211service.com
Windturbines, inclusief batterij, kunnen voedingen stabiel houden
GE heeft onlangs de eerste van een nieuwe lijn hybride windturbines verkocht die wordt geleverd met een aangesloten batterij. De batterij van de turbine kan het equivalent van minder dan één minuut van de turbine op vol vermogen opslaan. Maar door de batterij te koppelen aan geavanceerde algoritmen voor windvoorspelling, konden exploitanten van windmolenparken een bepaald vermogen tot een uur lang garanderen.
Hybride wind: GE test een nieuwe windturbine uitgerust met een batterij om fluctuaties weg te werken.
Dit zou de integratie van intermitterende hernieuwbare energie veel gemakkelijker kunnen maken en de kosten van windenergie kunnen verlagen. Zelfs relatief kleine batterijen zouden de hoeveelheid hernieuwbare energie die het elektriciteitsnet aankan, kunnen verdubbelen.
De werkelijke kosten van hernieuwbare energie zullen tot op zekere hoogte afhangen van hoeveel energieopslag nodig is (zie Betere computermodellen nodig voor megawindparken). Er is veel aandacht besteed aan het ontwikkelen van extreem goedkope batterijen om bijvoorbeeld windenergie 's nachts op te slaan voor gebruik wanneer het overdag nodig is. Maar afhankelijk van hoe snel de hernieuwbare energiebronnen worden ingezet en de aard van de wind- en zonne-energiebronnen in verschillende gebieden, zullen zulke grote batterijen vaak tientallen jaren niet nodig zijn. Kleine en meer betaalbare batterijen kunnen het mogelijk maken om hernieuwbare energie te gebruiken voor een groot deel van de stroom op het net.
GE is niet de enige die erkent dat zelfs kleine hoeveelheden energieopslag een grote impact kunnen hebben. Een van de grootste problemen met hernieuwbare energie is dat de snelheid waarmee het kan toenemen en afnemen - als wolken de zon verduisteren of de wind daalt - veel sneller kan zijn dan conventionele energiecentrales hun output kunnen veranderen om te compenseren. Maar zelfs kleine batterijen kunnen vrijwel onmiddellijk op deze veranderingen reageren.
Wanneer er relatief weinig duurzame energie op een elektriciteitsnet staat, kunnen fluctuaties in het aanbod eenvoudig worden opgevangen zonder batterijopslag. Naarmate het aandeel hernieuwbare energie echter toeneemt, zullen bestaande methoden om met variabiliteit om te gaan het steeds moeilijker hebben om bij te blijven, wat kan leiden tot spanningsproblemen op het net of zelfs black-outs. Het exacte punt waarop hernieuwbare energiebronnen een probleem worden, hangt af van een hele reeks factoren. Maar in veel gevallen kunnen hernieuwbare energiebronnen ongeveer 20 procent van de netcapaciteit uitmaken zonder problemen te veroorzaken.
In bepaalde gevallen kan het verhogen van die limiet tot 30 tot 40 procent net zo eenvoudig zijn als het toevoegen van 15 minuten batterijopslag aan windparken, zegt Richard Fioravanti , vice-president opslagtoepassingen bij DNV KEMA , een energieadviesbureau. Als batterijen gedurende 15 minuten het veranderende vermogen van een windpark kunnen compenseren, kunnen ze netbeheerders de tijd geven om het vermogen van conventionele elektriciteitscentrales op te voeren (of te verlagen). Het is een geweldige manier om grotere hoeveelheden hernieuwbare energie te katalyseren, zegt hij.
Breeze back-up: In deze structuur, die zich aan de voet van een windturbine bevindt, bevindt zich een batterij voor het opslaan van windenergie.
Volgens GE hoef je geen 15 minuten stroom op te slaan om de stroomoutput gedurende 15 minuten te garanderen. Voor een turbine van 2,5 megawatt is daarvoor een batterij van 625 kilowattuur nodig. Als je goede algoritmen voor windvoorspelling hebt, is slechts 25 kilowattuur aan opslag - vergelijkbaar met een batterij in een elektrisch voertuig - voldoende om een vermogen van 15 tot 60 minuten te garanderen, zegt Keith Longtin, algemeen directeur van GE's productlijn voor windenergie.
GE gebruikt eigen algoritmen om het vermogen van zijn windturbines met een hoge mate van nauwkeurigheid te voorspellen. Vervolgens gebruikt het de batterij om de verschillen tussen de voorspelling en het werkelijke vermogen te compenseren. Als de windturbine te weinig stroom genereert, kan een snelle boost van 50 kilowatt voldoende zijn om de voorspelling te evenaren.
GE heeft geen precies cijfer gegeven, maar zegt dat het een kleine fractie is van de miljoenen dollars die elke turbine kost. Batterijen van vergelijkbare grootte voor elektrische voertuigen kosten ruim onder de $ 20.000.
De batterij kan zichzelf op een aantal manieren terugbetalen, zoals het verlagen van de vergoedingen die sommige nutsbedrijven in rekening brengen van eigenaren van windmolenparken en het genereren van inkomsten, zelfs als de wind niet waait. Het kan ook inkomstengenererende diensten aan het net leveren, zoals het leveren van stroomstoten wanneer dat nodig is.
De werkelijke kosten van hernieuwbare energie moeten ook rekening houden met de kosten van het paraat hebben van conventionele elektriciteitscentrales om op te voeren. Dat kan ongeveer een cent per kilowattuur zijn, volgens één schatting . (Dat is een aanzienlijke toename - ter referentie, nieuwe aardgascentrales in de Verenigde Staten zullen naar verwachting gedurende hun hele levensduur elektriciteit opwekken tegen gemiddeld 6,5 cent per kilowatt.)
Haresh Kamath , programmamanager energieopslag bij de Onderzoeksinstituut voor elektrische energie , zegt dat in sommige gebieden 15 minuten energieopslag niet genoeg zal zijn, bijvoorbeeld waar de mismatch tussen vraag en output van hernieuwbare energie of de hoeveelheid variatie in de hernieuwbare energie te groot is.
Het bereiken van 100 procent hernieuwbare energie zou urenlange batterijopslag vereisen en veel goedkopere en betere batterijen dan we nu kunnen bouwen. Bovendien kunnen er enorme seizoensvariaties zijn in het vermogen van hernieuwbare energie. Donkere winters en zomers slop zouden geen uren, maar dagen, weken of zelfs maanden opslag vereisen. (Andere vormen van energieopslag en langeafstandstransmissielijnen om wijdverspreide windparken met elkaar te verbinden, zullen ook helpen - zie A Solution to Solar Power Intermittency en Supergrids.)
Maar het zal mogelijk zijn om relatief hoge niveaus van hernieuwbare energie te bereiken met een kleine hoeveelheid batterijback-up, waardoor er tijd is voor de ontwikkeling van nieuwe batterijtechnologieën. Maar zelfs in een snel tempo van ontwikkeling zal het nog tientallen jaren duren voordat hernieuwbare energie op de meeste plaatsen meer dan 40 procent van de opwekkingscapaciteit zal bedragen.