არსებობს თუ არა ქსელის დონის ენერგიის შენახვის სისტემების უარყოფითი მხარეები?
როდესაც ვსაუბრობთ განახლებად ენერგიაზე, ოთახში ყოველთვის არის ეს სპილო, რომელსაც როგორც ჩანს, ყველა ცეკვავს - საცავში. ქსელის დონის ენერგიის შენახვა ბრწყინვალედ ჟღერს ქაღალდზე და ეს, რა თქმა უნდა, აუცილებელია, თუ ჩვენ ვაპირებთ ქარისა და მზის მუშაობას მასშტაბურად. მაგრამ ქსელის დონის ენერგიის შესანახი სისტემების ნაკლოვანებები საკმაოდ სწრაფად გროვდება, როგორც კი მარკეტინგის ბროშურებსა და სახელმწიფო სუბსიდიებს გასცდებით.
პირველი, რაც დაგატყდებათ, არის ღირებულება. არა მხოლოდ წინასწარი კაპიტალური დანახარჯები, რომლებიც-საკმარისია, არამედ საოპერაციო ხარჯები, რომლებიც ყოველწლიურად აგრძელებენ ფულს. აიღეთ Hornsdale Power Reserve სამხრეთ ავსტრალიაში - Tesla-ს დიდი ბატარეის პროექტი 2017 წლიდან, რომელიც ყველას უყვარს წარმატების ისტორიად მოხსენიება. რა თქმა უნდა, ის ასტაბილურებს ქსელს სიხშირის მოვლენების დროს, მაგრამ 150 MW / 194 MWh სისტემა ღირდა დაახლოებით $90 მილიონი AUD (www.abc.net.au). ეს გამოდის დაახლოებით $600,000 თითო მეგავატ{15}}საათში შენახვის სიმძლავრეზე. სისტემისთვის, რომელიც ანადგურებს ყოველი დამუხტვის ციკლს.
ლითიუმ-იონური ბატარეები, რომლებიც ამჟამად დომინირებენ ქსელის შენახვის ბაზარზე, ყოველწლიურად კარგავენ თავიანთი სიმძლავრის დაახლოებით 2-3%-ს მხოლოდ კალენდარული დაძველების შედეგად, მაშინაც კი, თუ მათ დიდად არ იყენებთ. ამის შემდეგ არის ციკლის დეგრადაცია. კომერციული ბატარეის სისტემების უმეტესობას გარანტირებული აქვს დაახლოებით 80% სიმძლავრე 10 წლის შემდეგ, რაც ნიშნავს, რომ თქვენ ძირითადად იხდით შენახვისთვის, რომელიც ნელ-ნელა აორთქლდება. ეკონომიკას აქვს აზრი მხოლოდ გამოყენების სპეციფიკურ შემთხვევებში, როგორიცაა სიხშირის რეგულირება, სადაც თქვენ იღებთ გადახდილ პრემიის განაკვეთებს მილიწამიანი რეაგირების დროისთვის.
უსაფრთხოების საკითხებს არც საკმარისი ყურადღება ექცევა. ყველას ახსოვს, როდესაც კალიფორნიაში Moss Landing ბატარეის სადგურს ცეცხლი გაუჩნდა 2021 წელს. ეს იყო 300 მეგავატი/1200 მგვტ/სთ სიმძლავრის ინსტალაცია - ერთ-ერთი ყველაზე დიდი მსოფლიოში იმ დროისთვის - და ის თვეების განმავლობაში უნდა გათიშულიყო. შემდეგ ისევ დაიწვა ცეცხლი 2022 წელს (www.energy-storage.news). ეს არ არის პატარა სამზარეულოს ხანძარი, რომელზეც ვსაუბრობთ. ლითიუმის{14}}იონის თერმული გაქცევის მოვლენები წარმოუდგენლად რთულია ჩაქრობა და ტოქსიკური აირების გამოყოფა. სახანძრო განყოფილებამ, ძირითადად, უნდა დაუშვას ის თავად დაიწვას, ხოლო დანარჩენი ყველაფერი არ დაიჭიროს.
კალიფორნია გიჟურად აყენებს ბატარეის საცავებს, მაგრამ ისინი ამ ფუნდამენტურ პრობლემას აწყდებიან, როდესაც ბატარეებს მხოლოდ 4 საათის განმავლობაში შეუძლიათ დატენვა ნომინალური სიმძლავრით. ეს კარგია საღამოს პიკის გაპარსვისთვის, როცა მზის ენერგია იკლებს, მაგრამ გამოუსადეგარია მრავალ-დღიანი ამინდის მოვლენებისთვის ან სეზონური ვარიაციებისთვის. თქვენ დაგჭირდებათ 50-100-ჯერ მეტი საცავის მოცულობა ზამთარში ერთკვირიანი ღრუბლიანი პერიოდის გასატარებლად, რაც ისედაც საეჭვო ეკონომიკას სრულიად აბსურდს ხდის.
ნება მომეცით რამდენიმე ტექნიკური ნომერი მოგაწოდოთ. ტიპიური სასარგებლო-მასშტაბიანი ლითიუმის-იონური ბატარეის სისტემას აქვს ორმხრივი-მიმართვის ეფექტურობა დაახლოებით 85-90%, რაც კარგად ჟღერს მანამ, სანამ არ მიხვდებით, რომ თქვენი ენერგიის 10-15% უბრალოდ ქრება სითბოში. თქვენს მიერ შენახული ყოველი 100 მეგავატსათი, თქვენ მხოლოდ 85-90 მეგავატსთ უბრუნდებათ. შეადარეთ ამას 70-80%-იანი ეფექტურობით ტუმბოს ჰიდრო-საცავთან - დიახ, ეს უფრო დაბალია, მაგრამ ტუმბოს ჰიდროს შეუძლია შეინახოს ენერგია თვეების განმავლობაში მნიშვნელოვანი დანაკარგების გარეშე, ხოლო ბატარეები თვითგამორთვა ხდება თვეში დაახლოებით 1-3%-ით.
გარემოსდაცვითი მხარეც ბინძურდება. ლითიუმის, კობალტის, ნიკელის მოპოვება - ეს არ არის სუფთა პროცესები. არის ეს 2020 წლის ანგარიში, რომელიც აჩვენებს, რომ ბატარეის წარმოება აწარმოებს CO2-ის მნიშვნელოვან ემისიას, სადღაც 60-150 კგ CO2-ის ფარგლებში კვტ/სთ ბატარეის სიმძლავრეზე, რაც დამოკიდებულია წარმოებაში გამოყენებული ენერგიის მიქსზე. თუ ბატარეის შენახვისას თქვენი ქსელი კვლავ ნახშირზე მუშაობს, თქვენ ძირითადად უბრალოდ ცვლით ნახშირბადის ემისიებს, ვიდრე აღმოფხვრის მათ.
შემდეგ არის მასალების მიწოდების ჯაჭვის პრობლემა. ჩვენ უკვე ვხედავთ ლითიუმის ფასების ზრდას და ეს იყო EV წარმოების მასიური ასვლა-. ქსელის შესანახი და ელექტრო მანქანები კონკურენციას უწევენ ერთი და იგივე ბატარეის მასალებს და უბრალოდ არ არის საკმარისი წარმოების სიმძლავრე, რომ დააკმაყოფილოს ორივე ბაზარი განხილული მასშტაბებით. ზოგიერთი ანალიტიკოსი პროგნოზირებს ლითიუმის დეფიციტს 2025 ან 2026 წლისთვის. წარმატებებს გისურვებთ ტერავატის-საათის აშენებაში, როცა მასალების წყაროს ვერ იღებ.
ნაკადის ბატარეები გამუდმებით პოპულარიზაციას უკეთებენ, როგორც გამოსავალს, მაგრამ ისინი უკვე ათწლეულების განმავლობაში "უახლოეს კუთხეშია". ენერგიის სიმკვრივე საშინელია - ვანადიუმის ნაკადის ბატარეები მართავენ დაახლოებით 20-30 Wh/kg-ს ლითიუმის-იონის 200+ Wh/kg-თან შედარებით. ეს ნიშნავს ელექტროლიტური ხსნარის უზარმაზარ ავზს, უამრავ სანტექნიკას, რომელსაც შეუძლია გაჟონოს, ტუმბოებს, რომლებიც მოიხმარენ ენერგიას და საჭიროებენ მოვლას. და მიუხედავად ყველა დაპირებისა, გლობალურად ნაკადის ბატარეების დაყენებული ბაზა ჯერ კიდევ მცირეა ლითიუმ-იონთან შედარებით. ამის მიზეზი ალბათ არსებობს.
ტუმბოს ჰიდრო ჰიდრო გლობალური ქსელის საცავის სიმძლავრის დაახლოებით 95%-ს შეადგენს ამჟამად, მაგრამ თქვენ არ შეგიძლიათ მისი აშენება სადმე. თქვენ გჭირდებათ სწორი გეოგრაფია - ორი დიდი წყალსაცავი სხვადასხვა სიმაღლეზე, სასურველია გადამცემი ინფრასტრუქტურასთან ახლოს. მხოლოდ გარემოსდაცვითი ნებართვის გაცემას წლები სჭირდება. როდესაც Pacific Gas & Electric-მა ცოტა ხნის წინ შესთავაზა ტუმბოიანი ჰიდროსადგური კალიფორნიაში, ისინი 8-10 წელიწადს ეძებდნენ მხოლოდ ნებართვის მისაღებად და გარემოსდაცვითი კვლევებისთვის, სანამ ადგილზე გატეხდნენ. და ეს არის იმის ვარაუდი, რომ გარემოსდაცვითი ჯგუფების სარჩელი არ იყოს შეშფოთებული თევზის ჰაბიტატებით.
ქსელში ინტეგრაციის გამოწვევები იმსახურებს საკუთარ განხილვას. დიდი რაოდენობით საცავის დამატება მოითხოვს ტრანსფორმატორების, დაცვის სისტემების, საკონტროლო ინფრასტრუქტურის განახლებას. ის არ არის ჩართული-და-დაკვრა. როდესაც ბატარეები სწრაფად იშლება, მათ შეუძლიათ შექმნან დენის ხარისხის პრობლემები - ძაბვის რყევები, ჰარმონიული დამახინჯებები. ქსელი არ იყო შექმნილი ათასობით განაწილებული ბატარეის სისტემისთვის, რომლებიც იტენება და იხსნება ნახევრად-შემთხვევით, მზის წარმოებისა და გამოყენების დროის{{8}-ფასო სიგნალების საფუძველზე.
კალიფორნიის CAISO ქსელის ოპერატორს მოუწია შეიმუშაოს სრულიად ახალი ბაზრის წესები და სატენდერო სისტემები შენახვისთვის და ისინი ჯერ კიდევ აცნობიერებენ ამას. საწყობს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ენერგიის ბაზრებზე, სიმძლავრის ბაზრებზე, დამხმარე სერვისების ბაზრებზე -, მაგრამ წესები განსხვავებულია თითოეულ იურისდიქციაში და ისინი მუდმივად იცვლება. ეს მარეგულირებელი გაურკვევლობა ართულებს პროექტების დაფინანსებას, რადგან ინვესტორებმა არ იციან, რა შემოსავლების ნაკადებზე შეიძლება დაეყრდნონ.
ასევე არის ეს უცნაური ქათმის-და-კვერცხის პრობლემა შენახვისა და განახლებადი ენერგიის გამოყენებასთან დაკავშირებით. თქვენ გჭირდებათ მეტი საცავი მეტი განახლებადი ენერგიის ჩასართავად, მაგრამ შენახვა ძვირია, რაც კომბინირებულ სისტემას აძვირებს, რაც ანელებს განახლებადი ენერგიის განთავსებას. გერმანიამ გაარკვია ეს ურთულესი გზით - მათ დაამონტაჟეს მზის და ქარის უზარმაზარი რაოდენობა, მაგრამ თითქმის არ არის საკმარისი საცავი, ასე რომ ისინი ამცირებენ განახლებადი ენერგიის გამომუშავებას, როდესაც წარმოება აჭარბებს მოთხოვნას, ან ამუშავებენ წიაღისეული საწვავის ქარხნებს, როდესაც ქარი არ უბერავს.
სიცოცხლის ხანგრძლივობის საკითხი უფრო მაწუხებს, ვიდრე სხვა ფაქტორები. ბუნებრივი აირის ელექტროსადგურს შეუძლია იმუშაოს 30-40 წლის განმავლობაში რეგულარული მოვლის საშუალებით. სატუმბი ჰიდროსადგურები 50-100 წელია. ლითიუმ-იონური ბატარეები? ჩანაცვლებამდე უყურებთ 10-15 წელიწადს, შესაძლოა 20-ს, თუ მათ დაამუხტავთ და სრულად არ დამუხტავთ/დამუხტავთ. ეს ნიშნავს, რომ მთელი ბატარეის ინსტალაცია რამდენჯერმე უნდა შეიცვალოს მზის პანელების ან ქარის ტურბინების სიცოცხლის განმავლობაში, რომლებსაც ისინი უნდა უჭერდნენ მხარს. სასიცოცხლო ციკლის ხარჯები არ არის დადებითად.
მე კი მიწათსარგებლობის მოთხოვნებშიც არ შევედი. ბატარეის ინსტალაციას სჭირდება მნიშვნელოვანი სივრცე, კლიმატის{{1}კონტროლირებადი შენობები, ხანძრის ჩაქრობის სისტემები, უსაფრთხოების ღობეები. 100 მგვტ/სთ სიმძლავრის ბატარეამ შესაძლოა რამდენიმე ჰექტარი დაიკავოს. გაამრავლეთ ეს ასობით ან ათასობით ასეთ მოწყობილობაზე, რომელიც საჭიროა სერიოზული ქსელის-მასშტაბიანი შენახვისთვის და თქვენ საუბრობთ უამრავ მიწაზე. ისეთ ადგილებში, როგორიცაა იაპონია ან სინგაპური, სადაც მიწის ნაკვეთი პრიმიტიულია, ეს ხდება მთავარი შეზღუდვა.
მაშ, არსებობს თუ არა ქსელის დონის ენერგიის შენახვის სისტემების უარყოფითი მხარეები? დიახ, ისინი აბსოლუტურად აკეთებენ. ეს არ ნიშნავს, რომ შენახვა არ არის საჭირო ან რომ არ უნდა ავაშენოთ. მაგრამ იმის პრეტენზია, რომ გამოწვევები არ არსებობს ან რომ ისინი ჯადოსნურად მოაგვარებენ თავს საკმარისი სუბსიდიებით და ოპტიმიზმით, სისულელეა. ეს არის რეალური საინჟინრო, ეკონომიკური და მატერიალური მეცნიერების პრობლემები, რომლებსაც სჭირდებათ რეალური გადაწყვეტილებები და არა მხოლოდ გამამხნევებელი.