخیره می کنند که در غیر این صورت محدود می شد و ازدحام در شبکه را کاهش می دهد.
هیبریدها بر خط لوله پروژه تسلط دارند
در پایان سال 2020، 73 پروژه هیبریدی خورشیدی و 16 پروژه هیبریدی بادی در ایالات متحده فعالیت می کردند که به میزان 2.5 گیگاوات تولید و 0.45 گیگاوات ذخیره سازی می شد.
امروزه، خورشیدی و هیبریدی بر خط لوله توسعه غالب هستند. تا پایان سال 2021، بیش از 675 گیگاوات خورشیدی پیشنهادی نیروگاه ها برای تایید اتصال به شبکه درخواست داده بودند که بیش از یک سوم آنها با ذخیره سازی جفت شده بودند. 247 گیگاوات دیگر مزارع بادی در خط بودند که 19 گیگاوات یا حدود 8 درصد آن ها به صورت هیبریدی بودند.
مقدار پیشنهادی انرژی خورشیدی، ذخیره‌سازی و بادی در انتظار اتصال به شبکه در سال‌های اخیر به‌طور چشمگیری افزایش یافته است، در حالی که زغال‌سنگ، گاز و هسته‌ای کم‌رنگ شده‌اند. آزمایشگاه ملی لارنس برکلی
البته درخواست برای اتصال تنها یک مرحله در توسعه نیروگاه است. یک توسعه‌دهنده همچنین به توافق‌نامه‌های زمین و جامعه، قرارداد فروش، تأمین مالی و مجوز نیاز دارد. از هر چهار کارخانه جدید که بین سال های 2010 تا 2016 پیشنهاد شده بود، تنها یک مورد به بهره برداری تجاری رسید. اما عمق علاقه به گیاهان هیبرید نشان دهنده رشد قوی است.
در بازارهایی مانند کالیفرنیا، باتری ها اساسا برای توسعه دهندگان جدید خورشیدی اجباری هستند. از آنجا که خورشیدی اغلب برای اکثریت قدرت در بازار روز، ساخت بیشتر ارزش کمی می‌افزاید. در حال حاضر 95 درصد از کل ظرفیت خورشیدی در مقیاس بزرگ پیشنهادی در صف کالیفرنیا با باتری عرضه می شود.
5 درس در مورد هیبریدها و سوالات برای آینده
فرصت رشد در هیبریدهای تجدیدپذیر به وضوح زیاد است، اما سؤالاتی را ایجاد می کند که گروه ما در آزمایشگاه برکلی در حال بررسی است.
در اینجا برخی از ما هستند یافته های برتر:
-
سرمایه گذاری در بسیاری از مناطق نتیجه می دهد. ما دریافتیم که در حالی که افزودن باتری به یک نیروگاه خورشیدی قیمت را افزایش می دهد، ارزش انرژی را نیز افزایش می دهد. قرار دادن تولید و ذخیره سازی در یک مکان می تواند از مزایای اعتبار مالیاتی، صرفه جویی در هزینه ساخت و انعطاف پذیری عملیاتی بهره مند شود. با نگاهی به پتانسیل درآمد در سال های اخیر و با کمک اعتبارات مالیاتی فدرال، به نظر می رسد ارزش افزوده قیمت بالاتر را توجیه می کند.
-
هم‌مکانی به معنای مبادله است. باد و خورشید در جایی که باد و منابع خورشیدی قوی‌ترین هستند، بهترین عملکرد را دارند، اما باتری‌ها در جایی که می‌توانند بیشترین مزایای شبکه را داشته باشند، مانند رفع ازدحام، بیشترین ارزش را دارند. این بدان معناست که هنگام تعیین بهترین مکان با بالاترین ارزش، معاوضه هایی وجود دارد. اعتبارات مالیاتی فدرال که فقط زمانی که باتری‌ها با انرژی خورشیدی قرار می‌گیرند به دست می‌آیند، ممکن است در برخی موارد تصمیم‌های غیربهینه را تشویق کنند.
-
بهترین ترکیب وجود ندارد. ارزش یک کارخانه هیبریدی تا حدی با پیکربندی تجهیزات تعیین می شود. به عنوان مثال، اندازه باتری نسبت به یک ژنراتور خورشیدی می‌تواند تعیین کند که نیروگاه تا چه زمانی می‌تواند انرژی را تحویل دهد. اما ارزش برق شبانه به شرایط بازار محلی بستگی دارد که در طول سال تغییر می کند.
-
قوانین بازار برق باید تغییر کند. هیبریدی ها می توانند به عنوان یک واحد یا به عنوان واحدهای جداگانه در بازار برق شرکت کنند، با مناقصه خورشیدی و ذخیره سازی به طور مستقل. هیبریدها همچنین می توانند فروشنده یا خریدار قدرت یا هر دو باشند. که می تواند پیچیده شود. قوانین مشارکت در بازار برای هیبریدها هنوز در حال تغییر است و اپراتورهای کارخانه را مجبور می کند تا نحوه فروش خدمات خود را آزمایش کنند.
-
هیبریدهای کوچک فرصت های جدیدی ایجاد می کنند: نیروگاه های هیبریدی نیز می توانند کوچک باشند، مانند انرژی خورشیدی و باتری در خانه یا محل کار. چنین هیبریدها در هاوایی استاندارد شده اند همانطور که انرژی خورشیدی شبکه را اشباع می کند. در کالیفرنیا، مشتریانی که برای جلوگیری از آتش سوزی در معرض قطع برق هستند، به طور فزاینده ای به سیستم های خورشیدی خود ذخیره می کنند. اینها هیبریدهای "پشت متر". سوالاتی را در مورد اینکه چگونه باید ارزش گذاری شوند و چگونه می توانند به عملیات شبکه کمک کنند، مطرح کنند.
هیبریدی ها تازه شروع شده اند، اما موارد بسیار بیشتری در راه است. تحقیقات بیشتری در مورد فناوری‌ها، طرح‌های بازار و مقررات مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که شبکه و قیمت‌گذاری شبکه با آنها تکامل می‌یابد.
در حالی که سؤالات باقی می ماند، واضح است که هیبریدی ها در حال تعریف مجدد نیروگاه ها هستند. و ممکن است در این فرآیند سیستم قدرت ایالات متحده را بازسازی کنند.
درباره نویسنده
یواخیم سیل، کاردانی ارشد مهندسی علمی ، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی; بنتام پائولوس، شرکت های وابسته ، بازارهای برق و گروه سیاست ، آزمایشگاه ملی لارنس برکلیو ویل گورمنمحقق دانشجوی تحصیلات تکمیلی در بازار و سیاست برق، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
کتاب های مرتبط:
آینده ما انتخاب می کنیم: زنده ماندن از بحران آب و هوا
توسط کریستیانا فیگرس و تام ریوت-کارناک
نویسندگان، که نقش های کلیدی در توافق نامه پاریس در مورد تغییرات آب و هوا داشتند، بینش ها و استراتژی هایی را برای رسیدگی به بحران آب و هوا، از جمله اقدامات فردی و جمعی ارائه می دهند.
برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید
زمین غیرقابل سکونت: زندگی پس از گرم شدن
توسط دیوید والاس ولز
این کتاب پیامدهای بالقوه تغییرات آب و هوایی کنترل نشده، از جمله انقراض دسته جمعی، کمبود غذا و آب، و بی ثباتی سیاسی را بررسی می کند.
برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید
وزارت آینده: یک رمان
توسط کیم استنلی رابینسون
این رمان دنیایی نزدیک به آینده را تصور می کند که با تأثیرات تغییرات آب و هوایی دست و پنجه نرم می کند و چشم اندازی را ارائه می دهد که چگونه جامعه ممکن است برای مقابله با بحران تغییر کند.
برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید
زیر آسمان سفید: طبیعت آینده
توسط الیزابت کلبرت
نویسنده تأثیر انسان بر جهان طبیعی، از جمله تغییرات آب و هوا، و پتانسیل راه حل های فناورانه برای مقابله با چالش های زیست محیطی را بررسی می کند.
برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید
رها کردن: برنامه جامع تر که تا کنون پیشنهاد معکوس گرم شدن جهانی شده است
ویرایش شده توسط پل هاوکن
این کتاب یک طرح جامع برای پرداختن به تغییرات آب و هوا، شامل راه‌حل‌هایی از طیف وسیعی از بخش‌ها مانند انرژی، کشاورزی و حمل‌ونقل ارائه می‌کند.
