Παραδείγματα σε Ευρώπη, ΗΠΑ, Λατ. Αμερική, Ασία και Αφρική - Στόχος σχετικών τεχνολογιών - Τι συμβαίνει σε περίπτωση καθημερινής υπερφόρτωσης γραμμής μεταφοράς
Οι μπαταρίες προσωρινής αποθήκευσης που τοποθετούνται κοντά σε περιορισμούς μετάδοσης σπάνια αναφέρονται μεταξύ των τεχνολογιών ενίσχυσης του δικτύου.
Η συνήθης λίστα περιλαμβάνει προηγμένους αγωγούς, δυναμική ονομαστική γραμμή και συσκευές ελέγχου ροής ισχύος.
όλες αυτές οι τεχνολογίες αυξάνουν την στιγμιαία χωρητικότητα των γραμμών μεταφοράς. Οι μπαταρίες δεν το κάνουν αυτό. Μια μπαταρία δεν μπορεί να μετατρέψει μια γραμμή μεταφοράς 500 MW σε γραμμή μεταφοράς 700 MW.
Αλλά ένα ερώτημα σχετικά με αυτήν την ταξινόμηση προέκυψε πρόσφατα, και όσο περισσότερο εξέταζα τα στοιχεία, τόσο περισσότερο η διάκριση φαινόταν αυθαίρετη.
Σύμφωνα με το cleantechnica.com, υπάρχουν παραδείγματα αποθήκευσης που λειτουργούν ως υποδομές μεταφοράς.
Στόχος τεχνολογιών ενίσχυσης δικτύου
Ο στόχος των τεχνολογιών ενίσχυσης του δικτύου είναι να μεταφέρουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια μέσω του δικτύου που έχουμε ήδη κατασκευάσει.
Υπό αυτή την έννοια, οι μπαταρίες που τοποθετούνται στα άκρα των διαδρόμων μεταφοράς ή δίπλα σε συμφορημένη παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) κάνουν ακριβώς αυτό.
Μετατοπίζουν την ηλεκτρική ενέργεια στο χρόνο αντί να αυξάνουν την στιγμιαία χωρητικότητα του καλωδίου.
Η αντιμετώπιση των περιορισμένων μπαταριών εξηγείται εύκολα. Οι γραμμές μεταφοράς ονομάζονται σε μεγαβάτ.
Περιορίζουν την ποσότητα ισχύος που μπορεί να μετακινηθεί σε μια δεδομένη στιγμή. Η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας κυμαίνονται με την πάροδο του χρόνου.
Καθημερινή υπερφόρτωση γραμμής μεταφοράς
Μια γραμμή μεταφοράς μπορεί να είναι υπερφορτωμένη για μερικές ώρες κάθε μέρα και να υποχρησιμοποιείται τον υπόλοιπο χρόνο. Τα ηλιακά πάρκα παρέχουν ένα απλό παράδειγμα.
Φανταστείτε ένα ηλιακό συγκρότημα που παράγει 800 MW για 4 ώρες γύρω στο μεσημέρι, συνδεδεμένο με μια γραμμή μεταφοράς ονομαστικής ισχύος 500 MW.
Για αυτές τις 4 ώρες, το εργοστάσιο παράγει 300 MW περισσότερα από όσα μπορεί να εξάγει η γραμμή. Χωρίς αποθήκευση, αυτό το πλεόνασμα περιορίζεται.
Οι αριθμοί αθροίζονται γρήγορα. 300 μεγαβάτ για 4 ώρες ισοδυναμούν με 1,2 GWh χαμένης ενέργειας κάθε μέρα.
Η προσθήκη αποθήκευσης αλλάζει την εικόνα. Ας υποθέσουμε ότι μια μπαταρία 300 MW με 1,2 GWh αποθήκευσης τοποθετείται στην ηλιακή εγκατάσταση ή στο τέλος της περιορισμένης γραμμής μεταφοράς.
Κατά τη διάρκεια της 4ωρης αιχμής, η μπαταρία απορροφά το πλεόνασμα ηλεκτρικής ενέργειας. Αργότερα, όταν η ηλιακή παραγωγή μειώνεται και η γραμμή μεταφοράς έχει εφεδρική χωρητικότητα, η μπαταρία αποφορτίζεται.
Η γραμμή εξακολουθεί να μην μεταφέρει περισσότερα από 500 MW ανά πάσα στιγμή. Αλλά κατά τη διάρκεια της ημέρας μεταδίδει πολύ περισσότερη ενέργεια. Η μετάδοση περιορίζει την ισχύ. Οι μπαταρίες μετατοπίζουν την ενέργεια με την πάροδο του χρόνου.
Συνέπεια
Η οικονομική άποψη αυτής της προσέγγισης άλλαξε όταν το κόστος των μπαταριών μειώθηκε απότομα.
Η επίπτωση για την υποδομή του δικτύου είναι απλή. Μια μπαταρία 300 MW με χωρητικότητα αποθήκευσης 1,2 GWh απαιτεί περίπου 1,2 εκατομμύρια kWh κυψελών. Με 70 δολάρια ανά kWh, το κόστος της συσκευασίας μόνο θα ήταν περίπου 84 εκατομμύρια δολάρια.
Το υπόλοιπο της εγκατάστασης και της εγκατάστασης αυξάνει περαιτέρω το κόστος του έργου, αλλά το σύνολο μπορεί να παραμείνει ανταγωνιστικό με τις ενισχύσεις μετάδοσης που χρειάζονται χρόνια για να επιτραπούν και να κατασκευαστούν.
Οι μπαταρίες αρχίζουν επίσης να εμφανίζονται άμεσα στον σχεδιασμό μετάδοσης και όχι μόνο ως πρόσθετα εκ των υστέρων.
Μια μπαταρία που τοποθετείται σε έναν σταθμό συγκέντρωσης παραγωγής, στο τέλος ενός διαδρόμου μεταφοράς ή δίπλα σε έναν μεγάλο υποσταθμό μπορεί να απορροφήσει την πλεονάζουσα ισχύ κατά τη διάρκεια σύντομων περιόδων συμφόρησης και να την απελευθερώσει αργότερα όταν η γραμμή έχει εφεδρική χωρητικότητα.
Στην πραγματικότητα, η μπαταρία αυξάνει την ποσότητα ενέργειας που κινείται μέσω του διαδρόμου κατά τη διάρκεια της ημέρας χωρίς να αλλάζει την στιγμιαία ονομαστική ισχύ MW των καλωδίων.
Το παράδειγμα της Αυστραλίας
Η Αυστραλία παρέχει ένα από τα πιο σαφή παραδείγματα αποθήκευσης που λειτουργεί ως υποδομή μεταφοράς.
Η «Βικτώρια Μεγάλη Μπαταρία» έχει χωρητικότητα 300 MW και 450 MWh. Λειτουργεί βάσει ενός συστήματος προστασίας της ακεραιότητας του συστήματος που έχει σχεδιαστεί για να σταθεροποιεί τις ροές στον διασυνδετικό αγωγό Βικτώριας προς Νέα Νότια Ουαλία.
Όταν συμβαίνει διακοπή ή διαταραχή, η μπαταρία εγχέει ισχύ μέσα σε δευτερόλεπτα.
Αυτό επιτρέπει στους φορείς εκμετάλλευσης να λειτουργήσουν τον διασυνδετικό αγωγό πιο κοντά στο όριό του υπό κανονικές συνθήκες.
Η διάταξη ουσιαστικά απελευθερώνει περίπου 250 MW πρόσθετης αξιοποιήσιμης χωρητικότητας μεταφοράς κατά τη διάρκεια συνθηκών αιχμής. Η ίδια η γραμμή δεν αλλάζει.
Ένα άλλο αυστραλιανό έργο επεκτείνει περαιτέρω την ιδέα. Η Waratah Super Battery στη Νέα Νότια Ουαλία έχει σχεδιαστεί για περίπου 850 MW με 1.680 MWh αποθήκευσης. Το έργο λειτουργεί ως προσωρινό απόθεμα που επιτρέπει στους διαδρόμους μεταφοράς να λειτουργούν πιο κοντά στα όριά τους, διατηρώντας παράλληλα τα πρότυπα αξιοπιστίας.
Γερμανία
Η Γερμανία χρησιμοποιεί μια παρόμοια έννοια με την ονομασία ενισχυτής δικτύου. Οι φορείς εκμετάλλευσης μεταφοράς εγκαθιστούν μπαταρίες κοντά σε βασικούς υποσταθμούς για να παρέχουν χωρητικότητα έκτακτης ανάγκης σε περίπτωση διακοπής μιας γραμμής.
Ένα παράδειγμα είναι ο ενισχυτής δικτύου Kupferzell με περίπου 250 MW και 250 MWh αποθήκευσης. Η μπαταρία παρέχει βραχυπρόθεσμη υποστήριξη που επιτρέπει στο δίκτυο μεταφοράς να λειτουργεί πιο κοντά στα όριά του κατά την κανονική λειτουργία. Αντί να κατασκευάζει άμεση πρόσθετη χωρητικότητα μεταφοράς, η μπαταρία φέρει μέρος του βάρους της αξιοπιστίας.
Ηνωμένο Βασίλειο
Το Ηνωμένο Βασίλειο έχει διερευνήσει σχετικά έργα που συνδέονται με τη συμφόρηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Μια μπαταρία στο Wishaw στη Σκωτία παρέχει 50 MW και 100 MWh αποθήκευσης για να βοηθήσει στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές από τη Βόρεια Σκωτία σε κέντρα ζήτησης στο νότο.
Η ανάλυση του έργου δείχνει ότι η εγκατάσταση μπορεί να επιτρέψει τη διέλευση περίπου 640 GWh επιπλέον ανανεώσιμης ενέργειας μέσω του δικτύου μεταφοράς σε διάστημα 15ετών (42,7 GWh ετησίως).
Χιλή
Η Χιλή παρέχει ένα ακόμη παράδειγμα αλληλεπίδρασης αποθήκευσης με τους περιορισμούς μεταφοράς. Η ηλιακή παραγωγή στη βόρεια Χιλή συχνά υπερβαίνει την χωρητικότητα των γραμμών που μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια νότια προς τα μεγάλα κέντρα ζήτησης.
Έργα όπως η εγκατάσταση μπαταριών Capricornio παρέχουν 48 MW και 264 MWh αποθήκευσης συνδεδεμένης με ένα ηλιακό εργοστάσιο.
Βραζιλία
Η Βραζιλία εγκατέστησε μια μπαταρία 30 MW, 60 MWh στον υποσταθμό Registro στην πολιτεία του Σάο Πάολο για να υποστηρίξει το παράκτιο δίκτυο μεταφοράς.
Η εγκατάσταση εξυπηρετεί μια περιοχή με περίπου δύο εκατομμύρια κατοίκους και παρέχει υποστήριξη αιχμής και αξιοπιστίας. Η μπαταρία απορροφά ενέργεια κατά τις περιόδους χαμηλής ζήτησης και την απελευθερώνει όταν το δίκτυο βρίσκεται σε πίεση.
Νότια Αφρική
Η εταιρεία κοινής ωφέλειας Eskom της Νότιας Αφρικής ξεκίνησε ένα πρόγραμμα μπαταριών που περιλαμβάνει περίπου 199 MW και 833 MWh στην πρώτη φάση και περίπου 144 MW και 616 MWh στη δεύτερη φάση.
Αυτά τα συστήματα βρίσκονται κοντά σε ζώνες παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ασθενείς διαδρόμους μεταφοράς. Στόχος είναι η μείωση της συμφόρησης, η μείωση της περικοπής των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η καθυστέρηση των αναβαθμίσεων υποδομών.
Ινδία
Η Ινδία έχει υιοθετήσει μια πολιτική προσέγγιση σε παρόμοιες προκλήσεις. Η ηλιακή παραγωγή που συνδέεται με απομακρυσμένους σταθμούς συγκέντρωσης συχνά αντιμετωπίζει περιορισμούς στις εξαγωγές στο δίκτυο μεταφοράς. Η αποθήκευση που συνδέεται με αυτές τις τοποθεσίες μπορεί να απορροφήσει την πλεονάζουσα παραγωγή κατά τις ώρες αιχμής και να την απελευθερώσει αργότερα, όταν η γραμμή μεταφοράς έχει πλεονάζουσα χωρητικότητα. Η κλίμακα του ηλεκτρικού συστήματος της Ινδίας σημαίνει ότι ακόμη και μέτριες βελτιώσεις στην αξιοποίηση της μεταφοράς μεταφράζονται σε μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Ένας μόνο διάδρομος 500 MW που μεταφέρει επιπλέον 100 MW για 6 ώρες την ημέρα μετακινεί επιπλέον 600 MWh ημερησίως.
Σε διάστημα ενός έτους, αυτό ισοδυναμεί με περίπου 219 GWh επιπλέον παραδιδόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.
Καλιφόρνια
Η Καλιφόρνια δείχνει πώς οι στόλοι μπαταριών μεγάλης κλίμακας αναδιαμορφώνουν το προφίλ φορτίου που παρατηρείται στις γραμμές μεταφοράς. Η χωρητικότητα των μπαταριών στην περιοχή του Ανεξάρτητου Διαχειριστή Συστήματος της Καλιφόρνια αυξήθηκε από περίπου 500 MW το 2020 σε περίπου 13.000 MW έως το 2024.
Κατά τις μεσημεριανές ώρες, οι μπαταρίες απορροφούν μεγάλες ποσότητες ηλιακής ενέργειας. Οι αναφορές συστημάτων δείχνουν ότι τα φορτία φόρτισης κατά τη διάρκεια του μεσημεριού μπορούν να φτάσουν περίπου το 15% της συνολικής ζήτησης.
Το βράδυ, οι ίδιες μπαταρίες εκφορτίζουν και παρέχουν περίπου το 8% της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η μετατόπιση εξομαλύνει την καμπύλη φορτίου και μειώνει την πίεση στη μετάδοση κατά τη διάρκεια των ηλιακών αιχμών.
Το δίδαγμα είναι απλό. Οι μπαταρίες βοηθούν όταν παρουσιάζεται συμφόρηση σε συγκεκριμένα χρονικά παράθυρα.
Συνθήκες που ευνοούν τις μπαταρίες προσωρινής αποθήκευσης
Οι συνθήκες που ευνοούν τις μπαταρίες προσωρινής αποθήκευσης είναι αρκετά σαφείς. Λειτουργούν καλύτερα σε περιοχές με μεγάλες καθημερινές διακυμάνσεις στην παραγωγή ή τη ζήτηση. Η ηλιακή παραγωγή παράγει ισχυρές μεσημεριανές αιχμές. Οι αιολικοί διάδρομοι μπορούν να παράγουν ισχυρή νυχτερινή παραγωγή. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι γραμμές μεταφοράς ενδέχεται να υπερφορτωθούν για λίγες ώρες, ενώ άλλες φορές λειτουργούν πολύ κάτω από την χωρητικότητά τους. Η αποθήκευση επιτρέπει σε αυτές τις γραμμές να λειτουργούν πιο κοντά στην χωρητικότητά τους για περισσότερες ώρες της ημέρας.
Οι μπαταρίες προσωρινής αποθήκευσης αυξάνουν τον αριθμό των ωρών που οι γραμμές μεταφοράς λειτουργούν κοντά στην χωρητικότητά τους μετατοπίζοντας την ενέργεια στο χρόνο.
Οι μπαταρίες προσωρινής αποθήκευσης δεν αλλάζουν τη φυσική του καλωδίου. Αλλάζουν το πρόγραμμα της ηλεκτρικής ενέργειας που ρέει μέσω αυτού. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτή η διαφορά επιτρέπει στο δίκτυο να μεταφέρει σημαντικά περισσότερη ενέργεια μέσω της ίδιας υποδομής.
www.worldenergynews.gr
