Què és l'emmagatzematge d'energia a llarg termini?

Què és l'emmagatzematge d'energia a llarg termini?

A mesura que el món fa la transició cap a un futur baix en carboni, les fonts d'energia renovables com l'eòlica i la solar són cada cop més freqüents i assequibles. Tanmateix, aquestes fonts també són intermitents i variables, és a dir, no sempre coincideixen amb la demanda i l'oferta d'electricitat. Per superar aquest repte, sistemes d’emmagatzematge d’energia són necessaris per equilibrar la xarxa i garantir la fiabilitat i la seguretat.

Els sistemes d'emmagatzematge d'energia es poden classificar en dues categories: a curt termini i a llarg termini. L'emmagatzematge d'energia a curt termini (STS) es refereix a sistemes que poden emmagatzemar i descarregar energia en minuts o hores, com ara bateries, volantsi supercondensadors. L'emmagatzematge d'energia a llarg termini (LTS) es refereix a sistemes que poden emmagatzemar i descarregar energia durant dies, setmanes, mesos o fins i tot anys, com ara l'energia hidràulica bombejada, l'aire comprimit, l'hidrogen i els combustibles sintètics.

Les tecnologies LTS tenen el potencial de proporcionar múltiples beneficis per al sistema energètic, com ara:

  • Millorar la integració i la utilització de les fonts d'energia renovables
  • Reducció de la necessitat de capacitat de generació i transmissió de reserva de combustibles fòssils
  • Proporcionar serveis auxiliars com ara regulació de freqüència i tensió, reserva de filatura i arrencada en negre
  • Millorar la resiliència i la flexibilitat de la xarxa davant d'esdeveniments meteorològics extrems, ciberatacs i desastres naturals
  • Donar suport a la descarbonització d'altres sectors com el transport, la indústria i la calefacció

Tanmateix, les tecnologies LTS també s'enfronten a reptes importants, com ara:

  • Alts costos operatius i de capital
  • Baixa eficiència d'anada i tornada i densitat energètica
  • Llargs períodes de recuperació i rendiments de la inversió incerts
  • Riscos i incerteses tècniques i ambientals
  • Barreres i llacunes normatives i polítiques

En aquest bloc, explorarem els diferents tipus de tecnologies LTS, el seu potencial de mercat i perspectives, i els marcs polítics i reguladors i els incentius per al seu desenvolupament i innovació.

Tipus de tecnologies LTS

Les tecnologies LTS es poden classificar en quatre grups segons la forma d'energia que emmagatzemen: mecànica, tèrmica, electroquímica i química. Cada grup té les seves pròpies característiques, avantatges i inconvenients, així com alguns exemples de projectes existents o emergents arreu del món.

Tecnologies LTS mecàniques

Les tecnologies LTS mecàniques emmagatzemen energia en forma d'energia cinètica o potencial, que es pot tornar a convertir en electricitat quan sigui necessari. La tecnologia LTS mecànica més comuna i madura és l'emmagatzematge d'energia hidràulica amb bombeig (PHES), que utilitza l'excés d'electricitat per bombar aigua des d'un dipòsit inferior a un de més alt, i la torna a alliberar a través d'una turbina per generar electricitat quan la demanda és alta. PHES representa més del 90% de la capacitat global d'emmagatzematge d'energia instal·lada, amb més de 160 GW de projectes operatius. PHES té una alta escalabilitat, fiabilitat i durabilitat, així com uns costos operatius i emissions baixos. Tanmateix, PHES també té uns costos de capital elevats, llargs temps de construcció i una disponibilitat limitada del lloc, així com impactes ambientals i socials com l'ús del sòl, el consum d'aigua i el desplaçament de les comunitats locals.

Una altra tecnologia LTS mecànica és emmagatzematge d'energia d'aire comprimit (CAES), que utilitza l'excés d'electricitat per comprimir l'aire i emmagatzemar-lo en cavernes, dipòsits o canonades subterrànies, i l'allibera a través d'una turbina per generar electricitat quan la demanda és alta. CAES té menors costos de capital i limitacions del lloc que PHES, així com una major densitat i eficiència energètica. Tanmateix, CAES també té una escalabilitat i fiabilitat inferiors que PHES, així com costos operatius i emissions més elevats, ja que requereix gas natural o altres combustibles per escalfar l'aire abans de l'expansió. Només hi ha dos projectes CAES operatius al món, un a Alemanya i un altre als EUA, amb una capacitat conjunta de 440 MW. S'estan desenvolupant o planificant diversos projectes CAES nous, com ara el projecte Apex de 300 MW a Utah, el projecte Hydrostor de 50 MW a Austràlia i el projecte Highview de 317 MW al Regne Unit.

Tecnologies electroquímiques LTS

Les tecnologies electroquímiques LTS emmagatzemen energia en forma de càrrega elèctrica, que es pot tornar a convertir en electricitat quan sigui necessari. La tecnologia electroquímica LTS més comuna i madura són les bateries, que utilitzen reaccions químiques per emmagatzemar i alliberar energia. Les bateries tenen una alta densitat d'energia, eficiència i escalabilitat, així com costos operatius i emissions baixos. No obstant això, les bateries també tenen uns costos de capital elevats, una vida útil i una durabilitat limitades i riscos ambientals i de seguretat, com ara l'esgotament dels recursos, el reciclatge i els perills d'incendi. Les bateries s'utilitzen àmpliament per a aplicacions STS, com ara vehicles elèctrics, serveis de xarxa i generació distribuïda. Tanmateix, també s'estan explorant les bateries per a aplicacions LTS, com ara l'emmagatzematge estacional, la font d'alimentació d'àrea remota i les microxarxes. Alguns exemples de projectes de bateries LTS són el projecte Moss Landing de 300 MW/1200 MWh a Califòrnia, el projecte Hornsdale de 100 MW/400 MWh a Austràlia i el projecte Escondido de 50 MW/250 MWh a Mèxic.

Una altra tecnologia electroquímica LTS són les bateries de flux, que utilitzen electròlits líquids per emmagatzemar i alliberar energia. Les bateries de flux tenen una densitat d'energia, una eficiència i una escalabilitat més baixes que les bateries, però una vida útil i una durabilitat superiors, així com menors costos de capital i riscos ambientals i de seguretat. Les bateries de flux són adequades per a aplicacions LTS que requereixen una llarga durada i una gran potència de sortida, com ara l'afaitat màxim, l'anivellament de càrrega i la integració renovable. Alguns exemples de projectes LTS de bateries de flux són el projecte Rongke de 200 MW/800 MWh a la Xina, el projecte Sumitomo de 15 MW/60 MWh al Japó i el projecte UniEnergy de 2 MW/8 MWh a Washington.

Tecnologies LTS químiques

Les tecnologies químiques LTS emmagatzemen energia en forma d'enllaços químics, que es poden tornar a convertir en electricitat o altres formes d'energia quan sigui necessari. La tecnologia LTS química més comuna i prometedora és l'hidrogen, que es pot produir a partir de l'electròlisi de l'aigua mitjançant l'excés d'electricitat i emmagatzemat en dipòsits, canonades o formacions subterrànies. L'hidrogen es pot utilitzar per generar electricitat mitjançant piles de combustible o turbines, o per alimentar altres sectors com el transport, la indústria i la calefacció. L'hidrogen té una alta densitat d'energia i versatilitat, així com zero emissions en el punt d'ús. Tanmateix, l'hidrogen també té uns costos operatius i de capital elevats, una baixa eficiència i escalabilitat d'anada i tornada i reptes tècnics i de seguretat com ara fuites, fragilitat i explosió. Es preveu que l'hidrogen tingui un paper clau en la descarbonització del sistema energètic, especialment per als sectors i regions difícils de reduir. Alguns exemples de projectes LTS d'hidrogen són el projecte HyBalance de 10 MW/100 MWh a Dinamarca, el projecte H5FUTURE de 5 MW/2 MWh a Àustria i el projecte Power-to-Gas d'1.5 MW/1.5 MWh a Alemanya.

Una altra tecnologia química LTS són els combustibles sintètics, que es deriven de l'hidrogen i el diòxid de carboni, com el metà, el metanol, l'amoníac i l'èter dimetil. Els combustibles sintètics tenen característiques, beneficis i reptes similars als de l'hidrogen, però amb una densitat d'energia més alta i compatibilitat amb la infraestructura i les aplicacions existents. Els combustibles sintètics es poden utilitzar per generar electricitat o per alimentar altres sectors com el transport, la indústria i la calefacció. Els combustibles sintètics també poden reduir les emissions i la dependència dels combustibles fòssils, així com crear nous mercats i oportunitats per a les energies renovables. Alguns exemples de projectes LTS de combustible sintètic són el projecte STORE&GO de 6 MW/6 MWh a Itàlia, el projecte ETOGAS de 2 MW/2 MWh a Alemanya i el projecte SOLETAIR d'1 MW/1 MWh a Finlàndia.

Potencial de mercat i perspectives de LTS

El potencial del mercat i les perspectives de LTS depenen de diversos factors, com ara la demanda i l'oferta d'electricitat, la penetració i la variabilitat de les fonts d'energia renovables, el cost i el rendiment de les tecnologies LTS, i els marcs polítics i reguladors i els incentius per al desenvolupament i el desenvolupament de LTS. innovació.

Segons un informe recent de BloombergNEF, s'espera que el mercat mundial d'emmagatzematge d'energia creixi de 9 GW/17 GWh el 2018 a 1,095 GW/2,850 GWh el 2040, amb una inversió acumulada de 662 milions de dòlars. L'informe calcula que STS suposarà el 85% de la capacitat instal·lada i el 80% de la inversió, mentre que LTS suposarà el 15% de la capacitat instal·lada i el 20% de la inversió. L'informe també preveu que el cost d'emmagatzematge anivellat (LCOS) de les tecnologies LTS disminuirà entre un 40 i un 80% el 2040, depenent de la tecnologia i l'aplicació.

L'informe identifica quatre factors clau per al desplegament i l'adopció de LTS:

  • La creixent proporció i la variabilitat de les fonts d'energia renovables, que creen la necessitat d'un emmagatzematge de llarga durada i estacional per equilibrar la xarxa i garantir la fiabilitat i la seguretat.
  • La disminució del cost i la millora del rendiment de les tecnologies LTS, que les fan més competitives i atractives per a diverses aplicacions i mercats
  • La creixent demanda i el valor de la flexibilitat i la resiliència en el sistema energètic, que creen noves oportunitats i fluxos d'ingressos per a les tecnologies i serveis LTS
  • Les polítiques de suport i els marcs reguladors i els incentius per al desenvolupament i la innovació de LTS, que redueixen les barreres i els riscos i augmenten els beneficis i les recompenses per a les parts interessades i els participants de LTS.

Tanmateix, l'informe també identifica quatre barreres clau per al desplegament i l'adopció de LTS:

  • Els alts costos operatius i de capital i la baixa eficiència i escalabilitat d'anada i tornada de les tecnologies LTS, que limiten la seva viabilitat econòmica i viabilitat per a diverses aplicacions i mercats.
  • Els riscos tècnics i ambientals i les incerteses de les tecnologies LTS, que afecten el seu rendiment, seguretat i sostenibilitat
  • Els llargs períodes d'amortització i els rendiments incerts de la inversió dels projectes LTS, que dissuadeixen el finançament i el finançament de fonts públiques i privades
  • Les llacunes normatives i polítiques i els reptes per al desenvolupament i la innovació de LTS, que creen distorsions del mercat, desajustaments i desincentius per a les parts interessades i els participants de LTS

Marcs polítics i normatius i incentius per al desenvolupament i la innovació de LTS

Els marcs polítics i reguladors i els incentius són crucials per al desenvolupament i la innovació de LTS, ja que poden influir en la demanda i l'oferta, el cost i el rendiment, i el risc i la recompensa de les tecnologies, projectes i serveis de LTS. Els marcs polítics i reguladors i els incentius es poden classificar en quatre tipus: objectius i mandats, subvencions i subvencions, mercats i tarifes, i estàndards i codis.

Objectius i mandats

Els objectius i els mandats són instruments polítics que estableixen objectius o requisits específics per al desplegament i l'adopció de LTS, com ara objectius o mandats de capacitat, generació o emissions. Els objectius i els mandats poden crear un senyal i una direcció clars i estables per a les parts interessades i els participants de LTS, així com impulsar la demanda i l'oferta de tecnologies, projectes i serveis LTS. Tanmateix, els objectius i els mandats també poden crear distorsions del mercat, desalineaments i desincentius per a les parts interessades i els participants de LTS, així com augmentar el cost i la complexitat de la implementació i el compliment de LTS. Alguns exemples d'objectius i mandats per a LTS són el Mandat d'emmagatzematge d'energia de Califòrnia, que requereix que les tres empreses estatals propietat d'inversors adquireixin 1.3 GW d'emmagatzematge d'energia per al 2020, i el paquet d'energia neta de la Unió Europea, que estableix un objectiu vinculant del 32% quota d'energia renovable per al 2030.

Subvencions i ajuts

Les subvencions i les subvencions són instruments polítics que proporcionen suport financer o incentius per al desenvolupament i la innovació de LTS, com ara la investigació i el desenvolupament, la demostració i el desplegament, o les subvencions o ajuts per a l'operació i el manteniment. Les subvencions i les subvencions poden reduir el capital i els costos i els riscos operatius i augmentar els beneficis i les recompenses per a les parts interessades i els participants de LTS, així com accelerar la corba d'aprenentatge i la reducció de costos de les tecnologies, projectes i serveis LTS. Tanmateix, les subvencions i les subvencions també poden crear distorsions del mercat, desalineaments i desincentius per a les parts interessades i els participants de LTS, així com augmentar la càrrega fiscal i el cost d'oportunitat del finançament i l'assignació de LTS. Alguns exemples de subvencions i subvencions per a LTS són el Programa d'emmagatzematge d'energia del Departament d'Energia dels Estats Units, que proporciona 185 milions de dòlars per a la investigació i desenvolupament de LTS, i el programa Advancing Renewables de l'Agència d'Energies Renovables d'Austràlia, que proporciona 70 milions de dòlars per a la demostració i el desplegament de LTS.

Mercats i tarifes

Els mercats i les tarifes són instruments de política que creen o permeten mecanismes de mercat o senyals per a la valoració i compensació de LTS, com ara mercats o tarifes de capacitat, energia o serveis auxiliars. Els mercats i les tarifes poden reflectir el valor i el cost reals de les tecnologies, projectes i serveis LTS, així com crear noves oportunitats i fonts d'ingressos per a les parts interessades i els participants de LTS. Tanmateix, els mercats i les tarifes també poden crear distorsions del mercat, desalineaments i desincentius per a les parts interessades i els participants de LTS, així com augmentar la incertesa i la complexitat de la participació i la integració de LTS. Alguns exemples de mercats i tarifes per a LTS són el UK Capacity Market, que proporciona pagaments per a LTS per garantir la seguretat del subministrament, i la German Feed-in Premium, que proporciona pagaments per a LTS per donar suport a la integració renovable.

Normes i codis

Els estàndards i els codis són instruments de política que estableixen o fan complir normes o directrius tècniques o ambientals per al disseny i el funcionament de LTS, com ara normes o codis de seguretat, rendiment o qualitat. Els estàndards i els codis poden garantir la fiabilitat, la seguretat i la sostenibilitat de les tecnologies, projectes i serveis de LTS, així com crear condicions de joc equitatives i confiança per a les parts interessades i els participants de LTS. Tanmateix, els estàndards i els codis també poden crear distorsions del mercat, desalineaments i desincentius per a les parts interessades i els participants de LTS, així com augmentar el cost i la complexitat de la implementació i el compliment de LTS. Alguns exemples d'estàndards i codis per a LTS són l'estàndard IEEE 1547 per a la interconnexió i la interoperabilitat de recursos energètics distribuïts amb interfícies de sistemes d'energia elèctrica associada, que defineix els requisits tècnics per a la interconnexió i l'operació de LTS, i el sistema de gestió ambiental ISO 14001, que defineix el requisits ambientals per a la gestió i millora de LTS.

Conclusió

En conclusió, LTS és un factor clau per a la transició a un sistema energètic resistent i baix en carboni. Les tecnologies LTS poden proporcionar múltiples beneficis per a la xarxa i altres sectors, com ara millorar la integració i la utilització de fonts d'energia renovables, reduir la necessitat de generació i capacitat de transmissió de reserva de combustibles fòssils, proporcionar serveis auxiliars, millorar la resiliència i la flexibilitat de la xarxa. i donar suport a la descarbonització d'altres sectors. No obstant això, les tecnologies LTS també s'enfronten a reptes importants, com ara costos de capital i operatius elevats, baixa eficiència i densitat energètica d'anada i tornada, períodes de recuperació llargs i rendiments incerts de la inversió, riscos i incerteses tècniques i ambientals, i barreres i llacunes normatives i polítiques.

Per superar aquests reptes i desbloquejar el potencial de LTS, els marcs polítics i reguladors i els incentius són crucials, ja que poden influir en la demanda i l'oferta, el cost i el rendiment, i el risc i la recompensa de les tecnologies, projectes i serveis LTS. Els marcs polítics i reguladors i els incentius es poden classificar en quatre tipus: objectius i mandats, subvencions i subvencions, mercats i tarifes, i estàndards i codis. Cada tipus té els seus propis avantatges i desavantatges, així com implicacions i impactes per a les parts interessades i els participants de LTS.

Per tant, és important dissenyar i implementar marcs polítics i reguladors i incentius que siguin coherents, coherents i complets, així com adaptatius, flexibles i sensibles, per abordar les necessitats i característiques específiques de les tecnologies, projectes i serveis LTS. així com la naturalesa dinàmica i complexa del sistema energètic. D'aquesta manera, els marcs polítics i reguladors i els incentius poden crear un entorn favorable i favorable per al desenvolupament i la innovació de LTS, així com fomentar un mercat just i competitiu per a la valoració i compensació de LTS.

Què és l'emmagatzematge d'energia del volant?

Què és l'emmagatzematge d'energia del volant?

Què és l'emmagatzematge d'energia solar?

Què és l'emmagatzematge d'energia solar?

Contingut buit. Seleccioneu l'article per previsualitzar-lo

Aconsegueix la teva solució gratuïta

Per al teu projecte

Podem personalitzar la vostra pròpia solució de forma gratuïta

contacti'ns