Het Amerikaanse elektriciteitssysteem ondergaat radicale veranderingen terwijl het overgaat van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare energie.Terwijl het eerste decennium van de jaren 2000 een enorme groei in de productie van aardgas kende, en de jaren 2010 het decennium van wind- en zonne-energie waren, wijzen de eerste tekenen erop dat de innovatie van de jaren 2020 een hausse in ‘hybride’ energiecentrales zou kunnen betekenen.
Een typische hybride energiecentrale combineert elektriciteitsopwekking met batterijopslag op dezelfde locatie.Vaak betekent dat een zonne- of windpark gecombineerd met grootschalige batterijen.Door samen te werken kunnen zonnepanelen en batterijopslag hernieuwbare energie opwekken wanneer de zonne-energie overdag op zijn hoogtepunt is, en deze vervolgens vrijgeven als dat nodig is nadat de zon ondergaat.
Een blik op de energie- en opslagprojecten in de ontwikkelingspijplijn biedt een glimp van de toekomst van hybride energie.
Ons teamvan het Lawrence Berkeley National Laboratory ontdekte dat een onthutsend resultaat1.400 gigawattvan de voorgestelde opwekkings- en opslagprojecten heeft zich aangemeld voor aansluiting op het elektriciteitsnet – meer dan alle bestaande Amerikaanse energiecentrales samen.De grootste groep bestaat nu uit zonne-energieprojecten, en ruim een derde van deze projecten betreft hybride zonne-energie plus batterijopslag.
Hoewel deze energiecentrales van de toekomst veel voordelen bieden, zijn ze dat ookvragen oproepenover hoe het elektriciteitsnet het beste kan worden beheerd.
Waarom hybriden hot zijn
Naarmate wind- en zonne-energie groeien, beginnen ze grote gevolgen te hebben voor het elektriciteitsnet.
Zonne-energie aloverschrijdt 25%van de jaarlijkse energieopwekking in Californië en verspreidt zich snel in andere staten zoals Texas, Florida en Georgia.De ‘windgordel’-staten, van de Dakota’s tot Texas, hebben geziengrootschalige inzet van windturbines, waarbij Iowa nu het grootste deel van zijn energie uit de wind haalt.
Dit hoge percentage hernieuwbare energie roept een vraag op: hoe integreren we hernieuwbare bronnen die gedurende de dag grote maar variërende hoeveelheden energie produceren?
Dat is waar opslag om de hoek komt kijken. De prijzen van lithium-ionbatterijen zijn dat ooksnel gevallenaangezien de productie voor de markt voor elektrische voertuigen de afgelopen jaren is opgeschaald.Terwijl er zorgen zijn over de toekomstuitdagingen in de supply chainzal het batterijontwerp waarschijnlijk ook evolueren.
Dankzij de combinatie van zonne-energie en batterijen kunnen exploitanten van hybride installaties stroom leveren tijdens de meest waardevolle uren waarop de vraag het grootst is, zoals zomermiddagen en -avonden wanneer de airconditioners op volle toeren draaien.Batterijen helpen ook de productie van wind- en zonne-energie af te vlakken, overtollige energie op te slaan die anders zou worden ingeperkt, en de congestie op het elektriciteitsnet te verminderen.
Hybriden domineren de projectenpijplijn
Eind 2020 waren er in de VS 73 hybride zonne- en 16 windenergieprojecten actief, goed voor 2,5 gigawatt aan opwekking en 0,45 gigawatt aan opslag.
Tegenwoordig domineren zonne-energie en hybridesystemen de ontwikkelingspijplijn.Eind 2021 meer dan675 gigawatt aan voorgestelde zonne-energiecentrales hadden goedkeuring voor netaansluiting aangevraagd, waarvan ruim een derde gepaard ging met opslag.Nog eens 247 gigawatt aan windparken was in lijn, waarvan 19 gigawatt, of ongeveer 8% daarvan, als hybride.
Uiteraard is het aanvragen van een aansluiting slechts één stap in de ontwikkeling van een energiecentrale.Een ontwikkelaar heeft ook grond- en gemeenschapsovereenkomsten, een verkoopcontract, financiering en vergunningen nodig.Slechts ongeveer een op de vier nieuwe centrales die tussen 2010 en 2016 werden voorgesteld, haalde de commerciële exploitatie.Maar de grote belangstelling voor hybride planten voorspelt een sterke groei.
In markten als Californië zijn batterijen in wezen verplicht voor nieuwe zonne-energieontwikkelaars.Omdat zonne-energie vaak verantwoordelijk is voor demeerderheid van de machtop de dagmarkt voegt meer bouwen weinig waarde toe.Momenteel wordt 95% van alle voorgestelde grootschalige zonnecapaciteit in de wachtrij in Californië geleverd met batterijen.
5 lessen over hybriden en vragen voor de toekomst
De kansen voor groei in hernieuwbare hybrides zijn duidelijk groot, maar het roept wel enkele vragen oponze groepbij Berkeley Lab heeft onderzoek gedaan.
Hier zijn enkele van onzetop bevindingen:
De investering loont in veel regio’s.We ontdekten dat het toevoegen van batterijen aan een zonne-energiecentrale weliswaar de prijs verhoogt, maar ook de waarde van de energie verhoogt.Door opwekking en opslag op dezelfde locatie te plaatsen, kunt u profiteren van belastingvoordelen, besparingen op bouwkosten en operationele flexibiliteit.Kijkend naar het omzetpotentieel van de afgelopen jaren, en met behulp van federale belastingkredieten, lijkt de toegevoegde waarde de hogere prijs te rechtvaardigen.
Co-locatie betekent ook afwegingen.Wind- en zonne-energie presteren het beste waar de wind- en zonne-energiebronnen het sterkst zijn, maar batterijen bieden de meeste waarde waar ze de grootste netvoordelen kunnen opleveren, zoals het verlichten van congestie.Dat betekent dat er afwegingen zijn bij het bepalen van de beste locatie met de hoogste waarde.Federale belastingvoordelen die alleen kunnen worden verdiend als batterijen naast zonne-energie worden geplaatst, kunnen in sommige gevallen suboptimale beslissingen aanmoedigen.
Er bestaat niet één beste combinatie.De waarde van een hybride installatie wordt mede bepaald door de configuratie van de apparatuur.Zo kan de grootte van de accu ten opzichte van een zonnegenerator bepalen hoe laat in de avond de centrale stroom kan leveren.Maar de waarde van nachtelijke stroom hangt af van de lokale marktomstandigheden, die het hele jaar door veranderen.
De regels voor de energiemarkt moeten evolueren.Hybriden kunnen als afzonderlijke eenheid of als afzonderlijke entiteiten aan de energiemarkt deelnemen, waarbij zonne-energie en opslag onafhankelijk van elkaar bieden.Hybriden kunnen ook verkopers of kopers van stroom zijn, of beide.Dat kan ingewikkeld worden.De regels voor marktdeelname voor hybriden zijn nog steeds in ontwikkeling, waardoor exploitanten van installaties kunnen experimenteren met de manier waarop zij hun diensten verkopen.
Kleine hybrides creëren nieuwe kansen:Hybride energiecentrales kunnen ook klein zijn, zoals zonne-energie en batterijen in een huis of bedrijf.Zo eenhybriden zijn standaard geworden op Hawaïomdat zonne-energie het elektriciteitsnet verzadigt.In Californië voegen klanten die te maken krijgen met stroomuitschakelingen om bosbranden te voorkomen steeds vaker opslag toe aan hun zonnesystemen.Dezehybrides achter de metervragen rijzen over hoe ze moeten worden gewaardeerd en hoe ze kunnen bijdragen aan het netbeheer.
Hybriden zijn nog maar net begonnen, maar er komen er nog veel meer.Er is meer onderzoek nodig naar de technologieën, marktontwerpen en regelgeving om ervoor te zorgen dat het netwerk en de netwerkprijzen mee evolueren.
Hoewel er vragen blijven bestaan, is het duidelijk dat hybriden energiecentrales opnieuw definiëren.En daarbij zouden ze het Amerikaanse machtssysteem kunnen hervormen.
Posttijd: 23 juni 2022