Noen ganger er to bedre enn én. Kobling av solenergi og lagringsteknologi er et slikt tilfelle. Årsaken: Solenergi produseres ikke alltid på det tidspunktet energien trengs mest. Topp strømforbruk oppstår ofte på sommer ettermiddager og kvelder når solenergiproduksjonen faller. Temperaturene kan være varmest i disse tider, og folk som jobber dagtid kommer hjem og begynner å bruke strøm til å kjøle ned hjemmene sine, lage mat og drive apparater.
Lagring hjelper solenergi med å bidra til strømforsyningen selv når solen ikke skinner. Det kan også bidra til å jevne ut variasjoner i hvordan solenergi flyter på nettet. Disse variasjonene kan tilskrives endringer i mengden sollys som skinner på solcelleanlegg (PV) paneler eller konsentrere solenergi (CSP) systemer. Solenergiproduksjonen kan påvirkes av årstid, tid på dagen, skyer, støv, dis eller hindringer som skygger, regn, snø og skitt. Noen ganger er energilagring samlokalisert med, eller plassert ved siden av, et solenergisystem, og noen ganger står lagringssystemet alene, men i begge konfigurasjonene kan det bidra til mer effektivt å integrere solenergi i energilandskapet.
Hva er energilagring?
"Lagring" refererer til teknologier som kan fange opp elektrisitet, lagre den som en annen form for energi (kjemisk, termisk, mekanisk), og deretter frigjøre den for bruk når den er nødvendig. Litium-ion batterier er en slik teknologi. Selv om bruk av energilagring aldri er 100 % effektiv – noe energi går alltid tapt ved å konvertere energi og hente den – tillater lagring fleksibel bruk av energi på forskjellige tidspunkter enn da den ble generert. Så lagring kan øke systemets effektivitet og motstandskraft, og det kan forbedre strømkvaliteten ved å matche tilbud og etterspørsel.
Lagringsanlegg er forskjellige i både energikapasitet, som er den totale mengden energi som kan lagres (vanligvis i kilowatt-timer eller megawatt-timer), og kraftkapasitet, som er mengden energi som kan frigjøres på et gitt tidspunkt ( vanligvis i kilowatt eller megawatt). Ulike energi- og kraftkapasiteter for lagring kan brukes til å håndtere forskjellige oppgaver. Korttidslagring som varer bare noen få minutter vil sikre at et solcelleanlegg fungerer jevnt under utgangssvingninger på grunn av forbipasserende skyer, mens langtidslagring kan bidra til å gi forsyning over dager eller uker når solenergiproduksjonen er lav eller under en større værhendelse , for eksempel.
Fordeler med å kombinere lagring og solenergi
Balansering av elektrisitetsbelastninger – Uten lagring må elektrisitet genereres og forbrukes samtidig, noe som kan bety at nettoperatører tar noen generasjon offline, eller "begrenser" den, for å unngå overgenerering og problemer med nettpålitelighet. Motsatt kan det være andre tider, etter solnedgang eller på overskyede dager, når det er lite solenergiproduksjon, men mye etterspørsel etter strøm. Gå inn i lageret, som kan fylles eller lades når produksjonen er høy og strømforbruket er lavt, og deretter dispenseres når belastningen eller etterspørselen er høy. Når noe av elektrisiteten produsert av solen blir lagret, kan den strømmen brukes når nettoperatørene trenger det, også etter at solen har gått ned. På denne måten fungerer oppbevaring som en forsikring for solskinn.
"Bestrammende" solgenerering – Korttidslagring kan sikre at raske endringer i generasjonen ikke i stor grad påvirker produksjonen til et solkraftverk. For eksempel kan et lite batteri brukes til å kjøre gjennom en kort generasjon avbrudd fra en forbipasserende sky, og hjelpe nettet med å opprettholde en "fast" elektrisk forsyning som er pålitelig og konsekvent.
Gir motstandskraft – Solenergi og lagring kan gi reservestrøm under en elektrisk avbrudd. De kan holde kritiske fasiliteter i drift for å sikre kontinuerlige viktige tjenester, som kommunikasjon. Solenergi og lagring kan også brukes til mikronett og mindre applikasjoner, som mobile eller bærbare kraftenheter.
Typer energilagring
Den vanligste typen energilagring i kraftnettet er pumpevannkraft. Men lagringsteknologiene som oftest kombineres med solkraftverk er elektrokjemisk lagring (batterier) med PV-anlegg og termisk lagring (væsker) med CSP-anlegg. Andre typer lagring, som trykkluftlagring og svinghjul, kan ha andre egenskaper, som svært rask utladning eller svært stor kapasitet, som gjør dem attraktive for nettoperatører. Mer informasjon om andre typer lagring er nedenfor.
Vannkraft med pumpelagring
Vannkraft med pumpelagre er en energilagringsteknologi basert på vann. Elektrisk energi brukes til å pumpe vann oppover i et reservoar når energibehovet er lavt. Senere kan vannet få strømme tilbake nedoverbakke og snu en turbin for å generere strøm når etterspørselen er stor. Pumped hydro er en godt utprøvd og moden lagringsteknologi som har blitt brukt i USA siden 1929. Den krever imidlertid egnede landskap og reservoarer, som kan være naturlige innsjøer eller menneskeskapte ved å bygge demninger, som krever lange regulatoriske tillatelser, lang implementeringstider, og stor startkapital. Bortsett fra energiarbitrasje, er pumpet hydros verdi av tjenester for å integrere variable fornybare energikilder ikke fullt ut realisert, noe som kan gjøre den økonomiske tilbakebetalingsperioden lang. Dette er noen av grunnene til at pumpevann ikke har blitt bygget nylig, selv om interessen er tydelig fra forespørsler til Federal Energy Regulatory Commission om foreløpige tillatelser og lisenser.
Elektrokjemisk lagring
Mange av oss er kjent med elektrokjemiske batterier, som de som finnes i bærbare datamaskiner og mobiltelefoner. Når elektrisitet mates inn i et batteri, forårsaker det en kjemisk reaksjon, og energi lagres. Når et batteri er utladet, reverseres den kjemiske reaksjonen, noe som skaper spenning mellom to elektriske kontakter, noe som får strøm til å strømme ut av batteriet. Den vanligste kjemien for battericeller er litiumion, men andre vanlige alternativer inkluderer blysyre-, natrium- og nikkelbaserte batterier.
Lagring av termisk energi
Termisk energilagring er en familie av teknologier der en væske, for eksempel vann eller smeltet salt, eller annet materiale brukes til å lagre varme. Dette termiske lagringsmaterialet lagres deretter i en isolert tank til energien er nødvendig. Energien kan brukes direkte til oppvarming og kjøling, eller den kan brukes til å generere elektrisitet. I termiske energilagringssystemer beregnet for elektrisitet brukes varmen til å koke vann. Den resulterende dampen driver en turbin og produserer elektrisk kraft ved å bruke det samme utstyret som brukes i konvensjonelle elektrisitetsstasjoner. Lagring av termisk energi er nyttig i CSP-anlegg, som fokuserer sollys på en mottaker for å varme opp en arbeidsvæske. Superkritisk karbondioksid blir utforsket som en arbeidsvæske som kan dra nytte av høyere temperaturer og redusere størrelsen på produksjonsanlegg.
Oppbevaring av svinghjul
Et svinghjul er et tungt hjul festet til en roterende aksel. Å bruke energi kan få hjulet til å gå raskere. Denne energien kan utvinnes ved å feste hjulet til en elektrisk generator, som bruker elektromagnetisme for å bremse hjulet og produsere elektrisitet. Selv om svinghjul raskt kan gi kraft, kan de ikke lagre mye energi.
Lagring av trykkluft
Lagringssystemer for trykkluft består av store kar, som tanker, eller naturlige formasjoner, som grotter. Et kompressorsystem pumper karene fulle av trykkluft. Da kan luften slippes ut og brukes til å drive en turbin som produserer strøm. Eksisterende energilagringssystemer for trykkluft bruker ofte den frigjorte luften som en del av en kraftsyklus for naturgass for å produsere elektrisitet.
Solar drivstoff
Solenergi kan brukes til å lage nytt brensel som kan forbrennes (brennes) eller forbrukes for å gi energi, og effektivt lagre solenergien i de kjemiske bindingene. Blant mulige drivstoff forskerne undersøker er hydrogen, produsert ved å skille det fra oksygenet i vann, og metan, produsert ved å kombinere hydrogen og karbondioksid. Metan er hovedkomponenten i naturgass, som vanligvis brukes til å produsere strøm eller varme opp boliger.
Virtuell lagring
Energi kan også lagres ved å endre hvordan vi bruker enhetene vi allerede har. For eksempel, ved å varme eller avkjøle en bygning før en forventet topp av elektrisk etterspørsel, kan bygningen "lagre" den termiske energien slik at den ikke trenger å forbruke strøm senere på dagen. Selve bygningen fungerer som en termos ved å lagre kald eller varm luft. En lignende prosess kan brukes på varmtvannsberedere for å spre etterspørselen utover dagen.
Til syvende og sist kan både private og kommersielle solenergikunder, samt verktøy og storskala solcelleoperatører dra nytte av solenergi-pluss-lagringssystemer. Etter hvert som forskningen fortsetter og kostnadene for solenergi og lagring faller, vil solenergi- og lagringsløsninger bli mer tilgjengelige for alle amerikanere.
