Το εργαστήριο του Philipp Adelhelm στο Βερολίνο είναι γεμάτο με σειρές από μπαταρίες μεγέθους νομίσματος και δοκιμάζει ποιες έχουν τις μεγαλύτερες δυνατότητες αποθήκευσης ενέργειας για αρκετό χρόνο ώστε να ανταποκριθούν στην αυξανόμενη δυναμικότητα αιολικής και ηλιακής ενέργειας της Ευρώπης
Πολλά από αυτά τα σχέδια μπορεί να μην ξεπεράσουν ποτέ αυτό το στάδιο. Όσα όμως το καταφέρουν, ενδέχεται να αποτελέσουν τη βάση για την επόμενη γενιά μεγάλης κλίμακας αποθήκευσης μπαταριών, ένα περιουσιακό στοιχείο που βρίσκεται σε ολοένα μεγαλύτερη ζήτηση καθώς οι βιομηχανικές οικονομίες απανθρακοποιούνται και αναζητούν τρόπους αποθήκευσης της πλεονάζουσας ανανεώσιμης ενέργειας για περιόδους χωρίς άνεμο ή ηλιοφάνεια.
Ο Philipp Adelhelm, καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο Humboldt που συνεργάζεται με το Berlin Battery Lab σε συνεργασία με το ερευνητικό ινστιτούτο Helmholtz-Zentrum Berlin, επικεντρώνεται στις μπαταρίες ιόντων νατρίου, τις οποίες πολλοί στον κλάδο θεωρούν έτοιμες να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, τη σημερινή βασική τεχνολογία της αγοράς.
«Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι πραγματικά μόλις περίπου 35 ετών», λέει ο Adelhelm. «Πρέπει να βλέπουμε τις μπαταρίες ως έναν τομέα όπου βρισκόμαστε ακόμη στην αρχή και όπου θα υπάρξουν σημαντικές βελτιώσεις». Όπως αναφέρει, έχει συχνά εκπλαγεί από την ταχύτητα των εξελίξεων.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σε πολλές από τις τεχνολογίες της σύγχρονης εποχής, όπως smartphones, φορητούς υπολογιστές, tablets και ηλεκτρικά οχήματα.
Χρησιμοποιούνται επίσης σε διάφορες μονάδες αποθήκευσης ενέργειας διαφορετικών μεγεθών – είτε για κατοικίες, είτε για ηλεκτρικά δίκτυα, είτε για βιομηχανικής κλίμακας data center.
Οι σημερινές ανάγκες της αγοράς οδηγούν συνήθως τους διαχειριστές να λειτουργούν τις μεγαλύτερες μπαταρίες, αυτές που χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση του δικτύου, σε κύκλους διάρκειας 2 έως 12 ωρών.
Ωστόσο, οι αναλυτές υποστηρίζουν ότι η αγορά θα καθορίσει τελικά την ιδανική διάρκεια, κυρίως με βάση την οικονομική αξία και την κερδοφορία.
Η διάρκεια αποθήκευσης των μπαταριών έχει ιδιαίτερη σημασία για μια χώρα όπως η Γερμανία, μια βιομηχανική δύναμη με τη μεγαλύτερη δυναμικότητα ανανεώσιμης ενέργειας στην Ευρώπη.
Έχει επίσης σημασία για ολόκληρη την Ευρωπαϊκή Ένωση, καθώς το μπλοκ των 27 χωρών επιδιώκει την κλιματική ουδετερότητα, αλλά αντιμετωπίζει περιόδους πλεονάζουσας ανανεώσιμης ενέργειας που οδηγούν σε κατάρρευση των τιμών και απειλούν τους κλιματικούς στόχους.
«Κατ’ αρχήν, αναζητάς πάντα τη βέλτιστη [διάρκεια] για τον επενδυτή και αυτό είναι κάτι που αλλάζει», λέει ο Timo Kern, επικεφαλής ενεργειακών συστημάτων και αγορών στην FFE, ανεξάρτητη εταιρεία ενεργειακών ερευνών και think tank στη Γερμανία.
«Δεν είναι σε καμία περίπτωση τεχνολογικός περιορισμός ή κάτι παρόμοιο. Είναι πάντα ζήτημα οικονομικής αποδοτικότητας».
Philipp Adelhelm, καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο Humboldt του Βερολίνου. Φωτογραφία: Niels Sorrells / Montel
Φόρτιση, εκφόρτιση και επανάληψη
Ο Stefano Passerini, καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης, συμφωνεί ότι η κατασκευή μεγαλύτερων μπαταριών με μεγαλύτερη διάρκεια «είναι κάπως απλή».
Για να αποφέρουν όμως χρήματα, λέει, «πρέπει να φορτίζεις και να εκφορτίζεις τη μπαταρία όσο το δυνατόν περισσότερες φορές».
Σήμερα, οι ιδιοκτήτες μπαταριών κερδίζουν χρήματα εκμεταλλευόμενοι τις διαφορές τιμών, αγοράζοντας ηλεκτρική ενέργεια όταν είναι φθηνή ή έχει αρνητική τιμή και στη συνέχεια πουλώντας την ξανά στο δίκτυο όταν οι τιμές αυξάνονται.
«Είναι πάντα θέμα της αγοράς», λέει ο Urban Windelen, εκτελεστικός διευθυντής της BVES Energy Storage Systems Association.
Προσθέτει ότι η ανάπτυξη της αγοράς αποθήκευσης ενέργειας στην Ευρώπη θα εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από τις ανάγκες της χονδρεμπορικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας.
Σήμερα, η γερμανική αγορά επικεντρώνεται σε αυτό που ο Windelen αποκαλεί «γλυκό σημείο» των μπαταριών διάρκειας δύο έως τεσσάρων ωρών.
Κάθε χώρα θα έχει τις δικές της ανάγκες αποθήκευσης
Για παράδειγμα, η γερμανική ενεργειακή εταιρεία RWE εγκατέστησε πρόσφατα μια μπαταρία 12 ωρών στην Αυστραλία, επικαλούμενη την ανάγκη για «αξιόπιστη και ασφαλή ενέργεια» σε μια αγορά που «δεν μπορεί να βασιστεί σε γειτονικές χώρες για υποστήριξη του δικτύου».
Στη Γερμανία, το ιδανικό σημείο για την αποθήκευση μπαταριών φαίνεται να είναι οι δύο έως τέσσερις ώρες, ιδιαίτερα καθώς οι ενεργειακές εταιρείες απομακρύνονται από επιδοτούμενη εφεδρική ισχύ και υποστήριξη δικτύου προς την αξιοποίηση των μπαταριών στην αγορά της επόμενης ημέρας.
Οι διαχειριστές αποθήκευσης υποστηρίζουν ότι αυτό το επιχειρηματικό μοντέλο λειτουργεί επειδή δύο ώρες υψηλών τιμών μπορούν να αντιμετωπιστούν με δύο ώρες αποθήκευσης.
Η δυνατότητα κερδοφορίας μπορεί να επεκταθεί στις τέσσερις ώρες, όμως πέρα από αυτό οι διακυμάνσεις τιμών που στηρίζουν αυτή την προσέγγιση τείνουν να μειώνονται.
Ο στόχος είναι να διασφαλιστεί ότι «αρκετές ακριβές ώρες εξαλείφονται» μέσω της ηλεκτρικής ενέργειας που απελευθερώνεται από τη μπαταρία, η οποία ιδανικά θα έχει φορτιστεί σε περίοδο χαμηλών ή αρνητικών τιμών, λέει ο Georg Gallmetzer, διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας μπαταριών Eco Stor.
Όπως σημειώνει, η εταιρεία του θα εγκαταστήσει τις πρώτες μπαταρίες τεσσάρων ωρών στη Γερμανία την επόμενη χρονιά, καθώς πλέον βλέπει την εξέλιξη της αγοράς. «Πάντα κινούμαστε πάνω στο βέλτιστο σημείο».
Το κόστος ενός έργου μπαταρίας διαφέρει σημαντικά ανάλογα με την τοποθεσία, την επιθυμητή χωρητικότητα, καθώς και τα κόστη σύνδεσης στο δίκτυο, προειδοποιεί η Eco Stor.
Γενικά, οι επενδυτές θα πρέπει να αναμένουν κόστος περίπου 50 εκατ. ευρώ ανά 100 MW εγκατεστημένης ισχύος.
Με το μοντέλο εκμετάλλευσης διαφορών τιμών, τα έργα έχουν οικονομικό νόημα μόνο εάν η μπαταρία χρησιμοποιείται συνεχώς.
Η διατήρηση αποθηκευμένης ενέργειας για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα δεν έχει νόημα, καθώς θα σήμαινε μηδενικά κέρδη ενώ θα συνεχίζονται τα κόστη συντήρησης και ενοικίασης, χωρίς να υπολογίζεται ότι κάθε μπαταρία χάνει μέρος του φορτίου της με την πάροδο του χρόνου.
Πηγή:EnergyStorageEurope
Πιο κοντά στην τρέχουσα αγορά
Ορισμένες χώρες έχουν ξεπεράσει το μοντέλο της εκμετάλλευσης διαφορών τιμών και την ανάγκη για συνεχή λειτουργία, τοποθετώντας μπαταρίες κοντά σε μονάδες ανανεώσιμης παραγωγής ώστε να περιορίζουν τις ανάγκες ανακατανομής ισχύος και τις αρνητικές ώρες τιμών, ή ενσωματώνοντας μπαταρίες σε αγορές ισχύος, οι οποίες αποζημιώνουν τους παρόχους ενέργειας για τη διαθεσιμότητα όταν η παραγωγή από ανανεώσιμες πηγές είναι χαμηλή.
Η Μεγάλη Βρετανία αναφέρεται συχνά ως παράδειγμα ενσωμάτωσης μπαταριών στο δίκτυο. Διαθέτει περισσότερα από 7 GW εγκατεστημένης μεγάλης κλίμακας ισχύος μπαταριών, με το μεγαλύτερο μέρος να λειτουργεί σε κύκλους δύο ωρών.
Ο Joe Camish, επικεφαλής αναλυτής στην Cornwall Insight, λέει ότι μια σειρά από «σταδιακές αλλαγές» δημιούργησαν ένα σύστημα όπου οι διαχειριστές μπαταριών γνωρίζουν ότι υπάρχει αγορά, από υπηρεσίες συχνότητας έως εξισορρόπηση και λειτουργία στις αγορές ισχύος.
«Υπάρχει μια ποικιλία πηγών εσόδων που έχουν αναπτυχθεί σε αυτή την περίοδο και έχουν αυξήσει την εμπιστοσύνη των επενδυτών, επειδή δεν βασίζεσαι σε μία ή δύο υπηρεσίες. Έχει δημιουργηθεί ένα σύνολο εσόδων που προσφέρει μεγαλύτερη βεβαιότητα», αναφέρει.
«Έχουμε δημιουργήσει διαφανή σήματα αγοράς και μηχανισμούς εσόδων που βοήθησαν κεφάλαια, επενδυτές και τράπεζες να αισθανθούν πιο άνετα με τη συμμετοχή σε αυτού του είδους τα έργα».
Ο Juri Schwartz, αναλυτής στη Montel Energy Brainpool, σημειώνει ότι η συμπερίληψη της αποθήκευσης μπαταριών στην προγραμματισμένη αγορά ισχύος της Γερμανίας θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι μπαταρίες μεγάλης διάρκειας, καθώς το μοντέλο κερδοφορίας θα εστιάζει λιγότερο στην εκμετάλλευση τιμών και περισσότερο στη διασφάλιση της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σε πιθανώς μεγάλες περιόδους χαμηλής παραγωγής.
Ο Kern υποστηρίζει ότι μπαταρίες μεγαλύτερης διάρκειας είναι επίσης πιθανό να αναπτυχθούν σε χώρες που δεν διαθέτουν εύκολες επιλογές διασύνδεσης με τα ηπειρωτικά ή διεθνή δίκτυα, αναφέροντας τη Βρετανία, τη Βουλγαρία, την Ελλάδα και την Ιρλανδία ως πιθανά παραδείγματα. Η μπαταρία 12 ωρών της RWE εντάσσεται επίσης σε αυτή τη λογική.
Η συνδυασμένη εγκατάσταση μπαταριών και ανανεώσιμων πηγών θα είναι καθοριστικής σημασίας, λέει ο Windelen.
Και καθώς αυτές οι συνδυασμένες μονάδες θα απελευθερώνουν συχνότερα ενέργεια σε ώρες χαμηλής παραγωγής, η αγορά διαφορών τιμών που σήμερα κυριαρχεί στη Γερμανία και ευνοεί μπαταρίες δύο ωρών θα γίνει λιγότερο κερδοφόρα, αυξάνοντας το ενδιαφέρον για αποθήκευση μεγαλύτερης διάρκειας.
«Στο τέλος, η αποθήκευση είναι ανατρεπτική για την κλασική ενεργειακή οικονομία», λέει ο Windelen. Ωστόσο, επισημαίνει ότι αυτό δεν σημαίνει πως η αγορά θα αναπτύσσεται πάντα με εκρηκτικούς ρυθμούς.
«Κάποια στιγμή, η ζήτηση για βραχυπρόθεσμη μετατόπιση ενέργειας μέσα στο ενεργειακό σύστημα θα κορεστεί. Ωστόσο, οι μπαταρίες μπορούν να προσφέρουν πολλές υπηρεσίες στο δίκτυο και επομένως τα έργα έχουν πολλαπλές πηγές εσόδων».
www.worldenergynews.gr
