Il sistema energetico americano sta subendo un cambiamento radicale mentre passa dai combustibili fossili alle energie rinnovabili.Mentre il primo decennio degli anni 2000 ha visto un’enorme crescita nella produzione di gas naturale, e gli anni 2010 sono stati il decennio dell’eolico e del solare, i primi segnali suggeriscono che l’innovazione degli anni 2020 potrebbe essere un boom delle centrali elettriche “ibride”.
Una tipica centrale elettrica ibrida combina la generazione di elettricità con lo stoccaggio in batterie nello stesso luogo.Ciò significa spesso un parco solare o eolico abbinato a batterie su larga scala.Lavorando insieme, i pannelli solari e l’accumulo di batterie possono generare energia rinnovabile quando l’energia solare è al suo picco durante il giorno e poi rilasciarla quando necessario dopo il tramonto.
Uno sguardo ai progetti di energia e stoccaggio in fase di sviluppo offre uno scorcio del futuro dell’energia ibrida.
La nostra squadraal Lawrence Berkeley National Laboratory hanno riscontrato un risultato sconcertante1.400 gigawattdei progetti di generazione e stoccaggio proposti si sono rivolti alla connessione alla rete – più di tutte le centrali elettriche statunitensi esistenti messe insieme.Il gruppo più numeroso è ora costituito da progetti solari, e oltre un terzo di questi progetti coinvolge l’energia solare ibrida più lo stoccaggio a batteria.
Sebbene queste centrali elettriche del futuro offrano molti vantaggi,sollevare domandesu come gestire al meglio la rete elettrica.
Perché gli ibridi sono alla moda
Man mano che l’energia eolica e solare crescono, iniziano ad avere grandi impatti sulla rete.
Già l'energia solaresupera il 25%della produzione annua di energia in California e si sta diffondendo rapidamente in altri stati come Texas, Florida e Georgia.Gli stati della “cintura del vento”, dai Dakota al Texas, lo hanno vistoDeplodment enorme di turbine eoliche, con l'Iowa che ora ottiene la maggior parte della sua energia dal vento.
Questa elevata percentuale di energia rinnovabile solleva una domanda: come integriamo le fonti rinnovabili che producono grandi ma variabili quantità di energia durante il giorno?
È qui che entra in gioco lo stoccaggio. I prezzi delle batterie agli ioni di litio sono cambiaticaduto rapidamentePoiché la produzione si è ridimensionata per il mercato dei veicoli elettrici negli ultimi anni.Mentre ci sono preoccupazioni per il futurosfide della catena di fornitura, è probabile che anche la progettazione della batteria si evolverà.
La combinazione di energia solare e batterie consente agli operatori di impianti ibridi di fornire energia durante le ore più preziose in cui la domanda è più forte, come i pomeriggi e le serate estive quando i condizionatori sono al massimo.Le batterie contribuiscono inoltre a livellare la produzione di energia eolica e solare, immagazzinare l’energia in eccesso che altrimenti verrebbe ridotta e ridurre la congestione della rete.
Gli ibridi dominano la pipeline del progetto
Alla fine del 2020, negli Stati Uniti erano attivi 73 progetti solari e 16 ibridi eolici, per un totale di 2,5 gigawatt di produzione e 0,45 gigawatt di accumulo.
Oggi, il solare e l’ibrido dominano il percorso di sviluppo.Entro la fine del 2021, più di675 gigawatt del solare propostoLe piante avevano fatto domanda per l'approvazione della connessione della griglia, con oltre un terzo accoppiato con l'archiviazione.Altri 247 gigawatt di parchi eolici erano in linea, con 19 gigawatt, o circa l'8% di quelli, come ibridi.
Naturalmente, fare domanda per una connessione è solo un passo nello sviluppo di una centrale elettrica.Uno sviluppatore ha anche bisogno di accordi terrestri e comunitari, un contratto di vendita, finanziamenti e permessi.Solo circa uno su quattro nuovi impianti proposti tra il 2010 e il 2016 è arrivato alle operazioni commerciali.Ma la profondità di interesse per le piante ibride fa presentare una forte crescita.
In mercati come la California, le batterie sono essenzialmente obbligatori per i nuovi sviluppatori solari.Poiché il solare spesso rappresenta ilmaggioranza del potereNel mercato diurno, la costruzione di più aggiunge poco valore.Attualmente il 95% di tutta la capacità solare su larga scala proposta nella coda della California è dotato di batterie.
5 lezioni su ibridi e domande per il futuro
L'opportunità di crescita negli ibridi rinnovabili è chiaramente grande, ma solleva alcune domande cheil nostro gruppoa Berkeley Lab ha indagato.
Ecco alcuni dei nostririsultati migliori:
L'investimento paga in molte regioni.Abbiamo scoperto che, se da un lato l’aggiunta di batterie a un impianto solare aumenta il prezzo, dall’altro aumenta anche il valore dell’energia.Collocare la generazione e lo stoccaggio nello stesso luogo può ottenere benefici derivanti da crediti d’imposta, risparmi sui costi di costruzione e flessibilità operativa.Considerando il potenziale di guadagno degli ultimi anni e con l’aiuto dei crediti d’imposta federali, il valore aggiunto sembra giustificare il prezzo più alto.
La co-locazione significa anche compromessi.L’energia eolica e quella solare funzionano meglio dove le risorse eoliche e solari sono più forti, ma le batterie forniscono il massimo valore dove possono offrire i maggiori benefici alla rete, come alleviare la congestione.Ciò significa che ci sono compromessi quando si determinano la posizione migliore con il valore più alto.I crediti d'imposta federali che possono essere guadagnati solo quando le batterie sono collocate con il solare possono incoraggiare le decisioni non ottimali in alcuni casi.
Non esiste una migliore combinazione.Il valore di un impianto ibrido è determinato in parte dalla configurazione dell'apparecchiatura.Ad esempio, la dimensione della batteria rispetto a un generatore solare può determinare quanto la sera la pianta può fornire energia.Ma il valore dell’energia notturna dipende dalle condizioni del mercato locale, che cambiano durante tutto l’anno.
Le regole del mercato del potere devono evolversi.Le società ibride possono partecipare al mercato energetico come singola unità o come entità separate, con le gare del solare e dello stoccaggio indipendenti.Gli ibridi possono anche essere venditori o acquirenti di potere, o entrambi.Ciò può diventare complicato.Le regole di partecipazione al mercato per gli ibridi sono ancora in evoluzione, lasciando agli operatori degli impianti il compito di sperimentare il modo in cui vendono i propri servizi.
I piccoli ibridi creano nuove opportunità:Le centrali elettriche ibride possono anche essere piccole, come quelle solari e le batterie in una casa o in un’azienda.ComeGli ibridi sono diventati standard alle Hawaiimentre l'energia solare satura della griglia.In California, i clienti soggetti a interruzioni di corrente per prevenire incendi stanno aggiungendo sempre più sistemi di accumulo ai propri sistemi solari.Questiibridi “dietro il metro”.sollevano interrogativi su come dovrebbero essere valutati e su come possono contribuire al funzionamento della rete.
Gli ibridi sono appena agli inizi, ma molti altri sono in arrivo.Sono necessarie ulteriori ricerche sulle tecnologie, sulla struttura del mercato e sulle normative per garantire che la rete e i relativi prezzi evolvano con essi.
Sebbene le domande rimangano, è chiaro che gli ibridi stanno ridefinendo le centrali elettriche.E nel frattempo potrebbero rimodellare il sistema energetico statunitense.
Orario di pubblicazione: 23 giugno 2022