Сэргээгдэх эрчим хүч гэдэг нь нар, салхи гэх мэт сэргээгдэх эх үүсвэрээс үйлдвэрлэсэн цахилгааныг хуримтлуулж, хуримтлуулж, шаардлагатай үед нь гаргадаг системийг хэлдэг. Эдгээр зайны эрчим хүч хадгалах систем (BESS) нь сэргээгдэх эрчим хүчний үндсэн сорилтыг шийддэг: нар үргэлж туяарахгүй, салхи үргэлж үлэдэггүй, гэхдээ цахилгаан эрчим хүчний эрэлт хэзээ ч зогсдоггүй.
Батерейны хадгалалтын өсөлтийн цар хүрээ
Зай хадгалах зах зээл эргэлтийн цэгт хүрэв. 2024 онд АНУ-ын нийтийн аж ахуйн{3}}батарейны хүчин чадал 26 гигаваттаас давсан нь өмнөх оноос 66%-иар өссөн үзүүлэлт юм. Эрчим хүч нийлүүлэгчид зөвхөн 2024 онд 10.4 ГВт-ын шинэ хүчин чадлыг нэмсэн бөгөөд 2025 онд дахин 18.2 ГВт-ын хүчин чадал ашиглалтад орно гэж таамаглаж байна.
Эдгээр нь сүлжээн дэх даруухан нэмэлтүүд биш юм. Невада мужид 2024 оны 7-р сараас эхлэн хэрэгжиж байгаа Gemini Solar Plus Storage Project нь 690 -МВт нарны фермийг 1,416 мегаватт-цаг эрчим хүч хадгалах хүчин чадалтай 380 МВт-ын батерейны системийг хослуулсан. Калифорнийн Мосс Ландинг байгууламж нь 750 МВт-ын хүчин чадалтай улсын хамгийн том байгууламж юм. Ийм хэмжээний төслүүд арван жилийн өмнө эдийн засгийн хувьд боломжгүй байсан.
Өсөлт нь илүү өргөн хүрээний өөрчлөлтийг харуулж байна. Дэлхий даяар 2024 онд батерейны эрчим хүч хадгалах зах зээл 44%-иар тэлж, 69 ГВт хүчин чадалтай болсон. Вуд Маккензи ирэх арван жилд дэлхийн зах зээл -одоогийн суурилагдсан хүчин чадлаас бараг долоо дахин их хүчин чадалтай 1 тераваттыг давна гэж төлөвлөж байна. Хятад, АНУ-ын хүчин чадал нь ойролцоогоор 20 ГВт-ыг Техас, Калифорнид эзэлдэг тул Хятад, АНУ энэ өргөтгөлийг хөдөлгөж байна.
Энэ өсөлтийг тогтвортой байлгаж байгаа зүйл бол эдийн засаг. Лити{1}}ионы батерейны үнэ сүүлийн арван жилд 90 гаруй хувиар буурч, 2024 онд дангаараа 40 хувиар буурах хандлагатай байна. Энэхүү үнийн уналт нь батерейны хуримтлалыг үнэтэй сүлжээний нэмэлт хэрэгсэлээс сэргээгдэх эрчим хүчний системийн эдийн засгийн хувьд ашигтай тулгын чулуу болгон өөрчилсөн.
Батерейг хэрхэн хадгалах нь сэргээгдэх эрчим хүчийг идэвхжүүлдэг
Сэргээгдэх эрчим хүч нь нийлүүлэлтийн{0}}эрэлтийн тохиромжгүй байдлыг бий болгож, батарей шийддэг. Нар жаргасны дараа оройн цагаар эрэлт багатай үед нарны хавтангууд хамгийн их эрчим хүч үйлдвэрлэдэг. Салхины хэв маяг нь өөрийн гэсэн логикийг дагаж, олон бүс нутагт шөнийн цагаар илүү ихийг үүсгэдэг. Хадгалахгүйгээр энэ илүүдэл сэргээгдэх эрчим хүч багасдаг (үрэлдэг) эсвэл цоорхойг нөхөхийн тулд чулуужсан түлшний үйлдвэрүүдийг шаарддаг.
Батарейг хадгалах систем нь сэргээгдэх эрчим хүч үйлдвэрлэх үед цэнэглэгддэг ба эрэлт ихтэй үед цэнэггүй болдог. Энэ бол зүгээр нэг онолын-хэмээн биш асар том хэмжээнд болж байна. Калифорнийн нарны эрчим хүчний оргил үед батерейны системүүд гигаватт илүүдэл хүчийг шингээдэг. Оройн эрэлт нэмэгдэж, нарны эрчим хүч буурах үед эдгээр батерейнууд цэнэггүй болж, байгалийн хийн оргилуурын станцуудын хэрэгцээг арилгадаг.
Механикууд нь нарийн зохицуулалттай байдаг. Ухаалаг батерейны программ хангамж нь алгоритмуудыг ашиглан сүлжээний нөхцөлийг бодит цаг хугацаанд хянаж, хэзээ цэнэглэх, хэзээ цэнэглэх, ямар хурдаар шийдэхээ шийддэг. Удирдлагын системүүд нь сүлжээний хэрэгцээнд миллисекундэд хариу өгөх боломжтой бөгөөд давтамжийг агшин зуур тогтворжуулахаас эхлээд олон{3}}цагийн эрчим хүчийг шилжүүлэх хүртэл үйлчилгээ үзүүлдэг.
Ердийн сүлжээ{0}}хэмжээтэй лити{1}}ионы батерейны систем нь үндсэн гурван хэсгээс бүрдэнэ. Батерей нь өөрөө цахилгаан химийн урвалаар эрчим хүчийг хуримтлуулдаг. Инвертерүүд нь батерейны шууд гүйдлийг сүлжээнд тохирох хувьсах гүйдэл болгон хувиргадаг. Системийн тэнцвэрт байдалд хөргөх төхөөрөмж, гал унтраах, хяналтын систем, сүлжээний холболтын дэд бүтэц орно. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь ойролцоогоор 85% орчим аяллын үр ашигт- хүрэхийн тулд хамтран ажилладаг бөгөөд энэ нь цэнэглэхэд зарцуулсан энергийн 85% нь цэнэггүй болсон үед буцаж гарч ирдэг гэсэн үг юм.
Хадгалах хугацаа
Батерейны хадгалалтыг ойлгохын тулд өөр өөр програмууд өөр өөр хадгалах хугацаа шаарддаг бөгөөд бүх батерейнууд ижил зорилготой байдаггүй гэдгийг ойлгох шаардлагатай.
Давтамжийн зохицуулалт: секундээс минут хүртэл
Цахилгаан сүлжээ нь АНУ-д 60 Гц нарийн давтамжтай байх ёстой. Бага зэргийн хазайлт ч гэсэн тоног төхөөрөмжийг гэмтээж, цахилгаан тасрахад хүргэдэг. Батерейг хадгалах системүүд нь давтамжийн зохицуулалтад маш сайн байдаг, учир нь тэд секундын хэдэн хэсэгт хариу үйлдэл үзүүлдэг бөгөөд уламжлалт генераторууд дээшээ доошоо бууж чаддагаас хамаагүй хурдан байдаг.
Эдгээр програмууд нь их хэмжээний эрчим хүчний багтаамж шаарддаггүй. Батерей нэг удаад хэдхэн минут, өдөрт олон удаа цэнэглэгддэг. Үнэ цэнэ нь хадгалах хугацаанаас бус хурд, хариу үйлдэлтэй холбоотой.
Оргил сахлын болон ачааллыг шилжүүлэх: 1-4 цаг
Энэ нь одоогийн литийн{0}}ионы технологийн таатай цэг юм. 2024 онд суурилуулсан батерейны ихэнх системийг 1-ээс 4 цаг цэнэглэх зориулалттай. Тэд сэргээгдэх эрчим хүч хэрэглээнээс хэтэрсэн үед эрэлт багатай-төлбөр авдаг бөгөөд дараа нь эрэлтийн оргил үед цэнэгээ алддаг.
Эдгээр батерейнууд өдөр бүр цэнэглэгдэж, олон үйлчилгээгээр дамжуулан орлого олох боломжтой тул эдийн засаг ажилладаг. Эдгээр нь арилжааны хэрэглэгчдийн эрэлтийн төлбөрийг бууруулж, эрчим хүчний ачаалал ихтэй үед эрчим хүчний сүлжээг хүчин чадлаар хангаж, -оргил ачааллын үед{2}}арбитраж ашиглах-хямд -оргилд цахилгаан худалдаж авах, өндөр эрчим хүч зарах боломжтой болгодог.
Калифорнийн сүлжээ энэ загварыг тодорхой харуулж байна. Батерейны системүүд нь үд дундын нарны хэт их үүслийн үед тогтмол цэнэглэгддэг ба оройн оргил үед цэнэггүй болдог нь "нугасны муруй" гэж нэрлэгддэг үзэгдэл юм. Энэхүү 3-4 цагийн цэнэгийн цонх нь үдээс хойш нарны уналт болон унтах цагийн эрэлт буурах хоорондох зайтай төгс нийцдэг.
Өдөр бүр дугуй унах: 4-10 цаг
Удаан хугацааны{0}} системүүд нь өглөөний сэргээгдэх эрчим хүчийг оройн хэрэглээнд зориулан хадгалах эсвэл шөнийн хэрэгцээнд зориулж үдээс хойш нарны эрчим хүчийг авах боломжтой. Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лабораторийн хадгалалтын фьючерс судалгаанд 10 цаг хүртэл эрчим хүч хадгалах зориулалттай системүүдийг судалсан бөгөөд эдгээр нь ашиглалтын хэмжүүрийн хадгалалтын үүрэг-ийг өөрчлөх болно.
Сорилт нь зардал юм. Нэмэлт хадгалах цаг тутамд илүү их батерейны хүчин чадал шаардагдах бөгөөд энэ нь системийн зардлыг нэмэгдүүлдэг. 4{5}}цагийн систем нь нэг кВт.ц нь 160 долларын үнэтэй байж болох бол 10{7}}цагийн систем нь нэмэлт үүр шаардлагатай тул нэг кВт.ц зардлыг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч батерейны үнэ буурч байгаа нь удаан хугацааны лити-ион системийг ашиглах боломжтой болгож байна.
Олон-өдөрөөс улирлын чанартай: Одоогийн зөрүү
Европ дахь "Dunkelflaute" арга хэмжээнүүд-заримдаа -сэргээгдэх эрчим хүч бага үйлдвэрлэх хугацаа нь хадгалах сангийн шийдэгдээгүй асуудлыг илэрхийлдэг. Салхи сул, нарны туяа багатай 10 хоногийн хугацаанд цахилгааны хэрэгцээг хангахын тулд одоогийн байгаа хэмжээнээс хамаагүй их хэмжээний агуулах шаардлагатай болно.
Физикийн ертөнцийн тооцоолсноор Их Британид батерейны одоогийн хүчин чадлаас 100 дахин их-үүслийн арван өдөр дараалан ажиллахын тулд ойролцоогоор 5 тераватт{1}}цаг хадгалах шаардлагатай болно. Одоогийн зардлаар энэ нь маш үнэтэй байх болно. Литиум{7}}ион батерейнууд{8}}өдөр тутмын дугуй унахад л үр ашигтай байхаас гадна олон өдрийн болон улирлын чанартай хадгалах-зарцгүй.
Энэ цоорхой нь арилжааны хэмжээнд хүрсэн хэдий ч өөр технологиуд гарч ирэх газар юм.
Батерейны технологийн хувьсал
Литиум{0}}ион батерейнууд одоогийн хэрэглээнд давамгайлж байгаа ч хэрэглээний хэрэгцээнд тулгуурлан технологийн орчин төрөлжиж байна.
Лити төмрийн фосфатыг эзэлдэг
Лити{0}}ионы химийн салбарт 2022 он гэхэд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарсан. Лити төмрийн фосфат (LFP) нь өмнө нь давамгайлж байсан никель манганы кобальт (NMC) батерейг халж, суурин хадгалалтын үндсэн химийн бодис болжээ.
LFP нь сүлжээний хэрэглээний хэд хэдэн давуу талыг санал болгодог. Энэ нь дулааны хувьд илүү тогтвортой бөгөөд галын эрсдлийг бууруулдаг. Энэ нь кобальт шаарддаггүй бөгөөд өртөг болон ёс зүйн эх үүсвэрийн асуудлыг хоёуланг нь шийддэг. LFP батерей нь өмнөх үеийнхэнд 2-3 жилийн доройтолд өртөж байсантай харьцуулахад -зарим үйлдвэрлэгчид ашиглалтын хугацаа нь 16 жил байна гэж мэдэгдэж байгаа тул илүү их цэнэглэх{3}}цэнэглэх боломжтой.
Тооцоолол нь эрчим хүчний нягтрал юм. LFP батерей нь NMC-ээс нэг кг тутамд бага эрчим хүч хуримтлуулдаг боловч жин нь хамаагүй суурин сүлжээний хэрэглээнд энэ нь мэдэгдэхүйц сул тал биш юм. Зардал, урт наслалт нь илүү чухал бөгөөд LFP хоёуланд нь ялалт байгуулдаг.
Хятад улс LFP батерейны дийлэнх хувийг үйлдвэрлэдэг. Энэхүү төвлөрөл нь нийлүүлэлтийн сүлжээнд түгшүүр төрүүлж, дотоодын үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг бий болгоход АНУ болон Европын хүчин чармайлтыг түлхэж байна. Гэсэн хэдий ч эдгээр байгууламжууд нь өртөг зардал багатай тул АНУ болон Европын батерейнууд Хятад{7}}үйлдвэрлэсэн ижил төстэй батерейнуудаас ойролцоогоор 20%-иар илүү үнэтэй байдаг.
Өөр өөр хэрэгцээнд зориулж шинээр гарч ирж буй хувилбарууд
Натрийн{0}}ион батерейг литийн хувилбар болгон ашиглах сонирхлыг бий болгосон. Натри нь элбэг бөгөөд хямд-гэж NREL-ийн нэгэн судлаач тэмдэглэснээр "хаа сайгүй нэг тонн натри" байдаг. Технологи нь дулааны алдагдалд бага өртөмтгий бөгөөд литийн-ионоос хамаагүй хямд байх болно. Гэсэн хэдий ч натрийн ион батерейнууд-сүлжээнд ашиглах-хэрэглээнд хараахан боловсорч амжаагүй байгаа бөгөөд LFP-ийн үнэ унасан нь өөр хувилбаруудыг боловсруулах яаралтай шаардлагыг бууруулж байна.
Урсгал батерей нь үргэлжлэх хугацааны асуудалд өөр хандлагыг илэрхийлдэг. Эдгээр системүүд нь эерэг ба сөрөг цэнэгийн тусдаа савтай, эсүүдээр дамжин урсдаг шингэн электролитүүдэд энергийг хадгалдаг. Давуу тал нь эрчим хүчний багтаамж нь эрчим хүчний хүчин чадлаас хамааралгүй хэмжигдэх-тэд том савнууд ашиглан илүү их эрчим хүч хуримтлуулах боломжтой юм. Урсгал батерейнууд нь онолын хувьд хүчин чадлаа хэдэн мянган циклээр эвдрэлгүйгээр хадгалж чаддаг.
Асуудал нь төслийн ул мөр, нарийн төвөгтэй байдал юм. Урсгал батерейнууд нь ихээхэн хэмжээний зай, дэд бүтэц шаарддаг тул ихэнх хэрэглээнд зориулсан авсаархан лити{1}}ионы системээс сонирхолгүй болгодог. Химийн сайжруулсан судалгаанууд үргэлжилсээр байгаа ч тэдгээр нь үндсэн технологи хэвээр байна.
Колумбын их сургуулийн судлаачид 2024 оны 9-р сард кали{0}}натрийн-хүхрийн батерейны талаар ахиц дэвшил гаргасан тухайгаа зарлав. Эдгээр нь элбэг дэлбэг, хямд материал ашигладаг бөгөөд өмнөх загварт шаардлагатай 250 хэмээс бага буюу 75 хэм орчим дундын температурт ирээдүйтэй үр дүнд хүрсэн. Багийн электролитийн шинэчлэл нь өмнөх хувилбаруудыг хязгаарласан асуудалтай хатуу тунадасыг уусгасан. Ийм судалгаа нь арилжааны хувьд ашигтай бүтээгдэхүүн болж хувирах эсэх нь тодорхойгүй хэвээр байгаа ч энэ нь батерейны хөгжүүлэлтийн өргөн цар хүрээг харуулж байна.
Бодит-Дэлхийн гүйцэтгэл ба интеграци
Туршилтын төслүүд болон сүлжээний{0}}хэмжээний ашиглалтын хоорондох ялгаа нь техник, эдийн засгийн цогц бодит байдлыг удирдах явдал юм.
Гибрид сэргээгдэх{0}}хадгалах систем
2024 онд АНУ-д нэмсэн 9,2 ГВт батерейны ойролцоогоор 3,2 ГВт-ыг нарны фермүүдтэй хамтран-гибрид системээс авсан. Энэхүү хослол нь сэргээгдэх эрчим хүчийг салангид хадгалах байгууламжид холбохоос гадна үйл ажиллагааны давуу талыг бий болгодог.
Гибрид системүүд нь сүлжээний холболтын дэд бүтцийг хуваалцаж, харилцан холболтын зардал, нарийн төвөгтэй байдлыг бууруулдаг. Нарны хавтангийн тогтмол гүйдлийн цахилгаан нь хувиргагчаар дамжуулан тогтмол гүйдлийн -холбогдсон батерейнууд руу шууд урсаж, олон хувьсах гүйдлийн-ДС хувиргалтын үр ашгийн алдагдлаас зайлсхийх боломжтой. Төсөл боловсруулагчид батерейны хэмжээг нарны хүчин чадалтай харьцуулан оновчтой болгож, заримдаа сүлжээний холболтын ашиглалтыг нэмэгдүүлэхийн тулд нарны зайнаас илүү эрчим хүчээр үнэлэгдсэн батерейг суурилуулж болно.
Эдгээр эрлийз байгууламж нь сэргээгдэх эрчим хүчний профайлыг жигд болгодог. Батерей нь өндөр хувьсах чадвартай нарны эрчим хүчийг сүлжээнд шууд оруулахын оронд хэлбэлзлийг шингээж, тогтвортой, зөөвөрлөх боломжтой эрчим хүчийг өгдөг. Сүлжээний операторын үүднээс зөв тохируулсан нарны{2}}нэмэх- хадгалах байгууламж нь удирдах боломжтой генератор шиг ажиллах боломжтой.
Сүлжээний үйлчилгээ ба орлогыг овоолох
Батерейг хадгалах систем нь орлогын нэг эх үүсвэрт тулгуурладаггүй. Бизнесийн загвар нь "орлогын багц"-олон үйлчилгээний орлогыг нэгтгэх явдал юм.
Давтамжийн зохицуулалт нь сүлжээний давтамжийн хазайлтад хурдан хариу өгөхийн тулд батерейг төлж, шаардлагатай 60 Гц-ийн нарийвчлалыг хадгалахад тусалдаг. Хүчин чадлын зах зээл нь эрэлт хэрэгцээ ихтэй үед, хэдийгээр дуудаагүй байсан ч нөөцлөх боломжтой байдгийг нөхдөг. Эрчим хүчний арбитраж нь цахилгааны бөөний үнэ хямд үед цэнэглэх, үнэ огцом өсөх үед цэнэглэх явдал юм. Зарим батерей эзэмшигчид нөөц хүчин чадлыг хангах эсвэл эрэлтэд хариу өгөх хөтөлбөрт оролцдог.
Орлогын эх үүсвэрийн энэхүү олон талт байдал нь төслийн эдийн засгийг сайжруулж байгаа хэдий ч төвөгтэй байдлыг нэмдэг. Зайны удирдлагын системүүд нь өрсөлдөх боломжуудыг оновчтой болгож, давтамжийн зохицуулалтын төлбөрийг эрчим хүчний арбитрын боломжуудтай тэнцвэржүүлж, батерейг хүчин чадлын зах зээлийн амлалтад хангалттай багтаамжтай байлгах ёстой.
Гүйцэтгэлийн бодит өгөгдөл
Бодит-батерейны гүйцэтгэл нь технологийн хүчин чадал, хязгаарлалтыг хоёуланг нь харуулдаг. 2024 оны 2-р сард Техасын батерейны систем нь системийн онцгой байдлын үед ойролцоогоор 1 ГВт-ын хүчийг өгч, хамгийн их шаардлагатай үед хадгалах сангийн найдвартай байдлыг харуулсан.
Калифорнийн батерейны флот нь сүлжээний үйл ажиллагааны салшгүй хэсэг болсон. Калифорнийн сүлжээний оператор CAISO одоо нарны эрчим хүч багасч байгаа тул оройн налуу замыг зохицуулахын тулд батарейгаар найдаж байна. Ердийн өдрүүдэд батерейны цэнэг 17 цаг орчим - 18 цаг орчим нэмэгдэж, оройн 7-20 цагийн үед дээд цэгтээ хүрч, 22 цаг гэхэд багасдаг бөгөөд энэ нь муж улсын нугасны муруйлттай таарч, ойролцоогоор 4 цаг зарцуулдаг.
Гэсэн хэдий ч тасалдал, гүйцэтгэлийн асуудал гардаг. Буруу тохиргоо, программ хангамжийн доголдол, тоног төхөөрөмжийн гэмтэл зэрэг нь сүлжээний{1}}батарейны систем гэнэт офлайн ажиллахад хүргэсэн. 2018-2023 оны дэлхийн эвдрэлийн статистик мэдээллээс харахад салбар хөгжихийн хэрээр бүтэлгүйтлийн түвшин буурч байгаа хэдий ч батерейны систем нь уламжлалт генераторуудаас илүү төвөгтэй, эвдрэлд өртөмтгий хэвээр байна.
Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лаборатори нь сүлжээний төлөвлөлтөд мэдээлэл өгөхийн тулд эдгээр үйл ажиллагааны хэв маягийг дагаж мөрддөг. Тэдний дүн шинжилгээнээс харахад батерейны ашиглалтын хэмжээ томрох тусам найдвартай байдлыг хангах нь зөвхөн илүү их хүчин чадал төдийгүй газарзүйн олон талт байдал, системийн нөөцийг шаарддаг.
Эдийн засгийн өөрчлөлт ба зах зээлийн динамик
Зайны багтаамжийн өртөг эрс буурсан нь эрчим хүчний эдийн засгийг өөрчилсөн боловч санхүүгийн томоохон саад бэрхшээл байсаар байна.
MIT Technology Review-ийн 2018 онд хийсэн дүн шинжилгээ нь сэргээгдэх эрчим хүчний нэвтрэлтийн өндөр түвшинд хүрэх зардлыг судалсан. Калифорнийн зорилгод хүрэхийн тулд шаардлагатай сэргээгдэх эрчим хүч үйлдвэрлэх, хадгалах байгууламжийг бий болгох нь зардлыг эрс нэмэгдүүлнэ гэдгийг судалгаагаар тогтоожээ. Судлаачдын тооцоолсноор сэргээгдэх эрчим хүч 80%-д нэвтэрсэн тохиолдолд нэг мегаватт-цагт 1600 доллар, сэргээгдэх эрчим хүчний 50%-д нэг МВт.ц 49 ам. Цэвэр агаарын ажлын хэсгийн шинжээч Стив Брикийн хэлснээр, батерейг 2018 оны үнийн дүнгийн -ойролцоогоор гуравны нэгээр үнэлнэ гэж тооцсон ч эдийн засагт "хадгалах зардал бүрэн ноёрхож" байна.
Зургаан жилийн дараа батерейны үнэ төлөвлөснөөс гуравны нэгээр- дахин буурсан байна. 2020 онд нэг кВт.ц 250 долларын үнэтэй чингэлэг{2}}батарейны системүүд 2023 он гэхэд 140 доллараас доош буурч, 2024 он хүртэл буурсаар байна. Wood Mackenzie төслийн зардал 2030 он гэхэд кВт.ц тутамд 100 доллараас доош унах магадлалтай.
Эдгээр үнийн уналт нь төслийн амьдрах чадварыг өөрчилж байна. 2018 онд эдийн засгийн хувьд ямар ч утгагүй байсан батерей хадгалах төслүүд одоо өрсөлдөх чадвартай болсон. Инфляцийг бууруулах тухай хууль нь 2022 онд бие даасан хадгалалтад зориулсан хөрөнгө оруулалтын татварын хөнгөлөлтийг нэвтрүүлж, төслийн эдийн засгийг улам сайжруулж, нэвтрүүлэх ажлыг хурдасгасан.
Гэсэн хэдий ч шаардагдах хөрөнгө оруулалтын хэмжээ гайхалтай хэвээр байна. Их Британийн засгийн газар батерейны хуримтлал болон холбогдох сүлжээний технологи нь 2050 он гэхэд Их Британийн эрчим хүчний системийг 40 тэрбум фунт стерлингээр хэмнэж чадна гэж тооцоолж байгаа боловч энэ хэмжээнд хүрэхийн тулд томоохон хэмжээний хөрөнгө оруулалт шаардлагатай. Калифорнид одоо байгаа 12.5 ГВт-ын суурилагдсан хүчин чадал нь хэдэн тэрбумаар нь байршуулсан хөрөнгийг төлөөлдөг боловч энэ нь муж улсын эцсийн хадгалах хэрэгцээний зөвхөн багахан хэсгийг хамардаг.
Батерейг байрлуулах газарзүйн төвлөрөл нь эдийн засаг, бодлого хаана нийцэж байгааг харуулдаг. Техас (2024 онд суурилуулсан 8 ГВт) болон Калифорниа (12.5 ГВт) нь АНУ-ын батерейны хүчин чадлын дөрөвний гурваас илүү- хувийг эзэлдэг. Хоёр муж хоёулаа сэргээгдэх эрчим хүчний асар их нөөц, дэмжих бодлого, эрчим хүчний зах зээлтэй бөгөөд хадгалалтын уян хатан байдлыг санхүүгийн хувьд урамшуулдаг.
Олон улсын хэмжээнд Хятад улс дэлхийн батерейны хүчин чадлын бараг тал хувийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд түүхий эдийн нийлүүлэлтийн сүлжээнд давамгайлдаг. Хятадын пүүсүүд лити{2}}ионы батерейны үйлдвэрлэлийн хүчин чадлын 60 гаруй хувийг, лити, кобальт, никель, бал чулуу зэрэг түүхий эдийг боловсруулах хүчин чадлын 90 гаруй хувийг хянадаг. Энэхүү төвлөрөл нь нийлүүлэлтийн аюулгүй байдлын талаар санаа зовоож, өндөр өртөгтэй ч барууны үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг бий болгох хүчин чармайлт гаргахад хүргэв.
Сорилт ба хязгаарлалт
Хэдийгээр хурдацтай өсөлттэй байгаа ч батерейны хадгалалт нь эрчим хүчний шилжилтийн эцсийн үүргийг хязгаарладаг шийдэгдээгүй саад бэрхшээлтэй тулгардаг.
Түүхий эдийн хязгаарлалт
Батерейг тераваттын түвшинд хүргэхийн тулд их хэмжээний лити, кобальт, никель болон бусад материал шаардагдана. Чилийн Атакама цөл болон түүнтэй төстэй газруудад литийн олборлолт нь усны хомсдол, экосистемийг сүйтгэх зэрэг байгаль орчинд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Бүгд Найрамдах Ардчилсан Конго Улсад төвлөрсөн кобальт олборлолт нь ёс зүй, байгаль орчны асуудалд ихээхэн анхаарал хандуулдаг.
2030 он гэхэд Европт батерейны үйлдвэрлэл жил бүр 965 гигаватт-цагт хүрэх тусам материалын эрэлт эрс нэмэгдэх болно. Нийлүүлэлтийн гинжин хэлхээний саад бэрхшээл нь ялангуяа цахилгаан тээврийн хэрэгслийн эрэлт хэрэгцээ хомсдол үүсгэдэг тохиолдолд ашиглалтыг удаашруулж эсвэл зардлыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Дахин боловсруулах дэд бүтэц болон натрийн{5}}ион зэрэг химийн өөр төрлийн бүтээн байгуулалт нь урагшлах нэг замыг төлөөлдөг ч онгон материалын олборлолтод үзүүлэх дарамтыг багасгахад аль нь ч хангалттай хэмжээнд хүрээгүй байна.
Аюулгүй байдал ба байгаль орчны асуудал
Их хэмжээний литийн{0}}ион батерей нь галын эрсдэлтэй. 2019 онд Аризонагийн нийтийн үйлчилгээний МакМиккен байгууламж болон бусад газарт гарсан осол зэрэг -батарей хадгалах байгууламжид хэд хэдэн гал гарсан байна. Орчин үеийн системүүд нь гал унтраах, дулааны удирдлага, хяналтын нарийн төвөгтэй системийг агуулдаг боловч эрсдэлийг арилгаагүй байна.
Амьдралын{0}}төгсгөл- нь өөр нэг сорилт болж байна. Батерей нь цаг хугацааны явцад муудаж, ихэвчлэн 10-15 жил ашигласны дараа анхны хүчин чадлынхаа 70-80%-д хүрдэг. Эдгээр системийг аюулгүйгээр устгаж, үнэ цэнэтэй материалыг олж авахын тулд өнөөдөр бараг байхгүй байгаа дахин боловсруулах дэд бүтцийг хөгжүүлэх шаардлагатай. NREL-ийн Лити-ион батерейг дахин боловсруулах үнэлгээний загвар нь нийлүүлэлтийн сүлжээ болон дахин боловсруулалтын нөлөөллийн зураглалыг гаргахыг оролддог боловч арилжааны хэмжээнд батерейг дахин боловсруулах ажил одоохондоо хийгээгүй хэвээр байна.
Зайны эсүүд дэх химийн электролитууд нь гоожиж байвал идэмхий, аюултай байж болно. Төлөвлөж буй зай хадгалах байгууламжийн хөршүүд байгаль орчин, аюулгүй байдлын үүднээс эдгээр төслүүдийг, ялангуяа хөдөө аж ахуйн газар осолд өртөж болзошгүй хөдөө орон нутагт заримдаа төслийг эсэргүүцдэг.
Харилцан холболт ба сүлжээний интеграцчлалын хүндрэлүүд
Батерейг суулгахад бэлэн байх нь сүлжээнд холбогдож чадахгүй байх нь хамаагүй. АНУ дахь харилцан холболтын дараалал нь томоохон саад тотгор болж байна. 2023 оны байдлаар, сүлжээнд холбогдохыг эрэлхийлж буй батерей хадгалах төслүүд нь анхны хүсэлтээс харилцан холболтын гэрээ хүртэл 50 сар хүлээх хугацаатай тулгарсан бөгөөд үүний дараа бодит барилгын ажил нэмэлт жил шаардагдана.
Энэ нь 2025 онд онлайн болох төслүүд 2018 онд харилцан холболтын дараалалд орсон байх магадлалтай гэсэн үг юм. Эдгээр урт хугацааны туршид нийлүүлэлтийн хэлхээний өөрчлөлт, зардлын хэлбэлзэл, технологийн хувьсал зэрэг нь төслийн амьдрах чадварт нөлөөлдөг. Зарим хөгжүүлэгчид эдийн засаг муудвал дарааллын дунд- төслүүдээ орхидог.
Сүлжээний дэд бүтэц нь өөрөө том батерейны суурилуулалтыг зохицуулах шинэчлэлийг шаарддаг. Төв үүсгүүрээс хэрэглэгчдэд хүрэх нэг талын эрчим хүчний урсгалд зориулагдсан-хуваарилалтын системүүд нь цэнэггүй болох үед батерейнууд эрчим хүч шахдаг тул хоёр чиглэлтэй урсгалд дасан зохицох ёстой. Хамгаалалтын систем, хүчдэлийн зохицуулалтын төхөөрөмж, хяналтын програм хангамжийг шинэчлэх шаардлагатай.
Үргэлжлэх хугацаа-зардлын асуудал
Үндсэн хязгаарлалт нь эдийн засгийн хувьд хэвээр байна: лити ион батерейнууд нь 1-4 цагийн хэрэглээнд сайн ажилладаг боловч олон өдрийн хадгалахад хэт өндөр үнэтэй байдаг. 2023 оны Физикийн ертөнцийн шинжилгээгээр Их Британид бага{6}}сэргээгдэх боломжтой-үүслийн арван өдөр дараалан хангалттай хадгалах сантай болсноор устөрөгчид суурилсан хадгалахад ойролцоогоор 50 тэрбум фунт стерлинг буюу одоогийн зардлаар батерейны одон орны үүнтэй дүйцэхүйц хэмжээний зардал гарна гэж тооцоолжээ.
Ийм учраас батарейг хадгалах нь дангаараа 100% сэргээгдэх сүлжээг идэвхжүүлэхгүй. Ихэнх бүс нутагт тохиолдох салхи, нарны эрчим хүч багатай-болдог нь сэргээгдэх хүчин чадлыг их хэмжээгээр нэмэгдүүлэх, арилжааны хувьд хараахан гараагүй байгаа удаан хугацааны хадгалах технологийг хөгжүүлэх, эсвэл нүүрстөрөгч, цөмийн болон газрын гүний дулаантай байгалийн хий зэрэг дамжуулах боломжтой эх үүсвэрүүдийг хадгалах шаардлагатай болдог.
Урагшлах зам
Батерейны хуримтлал нь туршилтаас сэргээгдэх эрчим хүчний хэрэгцээнд шилжсэн боловч түүний үүрэг нь илүү өргөн хүрээний системийн өөрчлөлтийн нэг бүрэлдэхүүн хэсэг хэвээр байна.
Сүлжээний операторууд улам бүр нарийн төвөгтэй системийг зохион байгуулж сурч байна. Хэдэн зуун том цахилгаан станцыг удирдахын оронд тэд батарей, нарны хавтан, салхин турбин, хянах боломжтой ачаалал зэрэг олон сая хуваарилагдсан нөөцийг удирдаж байна. Хиймэл оюун ухаан болон машин сургалтын алгоритмууд нь сэргээгдэх эрчим хүч үйлдвэрлэх загварыг урьдчилан таамаглах, батерейны хуваарилалтыг оновчтой болгох, улирлын --цаг хугацааны хуваарийн дагуу нийлүүлэлт, нийлүүлэлтийг тэнцвэржүүлэхэд тусалдаг.
Пуэрто-Рико нь ялангуяа хэцүү орчинд хадгалах боломжийн жишээ юм. Арлын хар салхинд өртөмтгий байдал, үүнээс үүдэлтэй цахилгаан тасалдал нь эрчим хүчний уян хатан чанарыг чухалчилдаг. NREL нь Пуэрто-Рико даяар нарны{2}}болон{3}}батарейны бие даасан системийг байрлуулахад тусалж, үндсэн сүлжээ тасалдсан үед нөөц эрчим хүч гаргаж, импортын үнэтэй чулуужсан түлшний хэрэглээг бууруулж байна.
Хадгалалтын үлдэгдэл цоорхойг арилгах технологийн судалгааг үргэлжлүүлж байна. 100 цагийн турш эрчим хүч хадгалах боломжтой төмрийн{1}}агаарын батерейг боловсруулж байна. Урсгал батерейг сайжруулснаар ул мөр, зардлыг бууруулж болзошгүй. Элс, давс эсвэл бусад материалыг халаахад-цахилгаан гүйдэл ашиглан дулааны хуримтлал{6}}урт хугацааны-хэрэглэхэд, ялангуяа үйлдвэрийн дулааны зориулалтаар ашиглах өөр замыг санал болгодог. Финляндын "элсний зай" нь 8 мегаватт дулааны эрчим хүчийг 600 градуст хуримтлуулж, ойр орчмын орон сууц, байгууламжийг халаах боломжийг олгодог.
Хадгалах байгууламжийг тээврийн хэрэгслийн{0}}сүлжээнд{1}}технологитой нэгтгэх нь өөр нэг хил хязгаарыг харуулж байна. Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь ихэвчлэн сул зогсдог батерейны багтаамжтай байдаг. Хоёр чиглэлтэй цэнэглэх технологи нь цахилгаан машинуудыг эрчим хүчний ачаалал ихтэй үед цахилгаан сүлжээнд буцааж цэнэглэх боломжийг олгож, үндсэндээ сая сая тээврийн хэрэгслийг хуваарилсан хадгалах нөөц болгон хувиргах боломжтой. Австрали болон бусад улс орнууд энэхүү технологийг стандарт болгохын тулд замын зураглалыг судалж байна.
Бодлого, зах зээлийн дизайн чухал байх болно. Хадгалалтын олон ашиг тусыг зөв үнэлдэг зохицуулалтын таатай орчин, зах зээлийн механизмыг бүрдүүлсэн бүс нутгуудад илүү хурдан ашиглалтад орох магадлалтай. АНУ-ын инфляцийг бууруулах хуулийн хадгалалтын татварын хөнгөлөлт нь хөгжлийг хурдасгасан; Бусад улс орнуудад ижил төстэй бодлогын дэмжлэг үзүүлэх нь дэлхийн өсөлтийг өдөөж болно.
Нотлох баримтыг судалснаар тодорхой болсон зүйл бол батерейны хуримтлал нь захаас эрчим хүчний төлөвлөлтийн үндсэн чиглэл рүү шилжсэн явдал юм. 2024 оны эцэс гэхэд АНУ-д суурилуулсан 26 ГВт-ын хүчин чадал нь хэдийгээр асар их боловч дөнгөж эхлэлийг илэрхийлж байна. BloombergNEF-ийн тооцоолсноор 2035 он гэхэд дэлхий даяар жил бүр 220 гигаватт эрчим хүч нэмэгдэнэ гэсэн тооцоолол нь одоогийн өсөлтийн хурд тогтвортой байвал батерейны хуримтлал нь цахилгаан дамжуулах шугам, трансформатор зэрэг сүлжээний үйл ажиллагаанд суурь болно гэж үзэж байна.
Технологи нь бүх асуудлыг шийдэж чадахгүй. Улирлын чанартай хадгалах боломжгүй хэвээр байгаа бөгөөд материалын нийлүүлэлтийн сүлжээ нь хязгаарлалттай тулгардаг бөгөөд зардал үргэлжлэн буурах ёстой. Гэхдээ замнал тодорхой байна: үнэ нь чулуужсан түлшний харьцаанаас доогуур унасны дараа сэргээгдэх эрчим хүч хурдацтай өссөн; батерейны хадгалалт одоо ижил загвараар явж байгаа бөгөөд улам бүр сэргээгдэх эрчим хүчийг удирдахад шаардлагатай системүүд бодит цаг хугацаанд бүрэлдэж байна.
Байнга асуудаг асуултууд
Зай хадгалах системүүд эрчим хүчээ хэр удаан хадгалах вэ?
Өнөөдөр суурилуулсан лити-ион батерейны-хөгжлийн ихэнх системүүд нь 1-4 цаг цэнэгээ алдахад зориулагдсан. Энэ нь тэд дуусахаас өмнө тухайн хугацаанд нэрлэсэн хүчин чадлаа бүрэн хангаж чадна гэсэн үг юм. Зарим шинэ системүүд 6-10 цаг хүртэл үргэлжилдэг боловч илүү урт хугацаа нь зардлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Хадгалах хугацаа нь батерейны физик хүчин чадлыг (мегаватт-цагаар хэмжсэн) цэнэгийн хурдаар (мегаваттаар хэмжсэн) хуваасан хамаарна.
Сүлжээний{0}}батарей хадгалах системийн ашиглалтын хугацаа хэд вэ?
Сүлжээнд хадгалахад ашигладаг орчин үеийн литийн төмрийн фосфатын батерейнууд ашиглалтын хэв маягаас хамааран 10-16 жилийн турш хангалттай гүйцэтгэлтэй байдаг. Батерейны системүүд ашиглалтын хугацаандаа хэдэн мянган цэнэглэх цэнэггүйдэл дамждаг бөгөөд аажмаар хүчин чадлаа алддаг. Гүйцэтгэл нь анхны хүчин чадлынхаа 70-80% хүртэл буурсны дараа батерейг ихэвчлэн солих шаардлагатай байдаг ч шаардлага багатай хэрэглээнд зориулж муудсан батерейг дахин ашиглах судалгаа үргэлжилсээр байна.
Батерейны үнэ яагаад ийм хурдан буурч байна вэ?
Батерейны үнэ буурахад гурван хүчин зүйл нөлөөлдөг. Нэгдүгээрт, цахилгаан машин үйлдвэрлэх асар том хэмжээ нь үйлдвэрлэлийн хэмжээг бий болгож, нэгжийн зардлыг- бууруулсан. Хоёрдугаарт, батерейны химийн сайжруулалт нь эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлж, материалын хэрэгцээг бууруулсан. Гуравдугаарт, үйлдвэрлэгчид, тэр дундаа Хятадын үйлдвэрлэгчдийн өрсөлдөөн 2024 онд илүүдэл нийлүүлэлтийг бий болгож, үнийг улам доошлуулав. Сургалтын муруй нь үйлдвэрлэлийн хуримтлагдсан хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр зардал буурах болно гэдгийг харуулж байна.
Батерей нь байгалийн хийн цахилгаан станцуудыг бүрэн орлож чадах уу?
Одоогийн технологиор биш. Батерей нь эрэлт ихтэй үед өдөр бүр хэдхэн цагийн турш ажилладаг "оргил" үйлдвэрүүдийг орлуулахдаа гайхалтай. Гэсэн хэдий ч тасралтгүй ажиллаж, олон өдрийн найдвартай ажиллагааг хангадаг-байгалийн хийн хосолсон цахилгаан станцуудыг ашиглалтын хугацаа болон зардлын хязгаарлалтын улмаас батарейгаар солиход хэцүү хэвээр байна. Бүрэн сэргээгдэх эрчим хүчний сүлжээнд асар их хэмжээний батарей, урт{5}}хугацаанд хараахан гараагүй байгаа хадгалах технологи, эсвэл цөмийн болон газрын гүний дулаан зэрэг бага{6}}нүүрстөрөгчийн үүсгүүр шаардлагатай.
Зай хадгалах систем хэрхэн мөнгө олдог вэ?
Батерей хадгалах төслүүд нь олон эх үүсвэрээс нэгэн зэрэг орлого бүрдүүлдэг бөгөөд үүнийг "орлогын овоолго" гэж нэрлэдэг. Тэд давтамжийн зохицуулалтын үйлчилгээ, ид ачаалалтай үед ашиглах боломжтой хүчин чадлын зах зээлийн төлбөр, эрчим хүчний арбитражаас -оргил ачааллын үед хямд эрчим хүч худалдан авч, үнийн огцом өсөлтийн үед зарах замаар орлого олдог бөгөөд зарим тохиолдолд төлбөрийг бууруулах эсвэл нөөц эрчим хүчний үйлчилгээг шаарддаг. Орлогын эх үүсвэрийн холимог нь бүс нутаг, зах зээлийн бүтцээс хамаарч өөр өөр байдаг.
Зай хадгалах систем аюулгүй юу?
Сүлжээний{0}}батарейны системд гал унтраах систем, дулааны удирдлага, тасралтгүй хяналт, физик хамгаалалт зэрэг аюулгүй байдлын өргөн боломжууд багтдаг. Гэсэн хэдий ч, -литийн{3}}ионы батерейг гэмтээсэн эсвэл буруу удирдсан тохиолдолд гал гарах эрсдэлтэй бөгөөд хэд хэдэн өндөр-профайл осол гарсан. Аж үйлдвэр хөгжихийн хэрээр аюулгүй байдлын стандартууд өөрчлөгдсөөр байгаа бөгөөд орчин үеийн байгууламжууд нь өмнөх ашиглалтаас сургамжтай байдаг. LFP хими нь дулааны тогтвортой байдлын улмаас NMC-ээс илүү аюулгүй байдаг.