Nogle gange er to bedre end én. Kobling af solenergi og lagringsteknologier er et sådant tilfælde. Årsagen: Solenergi produceres ikke altid på det tidspunkt, der er mest brug for energi. Højeste strømforbrug forekommer ofte på sommer eftermiddage og aftener når solenergiproduktionen falder. Temperaturerne kan være varmest i disse tider, og folk, der arbejder i dagtimerne, kommer hjem og begynder at bruge elektricitet til at køle deres hjem, lave mad og drive apparater.
Opbevaring hjælper solenergi med at bidrage til elforsyningen, selv når solen ikke skinner. Det kan også hjælpe med at udjævne variationer i, hvordan solenergi flyder på nettet. Disse variationer kan tilskrives ændringer i mængden af sollys, der skinner på solcelle (PV) paneler eller koncentrere solvarmeenergi (CSP) systemer. Solenergiproduktion kan påvirkes af sæson, tidspunkt på dagen, skyer, støv, dis eller forhindringer som skygger, regn, sne og snavs. Nogle gange er energilagring samlokaliseret med eller placeret ved siden af et solenergisystem, og nogle gange står lagersystemet alene, men i begge konfigurationer kan det hjælpe mere effektivt med at integrere solenergi i energilandskabet.
Hvad er energilagring?
"Opbevaring" refererer til teknologier, der kan fange elektricitet, lagre den som en anden form for energi (kemisk, termisk, mekanisk) og derefter frigive den til brug, når den er nødvendig. Lithium-ion batterier er en sådan teknologi. Selvom det aldrig er 100 % effektivt at bruge energilagring - noget energi går altid tabt ved at konvertere energi og hente den - giver lagring mulighed for fleksibel brug af energi på forskellige tidspunkter, end da den blev genereret. Så lagring kan øge systemets effektivitet og modstandsdygtighed, og det kan forbedre strømkvaliteten ved at matche udbud og efterspørgsel.
Lagerfaciliteter adskiller sig i både energikapacitet, som er den samlede mængde energi, der kan lagres (normalt i kilowatt-timer eller megawatt-timer), og effektkapacitet, som er den mængde energi, der kan frigives på et givet tidspunkt ( normalt i kilowatt eller megawatt). Forskellige energi- og strømkapaciteter for lagring kan bruges til at håndtere forskellige opgaver. Korttidslagring, der varer blot et par minutter, vil sikre, at et solcelleanlæg fungerer problemfrit under outputudsving på grund af forbipasserende skyer, mens langtidslagring kan hjælpe med at give forsyning over dage eller uger, når solenergiproduktionen er lav eller under en større vejrbegivenhed , for eksempel.
Fordele ved at kombinere opbevaring og solenergi
Afbalancering af elektricitetsbelastninger – Uden lager skal elektricitet genereres og forbruges på samme tid, hvilket kan betyde, at netoperatører tager en eller anden generation offline eller "indskrænker" den for at undgå overproduktion og problemer med netpålidelighed. Omvendt kan der være andre tidspunkter, efter solnedgang eller på overskyede dage, hvor der er lidt solenergi, men masser af efterspørgsel efter strøm. Gå ind i lager, som kan fyldes eller oplades, når produktionen er høj, og strømforbruget er lavt, og derefter dispenseres, når belastningen eller efterspørgslen er høj. Når noget af den elektricitet, som solen producerer, lægges på lager, kan denne elektricitet bruges, når netoperatørerne har brug for det, også efter solen er gået ned. På den måde fungerer opbevaring som en forsikring for solskin.
"Bestrammende" solgenerering - Korttidslagring kan sikre, at hurtige ændringer i produktionen ikke i høj grad påvirker et solenergianlægs output. For eksempel kan et lille batteri bruges til at køre gennem en kort generationsforstyrrelse fra en forbipasserende sky, hvilket hjælper nettet med at opretholde en "fast" elektrisk forsyning, der er pålidelig og konsekvent.
Giver modstandsdygtighed - Sol og lager kan give backup strøm under en elektrisk afbrydelse. De kan holde kritiske faciliteter i drift for at sikre kontinuerlige væsentlige tjenester, såsom kommunikation. Sol og opbevaring kan også bruges til mikronet og mindre applikationer, såsom mobile eller bærbare strømenheder.
Typer af energilagring
Den mest almindelige form for energilagring i elnettet er pumpet vandkraft. Men de lagringsteknologier, der oftest kombineres med solenergianlæg, er elektrokemisk lagring (batterier) med PV-anlæg og termisk lagring (væsker) med CSP-anlæg. Andre typer lagring, såsom trykluftlager og svinghjul, kan have andre egenskaber, såsom meget hurtig afladning eller meget stor kapacitet, der gør dem attraktive for netoperatører. Flere oplysninger om andre typer opbevaring er nedenfor.
Vandkraft med pumpelager
Vandkraft med pumpelager er en energilagringsteknologi baseret på vand. Elektrisk energi bruges til at pumpe vand op ad bakke ind i et reservoir, når energibehovet er lavt. Senere kan vandet få lov til at strømme tilbage ned ad bakke og dreje en turbine for at generere elektricitet, når efterspørgslen er stor. Pumped hydro er en velafprøvet og moden lagringsteknologi, der har været brugt i USA siden 1929. Den kræver dog egnede landskaber og reservoirer, som kan være naturlige søer eller menneskeskabte ved at bygge dæmninger, hvilket kræver lange regulatoriske tilladelser, lange implementeringstider og stor startkapital. Bortset fra energiarbitrage realiseres pumpet hydros værdi af tjenester til at integrere variable vedvarende energikilder ikke fuldt ud, hvilket kan gøre den økonomiske tilbagebetalingsperiode lang. Dette er nogle af grundene til, at pumpet vandkraft ikke er blevet bygget for nylig, selvom interessen fremgår af anmodninger til Federal Energy Regulatory Commission om foreløbige tilladelser og licenser.
Elektrokemisk opbevaring
Mange af os er bekendt med elektrokemiske batterier, som dem der findes i bærbare computere og mobiltelefoner. Når elektricitet tilføres et batteri, forårsager det en kemisk reaktion, og energi lagres. Når et batteri er afladet, vendes den kemiske reaktion, hvilket skaber spænding mellem to elektriske kontakter, hvilket får strøm til at strømme ud af batteriet. Den mest almindelige kemi for battericeller er lithium-ion, men andre almindelige muligheder omfatter bly-syre, natrium og nikkel-baserede batterier.
Opbevaring af termisk energi
Termisk energilagring er en familie af teknologier, hvor en væske, såsom vand eller smeltet salt, eller andet materiale bruges til at lagre varme. Dette termiske lagringsmateriale opbevares derefter i en isoleret tank, indtil energien er nødvendig. Energien kan bruges direkte til opvarmning og afkøling, eller den kan bruges til at generere elektricitet. I termiske energilagringssystemer beregnet til elektricitet bruges varmen til at koge vand. Den resulterende damp driver en turbine og producerer elektrisk strøm ved hjælp af det samme udstyr, som bruges i konventionelle elproduktionsstationer. Termisk energilagring er nyttig i CSP-anlæg, som fokuserer sollys på en modtager for at opvarme en arbejdsvæske. Superkritisk kuldioxid udforskes som en arbejdsvæske, der kunne drage fordel af højere temperaturer og reducere størrelsen af produktionsanlæg.
Opbevaring af svinghjul
Et svinghjul er et tungt hjul fastgjort til en roterende aksel. At bruge energi kan få hjulet til at dreje hurtigere. Denne energi kan udvindes ved at fastgøre hjulet til en elektrisk generator, som bruger elektromagnetisme til at bremse hjulet og producere elektricitet. Selvom svinghjul hurtigt kan give strøm, kan de ikke lagre meget energi.
Opbevaring af trykluft
Trykluftlagringssystemer består af store beholdere, som tanke, eller naturlige formationer, som grotter. Et kompressorsystem pumper beholderne fulde af trykluft. Så kan luften slippes ud og bruges til at drive en turbine, der producerer elektricitet. Eksisterende energilagringssystemer for trykluft bruger ofte den frigivne luft som en del af en naturgasstrømcyklus til at producere elektricitet.
Solar brændstoffer
Solenergi kan bruges til at skabe nye brændstoffer, der kan forbrændes (brændes) eller forbruges til at levere energi, og effektivt lagre solenergien i de kemiske bindinger. Blandt de mulige brændstoffer, forskere undersøger, er brint, fremstillet ved at separere det fra ilten i vand, og metan, fremstillet ved at kombinere brint og kuldioxid. Metan er hovedbestanddelen af naturgas, som almindeligvis bruges til at producere elektricitet eller opvarme boliger.
Virtuel opbevaring
Energi kan også lagres ved at ændre, hvordan vi bruger de enheder, vi allerede har. For eksempel kan bygningen ved at opvarme eller afkøle en bygning før et forventet toppunkt for elektrisk efterspørgsel "lagre" den termiske energi, så den ikke behøver at forbruge elektricitet senere på dagen. Selve bygningen fungerer som en termokande ved at opbevare kølig eller varm luft. En lignende proces kan anvendes på vandvarmere for at sprede efterspørgslen ud over dagen.
I sidste ende kan både private og kommercielle solenergikunder og forsyningsselskaber og store solcelleoperatører drage fordel af sol-plus-lagersystemer. Efterhånden som forskningen fortsætter, og omkostningerne til solenergi og lagring falder, vil sol- og lagringsløsninger blive mere tilgængelige for alle amerikanere.
